强激光与粒子束
2022, 34(7): 075014
中国空气动力研究与发展中心超高速空气动力研究所,四川 绵阳 621000
第二代“猎鹰”高超声速技术飞行器(Falcon Hypersonic Technology Vehicle 2,HTV-2)长时间在大气层中飞行时,气动热是导致本体光辐射特性的主要原因。气动热预测和复杂结构传热温度求解是本体光辐射特性研究的关键。基于类HTV-2高超声速滑翔飞行器的结构以及飞行弹道特点,建立了适用于高超声速滑翔飞行器的气动热、三维有限元传热和本体光辐射耦合计算方法。在算法验证的基础上,通过计算获得了类HTV-2高超声速滑翔飞行器沿假定弹道飞行的本体光辐射特性。结果表明,红外探测器从地面70°方向观测的辐射强度大于从天上-70°方向观测的辐射强度;中波3~5 m光辐射强度明显大于长波8~12 m和短波0.4~0.7 m,因此选择3~5 m波段更有利于对类HTV-2高超声速滑翔飞行器进行探测。
高超声速滑翔飞行器 气动热 三维有限元传热 本体光辐射 hypersonic gliding vehicle aerodynamic heat three-dimensional finite element heat transfer body radiation
1 天津大学 材料科学与工程学院, 天津300350
2 北京大学 材料科学与工程学院, 北京100871
能源枯竭问题已经成为人类社会可持续发展的阻碍。据统计, 建筑能耗约占我国能源消费总量的20%, 因此通过调控太阳光辐射和物体红外热辐射来进行智能光热管理, 达到自适应环境温度和降低能耗的目的, 具有重大的意义。本文综述了近年来仿生光热管理智能高分子材料的重要研究进展, 包括具有温度自适应特性的太阳光辐射动态调控和红外热辐射动态调控的智能高分子材料。首先介绍了具有温度自适应特性的液晶和水凝胶材料在太阳光辐射动态调控方面的应用, 然后介绍了在中长红外波段具有可调发射率的红外热辐射动态调控高分子材料。最后, 讨论了仿生光热管理智能高分子材料在未来发展和潜在应用方面的机遇和挑战。
光热管理 太阳光辐射 红外热辐射 液晶 水凝胶 optical and thermal management solar radiation infrared thermal radiation liquid crystal hydrogel
强激光与粒子束
2021, 33(6): 065010
太原理工大学 新型传感器与智能控制教育部/山西省重点实验室,太原030024
半导体硅纳米粒子具有许多新奇的电磁特性,成为了近年光电子学的研究热点。为了提高量子点(QD)光致发光器件的发光强度,文章提出了一种由两个尺寸不同的硅纳米正方体组成的二聚体结构。通过时域有限差分(FDTD)法,分别从荧光激发率增强和量子产率增强两个方面研究了硅纳米二聚体对QD发光的增强作用。研究结果表明,不同尺寸的硅纳米正方体复合二聚体可以对硒化镉(CdSe)QD的发光产生增强作用;并且当两个硅纳米正方体的边长和间隔逐渐变小时,QD的荧光激发率增强倍数和量子产率提高倍数都呈现出逐渐增大的趋势。特别地,当两个硅纳米正方体的边长都是100 nm、间隔为20 nm时,硅纳米二聚体结构可达最优,且CdSe QD的荧光强度可得到约24倍的增强。
光电子学 发光器件 光辐射提高 纳米材料 optoelectronics light emitting device light radiation enhancement nano-material
本文采用有限体积法建立了交叉型细胞分离模型,提出了一种基于光压差分的细胞筛选仿真方法,分析微流体中细胞筛选的影响因素。基于层流、流体流动粒子追踪、波动光学理论,利用有限元分析法建立了一种交叉型光学颗粒分离模型,研究了利用光压差分技术分离细胞的各种影响因素,其中包括微粒直径,激光功率、温度、光纤直径,分析了微粒在流体中因光辐射压力作用下的偏移距离。实验结果表明: 在微流体中,激光功率、细胞直径、温度(20 ℃)和偏移距离大体上成正比关系,光纤直径和细胞直径在大小相当的情况下光辐射压力能够达到最大值,当激光通过光纤作用于直径分别为3,8和20 μm的微粒时,光纤直径为7 μm或8 μm时光辐射压力最大,所以选用直径为8 μm的单模光纤作为一个重要的实验光学器件。所得结论为深入研究细胞筛选影响因素的数值仿真精度提供了参考与借鉴。
细胞分离 光纤 光辐射压力 光压差分 数值仿真 cell sorting optical fiber optical radiation pressure optical pressure difference numerical simulation
1 华侨大学 信息科学与工程学院,福建省光传输与变换重点实验室,福建 厦门 361021
2 泉州市世芯智能照明技术研究院有限公司,福建 泉州 362302
为了研究不同黄疸治疗仪光源的发光光谱对新生儿产生紫外辐射、热辐射等潜在的光生物安全问题,本文利用光辐射安全测定系统OST-300对传统蓝光荧光灯、普通蓝光LED灯以及经简单遗传算法计算与拟合的蓝光LED灯进行了测试与对比分析。实验结果表明: 传统蓝光荧光灯在315,330,365 nm的紫外光处有明显的波峰出现,且峰值波长在365 nm处较为明显; 传统蓝光荧光灯在老化后其蓝光光谱光衰严重,且存在大量的红外光线; 而基于简单遗传算法计算与拟合的蓝光LED发光光谱与体内胆红素的吸收光谱相吻合,能避免对新生儿的光辐射危害。因此,本文提出的蓝光LED是治疗新生儿黄疸的理想光源。
黄疸治疗仪 光辐射安全测定系统 光生物安全 光源 jaundice therapeutic device optical radiation safety test system photobiological safety light source