红外与激光工程
2023, 52(3): 20220532
中国科学院长春光学精密机械与物理研究所, 吉林 长春 130033
采用蒙特卡罗法建立了各向异性散射介质中高斯脉冲激光的全链路瞬态辐射传输模型,构造并推导了散射方向概率模型及其坐标系变换过程。在此基础上,计算分析了高斯脉冲激光回波特性的时域分布及差异。研究结果表明: 时域回波信号的脉冲增减来自于其他类别信号的转化和自身信号的超前或滞后;随着前向散射的增强,目标回波信号强度增大、峰值时刻前移、时间展宽减弱,散射回波信号响应与其相反且影响程度减弱;目标回波特性与[0°,90°]前向散射区域直接关联,散射回波特性与[90°,180°]后向散射区域直接关联。研究结论可为脉冲激光主动探测系统的性能提升及地物目标的反探测隐身提供理论指导。
激光光学 回波特性 各向异性散射 高斯脉冲激光 蒙特卡罗法 瞬态辐射传输
海军工程大学动力工程学院, 湖北 武汉 430033
通过对米氏累积概率分布函数(CPDF)进行自定义函数拟合,设计了一种获取显式CPDF的方法。通过对比分析事件法和权值法两种光子追踪模式的效率,证明了两种方法的计算耗时与样本容量成线性关系。事件法的计算速度要优于权值法,但权值法的收敛性要明显优于事件法。在达到相同收敛标准的前提下,权值法的样本容量可以比事件法小1~2个数量级;权值法阈值选取对计算精度和计算时间的影响主要发生在当阈值大于计算对象1/100时。总体讲权值法的计算效率要优于事件法。
散射 光子传输 抽样统计 各向异性散射 追踪模式 蒙特卡罗法
1 哈尔滨工业大学能源科学与工程学院, 黑龙江 哈尔滨 150001
2 中国航天科技集团公司一院十四所, 北京 100076
针对含粒子参与性介质内红外辐射传输与光谱特性开展了数值方法研究.推导了辐射传输方程的球谐函数(PN -Approximation)分解形式,建立了求解非线性各向异性散射介质内红外传输的任意阶PN方法.基于辐射—导热耦合换热模型,通过已有理论解验证了高阶PN方法的计算精度.经验证,对于非线性各向异性散射问题,文章建立的任意阶PN方法的计算精度非常高,对高阶散射相函数处理地十分简便,该方法对含气溶胶大气的红外传输问题计算非常适合.最后计算了2~5 μm含气溶胶大气红外辐射传输特性,研究了各向异性散射对大气红外传输特性的影响.研究结果表明: 非线性各向异性散射对于大气红外光谱辐射强度起到了削弱作用;同时对于强吸收谱带,散射也会削弱方向辐射强度.
辐射特性 各向异性散射 任意阶PN方法 大气气溶胶 radiative characteristics anisotropic scattering arbitrary order PN-Approximation method atmospheric aerosols
哈尔滨工业大学能源科学与工程学院,黑龙江,哈尔滨,150001
在给定浓度场、温度场、粒子和气体组份辐射物性参数的条件下,将贴体坐标系下有限体积法用于主动段尾喷焰红外光谱特性计算,考虑了粒子的各向异性散射,计算结果与贴体坐标系下的离散坐标法进行了比较.分析了2.7μm、2.95μm表观光谱辐射强度及2.7~2.95μm的表观谱带辐射强度,考察了若不考虑散射或用各向同性散射假设,来近似非线性各向异性散射所带来的计算误差.
主动段 尾喷焰红外光谱特性 各向异性散射 有限体积法 boosting stage infrared radiation of plume anistropic scattering finite volume method
中国科学院上海光学精密机械研究所,上海 201800
一束异常偏振的Ar+激光束(λ=488 nm,I=3.4 W/cm2)斜入射到一块沿主坐标轴切割的Cu掺杂的钾钠铌酸锶钡(KNSBN)晶体上,在后面的观察屏上,观察到一种新型的各向异性散射环,同时还出现了强烈的非对称扇形效应和非对称各向同性及向向异性锥形散射以及法线方向的各向同性散射振荡,理论分析表明前者由后者引起的,且理论值和实测值吻合得非常好.
各向异性散射 非对称扇形效应 光折变四波混频 三波作用
本文详细报道了对BaTiO3晶体各向异性散射的观察结果。首次观察到一种由环和双曲线组成的散射图。利用光折变四波相互作用理论较圆满地解释了所观察的现象和实验结果。
各向异性散射 BaTiO3晶体