1 南京邮电大学电子与光学工程学院、柔性电子（未来技术）学院，江苏 南京 210023
2 射频集成与微组装技术国家地方联合工程实验室，江苏 南京 210023
为了解决硅纳米线光电探测器光吸收率较低的问题，构造了一种六边形硅纳米线结构的光电探测器，并在该结构上覆盖零带隙的石墨烯，同时加入Au光栅，最后利用COMSOL软件对器件结构进行建模分析。研究表明，在0.5~1.5 μm光波段范围内，石墨烯的覆盖和Au光栅的加入能有效提升器件的光吸收性能，并且石墨烯与Au光栅的厚度均对该器件性能有所影响。
纳米线光电探测器 光吸收率 石墨烯 LSPR效应 COMSOL软件 激光与光电子学进展
2024, 61(5): 0504001
1 清华大学能源与动力工程系, 北京 100084
2 华北电力大学控制与计算机工程学院, 北京 102206
波长调制-直接吸收光谱（WM-DAS）结合了直接吸收光谱（DAS）可直接测量吸收率和波长调制光谱（WMS）高信噪比的优点, 可用于测量气体分子吸收谱线的光谱参数。 采用WM-DAS方法结合有效光程约为45 m的Herriott型长光程吸收池, 在CO浓度为24.151 μmol·L-1、 常温常压条件下, 测量了CO分子中心频率为4 300.700 cm-1谱线的吸收率, 用Voigt线型（VP）函数对测量的吸收率进行拟合, 结果表明对WM-DAS方法测量结果进行拟合所得的残差标准差比用传统DAS方法减小一半以上, 证明WM-DAS方法的抗干扰能力比DAS更强。 采用该方法与光程约为50 cm的吸收池结合, 对CO分子在4 278～4 304 cm-1波段的8条弱吸收谱线在不同压力下的吸收率进行测量, 实验采用浓度为0.411 μmol·L-1的CO标准气体。 分别采用VP、 Raution线型（RP）和quadratic-speed-dependent-Voigt线型（qSDVP）对测量所得吸收率进行拟合, 得到CO分子与空气分子的碰撞展宽系数γ0(T0)、 Dicke收敛系数β0(T0)和速度依赖的碰撞展宽系数γ2(T0), 并对测量结果进行不确定度分析。 其中由VP拟合所得各谱线的γ0(T0)与HITRAN数据库中参考值吻合较好, 其相对误差均小于1%; Dicke收敛系数β0(T0)和qSDVP中速度依赖的碰撞展宽系数γ2(T0)的高精度测量为进一步完善分子光谱数据库及气体参数高精度测量提供了数据基础。
波长调制-直接吸收光谱 吸收率 碰撞展宽系数 Dicke收敛系数 Wavelength modulation-direct absorption spectrosco Absorbance Collision broadening coefficient Dicke narrowing coefficient 光谱学与光谱分析
2023, 43(7): 2246
辐射研究与辐射工艺学报
2023, 41(5): 050702
电子科技大学 光电科学与工程学院, 成都 610054
建立了具有伞状吸收层结构的微测辐射热计探测单元的红外吸收模型。基于光学导纳矩阵法和阻抗匹配理论, 采用三维电磁仿真软件CST, 对伞状结构不同开孔尺寸和形状下模型的红外吸收特性进行了分析。结果表明, 双层伞状开孔微测辐射热计光学性能与伞状结构开孔大小有密切的关系。该伞状微测辐射热计中引入开孔后, 在保持较高的红外吸收特性的基础上, 减少了探测单元热容, 从而提升了器件响应速度。最终所得探测单元在8~14μm红外波段内的平均吸收率为85%, 满足超大规模小像元非致冷红外焦平面探测器的设计要求。
微测辐射热计 光学仿真 小像元 吸收率 微桥结构 microbolometer optical simulation small pixel absorptivity micro-bridge structure
1 空军军医大学军事预防医学系辐射防护医学教研室 西安 710032
2 陕西中医药大学公共卫生学院 咸阳 712000
本文开展了实验动物体重差异引起的生物电磁剂量差异及不确定性评估研究。利用生物电磁仿真软件和三维数字化模型建立了平面波激励下实验大鼠的电磁剂量仿真环境，研究频段为0.1~6 GHz。结果表明：在体重扰动条件下，实验大鼠的体重和全身平均比吸收率值呈线性关系；在共振频率点以下，线性关系为正相关；在共振频率点以上，线性关系为负相关；在1~6 GHz区域内，线性拟合的拟合度接近于1。对实验大鼠的剂量不确定性进行了探究，提出了一种拟合计算评估法。结合实验设计案例，对拟合计算评估法的计算流程、计算量、评估准确度进行了对比研究，该评估方法具有准确率高、建模计算量小等特点。本研究对于生物电磁学实验设计及剂量评估具有一定的指导意义。
差异 不确定性 比吸收率 剂量 电磁辐射 Variation Uncertainty Specific absorption rate Dose Radiofrequency 辐射研究与辐射工艺学报
2023, 41(1): 010302
1 北京理工大学 光电成像技术与系统教育部重点实验室，北京 100081
2 西安应用光学研究所，陕西 西安 710065
3 中国科学院重庆绿色智能技术研究院，重庆 710699
为了实现低温辐射计工作温度4 K条件下吸收腔吸收率的测量，研究了变温条件下吸收腔吸收率的测量方法。通过在低温辐射计布儒斯特窗口前设计反射监测组件，并控制低温辐射计工作在10−6 Pa的真空环境下，调节低温辐射计制冷温度，分别测量室温条件和不同温度条件下低温辐射计吸收腔在632.8 nm处的反射信号，结合利用传统积分球法在室温条件下低温辐射计吸收腔632.8 nm处反射率的测量结果，通过计算可精确得到不同温度条件下低温辐射计吸收腔的吸收率。实验测量吸收腔在室温条件和4 K温度条件下的吸收率，分别为0.99976和0.99971，对4 K条件下低温辐射计吸收腔吸收率的测量不确定度进行评定，得到的结果显示其相对扩展不确定度为0.005%（k=2）。
低温辐射计 吸收腔 反射率 吸收率 cryogenic radiometer absorbing cavity reflectivity absorptivity 红外与激光工程
2022, 51(9): 20210984
中国民航大学中欧航空工程师学院, 天津 300300
利用COMSOL软件, 基于射线追踪方法建立粉末层中激光能量吸收行为的三维介观尺度模型, 研究Ti6Al4V粉末粒径、粉末层厚度、粉末空间分布和粒径分布对激光选区熔化工艺中能量吸收率的影响, 并探究激光能量在粉末层中的传输规律。结果表明, 粉末粒径在5～60 μm之间时, 密排堆垛粉末层能量吸收率在63.06%～63.24%之间; 松散随机堆垛粉末层能量吸收率增加到69.37%～70.46%之间, 其能量吸收率沿扫描路径波动值在粉末粒径由20 μm增大到25 μm时, 从0.68%骤增到1.99%。粉末层能量吸收率对粉末粒径变化不敏感, 但考虑SLM扫描过程中能量吸收的稳定性, 应控制粉末粒径小于25 μm。在密排堆垛粉末层中, 粉末层激光能量吸收主要发生在粉末层表层, 渗透深度为30 μm左右, 在粉末层一倍粉末粒径深与基底处, 存在由孔隙中能量积累造成的吸收率陡增。松散随机堆垛粉末层中能量渗透深度为两倍粉末粒径左右, 故最优铺粉厚度为两个粉末粒径。粒径高斯分布与均一分布的粉末层能量吸收率分别为69.2%与70.3%, 存在相互替代可能性。研究结果可为激光选区熔化工艺中粉末材料的制备提供一定的理论依据。同时, 其计算模型可推广到其他粉末材料对激光能量的吸收率计算。
激光选区熔化 能量吸收率 数值分析 粉末层结构 selective laser melting laser absorption numerical analysis powder layer structure
1 淮南师范学院电子工程学院，安徽 淮南 232038
2 华东交通大学信息工程学院，江西 南昌 330013
基于阻抗匹配理论与组合谐振结构特性，设计了一种超宽带超材料太阳能吸收器。该吸收器由栅格结构与金属/介质/金属堆叠结构组合而成，组合结构有效拓展了吸收带宽。采用时域有限差分法分析了吸收器的吸收特性，结果表明：该吸收器在300～4000 nm波段内的平均吸收率可达94.9%，吸收带宽为3700 nm，可有效覆盖可见光与红外光波段。该吸收器在整个吸收波段范围内具有一定的偏振独立特性，以60°广角斜入射时，平均吸收率仍可达到93%。谐振频点处的电磁场分布表明，该吸收器的超宽带高吸收特性主要归因于表面等离子体共振、局域表面等离子体共振、慢波效应、法布里-珀罗共振，以及共振模式间的杂化耦合作用。所提超宽带高吸收太阳能吸收器在许多超材料领域具有潜在的应用价值。
材料 超材料 太阳能吸收器 高吸收率 超宽带
中国电子科技集团公司第四十一研究所, 山东 青岛 266555
目前, 国际最高光辐射功率基准为低温辐射计, 其可探测光谱范围覆盖真空紫外到太赫兹波段(115 nm~THz), 利用真空低温超导条件下的电替代测量原理, 将光辐射功率参数溯源到可以精确测量的电参数进行高精度测量, 实现超宽光谱范围的光辐射绝对功率测量, 其测量不确定度达到10-5量级, 尤其在****和光辐射计量领域, 光电有效载荷、 定量遥感、 超高光谱成像以及光辐射量值溯源等应用领域具有不可替代的作用。 低温辐射计黑体腔作为光辐射吸收的核心器件, 具有光谱吸收平坦、 0.999以上的超高吸收比, 其吸收率参数是影响低温辐射计高准确测量的主要因素之一。 目前, 针对低温辐射计黑体腔不同结构及涂层参数开展了很多的理论及仿真工作, 但针对不同结构参数黑体腔吸收率的实验测量及比对工作还未见报道。 因此, 为实现低温辐射计宽光谱、 高精度测量要求, 光电子一级站开展了适用于低温辐射计的黑体腔研制及吸收率测量的研究工作。 课题组研制了四种不同结构参数, 以高电导无氧铜(OFHC)为材质, 壁厚0.1 mm, 内壁电镀镍磷黑(NiP)涂层的超高吸收率黑体腔; 采用蒙特卡罗光线追迹算法分别对四种结构黑体腔吸收率进行了光学仿真, 得到不同结构参数之间的吸收率差异; 采用替代法测量吸收率, 搭建了以高稳定光源、 积分球系统组合的黑体腔吸收率测量装置, 通过将标准白板与黑体腔之间切换, 准确测量黑体腔吸收率, 并分析了黑体腔吸收率的影响因素。 实验结果表明: (1)通过比对仿真数据与实验测量结果, 验证测量方法的有效性和测量数据的可靠性; (2)研制的黑体腔实现了(0.999 962±0.000 005)@632.8 nm的超高光谱吸收率, 满足了低温辐射计的高精度测量要求; (3)斜底圆柱腔的吸收性能优于圆锥柱腔; (4)通过设计螺纹结构增加腔内表面积、 设计圆锥口径类比光阑结构形式并没有明显增加黑体体吸收率。
低温辐射计 黑体腔 吸收率 结构 Cryogenic radiometer Cavity Absorption coefficient Black paint
