为了检测出规范化质量控制下品质异常的平整表面,提出一种关于平整表面反射率异常的单像素检测理论,该方法使用单像素探测器并且只需投影单幅结构光图像。推导关于平整表面反射率异常的单像素检测的辐射通量分布,结果分析表明:在均匀照度条件下,面对探测器的辐射通量空间分布呈现不均匀性,因此采用特别的照度设计可以实现辐射通量分布的均匀化,并将平整表面反射率的异常分布转化为反射率累积异常(或者总辐射通量异常)。实验上,设计了相应的检测装置;数值计算了均匀照度下平整表面面向探测器的辐射通量分布,实现了辐射通量分布均匀化的照度设计,并分别与实际结果进行比较,两者吻合得很好。在满足辐射通量分布均匀化的照明条件下,研究了7种不同类型合格瓷砖各自的总辐射通量和两种表面缺陷——裂痕和划痕引起的总辐射通量异常,结果显示这两种表面缺陷会导致总辐射通量明显改变。初步验证了理论的有效性和技术的可行性。

为了进一步提高固态照明中荧光转换光源(PC-LED)的白光发射效率, 探寻激发源与荧光粉搭配对合成白光辐射通量转换效率之间的关系。以YAG荧光粉为对象, 搭配不同光谱宽度的激发源, 采用光谱计算方法研究了合成白光光源中激发源光谱宽度对其辐射通量转换效率的影响, 计算结果通过实验进行了验证。结果表明: 当光谱宽度较小时, 转换效率随光谱宽度的增加而缓慢降低; 当光谱宽度大于18 nm时, 转换效率急剧下降。每种荧光粉都有其理想激发源光谱宽度范围, 在此范围内激发源辐射通量转换效率高且受其光谱宽度影响较弱。

卷云中冰晶粒子的单次光散射计算是卷云辐射传输及云微物理参数反演的重要基础.近年,利用高观测频率的静止气象卫星数据来反演水云和卷云的光学和微物理参数,进而计算地表光通量的研究倍受重视.然而,很多研究中卷云的冰晶用球形模型来模拟.由于不同形状和尺度大小的冰晶对电磁波的散射特征的不同,导致不同冰晶模型计算的卷云环境下卫星观测的辐射值及地表光通量的不同.利用不同尺度大小和电磁波波长的球形和六角形冰晶的单次散射数据,结合RSTAR辐射传输模式来定量分析了卷云环境下不同形状的冰晶模型对计算卫星观测的辐射和地表光通量中的影响.结果显示利用不同形状的冰晶模块来计算的卫星观测的辐射,地表向下辐射通量明显不同.波长在0.4～1.0 μm之间的大气窗口部分的光谱辐射通量的差距最大.总辐射通量受云粒子形状的影响显著.研究证实了正确选择冰晶模型对卫星反演卷云微物理和光学参数的反演及计算地表光通量的重要性.该结果对于云微物理参数的反演及地表向下辐射通量的模拟具有参考价值.

选择合理的探测波段是设计红外预警卫星需要解决的重要问题.提出了一种基于点目标辐射通量表观对比度光谱确定红外预警卫星探测波段的方法.论文首先建立了较完善的火箭尾焰表观对比度光谱计算模型, 进一步建模计算了典型液体和固体火箭尾焰在不同高度的红外辐射特性, 使用通用大气辐射传输(CART)软件计算了典型大气条件下的地球/大气背景辐射以及不同高度处大气的透过率和路径辐射, 在此基础上以典型液体和固体火箭为例, 计算了尾焰在不同高度处的辐射通量表观对比度光谱.结果表明： 不论液体还是固体火箭, 在2.55～2.85μm和4.19～4.48μm波段的辐射通量表观对比度都比较大, 红外预警卫星工作波段可以选为上述波段.

在高精度光谱定标实验中，倾斜漫反射板光谱定标和直接照射光谱定标两种方法得到的定标结果存在微小差异。对光谱定标的能量传输过程进行分析，发现光通过倾斜的漫反射板照射到仪器的入射狭缝时，入射狭缝表面的辐射通量分布出现不对称现象，引起波长差异。以光栅双单色仪为例，将出射狭缝处不同波长偏差所对应的辐射通量曲线进行叠加，得到应用45°倾斜的漫反射板进行光谱定标时的波长差异为-0.0283 nm。最后以汞灯为光源，以296.7283 nm和365.0157 nm两个波长为定标波长，采用漫透射板垂直照射和45°倾斜的漫反射板照射两种方法对光栅双单色仪进行光谱定标，两种定标方法结果偏差分别为-0.029 nm和-0.0286 nm。证明倾斜漫反射板是引起波长差异的主要原因，并为漫反射板光谱定标提供数据。

采用积分球测试系统配以内芯直径为400 μm的功率光纤连接的CCD探测器, 在紫色发光二极管的激发下, 对Sm3+掺杂的重金属硅酸盐(CAS)玻璃的荧光光谱进行了表征, 实现了以荧光发射特性绝对评价为目的绝对光谱功率分布测定, 进一步求得了辐射通量, 光通量等荧光特征参数。测试与计算结果表明, 在整个可见光谱区域, 总的辐射通量和光通量分别为712 μW和12.1 mlm, 其中Sm3+的4个特征发射峰的辐射通量和光通量分别为36 μW和9.7 mlm, 占可见区总量的5%和80%, 其可见特征发射的总量子产率为2.3%。Sm3+掺杂CAS玻璃可见区多通道辐射跃迁的绝对光谱参数评估为照明和显示器件的研发提供了有益的参考依据。

从普朗克黑体辐射定律出发, 通过计算, 得到不同温度下景物的辐射出射度, 推导出真空低温密闭环境中景物辐射通过光学系统进入红外探测器的辐射通量的计算公式, 得到了探测器接收到的辐射通量, 研究了影响探测器性能的主要噪声, 并且计算了系列红外探测器的最小可探测功率, 进而分析得到了影响红外热成像系统可探测最低温度的影响因素, 通过计算得到了系列探测器的低温探测极限。该工作可为用于低温环境和目标探测成像的红外成像测温系统设计提供依据。

空舰导弹红外导引头识别近岸攻击舰船目标时，沿海地表复杂的红外辐射对导引头识别舰船目标造成了障碍。根据沿海地表的特点，建立了沿海地表背景温度场计算模型，研究了太阳、大气、海面等对沿海地表红外辐射的影响，选择了3 种典型的沿海地表，对其温度日变化情况进行了数值计算，给出了初步的计算结果。经过与实测值的比较表明，所建模型可以较好地模拟沿海地表温度随各气象参数的变化情况。

制备了两种1 W白光功率发光二极管(LED), 这两种样品分别是对台湾和美国两家公司生产的蓝光芯片, 涂敷相同荧光粉和透明硅胶封装而成。 对制备好的LED进行了变温光学特性测试, 温度变化范围为15~75 ℃, 测试电流为350 mA。 结果表明: 温度变化对LED的峰值波长, 辐射通量、 色温等参数都有影响。 通过对光谱曲线的数据处理, 找到了LED性能随温度的变化关系, 并从原理上分析了峰值波长、 辐射通量、 色温随温度变化的原因, 提出了改进白光LED温度特性的建议。

建立了在理想和非理想两种情况下空间目标表面隔热组件温度的计算模型，充分考虑了隔热组件传热的影响 因素，并通过数值计算得到了隔热组件在太阳直射时各层温度的变化。从计算结果可看出多层隔热组件良好的绝热效果，最外层和最 内层的温差可达到130K。同时分析了不同太阳入射角对隔热组件表面温度的影响，阴阳两面的最大温差可达到240K。最后对 隔热组件的表面辐射通量进行了计算，为卫星的红外隐身提供依据。