利用K-K关系计算量子点玻璃的介电函数

为了得到PbSe量子点(QD)玻璃的光学常数,为实验制备QD材料提供定性和定量参考,本文利用实验中测量的吸收光谱,结合米氏散射理论和克拉默斯-克勒尼希(K-K)关系,通过多次迭代运算,从吸收光谱中分离出相应的介电函数的实部和虚部,最终获得材料的光学常数。为了使矩阵迭代运算能够快速收敛,设计了一种快速、不产生奇异矩阵的简便方法。计算得给出的PbSe QD玻璃的介电函数与实验测量得到的胶体QD介电函数分布非常相似,表明本文方法能够用于快速测定QD玻璃的介电函数。本文方法可以推广到其他液体、固体和气体材料光学常数的测量中,为纳米材料制备提供一定的参考。

基于Kramers-Kronig关系对薄膜材料光学特征的数值反演

依据试验测量得到特殊镀金聚酯薄膜反射率谱及光学常数,利用Kramers-Kronig(K-K)关系,数值反演了镀金聚酯薄膜反射系数、相位反射率和光学常数。在近红外波段,将理论反演与试验测量值进行比较。结果表明:利用K-K方法反演薄膜材料表面的光学特征光谱反射率和光学常数实部误差较小,其中相位反射率的绝对误差小于0.96°,相对误差平均值为0.0831,但消光系数试验和反演数据误差较大。在缺乏试验测量条件或已知部分材料光学特征的条件下,开展具有薄膜、涂层目标光谱散射和辐射特性的研究工作,该反演方法是行之有效的。

傅里叶变换下Kramers-Kronig关系的理论推导

从物理实验事实的因果律出发,脱离具体的微观物理模型,基于傅里叶变换、色散理论和留数定理,详细地论述了Kramers-Kronig关系的物理机制和理论推导.

ZnO薄膜光学常数测量

利用Kramers-Kronig方法(K-K方法)测量了ZnO薄膜的复分电常数和复折射率(折射率和消光系数)。为了满足K-K方法所要求的条件,光源发出的光束通过一个特殊设计的中间带孔的反射镜垂直投射到ZnO薄膜表面,在ZnO薄膜表面产生的反射光穿过反射镜中间的小孔进入单色仪,从而测量出正入射情况下ZnO薄膜的反射光谱。对有限波段下测量的数据经合理的外推后,得出全波段的薄膜反射谱,然后利用K-K方法计算出ZnO薄膜的复分电常数和复折射率。实验结果表明,氧化锌薄膜在可见光范围内的折射率近似为一常数3.5;在430 nm附近出现折射率最大值,而在短波长范围所对应的折射率大大降低,其值在0.5～2.5之间起伏波动。

还原石墨烯光学波段复折射率及消光性能研究

在对氧化和还原石墨烯近紫外到近红外波段反射率谱测量的基础上,利用Kramers-Kronig关系计算其复折射率,并反推反射率与光谱分析确定误差水平;运用T矩阵法计算其在该波段的吸收和消光效率因子,分析其消光和吸收性能.结果表明,反推反射率值与实测值误差在10^(-6)量级,且其吸收谱线特征与复折射率虚部吻合;还原石墨烯的可见光-近红外消光和吸收较强,但紫外消光和吸收较弱;氧化石墨烯在紫外-可见光波段的消光和吸收较强,但在近红外波段迅速减弱.因此,该计算方法在两种材料上适用,且氧化和还原石墨烯均可用作宽波段的光吸收或消光材料,但还原石墨烯近紫外波段以及氧化石墨烯近红外波段的性能有待改善.

慢极化效应和因果律

在 10 - 4～ 10 5Hz的宽频段测量了钛酸锶钡的复介电常数 ,归纳出了ε(ω)的经验公式 ;它不满足K_K关系 ,实验证明了慢极化效应的存在使马尔可夫过程的因果律不再正确 ,而必须采用非马尔可夫过程的更为广泛的因果律。

含孔隙碳纤维复合材料对超声波相速度的影响

用透射法对两组不同的碳纤维复合材料试块进行超声测量,采用相位展开法求得试块的相速度,并验证了Kramers-Kroning(K-K)关系式。结果表明,在一定频率下,孔隙对超声波相速度的色散作用随孔隙率的增大而增大。当孔隙率一定时,孔隙的色散作用随着频率的增加而减小,高频成份具有更高的相速度。分析结果还表明,相速度的改变与试块的孔隙率之间存在着良好的线性关系,有助于建立碳纤维复合材料孔隙率的超声检测模型。

光洁金属表面方向发射率的一种计算方法

用红外光谱仪测定光洁金属表面反射率谱,再根据Kramers-Kronig积分式和Fresnel方程,计算出几种金属表面的折射率n(ω)和消光系数κ(ω),然后使用n(ω),κ(ω)和Mcmahon关系式求出全波长方向发射率(0～90°).与用'全波长方向发射率测定装置'测定的结果的比较表明,在0°～60°的范围内两者基本一致.本文提出的方法克服了在实验上获得材料表面大角度方向发射率的困难.

非完整红外反射光谱中介电函数推算方法的改进

报道了谐振子模型和Ｋｒａｍｅｒｓ－Ｋｒｏｎｉｇ关系相结合在晶体长波光学声子红外反射光谱上的应用。

哈尔滨地区气溶胶粒子光学常数的实验研究

气溶胶广泛存在于环境中,对人的健康和气候有着不可忽略的影响,因此,对气溶胶的检测是环境科学领域的一项重要研究工作。本文采用透射法测量气溶胶粒子系的红外光谱透射率,并结合Mie理论和K-K关系式反演获得哈尔滨地区气溶胶粒子的等效光学常数,为哈尔滨地区气溶胶的监测提供数据参考。结论如下:对文献中的煤灰粒子的光学常数的反演表明本文所用反演模型是可靠的;哈尔滨地区沙尘暴天气与晴朗天气所采集的气溶胶粒子的等效光学常数变化规律基本相同,其实部在1.45和1.7之间,而虚部在0和0.3之间。

频域介电测量谱的Kramers-Kronig修正

本文分析了漏导和多弛豫过程对频域介电谱测量结果的影响,提出了根据kramers-kronig关系消除其影响的方法并给出了应用实例。

新的数值积分法及其在光学常数计算中的应用

针对利用K-K转换关系计算光学常数时,需要对实验测得光反射谱的离散数据进行数值积分,而利用通常的数值积分方法存在较大的偏差,提出了一种新的数值积分法,即双抛物线比例内插法(DPPIM).该方法在分段二次插值的基础上,将两条二次插值曲线在其重叠区间按比例组合,得到一条光滑的三次插值曲线.将该光滑曲线在整个区间上积分,就可有效解决无边界条件、复杂离散数据的数值积分问题.利用实验测量的单晶硅光反射谱,计算了单晶硅的光学常数、能带特性.计算结果表明,DPPIM方法在处理复杂离散实验数据的数值积分方面具有优越性.

多孔硅反射谱的测量与分析

测量了多孔硅的光反射谱，并进行了分析和讨论，得出了其能带展宽等特性。利用K－K关系，计算得出了多孔娃的折射率n等光学常数，并结合单晶硅的相应光学常数进行了比较和分析．

钙钛矿型LaSrFeO_(4)的光学特性研究

采用固相反应法制备了LaSrFeO_(4)钙钛矿材料,并且在较大的频率范围内测量了其反射率,然后利用Kramers-Kronig关系(K-K关系)计算了LaSrFeO_(4)的光学参数,即折射率和介电常数.在得到光学参数的基础上,计算了LaSrFeO_(4)的电导率,计算结果与其他课题组公开报道的结果符合的很好.

氧化物玻璃的中红外光学常数计算方法的探讨

结合数值分析、几何光学、电磁理论， 对计算氧化物玻璃的中红外光学常数折射率ｎｒ 和消光系数ｋ 的三种计算方法进行了探讨， 推导出了适合计算机计算的模型， 并编制了计算程序，对研究氧化物玻璃空芯光纤的包皮材料提供了有效途径。

立方氮化硼薄膜的光学带隙

用射频溅射法在p型Si(100)衬底上沉积立方氮化硼(c-BN)薄膜,薄膜的成分由傅里叶变换红外谱标识,用紫外-可见分光光度计测量了c-BN薄膜的反射光谱,利用K-K(Kramers-Kroning)关系从反射谱计算出c-BN薄膜的光吸收系数,进而确定c-BN薄膜的光学带隙.对于立方相含量为55.4%的c-BN薄膜,光学带隙为5.38 eV.

高度有序多孔阳极氧化铝薄膜光学常数的确定

采用二步阳极氧化法制备了多孔阳极氧化铝（PAA）薄膜,借助于扫描电子显微镜（SEM）分析了多孔阳极氧化铝薄膜的微观形貌,发现在其表面孔径为70～90nm的六边形孔洞分布均匀,且垂直于表面平行生长。依据PAA反射光谱的实验数据,利用Kramers-Kronig关系计算出PAA薄膜的复折射率、复介电常数以及光学能隙等光学常数。通过分析吸收系数与入射光子能量之间的关系,表明PAA具有直接带隙（能隙约为3.4eV）半导体的光学性质。

基于有限元法的非球形颗粒光学常数反演分析

本文基于有限元方法和K-K关系,使用COMSOL与MATLAB动态交互仿真反演非球形颗粒的光学常数。以飞灰颗粒的光学常数为研究对象,首先验证了有限元方法求解球形颗粒衰减因子的准确性,在此基础上采用有限元方法分别求解了球形颗粒、正八面体形颗粒、表面带有微结构的球形颗粒的辐射特性参数,分析了形状因素对颗粒散射特性的影响规律。使用蒙特卡洛方法获得上述三种形状飞灰颗粒系统的透射率光谱,以此为"实验值"反演了其复折射率并与飞灰颗粒真实值比较,得到了较好的结果。