自激励二氧化钒薄膜及抗激光干扰红外热成像

激光干扰能够对热像仪产生饱和、眩光等干扰,对成像质量造成严重影响。二氧化钒是一种相变材料,在低温半导体态时,对红外辐射高透射,在高温金属态时,对红外辐射高反射。该特性可以用于红外热像仪对激光干扰的防护。利用分子束外延法制备了自激励二氧化钒薄膜,搭建了实验装置测量了薄膜对中红外激光的透过率。该薄膜在3.525μm波长上半导体态时对激光的透过率为0.693,高温金属态时透过率为0.069。利用该薄膜进行了二氧化钒薄膜防护中红外激光干扰热像仪的试验。实验结果表明,二氧化钒薄膜为半导体态时,入射激光能量大部分能够透射二氧化钒薄膜,从而对热像仪造成严重干扰;二氧化钒薄膜为金属态时,入射激光能量绝大部分被衰减,激光对热像仪的干扰程度大幅度降低。二氧化钒薄膜可以用于热像仪对激光干扰的防护。

基于非线性最小二乘法的多光谱拟合程序:应用于^(12)CH_(4)谱线参数分析

精确的甲烷分子实验光谱参数在大气科学和天文探测等领域有着广泛的应用,特别是谱线的展宽系数及其温度依赖系数对于甲烷分子浓度廓线的研究尤为重要。精密的实验测量是获得准确谱线参数的重要手段。采用实验测量获取谱线参数时,需要在已知实验条件(浓度,温度,总压力,吸收光程以及气体分子种类的混合比等)的情况下,多次扫描同一波段范围得到多组实验室吸收光谱,然后利用基于非线性最小二乘法的拟合程序处理这些光谱,反演获得所需要的光谱参数。然而,一般常用的单光谱拟合程序处理实验光谱既费时又容易引起拟合过程中的误差传递。针对此问题,采用最小二乘拟合技术和Levenberg-Marquardt迭代算法编写了一款适用于处理由可调谐半导体激光吸收光谱技术(TDLAS)所获得的吸收光谱的多光谱拟合程序。该程序可同时处理多张实验光谱,并基于全局拟合方法获得一套光谱参数。详细介绍了该程序的原理、使用方法及数据处理过程。利用多光谱拟合程序中的Voigt线型处理了2958~2959 cm^(-1)波数内甲烷(^(12)CH_(4))分子6条跃迁谱线的实验光谱,获得了296.0,251.0,223.0,198.0和173.0 K共5组温度下^(12)CH_(4)分子6条谱线的空气展宽系数。与之前文献报道的该波段内采用单光谱拟合程序得到的相应数据对比结果表明:获得的各温度下的空气展宽系数与参考文献中相应数据差值的百分比处在-4.97%~1.58%之间,两者数据整体符合较好,并且在30组对比数据中,有4组由单光谱拟合程序得到的空气展宽系数的误差值小于由多光谱拟合程序得到的相应数值,有2组数据显示由两种方法获得的误差值相等,其余24组由多光谱拟合程序获得的数据拟合误差小于由单光谱拟合程序获得的相应数值,表明多光谱拟合程序具有良好的可靠性,适用于气体分子吸收光谱的处理。

激光诱导表面周期性结构对铜薄膜红外发射特性的改变

金属铜在中红外波段的发射率极低,所以铜薄膜是一种性能优异且对抗被动式中红外热探测器隐身的材料,而在铜薄膜表面使用激光诱导表面周期性结构(LIPSS)可以显著提高其在中红外波段的发射率。首先使用双温方程模型模拟LIPSS形成过程中材料软化的过程,然后使用波长为1064nm的偏振脉冲激光在融石英基底上的铜薄膜表面诱导产生周期为波长量级的LIPSS,最后基于实验产生的铜薄膜LIPSS搭建仿真模型并对其在近红外和中红外波段的发射率进行分析。模拟结果表明,铜薄膜LIPSS的产生可以显著提高其在中红外波段的发射率,该方法可以实现铜薄膜对被动式中红外热探测器的隐身。

激光诱导表面周期性结构的研究进展

激光诱导表面周期性结构(LIPSS)是固体材料的一种普遍特性。材料表面的LIPSS可以改变材料的性质,利用这些特性可以实现许多特殊功能。本文总结近年来关于LIPSS的代表性文章,首先以激光作用下表面能量排布和物质流动方式作为切入点,从理论上解释LIPSS的形成原理;然后阐述薄膜表面与刻蚀材料表面上形成LIPSS的研究工作,以及激光参数对形成LIPSS的影响;最后介绍LIPSS在现代工业中,如制备特殊晶体、超亲水/疏水材料和医学材料等方面的应用情况。本文从以上三个方面对近年来LIPSS相关领域的研究进行了梳理和归纳,对LIPSS相关技术在未来的发展进行展望。