1 华北电力大学 电气与电子工程学院，北京 102206
2 北京应用物理与计算数学研究所，北京 100094
利用蒙特卡罗方法对早期核辐射场景下的舰船舱室屏蔽特性进行研究。使用早期伽马辐射作为辐射源，测定了舰船主体常用的HSLA-80、5456Al及FDCL-3B三种材料的质量衰减系数，并根据舰船的几何结构建立了模拟舱室模型，采用高斯展宽方法对探测器的能谱拟合处理，得到了伽马辐射下舱室内部NaI探测器的吸收能谱，并与文献中的实验结果进行了对比，验证了计算模型和计算结果的可靠性。在此基础上，以伽马防护系数为评价指标，考虑放射性同位素（单能点源）和早期伽马辐射（具有能量分布的面源）两种场景，计算分析了模拟舱室伽马辐射屏蔽的空间分布特性，结果表明：模拟舱室对不同放射性同位素的防护系数是不同的，最多可相差6.74倍（Cd-109与Cs-137）；舱室不同位置的防护系数不同。舱室前端的伽马辐射剂量较大，而角落的伽马辐射剂量较小，相差35%；防护系数与伽马辐照的入射角度有关。与正入射相比，模拟舱室对斜45°入射的伽马辐射防护系数更高，可提升43%。
质量衰减系数 船舶舱室 伽马辐射 伽马防护系数 mass attenuation coefficient ship cabin gamma radiation gamma protection factor 强激光与粒子束
2024, 36(4): 043029
强激光与粒子束
2024, 36(4): 043032
1 中国科学院安徽光学精密机械研究所大气光学重点实验室，安徽 合肥 230031
2 中国科技大学研究生院科学岛分院，安徽 合肥 230026
3 安徽省先进激光技术实验室，安徽 合肥 230037
4 安徽建筑大学环境与能源工程学院，安徽 合肥 230601
5 安徽省东超科技有限公司，安徽 合肥 230088
本文介绍了一种波长宽、响应快的静态体三维显示系统，包括显示介质、控制系统及激光系统三部分。实验中，选取具有双频上转换效应的NaYF4∶Er@NaGdF4∶Yb@NaYF4∶Er纳米晶溶液作为显示介质。控制系统选用1024×768的数字微镜显示器（DMD）及扫描振镜对红外激光进行投影，使用成像光学软件将立体图像的二维切片转换为DMD/扫描振镜的控制信号。激光系统选用1550 nm和850 nm的红外激光，用适当的光学元件调整光束和光路。最终在纳米晶的环己烷溶液中（1 mmol/mL）以30×1024×768的分辨率实现了绿色（532 nm）三维图像体的快速扫描，图像无闪烁、深度线索自然、可360°观看。该显示系统对材料性能要求不高，搭建方便，显示效果明显，为上转换材料在三维显示领域的初步研究及大尺寸体三维显示技术的探究提供了参考。
体三维显示 双步双频上转换 NaYF4纳米晶 数字微镜显示器
1 华北电力大学 电气与电子工程学院，北京 102206
2 北京应用物理与计算数学研究所，北京 100094
为研究Bulk FinFET工作时基本结构参数、器件温度和栅极材料对其性能的影响，建立了一个15 nm n型Bulk FinFET器件模型，仿真分析了不同栅长、鳍宽、鳍高、沟道掺杂浓度、器件工作温度、栅极材料对器件性能的影响，发现增长栅长、降低鳍宽和增加鳍高有助于抑制短沟道效应；1×1017 cm−3以下的低沟道掺杂浓度对器件特性影响不大，但高掺杂会使器件失效；器件工作温度的升高会导致器件性能的下降；采用高K介质材料作为栅极器件性能优于传统材料SiO2。
Bulk FinFET 短沟道效应 器件性能 参数优化 栅极材料 Bulk FinFET short channel effect device performance parameter optimization gate material 强激光与粒子束
2024, 36(3): 031003
1 安徽建筑大学环境与能源工程学院，安徽 合肥 230601
2 环境污染控制与废弃物资源化利用安徽省重点实验室，安徽 合肥 230601
近年来许多城市的臭氧（O3）污染问题日益突出。本文利用光谱辐射计MS-711对2018年7月份合肥市一处观测点的太阳辐射强度进行了连续观测，结合同时期的O3监测浓度和数值模拟结果，对太阳辐射与O3浓度的日变化关系以及O3形成机制进行了深入分析。研究结果表明，合肥夏季O3浓度峰值出现时间平均晚于太阳辐射强度峰值出现时间2~3 h，这种关联性与O3的形成机制有关。从地面往上至1 km高度的大气中，O3浓度随高度逐渐增加，夏季副高控制下对流抑制使得垂直扩散的平均效应将上层高浓度O3空气输入近地面层，使得地面O3浓度升高；而伴随降雨过程的暖湿抬升气流在近地面发生辐合起到了稀释作用，可能使得地面O3浓度下降。O3浓度的日变化是由太阳辐射直接驱动的光化学反应、干湿沉降和扩散传输等因素共同决定的。晴天O3的积累首先来自光化学过程，雨天O3浓度主要受垂直传输的影响，阴天太阳辐射主导O3增长阶段，但午后O3下降阶段则是由干湿沉降和水平通量主导的。
大气光学 太阳辐射 臭氧 数值模拟
1 华北电力大学电气与电子工程学院，北京 102206
2 北京应用物理与计算数学研究所，北京 100094
雨滴的散射和吸收作用会严重增加地空链路上太赫兹波的传输损耗，降低无线通信的性能。为实现太赫兹波在地空链路上的传输应用，必须对太赫兹波在降雨环境中的传输特性进行深入研究。本文对原有的雨衰模型进行了修正，基于 Mie理论，分析了降雨率的变化对地空链路上太赫兹波传输的影响，并与原有模型的计算结果进行了对比。结果表明：在整个太赫兹频段，雨衰减损耗会随降雨率的增加而增大，随频率的增加先增大后减小，且高频太赫兹波段相对 0.1~ 1 THz频段范围的雨衰损耗更小；同时，当频率超过 1 THz时，大气窗口越靠近 10 THz，损耗越小，在降雨天气环境进行无线通信传输时将更具有通信优势，且频率越低，天顶角越大，模型修正前后的差异性更加明显。
太赫兹 雨衰减 Mie理论 散射 terahertz rain attenuation Mie theory scattering 太赫兹科学与电子信息学报
2023, 21(8): 971
1 重庆西南集成电路设计有限责任公司, 重庆 401332
2 安徽大学 集成电路学院, 合肥 230601
3 中国电子科技集团公司第二十四研究所, 重庆 400060
基于013 μm CMOS SOI工艺, 设计并实现了一种100 MHz~12 GHz高功率SPDT射频开关。该射频开关为吸收式射频开关, 开关支路为串并联的拓扑结构。采用负压偏置设计, 减小了插入损耗, 提高了隔离度。采用多级开关管堆叠设计, 提高了开关的输入1 dB 压缩点。测试结果表明, 在100 MHz~12 GHz频率范围内, 该射频开关插入损耗小于15 dB, 隔离度大于31 dB, 输入1 dB 压缩点大于40 dBm。芯片尺寸为11 mm ×11 mm。
高功率 高隔离度 射频开关 high power high isolation RF switch SOI SOI
1 海南师范大学物理与电子工程学院海南省激光技术与光电功能材料重点实验室，海南 海口 571158
2 齐鲁工业大学（山东省科学院）海洋仪器仪表研究所，山东 青岛 266061
3 青岛海洋科技中心，山东 青岛 266237
为了进一步提高传统保偏光纤的双折射，设计了一种高双折射椭圆芯类矩形保偏光纤，该光纤具有一个椭圆芯和两个对称的类矩形应力区。采用数值模拟的方法，全面研究了类矩形应力区的尺寸和纤芯的椭圆度对保偏光纤双折射特性的影响。通过优化参数得到椭圆芯类矩形保偏光纤在1550 nm波长下的双折射为8.0794×10-4，与传统熊猫型保偏光纤的双折射相比增加了近一倍。此外，还研究了所设计光纤在C通信波段（1530~1565 nm）内双折射与波长变化的关系。该光纤结构简单，具有应用于光纤通信和光纤传感领域的潜力。
保偏光纤 保偏性能 模式双折射 结构优化 光学学报
2023, 43(20): 2006007
1 安徽建筑大学环境与能源工程学院, 安徽 合肥 230601
2 安徽省建设领域碳达峰碳中和战略研究院, 安徽 合肥 230601
为研究合肥市近二十年的城市格局演变和热岛效应变化，基于2005、2009、2015、2020年每年10月份的Landsat卫星影像对合肥地区进行了土地分类以及地表温度反演，并提取归一化差值裸地与建筑指数 (NDBBI)、植被覆盖度 (FVC)、改进的归一化差异水体指数 (MNDWI) 以及人口密度进行了多元回归分析，进而建立数学模型对合肥主城区的热岛效应及影响因子进行了分析。结果表明：(1) 从2005年到2020年，强热岛区增加了15.03 km2。热岛标准差椭圆分布方向为东北—西南方向，椭圆的范围逐年扩大，热岛质心集中在蜀山经开区，且81.90%的强热岛区为较高与高核密度工业区。(2) 地理探测器分析结果表明各影响因子对地表温度的解释力从大到小为：NDBBI (0.542)、MNDWI (0.409)、FVC (0.379) 和人口密度 (0.018)。(3) 岭回归处理后的多元线性模型 (R2= 0.654) 研究结果表明，影响地表温度的主要因子为NDBBI，而人口密度的影响则较小。(4) 地理加权回归模型 (GWR) 的分析表明，各点的相关系数R2在0.489～0.667之间，建筑物与道路密集的城建区R2最高。NDBBI高值集中在经开区等地，最高值达到0.9以上，在GWR模型中人口的系数依然很小，FVC系数高值区集中在植被覆盖率高的区域，而 MNDWI高值区则主要分布于水域。
地表温度 热岛效应 地理探测器 岭回归 多元回归模型 surface temperature heat island effect geographic detector ridge regression multiple regression model 大气与环境光学学报
2023, 18(2): 153
