1 西安理工大学自动化与信息工程学院, 陕西 西安 710048
2 陕西理工大学物理与电信工程学院, 陕西 汉中 723001
激光在水下的传输很大程度上会受到海水中悬浮颗粒物的影响, 而目前对于海洋中悬浮颗粒物光散射的理论研究大多是针对单一成分的悬浮粒子而进行的, 但是在真实海洋中悬浮颗粒物都是以多种成分混合的颗粒群形式而存在的, 因此研究真实海洋中混合悬浮颗粒物对蓝绿激光的散射特性具有重要意义。 该研究选取了对蓝绿激光传输产生较大影响的浮游藻类植物、 悬浮泥沙、 碎屑、 悬浮气泡和矿物质这五种常见的悬浮颗粒物作为研究对象, 充分考虑真实海况中这五种悬浮颗粒物的不同混合情况, 构建了海水中混合球形悬浮颗粒物对蓝绿激光的散射特性模型。 数值计算了海水中五种物质混合的球形悬浮颗粒物对532 nm蓝绿激光的统计平均光散射参量和平均散射相函数, 分析不同混合悬浮颗粒物的混合比对平均散射、 吸收和消光系数以及单次反照率随着粒子有效半径和粒子数浓度变化的影响, 同时分析了不同粒子尺寸下的不同混合比对混合悬浮颗粒物的平均散射相函数随着角度变化的影响。 数值结果表明, 当悬浮泥沙在整个混合模型中占比越大时, 平均散射系数越大, 而当悬浮藻类粒子在整个混合模型中占比增大时, 平均吸收系数增大, 由此可知海洋中对光造成主要影响的五种常见悬浮颗粒物中, 悬浮泥沙对光散射作用影响最大, 悬浮藻类粒子对光吸收作用影响最大。 随着悬浮颗粒物浓度的增大, 混合粒子的单次反照率保持不变, 由此可知混合悬浮颗粒物的平均光散射参量随着粒子浓度的增长速率是一致的。 海洋中混合悬浮颗粒物的平均散射相函数随着粒子的有效半径的增大而增大, 散射作用最大的混合比下的悬浮颗粒物其平均散射相函数最大, 悬浮颗粒物的前向散射较强。 该工作对蓝绿激光在海水中传输、 信道建模, 水下无线光通信的研究以及激光探测都具有重要的理论指导意义。
蓝绿激光 混合悬浮颗粒物 统计平均光散射参量 散射相函数 Blue-green laser Mixed suspended particles Statistical average light scattering parameters Scattering phase function 光谱学与光谱分析
2022, 42(6): 1749
上海交通大学区域光纤通信网与新型光通信系统国家重点实验室，上海 200240
矢量网络分析仪是射频微波领域的重要测量仪器，设计实现了一套基于光采样的微波光子矢量网络分析仪。该系统使用锁模激光器的超稳光脉冲序列通过马赫-曾德尔调制器直接采样单音信号，再采用数字信号处理技术获取待测器件的散射参数。实验测试表明：采用20 GHz电光调制器实现的系统带宽可达20 GHz，更大的系统带宽可以通过采用更大带宽的电光调制器达到。系统的动态范围约为60 dB，最小频率分辨率为11.92 Hz。对中心频率为10 GHz的带通滤波器的散射参数（S参数）进行了测试，在通带范围内，与商用矢量网络分析仪的测试结果相比，S21的幅度平均偏差为0.1241 dB，S21的相位平均偏差为3.6356°，具有很好的一致性。
仪器，测量与计量 微波测量 矢量网络分析 散射参数 光采样 光学学报
2022, 42(13): 1312002
1 中国科学院上海微系统与信息技术研究所太赫兹固态技术重点实验室, 上海 200050
2 中国科学院大学, 北京 100049
3 上海科技大学信息科学与技术学院, 上海 201210
以主动式毫米波全息成像的应用为背景,中国科学院上海微系统与信息技术研究所研制的异质结AlGaAs/GaAs PIN二极管毫米波开关为安检成像领域的关键核心器件,为此提出一种基于高、低阻抗变换线的补偿结构以优化高频处的匹配程度。设计合适的毫米波倍频链路、低插入损耗的带通滤波器以及低插入损耗和高隔离度的开关通道阵列,实现一款满足系统要求的输出功率和一致性且谐波抑制良好的发射前端。结果表明,在28~34 GHz频段内,各通道的输出功率大于10 dBm,谐波抑制度大于22 dBc,通道间的隔离度大于23 dB,通道间的差异小于2 dB,满足主动成像发射端的要求。集成相应天线阵列和接收前端后进行成像实验,可以得到分辨率为0.5 cm的毫米波成像。
激光与光电子学进展
2021, 58(22): 2209001
西南科技大学 信息工程学院, 四川 绵阳 621010
为了有效地表征45 nm MOSFET毫米波频段下的电学特性, 研究了其高频等效电路的建模方法。基于45 nm MOSFET的器件物理结构及其导纳参数分析, 通过综合考虑器件的本征物理特性、管脚及测试寄生特性, 提出了一种准静态近似的高频等效电路模型及其参数直接提取的高精度简化算法, 以此来统一表征模型参数从强反型区到弱反型区的偏置依赖性, 并使之在不同偏置条件下的特性表征具有良好的连续性, 以便于移植到商业仿真设计自动化工具中。通过ADS2013仿真工具的散射参数模拟结果与测量数据的一致性比较, 验证了所建模型的实用性及其参数提取算法的准确性, 并表征了45 nm器件的偏置依赖性。
纳米MOSFET 小信号等效电路 参数提取 毫米波 双端口网络 散射参数 nanometer MOSFET small signal equivalent circuit parameter extraction millimeter wave two-port network scattering parameters 强激光与粒子束
2019, 31(2): 024101
1 山东理工大学 a电气与电子工程学院
2 b光电技术研究所, 山东 淄博 255049
3 天津工业大学 电气工程与自动化学院, 天津 300387
针对多角度动态光散射中角度组合对颗粒粒度分布测量的影响, 对5组模拟的双峰分布颗粒体系(114/457 nm, 202/800 nm, 307/541 nm, 433/721 nm 和600/900 nm)分别选取3、4、5和6个散射角, 采用不同角度组合进行测量.粒度反演结果表明, 在选取同样数量散射角条件下, 不同的角度组合会得到不同的测量结果.当选取的各散射角对应的Mie散射光强差异显著, 特别是对应光强值包含了Mie散射光强曲线的极大值和极小值点时, 测量结果更准确.采用标准聚苯乙烯乳胶颗粒进行的测量实验, 实验结果与反演结果一致.这种角度组合影响的原因在于, 随着散射角的增多, 得到的颗粒粒度信息也相应增加, 但只有增加的散射角所对应的散射光强显著不同时, 才会较多地增加颗粒粒度信息, 从而改善测量效果；否则, 增加的信息会被增加的角度校准噪声所抵消.
动态光散射 颗粒测量 散射角 散射光强 散射参数 反演 dynamic light scattering particle size distribution particle size measurement scattering angle scattered light intensity scattering parameters inversion
1 School of Engineering，University of Glasgow，Glasgow UK，G12 8LT
2 Department of Electronic and Electrical Engineering，University College London，London UK，WC1E 7JE)
A Vector Network Analyzer(VNA) can be used to identify oscillation frequency of a signal source with moderate or low Radio Frequency(RF) power if certain care is taken according to experimental results. Unlike reported in the literature that a resonant peak of measured absolute value of reflection coefficient greater than 1 that corresponds to an oscillation frequency, we report that by observing the magnitude change of one-port reflection coefficient across the entire swept frequency range, a sudden peak or a dip corresponds to an oscillation frequency, this is more accurate than other reports. In addition, using modern VNA as a signal detection method can significantly reduce measurement time and increase measurement accuracy to VNA capability for developing emerging signal generating devices at early stage, especially for planar, large quantity and operating in a wide frequency range.
Vector Network Analyzer Vector Network Analyzer scattering parameters scattering parameters oscillators oscillators microwave and millimeter wave measurement microwave and millimeter wave measurement 太赫兹科学与电子信息学报
2015, 13(3): 382
1 四川大学 电子信息学院， 成都 610064
2 北京应用物理与计算数学研究所， 北京 100088
提出一种包含非线性组件的场线耦合分析模型，在此基础上建立了包含非线性组件的系统级电磁效应分析方法。采用基于黑箱模型的非线性散射参数对非线性组件进行建模，给出了非线性散射参数的实验提取方法。利用焊接在微带传输线上的并联反向HSMS-282C型肖特基二极管构成非线性器件，并搭建原理性实验系统测量了电磁波辐射下连接在微带线上的该非线性器件输出端口的频谱和功率。实验结果与该分析方法的计算结果相吻合，证明了该方法的有效性和可行性，为系统级电磁效应分析提供了一种有效途径。
复杂电磁环境 电磁效应 非线性散射参数 场线耦合 系统级 complex electromagnetic environment electromagnetic effects nonlinear scattering parameters field-to-transmission line coupling system-level 强激光与粒子束
2014, 26(7): 073204
1 安徽大学 电子信息工程学院 智能计算与信号处理重点实验室, 合肥 230039
2 合肥师范学院 物理电子系, 合肥 230061
基于分段正弦基函数和矩量法，通过求解离散电流节点格林函数的封闭解得到金属纳米柱天线激发表面等离子体的阻抗矩阵.与使用其它基函数矩量法相比，该方法可以减少矩阵方程的维数.仿真结果表明：使用此方法只需求解很小的矩阵方程就可以求解出纳米天线表面极化电流,从而实现对纳米天线的散射特征及谐振模式的快速分析;其结果与时域有限差分仿真结果吻合良好且速度具有显著的优势，尤其在计算斜入射问题时计算优势更加明显.本文的方法对文中计算的模型有效,同样为其他形状纳米柱天线和碳纳米管器件散射特性仿真提供了快速有效的电磁分析方法.
计算电磁学 矩量法 光学设备 纳米棒 碳纳米管 表面等离子体共振 散射特征 正弦基函数 Computational electromagnetic Method of moments Optical device Nano-rods Carbon nanotubes Surface plasmon resonance Scattering parameters Macro basis functions
西北工业大学空天微纳系统教育部重点实验室, 陕西 西安 710072
尺寸为光波长量级的微纳结构材料与电磁波的相互作用，使得其具有许多特殊的光学性能，金属电介质金属微纳结构具有电磁波完美吸收特性。基于S参数法，研究十字阵列光吸收材料在红外波段的光学特性参数，分析其谐振吸收机理及光学特性参数调谐性。研究结果表明，十字阵列单元尺寸对其等效光学参数具有调谐作用；当材料表面与入射介质之间满足阻抗匹配条件，以及等效折射率系数虚部值足够大时，可以有效提高其吸收率；经过结构优化的十字阵列光吸收材料在红外波段具有大于95%的吸收率，实验样件测试结果大于80%。十字结构臂长和电介质层厚度决定吸收谱特性，而十字结构臂宽仅仅影响吸收谱峰值大小。十字阵列光吸收材料在红外波段的完美吸收及光谱调谐性特点，使其可用于红外探测和光谱成像等领域。
光学器件 完美吸收材料 散射参数 红外探测 谐振吸收
中国科学院半导体研究所集成光电子学国家重点实验室,北京 100083
在高速通信中应准确分析激光器高频调制响应需要计及寄生网络的影响。推导了激光器测试系统散射参数与本征响应传输函数之间的关系,提出用激光器散射参数扣除求取激光器本征响应和模拟激光器整体小信号调制响应的新方法。结合激光器的等效电路和速率方程分析,避免了单独测量寄生网络和估计有源区电路参数。对法布里珀罗型激光器样品测试发现,仿真与实验的结果吻合。这一模拟方法简便快捷,准确性好。
光通信 调制响应 激光器 寄生参数 散射参数测量 扣除法
