微結構輻射特性及其調控機理

《微結構輻射特性及其調控機理》是依託哈爾濱工業大學，由劉林華擔任項目負責人的重點項目。

基本介紹

• 中文名：微結構輻射特性及其調控機理
• 依託單位：哈爾濱工業大學
• 項目類別：重點項目
• 項目負責人：劉林華

項目摘要

瞄準本學科國際研究前沿，研究微粗糙表面熱輻射特性、光子晶體的熱輻射特性及其調控機理、偏振和相干條件下輻射熱力學理論和分析方法等微納尺度熱輻射傳遞中急需解決的共性問題。建立微粗糙表面表觀輻射特性參數計算的理論模型和算法，以及材料表面微結構的反設計方法；揭示周期人工微結構及其缺陷控制熱輻射的相干特性、偏振特性和傳輸特性的物理機制；建立相干和偏振條件下輻射熵的統計定義及輸運方程，提出熱光伏器件等微納光子器件內部過程熱力學分析和性能評估方法。為微粗糙表面熱輻射特性的預測和設計、光子晶體熱輻射特性的設計與調控、熱光伏器件等微納光學器件內部過程的熱力學分析和性能評估奠定理論基礎。

結題摘要

建立了微納尺度輻射特性測試試驗台。該試驗裝置可測量測量表面微納尺度結構的表觀光譜輻射特性。數值模擬並獲得了表面粗糙結構和入射波長對固體表面反射特性的影響規律；合理解析了粗糙表面的後向散射增強效應和大角度入射下的高反射峰值現象；發展了部分相干與幾何光學混合算法。分析了光柵的共振吸收現象，以及氧化、加工誤差等實際因數對光柵紅外輻射特性產生的影響規律。提出了一種含吸收介質缺陷層光子晶體結構，該光子晶體量子阱的共振模熱輻射具有很好的時間相干性。提出了一種增寬光子量子阱從而增加產生相干熱輻射的範圍的方法，該方法可用來產生高相干熱輻射，同時增加產生相干熱輻射的範圍。研究了金屬納米線陣列-微結構中表面電漿激元以及磁等離子激元與Bloch表面波的耦合作用；分析了該耦合作用對複合結構的光學特性的影響規律。以太空飛行器熱控為套用背景，提出並設計了3種可進行微結構表面輻射特性自適應性調控的結構。分析了光學黑洞紅外輻射特性與黑洞結構特徵之間的關係，提出了一種可行的方柱形光學黑洞結構模式。數值模擬分析了泡沫金屬內熱輻射傳播特性，導出了泡沫金屬導熱-輻射耦合傳熱過程的無量綱相似準則數。研究了炭黑團聚物微結構的輻射特性，提出了一種偏振輻射傳輸特性的數值模擬方法，計算分析了由Mie散射相矩陣引起的偏振效應及其對輻射換熱的影響。導出了半透明介質內的輻射熵和輻射火用傳遞方程，提出了瞬態輻射傳輸過程熱力學第二定律分析的數值方法。本課題已發表論文57篇。包括：國際刊物論文26篇（SCI 和EI 刊源），國核心心期刊論文11篇（EI刊源），國際會議7篇，國內會議13篇。