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LED水下集鱼灯光场分布数值模拟分析

上海海洋大学学报 2022年第3期31卷 781-791页

作者：王伟杰万荣孔祥洪辛雯婕上海海洋大学海洋科学学院上海201306 国家远洋渔业工程技术研究中心上海201306 大洋渔业资源可持续开发教育部重点实验室上海201306

为探究LED水下集鱼灯光色、功率、放置深度和海水叶绿素质量浓度对光场分布的影响,基于蒙特卡罗模拟方法建立了水下光束传输数值计算模型,通过控制变量法计算了不同条件下的水下光场分布,并提出以0.1~10.0 lx等值线所包围的面积与计算... 详细信息

为探究LED水下集鱼灯光色、功率、放置深度和海水叶绿素质量浓度对光场分布的影响,基于蒙特卡罗模拟方法建立了水下光束传输数值计算模型,通过控制变量法计算了不同条件下的水下光场分布,并提出以0.1~10.0 lx等值线所包围的面积与计算截面面积比值为相对有效光照范围(relative effective illumination range,REIR)。以REIR为评价指标,对不同条件下的光场分布进行了分析。结果显示:(1)相同功率条件下,REIR依次为绿光>白光>蓝光,以功率420W、叶绿素质量浓度0.1mg/m^(3)为例,3种光色的REIR比值为1.58∶1.31∶1;(2)相同光色条件下,当叶绿素质量浓度为0.1mg/m^(3)时,集鱼灯功率由420W增至1200W,蓝、绿、白3种集鱼灯的REIR分别由31.68%、50.27%、41.78%增至38.59%、56.91%、50.15%,功率增加近3倍,但REIR增幅有限;(3)随着集鱼灯放置深度增加,REIR先增加后稳定;以叶绿素质量浓度1.0mg/m^(3)、功率为420W为例,绿光集鱼灯与白光集鱼灯REIR的最大值约为9.69%~9.84%,出现在放置水深20m左右;而蓝光集鱼灯的REIR最大值约为5.60%,出现在放置水深15m左右;(4)当集鱼灯功率为420W,海水叶绿素质量浓度从0.1mg/m^(3)增至5.0mg/m^(3),蓝、绿、白3种光色集鱼灯的REIR分别由31.89%、48.25%、42.05%减少至1.65%、2.09%、2.22%。研究结果可为LED水下集鱼灯光色功率选型、深度放置以及有效光场分布范围估算提供参考。

关键词： LED水下集鱼灯光场分布光色叶绿素质量浓度相对有效照度范围

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水下集鱼灯在近海水体中的光场分布数值模拟

水产学报 2023年第12期47卷 192-203页

作者：王伟杰万荣孔祥洪上海海洋大学海洋科学学院上海海洋大学国家远洋渔业工程技术研究中心上海海洋大学大洋渔业资源可持续开发省部共建教育部重点实验室

为提高水下集鱼灯光场分布计算精度，本实验采用集鱼灯光谱数据、光度分布数据和海水固有光学参数，基于蒙特卡罗模拟方法构建了新的光场传输数值模拟方法，将光束能量离散成大量光子，通过追踪光子路径计算水下集鱼灯形成的光场强度，... 详细信息

为提高水下集鱼灯光场分布计算精度，本实验采用集鱼灯光谱数据、光度分布数据和海水固有光学参数，基于蒙特卡罗模拟方法构建了新的光场传输数值模拟方法，将光束能量离散成大量光子，通过追踪光子路径计算水下集鱼灯形成的光场强度，并开展水槽实验对计算方法进行了验证。同时，提出了新的集鱼灯光场分布评价指标Ids和Ads。利用模型分析了海水的叶绿素a质量浓度、散射作用类型和散射相位函数HG (Henyey Greenstein)中非对称参量g的取值对水下光场分布的影响。结果显示，①叶绿素a质量浓度从1mg/m3增加到5 mg/m3,LED集鱼灯A5m减少了72.73%,MH集鱼灯A5m减少了72.17%;LED集鱼灯I5m减少了66.69%,MH集鱼灯I5m减少了53.29%。②当海水介质引起的散射类型分别为米氏散射和瑞利散射时，MH集鱼灯I5m分别为1 058.48和1 020.5 lx,LED集鱼灯I5m分别为1 057.96和992.42 lx。③非对称参量g从0.80增加到0.99,MH集鱼灯的A5m增加了22.05%;LED集鱼灯的A5m增加了23.10%;MH集鱼灯形成的I5m增加了16.61%;LED集鱼灯形成的I5m增加了14.52%。研究表明，近海水体中叶绿素a质量浓度、HG散射函数中非对称参量对集鱼灯光场分布有显著影响，散射类型对集鱼灯光场分布无显著影响。本研究提出的数值模拟方法可准确计算近海水体中集鱼灯光场分布，为渔业监管和集鱼灯合理应用提供科学依据。

关键词：水下集鱼灯光场分布数值模拟近海水体叶绿素a质量浓度

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光场分布对GaN基绿光激光器的影响

中国激光 2020年第7期47卷 237-242页

作者：梁锋赵德刚江德生刘宗顺朱建军陈平杨静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 中国科学院大学材料科学与光电技术学院北京100049

详细研究了n型AlGaN限制层与InGaN上波导对GaN基绿光激光器光场分布与电学特性的影响,结果表明:增加n型AlGaN限制层厚度或提高InGaN上波导中的铟组分可以明显抑制GaN基绿光激光器的光场泄漏,改善光场分布;相比In0.02Ga0.98N上波导,采用... 详细信息

详细研究了n型AlGaN限制层与InGaN上波导对GaN基绿光激光器光场分布与电学特性的影响,结果表明:增加n型AlGaN限制层厚度或提高InGaN上波导中的铟组分可以明显抑制GaN基绿光激光器的光场泄漏,改善光场分布;相比In0.02Ga0.98N上波导,采用更高铟组分的In0.05Ga0.95N上波导可增加光场限制因子,改善绿光激光器的性能。综合调控n型限制层和上波导才能有效改善GaN基绿光激光器的光场分布,提高激光器的性能。

关键词：激光光学氮化镓绿光激光器光场分布

透射式扫描近场光学显微镜探针光场分布及其受激荧光分子光场分布研究

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物理学报 2000年第10期49卷 1959-1964页

作者：王子洋李勤赵钧郭继华清华大学物理系单原子分子测控重点实验室北京100084

通过利用经Grober发展的Bethe模型 ,计算了透射式近场光学显微镜探针针尖附近及进入样品后的光场分布 ,研究了它的横向分辨率、透射深度、透射系数等问题 .模拟在光学近场激发下生物荧光分子成像的过程 ,研究了荧光分子的极化方向和入... 详细信息

通过利用经Grober发展的Bethe模型 ,计算了透射式近场光学显微镜探针针尖附近及进入样品后的光场分布 ,研究了它的横向分辨率、透射深度、透射系数等问题 .模拟在光学近场激发下生物荧光分子成像的过程 ,研究了荧光分子的极化方向和入射光偏振方向对信号收集的影响 ,发现荧光图像是偏振极性和荧光分子极性共同作用的结果 .

关键词：光场分布透射式扫描近场光学显微镜探针

采用单边大光腔结构改善电吸收调制器的光场分布

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物理学报 2007年第5期56卷 2751-2755页

作者：杨华朱洪亮潘教青冯文谢红云周帆安欣边静赵玲娟陈娓兮王圩中国科学院半导体研究所国家光电子集成重点实验室北京100083

设计并制备了具有单边大光腔结构的半导体电吸收(electroabsorption,EA)调制器.模拟和测试的结果均表明:单边大光腔结构能有效地改善EA调制器的光场分布,使椭圆形的近场光斑变得圆形化,从而达到与圆形模式光纤之间的匹配,有利于提高耦... 详细信息

设计并制备了具有单边大光腔结构的半导体电吸收(electroabsorption,EA)调制器.模拟和测试的结果均表明:单边大光腔结构能有效地改善EA调制器的光场分布,使椭圆形的近场光斑变得圆形化,从而达到与圆形模式光纤之间的匹配,有利于提高耦合效率.

关键词：单边大光腔电吸收(EA)调制器光场分布耦合效率

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四极子微腔的光场分布

光学学报 2007年第5期27卷 903-906页

作者：李赞佳吴根柱凤兰霍海燕内蒙古大学物理系内蒙古大学物理系呼和浩特010021

应用电磁场理论和介质中的麦克斯韦方程组,推导了任意截面微腔的TM模光场分布。并以四极子状微腔截面为例,推导了含有传播常数的本征方程。用Mathematica软件模拟出具有不同变形因子的基模（m=1）和高阶模的光场分布图,得出基模在=45... 详细信息

应用电磁场理论和介质中的麦克斯韦方程组,推导了任意截面微腔的TM模光场分布。并以四极子状微腔截面为例,推导了含有传播常数的本征方程。用Mathematica软件模拟出具有不同变形因子的基模（m=1）和高阶模的光场分布图,得出基模在=45°,135°,225°,315°四个方向光辐射最强,具有“蝴蝶结模式”特征,并且当变形因子值取ε′为0.1;.15时,该效应表现得更明显;而高阶模（m≥2）时微腔中没有这种光的定向输出现象,在任何变形因子情况下也不能形成稳定的“蝴蝶结模式”,为四极子微腔激光器的设计和制作提供了一定的理论依据。

关键词：光计算四极子微腔光场分布变形因子

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二极管阵列侧面泵浦固体激光介质的光场分布

红外与激光工程 2005年第4期34卷 421-426,458页

作者：王建华金锋翟刚侯天晋时顺森李晶马楠陈仁烟台大学光电信息科学技术学院山东烟台264005 西南技术物理研究所四川成都610041

研究LD阵列侧面泵浦Nd:YAG激光器泵浦光场的分布特点。首先,在已建立的二极管单bar单侧面泵浦YAG晶体泵浦光场分布数值模型的基础上,进一步建立了适用于激光二极管阵列多侧面泵浦YAG晶体的泵浦光场分布数值模型。然后,根据所建模型,采... 详细信息

研究LD阵列侧面泵浦Nd:YAG激光器泵浦光场的分布特点。首先,在已建立的二极管单bar单侧面泵浦YAG晶体泵浦光场分布数值模型的基础上,进一步建立了适用于激光二极管阵列多侧面泵浦YAG晶体的泵浦光场分布数值模型。然后,根据所建模型,采用光线追迹的方法,借助Matlab编程模拟了单侧面、二侧面、三侧面、五侧面泵浦方式的泵浦光分布特点,分析了系统参数:介质半径、介质吸收系数、光束光腰半径、泵浦距离、二极管bar间距、介质表面粗糙程度对泵浦光分布特性的影响,总结出了一般规律。可为二极管泵浦固体激光器的结构设计和实验研究提供理论参考。在理论分析的基础上,进行了单侧面、二侧面泵浦方式的二极管阵列直接侧面泵浦固体激光器的实验研究。实验结果与理论分析结果基本相符,验证了所建数值模型的正确性。该数值模型的特点是:采用光线追迹方法;适用于漫反射表面工作物质;适用于多种侧面直接泵浦方式,具有可扩充性。

关键词：二极管侧面泵浦光场分布模拟计算泵浦均匀性