基于贝叶斯优化算法的超表面结构色逆向设计方法

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作者 黄子扬 张振荣 +2 位作者 孙宇 黄洋 谢锋 《光通信技术》 北大核心 2025年第3期97-101,共5页

针对传统结构色正向设计存在的优化参数较少、计算耗时长以及静态结构色不可调等问题,提出一种基于贝叶斯优化算法的超表面结构色逆向设计方法。通过引入可调谐的相变材料设计纳米天线,结合贝叶斯优化算法和时域有限差分法,对超表面结... 针对传统结构色正向设计存在的优化参数较少、计算耗时长以及静态结构色不可调等问题,提出一种基于贝叶斯优化算法的超表面结构色逆向设计方法。通过引入可调谐的相变材料设计纳米天线,结合贝叶斯优化算法和时域有限差分法,对超表面结构色参数进行仿真优化。利用结构内部的Mie谐振在反射模式下产生结构颜色,同时通过相变材料的不同相态转变,实现可逆的颜色调谐。仿真结果表明:所设计的结构色器件具备超表面的颜色动态可调谐功能,在波长分别为450、545、660nm时获得的色差分别为63.30、69.30、54.21,并具有角度敏感的特性。 展开更多

关键词 结构色 相变材料 贝叶斯优化算法 超表面结构

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加载非均匀超表面的车载卫星通信透明天线阵列

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作者 王霞 张翔宇 高建 《无线电通信技术》 北大核心 2025年第4期678-687,共10页

为满足车载卫星通信的需求,提出了一种适用于车窗玻璃的透明超表面天线阵列。与传统超表面天线阵列相比,该阵列通过在微带贴片天线上加载非均匀超表面,利用其极化转换特性与多模谐振特性,显著提升了带宽并提高了增益性能。设计了一分四... 为满足车载卫星通信的需求,提出了一种适用于车窗玻璃的透明超表面天线阵列。与传统超表面天线阵列相比,该阵列通过在微带贴片天线上加载非均匀超表面,利用其极化转换特性与多模谐振特性,显著提升了带宽并提高了增益性能。设计了一分四顺序旋转馈电网络,与超表面天线结合构建了2×2天线阵列,分析了阵元间距与阵面弯曲对天线阵列性能产生的影响。该阵列利用微铜网作为导体,聚对苯二甲酸乙二醇酯(Poly Ethylene Terephthalate,PET)为基底加工制备,仿真与实验结果表明,天线阵列的阻抗与轴比(Axial Ratio,AR)带宽分别为1.74~2.31 GHz与1.89~2.31 GHz,频段内增益峰值为13.1 dBi,阵面弯曲后阵列性能仍满足S波段卫星通信需求。所提天线阵列具有高增益、圆极化(Circular Polarization,CP)、透明性与共形性的特性。 展开更多

关键词 车载天线 卫星通信 透明天线 天线阵列 超表面天线 非均匀超表面结构

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2种陶瓷阵列超结构表面的定向红外辐射

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作者 姜葳 王志宏 +2 位作者 胡佚嵩 徐剑盛 罗发 《西北工业大学学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2024年第5期891-894,共4页

设计了2种陶瓷阵列超结构表面(A,B),并研究了该超结构表面的11μm红外辐射空间特征。二者均具有明显的定向辐射特征,对于阵列A,圆柱芯半径R_(1)与阵列厚度t_(1)对红外辐射定向特性影响明显,最优的定向结构参数:圆柱芯半径R_(1)=1.0μm,... 设计了2种陶瓷阵列超结构表面(A,B),并研究了该超结构表面的11μm红外辐射空间特征。二者均具有明显的定向辐射特征,对于阵列A,圆柱芯半径R_(1)与阵列厚度t_(1)对红外辐射定向特性影响明显,最优的定向结构参数:圆柱芯半径R_(1)=1.0μm,阵列层厚度t_(1)≥1.2μm,可实现辐射角度0°~50°,发射率ε≥0.7的有效定向红外辐射调控。对于阵列B,当R_(c)=1.05μm,R_(1)=0.1μm,t_(1)=0.85μm时,体系辐射集中在法向角θ>10°区域,并在θ>40°后呈现出明显的φ角度依赖性,当φ=45°或135°(±45°)时,体系红外辐射明显增强,θ=65°,φ=45°时,ε在0.4量级。阵列层厚度t_(1)对体系定向红外辐射有明显影响,在R_(c)=1.0μm,R_(1)=0.3μm,φ=0°时,高效定向辐射的有效阵列层厚度为0.3μm≤t_(1)≤1.7μm,其最优值为t_(1)=1.2μm,φ=0°时的特征辐射法向角为40°,发射率为0.7。 展开更多

关键词 超结构表面 定向红外辐射 红外发射率

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用超高真空扫描隧道显微镜UHV—STM研究多晶铌和单晶铌的表面结构

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作者 李艳宁 安白 +3 位作者 福山诚司 横川清志 吉村雅满 胡小唐 《电子显微学报》 CAS CSCD 北大核心 2002年第4期429-433,共5页

作者使用超高真空扫描隧道显微镜UHV STM和表面成分分析仪器俄歇谱仪 (AugerElectronSpectroscopy(AES) )研究了多晶铌和Nb(0 0 1)。实验中采用净化样品的主要方法是离子轰击和高温加热。经过重结晶后 ,在多晶铌和Nb(0 0 1)表面形成了... 作者使用超高真空扫描隧道显微镜UHV STM和表面成分分析仪器俄歇谱仪 (AugerElectronSpectroscopy(AES) )研究了多晶铌和Nb(0 0 1)。实验中采用净化样品的主要方法是离子轰击和高温加热。经过重结晶后 ,在多晶铌和Nb(0 0 1)表面形成了特征性的表面超结构。在多晶铌表面 ,作者观测到了 (110 )和 (10 0 )面 ,在 (10 0 )面上形成的是 (n× 1)超结构 ,而在 (110 )面上形成的是 0 2 8nm× 0 4 0nm的周期性超结构。在Nb(0 0 1)表面作者观测到C(2× 2 )的典型结构。AES实验表明 ,不纯物“氧”仍然以氧化物的形式存在于单晶和多晶铌样品中。基于这些实验结果 ,结合铌的微观晶格结构 ,作者给出了所观测到的超结构的合理的解释 。 展开更多

关键词 多晶铌 单晶铌 扫描隧道显微镜 STM 俄歇谱仪 AES 超高真空 UHV 铌 Nb 表面超结构

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沉积熔融法制备超疏水微结构表面

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作者 刘洋 欧阳清 栾红伟 《中国材料进展》 CAS CSCD 北大核心 2020年第1期59-63,共5页

传统超疏水表面制备技术都有着各自的缺点,如加工成本高、受加工设备精度影响大、形貌尺寸随机性大。为得到低成本、形貌尺寸相对可控的超疏水微结构表面,提出了新型制备技术——沉积熔融法。通过金属颗粒悬浊液的自然沉积使微纳尺寸的... 传统超疏水表面制备技术都有着各自的缺点,如加工成本高、受加工设备精度影响大、形貌尺寸随机性大。为得到低成本、形貌尺寸相对可控的超疏水微结构表面,提出了新型制备技术——沉积熔融法。通过金属颗粒悬浊液的自然沉积使微纳尺寸的颗粒均匀分布在金属表面,经熔融、再结晶使其与金属表面结合,再采用低表面能高分子修饰,制备出超疏水微结构表面。通过此方法采用锡铅合金在以黄铜、45号钢、6063铝合金基底上制备了超疏水微结构表面,并发现了金属基底材质与微结构表面的疏水性能之间没有必然关系。当微米尺寸的颗粒直径越小,制备的微结构表面的疏水性就越大。此外,相较于传统超疏水表面加工方法,沉积熔融法可实现微米级形貌的制备,且具有加工效率高、工艺简单、成本低廉、不影响原工件强度等优点,但其难以在弧形表面上应用的问题需要进一步研究。 展开更多

关键词 超疏水微结构表面 沉积熔融法 金属颗粒分散 超声振动

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超疏水材料表面液—气界面的稳定性及演化规律 被引量：27

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作者 吕鹏宇 薛亚辉 段慧玲 《力学进展》 EI CSCD 北大核心 2016年第1期179-225,共47页

超疏水表面功能材料在防污、流动减阻等领域具有重要应用,其中液–气界面的稳定性是关系到该种材料性能发挥的关键因素.微结构液–气界面的稳定性主要体现在浸润状态转变过程,浸润状态恢复过程和气泡形态演化过程三个方面.在压强变化、... 超疏水表面功能材料在防污、流动减阻等领域具有重要应用,其中液–气界面的稳定性是关系到该种材料性能发挥的关键因素.微结构液–气界面的稳定性主要体现在浸润状态转变过程,浸润状态恢复过程和气泡形态演化过程三个方面.在压强变化、气体扩散等多种因素作用下,液–气界面会发生失稳现象,并以不同的形态变化方式进行演化发展.该文首先总结了三类液–气界面稳定性问题.在不同的演化阶段,液–气界面具有不同的位置和形状,体现出不同的稳定性.然后,分别针对液滴系统和水下浸没系统,考虑了几种主要的影响因素,综述了目前国内外关于超疏水微结构液–气界面稳定性研究的主要进展,总结液–气界面的演化机制.最后,展望了该领域中存在的主要科学问题. 展开更多

关键词 超疏水微结构表面 液-气界面 稳定性 演化规律 浸润状态转变过程

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声学超表面及其声波调控特性研究

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作者 楚杨阳 王兆宏 蔡成欣 《中国材料进展》 CAS CSCD 北大核心 2021年第1期48-56,21,共10页

声学超材料作为近年来研究的一个新兴领域,极大地拓宽了声学材料在各个领域的应用,声学超表面作为声学超材料的一个分支,近几年也受到了国内外研究者的广泛关注。声学超表面是一种由超材料结构单元阵列构成的基于亚波长尺寸的新型声学... 声学超材料作为近年来研究的一个新兴领域,极大地拓宽了声学材料在各个领域的应用,声学超表面作为声学超材料的一个分支,近几年也受到了国内外研究者的广泛关注。声学超表面是一种由超材料结构单元阵列构成的基于亚波长尺寸的新型声学超材料,能够利用广义Snell定理实现对反射声波或透射声波的定向调控,具有利用亚波长厚度调控声波的独特优势。由于其具有结构简单、物理特性丰富独特、对声波灵活有效调控等特点,成为了超材料研究中的热点课题。从超表面的概念出发,以折叠空间型超表面、五模式超表面、非结构化超表面为基础,详细介绍了几种常见结构单元的设计方法,及其对声波调控的物理机制,实现诸如负折射、声聚焦及声非对称传输等功能。此外,简略探讨了声学超表面有待解决的问题,以期为后续研究提供参考。 展开更多

关键词 声学超表面 折叠空间型超表面 五模式超表面 非结构化超表面 声波调控

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一种8μm高吸收率快速响应微测辐射热计设计

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作者 李军利 袁俊 +2 位作者 姚浩强 杨帆 唐昭焕 《激光与红外》 北大核心 2025年第6期914-919,共6页

针对微测辐射热计小像元在设计中热响应时间长、探测灵敏度低等难以解决的问题,提出并设计了一款小线宽、快速响应、高吸收率微测辐射热计像元结构。通过超表面结构和局部伞面的设计提高了其红外辐射吸收,进而提升其探测灵敏度,通过两... 针对微测辐射热计小像元在设计中热响应时间长、探测灵敏度低等难以解决的问题,提出并设计了一款小线宽、快速响应、高吸收率微测辐射热计像元结构。通过超表面结构和局部伞面的设计提高了其红外辐射吸收,进而提升其探测灵敏度,通过两侧伞面降低了其热响应时间。并对其热响应时间进行了理论计算和仿真分析。最终得到微测辐射热计像元在8~16μm波段的平均吸收率96.8%,NETD约55 mK,热响应时间仅3.8 ms。其综合指标达到了209 mK·ms。 展开更多

关键词 微测辐射热计 8μm MEMS像元设计 超表面结构 吸收率 热响应时间

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水下声学超材料研究 被引量：5

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作者 曹培政 张宇 +1 位作者 刁顺 张赛 《中国材料进展》 CAS CSCD 北大核心 2021年第1期7-21,共15页

声学超材料在空气中应用的研究已经很多,通过对其声学负参数的研究可以实现负折射、声隐身、波束控制以及超分辨成像等功能。声学超材料在空气中的良好应用也让更多的研究者们聚焦水下声学超材料(简称水声超材料)声聚焦、声透射等的研究... 声学超材料在空气中应用的研究已经很多,通过对其声学负参数的研究可以实现负折射、声隐身、波束控制以及超分辨成像等功能。声学超材料在空气中的良好应用也让更多的研究者们聚焦水下声学超材料(简称水声超材料)声聚焦、声透射等的研究,其在水下的研究涉及到流固耦合以及模式转换的影响,会更加复杂。水下研究的主要难题有尺度大、低频性能差、不耐静水压力等,针对此类问题,国内外研究者做了很多相关工作。水声超材料的发展历程经历了多个阶段。经典的局域共振型水声超材料的一系列优化措施是对实现水下宽带、低频吸声的探索;超晶格超表面复合结构的声二极管对实现噪声控制、声学通讯、目标探测等起到重要影响;其他比如水声隐身斗篷、水声学棱镜等应用也具有不错的前景。由此可见声学超材料在水下的研究潜力是巨大的。 展开更多

关键词 声学超材料 流固耦合 模式转换 局域共振 超表面复合结构

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刻蚀法制备高透过率防眩高铝玻璃 被引量：1

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作者 王其琛 郝霞 +5 位作者 赵竞一 王闻之 段佳岐 赵会峰 李军葛 姜宏 《表面技术》 EI CAS CSCD 北大核心 2024年第4期184-192,共9页

目的采用刻蚀法制备了具有高透过率的高铝玻璃,分析刻蚀时间对玻璃表面形貌和性能的影响。方法将经过HF(2.3 mol/L)溶液酸洗10 min后的玻璃样品清洗烘干,然后放入H_(2)SO_(4)(0.1 mol/L)、HCl(0.4mol/L)、Na_(2)SiF_(6)(0.02mol/L)的混... 目的采用刻蚀法制备了具有高透过率的高铝玻璃,分析刻蚀时间对玻璃表面形貌和性能的影响。方法将经过HF(2.3 mol/L)溶液酸洗10 min后的玻璃样品清洗烘干,然后放入H_(2)SO_(4)(0.1 mol/L)、HCl(0.4mol/L)、Na_(2)SiF_(6)(0.02mol/L)的混合溶液中进行不同时间的表面刻蚀处理,形成了超表面凹坑结构,这种结构使部分光线经过有限次数的反射和折射后成为透射光的一部分,这种凹坑结构也相当于在空气和玻璃之间增加了一个具有梯度折射率的介质层,从而减少反射率、增加透过率。通过扫描电镜(SEM)、原子力显微镜(AFM)、X射线能谱仪(EDS)、紫外可见近红外分光光度计等仪器,对刻蚀前后玻璃的表面进行分析研究。结果随着刻蚀时间的延长,蚀坑的直径逐渐增大,同时致密度也在逐渐增加直至相互融合,而坑深先增大后减小。可见光波长范围内的平均透过率先增加后降低,反射率先降低后增加,且透过率均大于玻璃原片,反射率均小于玻璃原片。刻蚀前后玻璃成分基本不变,铅笔硬度达到9H。结论刻蚀后,在玻璃表面形成超表面凹坑结构,当刻蚀时间为20 min时,蚀坑直径达到2.5~5.0μm,深度达到927.2 nm左右,平均透过率达到95.95%,平均反射率达到4.01%。 展开更多

关键词 化学刻蚀 透过率 高铝玻璃 超表面凹坑结构 玻璃表面

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光学偏振成像技术的研究、应用与进展 被引量：12

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作者 李智渊 翟爱平 +7 位作者 冀莹泽 李国辉 王东 王文艳 石林林 冀婷 刘飞 崔艳霞 《红外与激光工程》 EI CSCD 北大核心 2023年第9期290-305,共16页

偏振成像技术作为一种新型的光学成像技术,可以实现抑制背景噪声、提高探测距离、获取目标细节特征和识别伪装目标等功能。由于成像空间维度的不同,偏振二维成像和偏振三维成像在不同领域中具有良好的应用前景。文中从偏振光的表示与传... 偏振成像技术作为一种新型的光学成像技术,可以实现抑制背景噪声、提高探测距离、获取目标细节特征和识别伪装目标等功能。由于成像空间维度的不同,偏振二维成像和偏振三维成像在不同领域中具有良好的应用前景。文中从偏振光的表示与传播方式入手,先后对偏振成像系统、偏振二维成像技术、偏振三维成像技术和基于超表面偏振器件的偏振探测及成像的研究展开综述。首先,根据偏振成像系统结构的不同,偏振成像系统可分为分时型、分振幅型、分孔径型和分焦平面型四种,并对以上偏振成像系统分别进行详细介绍和比较分析。其次,阐述了基于图像增强技术的偏振二维成像。图像增强技术分为偏振差分算法和图像融合两种。对于偏振三维成像,根据所处理反射光成分的不同,分为基于镜面反射光和漫反射光的偏振三维成像。综述了三维形貌重建过程中天顶角和方位角多值性问题的解决办法。为了高效准确地获取偏振信息,基于超表面结构的偏振器件成为当前研究的热点。进一步介绍了基于超表面偏振器件的偏振探测及成像技术。最后,总结全文并对偏振成像技术的发展前景进行展望。 展开更多

关键词 光学成像 偏振二维成像 偏振三维成像 超表面结构

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铁钝化多孔硅形成过程中的形貌演化和腐蚀机理

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作者 李新建 杨晓辉 富笑男 《科学技术与工程》 2004年第2期61-65,共5页

采用水热腐蚀技术制备的铁钝化多孔硅表面具有可调超结构。详细研究了铁钝化多孔硅水热制备过程中单晶硅片表面的形貌演化。结果表明,在水热腐蚀过程中,存在两种同时发生的腐蚀机制:即对缺陷的化学腐蚀和通过形成微电池所发生的电化学... 采用水热腐蚀技术制备的铁钝化多孔硅表面具有可调超结构。详细研究了铁钝化多孔硅水热制备过程中单晶硅片表面的形貌演化。结果表明,在水热腐蚀过程中,存在两种同时发生的腐蚀机制:即对缺陷的化学腐蚀和通过形成微电池所发生的电化学腐蚀。在腐蚀发生的初期,化学腐蚀占主导地位;随后电化学腐蚀逐步起主导作用并对铁钝化多孔硅表面超结构的最终形成起关键作用。还讨论了发生在微电池中微型阳极和微型阴极上的化学反应。研究结果为实现铁钝化多孔硅表面形貌的人为控制提供理论指导。 展开更多

关键词 铁钝化多孔硅 形貌演化 腐蚀机理 水热腐蚀 表面超结构 多孔硅材料

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