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大气冰晶对激光大气探测典型波长光散射吸收效应的估算
摘要： 本文分析了考虑吸收效应的任意形状冰晶光散射矩阵数值计算结果。这些矩阵是在几何光学近似框架内获得的。针对大气激光探测问题，评估了吸收效应对光后向散射特性的影响。结果表明：当波长向红外范围偏移时，考虑吸收会导致散射辐射强度降低。对于0.355和0.532微米波长，吸收效应不超过百分之零点几；1.064微米波长时为百分之几；而在近红外范围则可能超过百分之几十。
关键词： 卷云、吸收、光散射、冰晶、几何光学
更新于2025-09-19 17:13:59
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直接激光写入法制备的二维光子结构光学特性
摘要： 本文展示了具有正方形C4v、六边形C6v和五边形局部C5v对称性的不同二维光子结构的制备与研究结果。样品采用直接激光写入技术制作，亚微米散射体数量从25个到10,000个不等，不同样品的晶格参数范围为0.5微米≤a≤8.0微米。我们的实验与理论研究表明，二维光子结构展现出诸多显著的光学效应。所创建的有序与无序光子结构在样品后方的远场屏幕上呈现出丰富多样的光学现象。当向完美的渔网状光子结构引入单个棒材取向的随机波动时，观测并研究了从劳厄衍射到散斑图案的转变过程。
关键词： 劳厄衍射、光散射、光子结构、直接激光写入、扫描电子显微镜图像、超表面
更新于2025-09-19 17:13:59
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液体中多孔硅激光烧蚀形成纳米颗粒的结构与光学特性：生物光子学中的应用前景
摘要： 该论文探讨了通过飞秒激光在不同液体中烧蚀多孔硅来制备适用于光学相干断层扫描成像生物组织对比的硅纳米颗粒的可能性。实验结果显示，在水、乙醇和液氮中烧蚀所得纳米颗粒的平均尺寸分别为87、112和102纳米，且具有相对较窄的粒径分布，这为后续向生物组织递送提供了额外优势。通过电化学蚀刻形成多孔硅层的方法，可降低烧蚀阈值从而将烧蚀产物产率提高数倍，这使得制备的悬浮液相比使用晶体硅作为靶材时具有更高的光散射效率。研究证实了基于嵌入纳米颗粒的琼脂凝胶生物组织仿体可获得高对比度图像，其对比度强度取决于烧蚀所用液体，并与所研究悬浮液的约化散射系数数值相关。
关键词： 硅纳米颗粒、液体中激光烧蚀、原子力显微镜、光散射、光学相干断层扫描、分光光度法
更新于2025-09-19 17:13:59
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[2019年IEEE欧亚物联网、通信与工程会议(ECICE) - 台湾云林(2019.10.3-2019.10.6)] 2019年IEEE欧亚物联网、通信与工程会议(ECICE) - 染料的含量与散射及其对染料敏化太阳能电池中TiO2分级结构光阳极光电流增强的影响
摘要： 在本研究中，我们制备并分析了用于染料敏化太阳能电池（DSSCs）的类丘陵状分级结构TiO?光阳极的性能。我们预期光阳极层中适当聚集的TiO?团簇能产生较强的光散射效应和染料负载量，从而提升光电转换效率。通过采用不同分子量的聚乙烯醇（PVA）聚合物作为粘结剂来聚集TiO?纳米颗粒（P-25 Degussa），我们进行了详细的光捕获研究，由此获得了一系列具有不同形貌特征的TiO?薄膜。我们研究了这些薄膜的反射率、所负载染料的吸光度、染料负载量以及所制备DSSC器件的性能。优化后的器件展现出较高的染料负载量和优异的光捕获能力，可使DSSCs的短路电流（Jsc）提升23%。
关键词： 染料敏化太阳能电池，分级结构，光散射，二氧化钛光阳极
更新于2025-09-16 10:30:52
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染料用量与光散射对染料敏化太阳能电池中二氧化钛分级结构光阳极光电流增强的影响
摘要： 在本研究中，我们制备并分析了用于染料敏化太阳能电池（DSSCs）的丘陵状层级结构二氧化钛（TiO2）光阳极的性能。我们预期光阳极层中适当聚集的TiO2团簇会带来较强的光散射和染料负载能力，从而提高光伏效率。通过采用不同分子量的聚乙烯醇（PVA）聚合物作为粘合剂来实现TiO2纳米颗粒（P-25 Degussa）的聚集，我们进行了详细的光捕获研究。由此获得了一系列具有不同形貌的TiO2薄膜，并研究了其反射率、所负载染料的光吸收情况、染料负载量以及所制备DSSC器件的性能。我们优化后的器件具有较高的染料负载量和良好的光捕获能力，能够将DSSCs的短路电流（Jsc）提高23%。
关键词： 层级结构、二氧化钛光阳极、光散射、染料敏化太阳能电池
更新于2025-09-16 10:30:52
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利用调制界面纹理实现薄膜太阳能电池中的光耦合与捕获
摘要： 提高太阳能电池效率依赖于光管理技术。这对薄膜技术尤为重要，但对硅等吸光能力较弱的半导体同样关键。以非晶硅/微晶硅叠层太阳能电池为例，其性能高度取决于前后接触面的织构结构。后接触面织构通常由前表面织构及后续吸收层生长过程形成。优化前接触面织构能增强光耦合与器件内部光捕获效果。研究通过磁控溅射制备了多种不同织构的氧化锌铝前接触层并进行后续织构蚀刻，系统评估了非晶硅/微晶硅叠层电池在光耦合与光捕获两方面的光学性能。实验证实前接触面织构与这两种光学效应存在关联——不同织构特性分别诱导产生相应效应。该发现可推广至铜铟镓硒（CIGS）或钙钛矿等所有需兼顾光管理及后续膜层生长表面改性的太阳能电池技术。采用两步蚀刻法实现的氧化锌铝前接触面调制织构，最终使硅薄膜太阳能电池的光耦合与光捕获性能提升，转换效率达到12.5%。
关键词： 薄膜太阳能电池、光捕获、ZnO:Al（掺铝氧化锌）、前电极、光散射、表面纹理、光耦合
更新于2025-09-16 10:30:52
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双金属纳米粒子层对高性能量子点太阳能电池的等离激元效应
摘要： 为提升量子点太阳能电池的性能，关键在于高效利用入射阳光以确保吸收最大化。金属纳米颗粒通过等离子体共振聚焦入射光的能力，能借助近场耦合或远场散射等离子体效应产生的强局域作用增强光伏器件的整体吸收。因此，要协同利用这两种等离子体效应，还需在器件结构中合理布置不同等离子体纳米结构。本研究在胶体PbS量子点异质结的电极顶部与底部界面引入Au和Ag两种等离子体纳米颗粒，以进一步提升可见光及近红外波段的吸收效率。实验发现，Ag纳米颗粒表现出强散射特性，而Au纳米颗粒在PbS量子点吸光最强的波长区域产生显著光学效应。这种双等离子体层结构在不牺牲填充因子和开路电压的前提下，显著提高了短路电流和光电转换效率——这可能源于等离子体纳米颗粒与胶体量子点薄膜之间的间接接触效应。
关键词： 量子点太阳能电池、等离激元效应、近场振荡、胶体量子点、光散射
更新于2025-09-16 10:30:52
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介孔二氧化钛亚微球的快速室温合成及其在染料敏化太阳能电池中的增强光捕获性能
摘要： 亚微米级介孔二氧化钛球体有望克服染料敏化太阳能电池（DSSCs）中二氧化钛纳米粒子的光散射限制。现有介孔二氧化钛亚微球的制备方法需经历多阶段高温长时工艺。本研究采用快速一步室温CTAB基溶剂热合成法，成功制备出由约5纳米锐钛矿纳米晶组成的介孔二氧化钛亚微球。X射线衍射（XRD）表明产物为纯锐钛矿相。透射电镜（TEM）显示：通过降低表面活性剂/前驱体浓度比，可将形貌从单分散纳米粒子调控为具有可控尺寸（50-200纳米）且单分散性良好的亚微米级介孔珠体。其生长机制可解释为非胶束CTAB软模板环境中均相成核/生长过程与表面能诱导聚集作用的竞争关系。进一步采用合成样品制备染料敏化太阳能电池并测试其电流-电压特性。值得注意的是，比表面积较小的200纳米二氧化钛亚微球制备的DSSC（效率5.65%）与单分散20纳米纳米粒子电池（5.79%）效率相当。结果表明：团聚亚微米球产生的光散射效应可补偿单分散纳米粒子提供的更大比表面积。
关键词： CTAB（十六烷基三甲基溴化铵）、光散射、表面活性剂、二氧化钛、染料敏化太阳能电池、锐钛矿相
更新于2025-09-16 10:30:52
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具有改进染料敏化太阳能电池性能的分层花状TiO2微球
摘要： 通过简单水热法控制钛前驱体用量，分别制得了具有层级结构的花状TiO?微球(FMS)和TiO?纳米米粒(NR)?；ㄗ碩iO?微球由从中心径向生长的纳米花瓣构成，这些纳米花瓣平均厚度约几纳米，每片花瓣末端具有平均尺寸为15纳米的尖细结构。这种具有大比表面积(118.6 m2/g)的独特层级TiO?微球在染料敏化太阳能电池(DSSCs)领域展现出应用潜力?；贔MS的DSSCs光电转换效率(9.58%)显著高于NR基DSSCs(7.13%)，这归因于其优异的光散射与染料吸附能力，以及纳米花瓣薄层结构和大比表面积带来的更短电子传输路径和更长电子复合时间。
关键词： 染料吸附、分级花状TiO2微球、水热法、光散射、染料敏化太阳能电池
更新于2025-09-12 10:27:22
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[2019年IEEE欧洲激光与电光会议暨欧洲量子电子学会议（CLEO/Europe-EQEC）- 德国慕尼黑（2019.6.23-2019.6.27）] 2019年欧洲激光与电光会议暨欧洲量子电子学会议（CLEO/Europe-EQEC）- 嵌入银纳米结构材料的等离子体随机激光器
摘要： 与传统激光器不同，随机激光器（RLs）无需腔镜，基于纳米材料内部反复的光散射产生，并具有适用于实际应用的独特特性。迄今为止，研究人员不仅对用于产生RL的新型纳米材料感兴趣，还对通过温度和电场调控RL特性的研究充满好奇[1]。此外，基于金属纳米颗粒局域表面等离子体共振（LSPR）的等离子体随机激光器（PRL）[2]也引起了极大关注。本工作通过改变银纳米颗粒（AgNPs）的尺寸和形貌，制备了掺杂银纳米颗粒的染料包覆聚乙烯醇（DC-PVA）薄膜，以研究PRL发射尖峰强度的增强效应及其内在机制。其中AgNPs采用去离子水中的软溶液相合成法制备[3]。如图1(a)所示，根据胶体溶液中AgNPs的尺寸和形貌，吸收光谱呈现404 nm和610 nm两个不同的峰值吸收波长（λp），分别呈现深黄色和海军蓝色。通过将PVA粉末与AgNPs混合溶液滴涂于玻璃基底制得含AgNPs的PVA薄膜（PVA/AgNPs），干燥后在其表面涂覆激光染料（Pyrromethene 597，Exciton公司）（图1插图为样品结构）。本研究采用相干背散射测量（CBS）[4]获取纯DC-PVA薄膜（绿色方块：样品I）和DC-PVA/AgNP薄膜[红色三角：样品II（λp=405 nm）、蓝色圆圈：样品III（λp≈610 nm）]的传输平均自由程（lp），实线为理论拟合曲线，测得三个样品的lp值分别约为10.3、8.7和3.6 μm。嵌入AgNPs后lp值显著减小，表明光散射增强。为产生RL，所有样品均采用中心波长532 nm的倍频Q开关Nd:YAG激光器激发。10 Hz泵浦脉冲通过焦距f=7 cm的柱面透镜聚焦为长线状光斑照射样品，侧向发射光经光纤探头采集并由光谱仪（分辨率约0.3 nm，Ocean Optics公司）测量。图1(b)插图显示无AgNPs（样品I，绿色实线）与含AgNPs（样品II：红色实线、样品III：蓝色实线）DC-PVA薄膜的发射光谱。即使在高脉冲能量下，样品I仅呈现最大强度位于λ=578 nm的宽谱自发辐射。而样品II和III（DC-PVA/AgNP薄膜）在宽谱自发辐射上方约λ=576和583 nm处出现离散发射尖峰，这是RL的典型特征。为定性区分RL工作状态，采用Uppu等人提出的α稳定分布[5]对1000个光谱槽的强度涨落（红色）进行分析。通过公式（图1(c)(d)蓝色实线）对强度分布（红色直方图）进行理论拟合，分别获得α=1.99和1.58，对应高斯分布和列维分布。
关键词： 随机激光、光散射、局域表面等离子体共振、等离子体随机激光、银纳米粒子
更新于2025-09-12 10:27:22