近场显微成像法识别高功率激光镜片薄膜内部缺陷

采用近场显微成像法测量了高功率激光镜片薄膜表面裂纹和内部节瘤缺陷,并分析了它们的形成机制。100nm孔径的圆锥形针尖辐射的倏逝波与薄膜中预埋的缺陷相互作用,将倏逝波转化为辐射波后,由物镜收集并在远场逐点成像,同步地获得薄膜表面的原子力显微镜(AFM)图像和扫描近场光学显微镜(SNOM)图像,以便直观地识别缺陷产生的物理机制。结果表明:在倏逝波的有效作用区域内,薄膜表面裂纹与内部节瘤可以同时精确地被识别。通过对比SNOM与AFM结果,发现基底表面裂纹在镀膜过程中积累了残余应力,这导致薄膜的表面呈层状断裂,其单条最小裂纹横向剖面尺寸为165nm,超过了传统远场检测的实验检测精度;此外,SNOM图中的亮斑表明,薄膜的内部有高于基底折射率的节瘤存在。     

源嵌入负折射率传输线介质板的透镜成像研究

分析了板内无数个电流源所激励起的平面电压波与负折射率传输线媒质平板透镜的相互作用,导出了平板透镜内外的电压分布,并着重讨论了倏逝波和传播波在z方向的波矢。微波电路仿真结果表明：由于板内倏逝场的增强,在透镜两个界面附近存在很高的电压波幅度。该结果证实了源点的倏逝波幅度在像点被精确地重构,从而取得亚波长成像。最后给出了板内单个电流源产生的电压解。     

菱形声带振动模型远场声场特性研究

根据声带的生理结构和振动特性,提出用换能器来模拟声带振动.依据活塞声源辐射声场研究特性,提出中间开孔的菱形声带的振动模型,运用声学基本理论,采用瑞利积分法计算了声带模型振动的远场声压分布及指向性公式,仿真数值计算了声压分布规律,并分析了此声带模型辐射声场的指向性.结果表明,在音频范围内,声带宽度相同时,即在改变模型空隙宽度条件下,此声带模型声源的辐射远场声压分布与理论相符.     

纳米光学研究新进展开启了纳机电系统(NEMS)的设计大门

当达到纳米数量级,光在两个非常接近(有时可达到10nm,比光的波长都要小)的表面之间辐射光子会产生能量,在光波长被中断时,光的特性会发生变化,产生出一些不稳定的波,叫做倏逝波(evanescent waves),这些很难预测方向的倏逝波更无法计算,这给研究者带来了巨大的工作挑战.     

浅海中声源激发的波场成分及特性分析

为更好地认识和利用浅海波导中的声场,该文对浅海中声源激发的波场成分及特性进行了研究。提出了能给出浅海中声场全波解的理论研究方法,给出了声场的复积分表达式,并在复平面上利用围道积分对声场复积分式进行求解,得出了浅海中声源激发出的声场组成部分;同时应用高阶交错网格有限差分法对浅海中声场进行数值模拟,呈现出了不同海水深度、声源频率和声源深度下浅海波导中的波场结构和空间能量分布。研究表明:浅海中声场由离散谱部分和连续谱部分组成;其中离散谱部分包括各阶简正波和Scholte波,连续谱部分包括侧面波;简正波和Scholte波的振幅与水平传播距离的开方成反比,而侧面波的振幅与水平传播距离的平方成反比;海水越浅、声源频率越小、声源深度越大,都会导致海水中的能量越少,越有利于Scholte波的激发,此时声源辐射的能量主要以Scholte波的形式传播出去,能量更多地集中在海底界面处。     

浅海中声源激发的波场成分及特性分析

为更好地认识和利用浅海波导中的声场,该文对浅海中声源激发的波场成分及特性进行了研究.提出了能给出浅海中声场全波解的理论研究方法,给出了声场的复积分表达式,并在复平面上利用围道积分对声场复积分式进行求解,得出了浅海中声源激发出的声场组成部分;同时应用高阶交错网格有限差分法对浅海中声场进行数值模拟,呈现出了不同海水深度、声源频率和声源深度下浅海波导中的波场结构和空间能量分布.研究表明:浅海中声场由离散谱部分和连续谱部分组成;其中离散谱部分包括各阶简正波和Scholte波,连续谱部分包括侧面波;简正波和Scholte波的振幅与水平传播距离的开方成反比,而侧面波的振幅与水平传播距离的平方成反比;海水越浅、声源频率越小、声源深度越大,都会导致海水中的能量越少,越有利于Scholte波的激发,此时声源辐射的能量主要以Scholte波的形式传播出去,能量更多地集中在海底界面处.     

光纤倏逝波吸收传感器灵敏度模拟分析

基于光波导模式理论,结合光纤倏逝波吸收原理,分析了本征型单模光纤倏逝波的传输特性及功率传输情况,导出了光纤倏逝波吸收传感器的灵敏度公式。结合灵敏度公式分析了传感器的几何参数、溶液折射率及入射波长与灵敏度的关系,运用时域有限光束传播法（FD BMP）进行模拟。模拟结果表明,光纤传感区纤芯越长越细,外界溶液折射率越小,入射波长越短,其归一化输出功率越小,传感器灵敏度越高,这与理论计算和文献实验结果一致,为光纤倏逝波吸收传感器的研究提供了参考。     

新型的分段结构光纤倏逝波传感器

提出一种基于倏逝波吸收原理的分段结构光纤倏逝波传感器。运用光束传播法(BPM)对分段和直形波导模型进行数值模拟,分段波导中高阶模在每次分段的第一个界面上被反复地激发。分析不同结构、纤芯直径和溶液浓度对传感器灵敏度的影响,通过化学腐蚀方法制备出不同结构参数的倏逝波传感器,并用不同浓度亚甲基蓝溶液对传感器的灵敏度特性进行实验验证。实验结果表明,在传感直径相同的条件下,传感长度为5cm分段结构光纤倏逝波传感器的灵敏度为0.0135L/mmol,优于传感长度为6cm的传统的单一直形传感器的灵敏度0.0102L/mmol。分段结构光纤倏逝波传感器能有效地激发光纤中低阶模到高阶模的转变,从而提高传感器的灵敏度。实验结果与模拟和理论结果相符。因此,分段结构光纤倏逝波传感器相对于传统的单一的直形传感器不仅具有较高的灵敏度,且机械强度较高,在物质光谱检测方面有着潜在的应用。     

高灵敏度分段结构光纤倏逝波传感器

提出一种基于倏逝波吸收原理的高灵敏度分段结 构光纤倏逝波传感器。运用光束传播法(BPM)对分 段和直形波导模型进行数值模拟,分段波导中高阶模在每次分段的第1个界面上被反复的激 发和吸收。分析 不同结构和溶液浓度对传感器灵敏度的影响,通过化学腐蚀方法制备出不同结构参数的倏逝 波传感器,并用 不同浓度亚甲基蓝溶液对传感器的灵敏度特性进行实验验证。实验结果表明,在传感直径相 同和分段结构传 感器的传感长度3cm短于传统的单一的直形传感器传感长度5cm的条件下,分段结构传感器 的灵敏度是 0.038L/g,优于直形传感器的灵敏度0.026L/g。分段结构光纤倏逝波传感器能有效激发 光纤中低阶模到高 阶模的转变,从而提高传感器的灵敏度。实验结果与模拟和理论结果相符。因此,分段结构 光纤倏逝波传感 器相对于传统的单一的直形传感器不仅具有较高的灵敏度,且机械强度较高。     

圆形烧蚀光斑的纵波声场分析

圆形烧蚀光斑具有轴对称性且易于获取,在激光超声检测中有着广泛的应用。为了获得相应的纵波声场特性,建立了激励源模型,讨论了近场中声轴上声压幅值分布情况并获得了近场长度。利用面积积分,推导出声压振幅的表达式,并对远场中的声场能量进行了模拟。通过分析发现,远场中的纵波能量关于声束轴线呈对称分布,并且在轴线上达到最大值,此外光斑大小直接影响着纵波声场指向性。搭建了一套激光超声非接触式测量系统,基于互易原理并根据传播距离修正信号振幅,获得了指向性实验数据,验证了理论分析结果。     

激光光束检测圆对称超声换能器焦点声压的可行性

根据Raman and Nath理论,光在声场中传播可认为是在多层薄光栅中传播,而薄光栅的参数则由光栅平面内的声场分布决定。本文通过圆对称聚焦换能器在焦平面附近的声场分布,得到光束的偏转角与换能器焦点声压的关系。通过测量光束偏转距离得到换能器焦点声压。虽然本文的声压与偏转角的关系是基于理想超声聚焦换能器的线性理论,但通过激光检测声压与光纤水听器测量的结果,表明该方法可用于检测较高的焦点声压检测。     

激发涡旋电磁波的同相位馈电圆形天线阵设计

现有的线极化天线单元组成的圆形天线阵要激发涡旋电磁波,需对天线阵进行等相位差馈电,馈电网络结构较复杂。文中首先从理论上探讨利用圆极化天线单元组成的圆形天线阵产生涡旋电磁波的可能性,基于圆极化波传播特性,通过旋转圆极化天线单元而使相邻天线单元的远区辐射场产生相位差,导出圆形天线阵远场区的电磁辐射公式,论证圆极化的圆形天线阵在同相位馈电时能产生涡旋电磁波束。进而,以8 个天线单元构成的圆形天线阵为例进行仿真验证。结果表明,通过合理的天线单元角度分布替代移相器模块功能,只需使用相同相位的馈电端口就能产生l =0,±1,±2,±3 七种模式的轨道角动量,这种新型轨道角动量激发技术有效提升了馈电网络设计的灵活性。     

基于空间冲激响应的圆形换能器辐射声场研究

基于空间冲激响应的稳态声压场理论,从选取距离函数出发,建立了单阵元圆形平面换能器声场中任一场点处的基于傅里叶变换的冲激响应声场模型,该模型适用于声场中的任意位置。并运用Matlab仿真了换能器的轴向与径向声压分布,且在圆形换能器冲激响应的声压分布实验系统上进行验证,实验结果与仿真得到的声压场具有很好的一致性。实验验证表明,仿真结果可准确反映圆形换能器的空间辐射声场分布。该方法计算快捷,对于优化圆形换能器设计参数及提高超声成像检测分辨率有重要参考意义。     

一维固-固结构声子晶体中SH波的声场分布

利用转移矩阵法推导出SH波在一维固-固结构声子晶体中声场的分布公式,利用这个公式研究了一维固-固结构声子晶体中声场的分布特征。禁带中声场随着SH波在一维固-固结构声子晶体内部传播深度的增加而迅速衰减。导带中声场不随SH波的传播深度的增加而衰减。这些特征的获得深化了对SH波在一维固-固结构声子晶体的禁带和导带的形成的认识。     

赫姆霍兹共振式消声器内部的声场特性分析

基于有限元法,运用声学软件Sysnoise建立有限元模型,仿真计算了赫姆霍兹共振式消声器内部有、无气流时的声压分布特性、速度分布特性,仿真结果表明:赫姆霍兹共振式消声器在频率较低时以一维平面波形式传播,高频时以高次模式波传播,且气流对声压、速度分布有较大影响。     

Proposal of method for estimating received signal characteristicsin mobile communication environments

A method for estimating the received signal characteristics (MERS) is developed. The MERS aims at estimating the received power and the fading spectrum at the mobile in mobile communication environments. In MERS, these characteristics are estimated on the basis of both an angular probability density distribution (APD) of wave arrival and a radiation pattern. The APD can also be estimated under arbitrary environmental conditions in the MERS. For the estimation of the APD of wave arrival, a novel propagation model is proposed in this paper. The model consists of an environment model that represents the statistical features of the configuration of buildings along streets and a path model that represents geometrical propagation paths from a transmitting point to a receiving point on the streets. The estimated results of the received signal characteristics are compared with the measured ones. It is proved that the received power and the fading spectrum can be closely estimated     

控制声像距离的二维FIR滤波器设计

声像距离控制是实现三维视听系统的关键技术之一。现有的音频环绕声技术产生的声像距离固定,且扬声器环形结构不利于与视听系统融合。针对上述问题,本文提出一种利用线型扬声器阵列通过二维FIR滤波器控制声像距离的方法。首先根据声波的传播特点,通过调整声源到波前的时间延迟,改变波前半径产生了虚拟声像。将时间延迟作为二维FIR滤波器的群延迟,使滤波器具有线性相位。考虑到宽带信号,设计具有楔形过渡带的滤波器幅频响应,使在期望宽度内形成波束。最后给出了滤波器实现步骤以及仿真结果。实验表明利用二维FIR滤波器在线型扬声器阵列中实现了声像距离的控制,输出稳定的波束。该方法改变了声像的距离,增强了沉浸感,线型扬声器更容易与视听系统相结合。