双层硅基级联太赫兹消色差超构透镜

基于对单层超构表面的结构优化而设计的消色差透镜在光学成像上已扮演着重要作用。然而,单层超构透镜的结构设计不能提供足够大的色差补偿相位,从而限制了消色差透镜的尺寸和数值孔径。提出一种双层硅基级联消色差超构透镜的实现方案,相比单层超构透镜能够提供更大的色差补偿相位。优化超构透镜的结构得到从0.5 THz到1.1 THz频率范围的色差补偿相位φ=3.87πrad,在模拟上设计出焦距F=12 mm、数值孔径NA=0.37和直径D=9.6 mm的太赫兹消色差透镜。这种双层硅基级联消色差超构透镜的设计将在太赫兹探测、成像等领域发挥重要作用。     

长焦深与偏振可控的太赫兹超构表面透镜

为了提高太赫兹超透镜成像的纵向容忍度,设计了一种纯几何相位全介质长焦深超构表面透镜器件。采用纯几何相位自旋解耦的设计方法,并结合时域有限差分（FDTD）方法,对设计的超构表面透镜进行了数值仿真。研究结果表明,所设计的太赫兹超构表面透镜具有偏振可控和长焦深的特性,在沿着传播方向上焦深达到了8 mm,而普通超构表面透镜只有4.5 mm焦深。设计并数值仿真验证了两个太赫兹长焦深聚焦复用的超构表面透镜,并使得横向复用的两个长焦深焦点具有相互正交的偏振态。相关研究有望应用于层析成像和信息加密等方面。     

基于几何相位的线偏振聚焦全介质超透镜的设计

超透镜凭借其独特的优势逐渐取代或补充了传统的折光和衍射透镜,从而领先小型化高性能光学设备和系统。这种小型化有望带来紧凑的纳米级光学设备,应用于相机、照明、显示器和可穿戴光学。但在传统的超透镜设计中,几何相位通常需要左右旋圆偏振光的手性限制。为了使其不再局限于左旋圆偏振光(LCP)和右旋圆偏振光(RCP)入射,设计了基于几何相位的全介质超透镜,实现了线偏振光的近场聚焦,其与超表面滤光片主要输出波长(可见光波段)一致。采用有效时域差分法研究并验证了超透镜各变量对光场聚焦特性的影响,超透镜等其他超表面光学元器件前所未有的设计自由度将极大地扩大微光学和集成光学的应用领域。     

超构表面器件高效设计和大面积加工研究取得进展

<正>超构表面(metasurface)作为一种人工二维材料,利用亚波长尺度的单元结构与入射电磁波的相互作用可以实现对电磁波振幅、相位和偏振的高效调控。相较于传统器件,超构表面具有低剖面、高集成度以及多功能化等优势,因此受到了人们的广泛关注。近年来,虽然超构表面在理论设计和加工制备上取得了长足的发展,但该领域仍然面临诸多问题和制约。在器件设计上,由于缺乏系统的理论支撑,超构表面单元结构的优化主要依赖于利用仿真软件进行参数扫描,再通过设计者的专业知识     

超构表面器件高效设计和大面积加工研究取得进展

<正>超构表面(metasurface)作为一种人工二维材料,利用亚波长尺度的单元结构与入射电磁波的相互作用可以实现对电磁波振幅、相位和偏振的高效调控。相较于传统器件,超构表面具有低剖面、高集成度以及多功能化等优势,因此受到了人们的广泛关注。近年来,虽然超构表面在理论设计和加工制备上取得了长足的发展,但该领域仍然面临诸多问题和制约。在器件设计上,由于缺乏系统的理论支撑,超构表面单元结构的优化主要依赖于利用仿真软件进行参数扫描,再通过设计者     

二元光学透镜在超光谱成像仪中的应用

介绍了二元光学超光谱成像仪的基本原理。提出利用折衍混合透镜代替单一的二元光学透镜来实现色散和成像用于超光谱成像仪,论述了此透镜系统的设计方法,给出了理论设计公式。通过光学设计软件ZEMAX对具体实例进行分析和评估,并利用离子束刻蚀法制作了二元光学透镜系统,展示了二元光学透镜在超光谱成像仪中的应用前景。     

用宽带超表面产生阵列贝塞尔光束

通过在空间光调制器（SLM）上加载相位图或通过光刻加工微型圆锥状结构可以产生贝塞尔光束阵列。然而，典型空间光调制器具有比波长大一个数量级的像素尺寸，这限制了相位梯度的可用范围，用光刻法加工的微型锥透镜的顶端不是标准的圆锥，这影响了贝塞尔光束的质量。为了克服这些缺点，将复杂的相位图加载到电介质超表面上，设计了一种可以产生阵列贝塞尔光束（在波长700 nm处，NA=0.3）的超表面器件。该器件可以宽波段工作，其单元结构在波长580~800 nm范围内的偏振转换效率均超过57%。利用时域有限差分算法（FDTD）对该器件（厚度为380 nm，直径仅为40 μm）进行了仿真，所产生的阵列光束都垂直于超表面器件。所提出的阵列贝塞尔光束发生器具有纳米级别的厚度和几十微米的直径，这对于未来的集成光学领域具有很大的应用前景。     

基于全介质超材料的波前控制器件

通过调制电磁波的相位和振幅可以达到控制电磁波的目的,为了实现超材料器件对电磁波的不同响应,利用仿真软件CST,设计了一系列基于全介质超材料的波前控制器件,包括电磁波偏转器件和聚焦透镜。通过引入不同的梯度相位差,达到调制折射电磁波偏转方向的目的,且当器件满足不同的相位分布时,透镜的焦点位置可以被定量调节。这些全介质超材料器件可通过3D打印技术快速制备,具备经济友好的特点,在微波成像系统和通信领域具有广泛的应用前景。     

近红外天文仪器的复消色差透镜

本文探讨的选择玻璃的赫伯格方法适用于近红外（NIR）波段的复消色差设计。此方法可避免复杂的代数计算，简化玻璃的选择过程。可从部分色散与V数关系曲线图上直接选择双合和三合透镜玻璃组合，本文还给出近红外双合和三合透镜的良好组合。设计样例表明此方法是实用而有效的。     

基于谐衍射特性的双波段红外系统消热差设计

从谐衍射元件的理论出发,讨论了谐衍射透镜在消色差和消热差时的特性。利用谐衍射透镜独特的色散和消热差特性,再结合其谐振特性,设计并制成了适用于-30℃~70℃的3μm~5μm和8μm~10μm双波段红外消热差的光学系统。该系统通过采用折反结构,仅需锗作为材料,体积小,重量轻,结构简单。结果表明,该系统能够在两个波段内同时较好地校正系统的色差,在要求的视场内得到接近衍射极限的成像质量,具有良好的消色差和减热差特性。该系统经红外传递函数测试仪测试,得出的实际MTF值也基本接近衍射极限。     

Quantum Cooperative Robotics and Autonomy

The intersection of Quantum Technologies and Robotics Autonomy is explored in the present paper.The two areas are brought together in establishing an interdisci...     

考虑进油孔有限长滑动轴承油膜力的近似解析解

针对具有进油孔的有限长滑动轴承油膜力求解问题,采用变分原理和分离变量法,求得了有限长滑动轴承油膜压力分布的近似解析表达式。将油膜压力分布的近似解析表达式在油膜存在区域上进行积分,即得到了油膜力。将提出的计算有限长滑动轴承油膜力方法与无限长轴承模型、有限元方法的计算结果进行了比较,发现了提出的方法与有限元方法的计算结果很接近。最后,研究了进油孔位置和进油压力对油膜存在区域、油膜力等的影响,研究结果表明进油孔位置和进油压力对油膜存在区域和油膜力有较大的影响。     

三绕组变压器的双绕组等效建模及在Matpower中的应用

针对实际电网存在着大量的三绕组变压器,但国际上一些著名商业软件,如BPA仿真软件、Matpower这一权威潮流计算开源软件,均只提供双绕组变压器模型,限制了其在具有三绕组变压器的电力系统中的应用的问题,潮流计算是自主开发的电力系统各种应用软件的核心模块,因此依托国际权威开源程序进行二次开发,是一种较好的选择。对Matpower要求的数据格式进行了归纳,对变压器的一般的等值电路及带理想变压器的等值电路和带标幺值的等值电路进行了分析研究,提出了三绕组变压器转换为双绕组等效模型的建模方法,使得原先只适应双绕组变压器的潮流计算软件可以适用于三绕组变压器电网的潮流计算;最后以Matpower软件为例进行了案例计算,并用PSASP仿真软件进行对比验证。研究结果证明,所提出的建模方法是有效的。     

On the Relation of Load to Average Gap in the Contact Between Surfaces with Longitudinal Roughness

A computer simulation model for the contact between longitudinally-oriented rough surfaces has been formulated. This model closely duplicates the actual surf ace contact deformation behavior by taking into account the elastic interactions between the asperities. There were no assumptions made about the shapes, or any deformation behavior of the asperities, except for their obeying the laws of elasticity. The plastic deformations on the high asperity peaks were taken into account by setting a ceiling on their contact pressures at the material hardness value. The simulations used real surface profiles which were digitized from unworn circumferentially ground steel surfaces. Each pair of these profiles was mathematically combined to form an equivalent rough profile pressing against an infinitely rigid flat and having the appropriately adjusted elastic modulus. A total of 28 different pairs of profiles were used in the simulations. Each contacting pair was subjected to 30 different load levels and the local contact pressures and deformations were calculated. The contact simulations yielded some important mathematical relationships between parameters, such as the real area of contact, average gap, and average asperity load through statistical curve fitting. Two analytical functions were generated to relate the average load to average gap and the real area of contact to load.     

电站锅炉模糊风险评价方法研究与应用

针对电站锅炉风险等级评价问题,将模糊综合评价技术应用到电站锅炉风险等级评价中。开展了电站锅炉失效影响因素及模糊评价因素的重要程度分析,建立了一套科学合理适于在线评价的电站锅炉风险评价体系,提出了模糊综合评价技术与改进的模糊层次分析法相结合的模糊风险评价方法,利用改进的模糊层次分析法计算了指标体系中各层指标权重。对某一台电站锅炉的实际运行工况影响子因素进行了模糊风险评价,采用模糊合成算子进行模糊综合运算得到电了站锅炉运行工况影响子因素的评价向量。研究结果表明:电站锅炉的运行工况影响子因素的风险评价等级为第6级,失效可能性等级为小,该电站锅炉运行工况良好。     

基于多目标非支配解提取法的电力系统无功优化

针对传统的电力系统多目标粒子群优化算法采用权重系数法将多目标转化为单目标,从而忽视了各目标函数间的竞争关系这一问题,提出将非支配解提取法运用到电力系统多目标无功优化中,并设定了一套提取规则,以电力系统中的有功网损、电压偏差和电压稳定裕度为目标,使目标在充分竞争的情况下得出Pareto最优解,利用IEEE-14节点系统对多目标非支配解提取法的电力系统无功优化进行了仿真测试。研究结果表明,该算法一次运行可以得出多组非支配解,既有偏向单个目标的解也有兼顾所有目标的解,克服了权重系数法的盲目性和单一性,可使电力决策者根据实际问题选择最优解,具有较好的灵活性与多样性。     

交通荷载作用下桥梁结构参数识别方法

应用动力节点加载法,将作用在桥梁上的交通荷载转化为等效节点荷载,再用两步构造法识别结构物理参数.第1步,用Newmark-β方法变换结构运动方程,并用结构的加速度响应求得变换空间内的位移、速度和加速度响应;第2步,基于最小二乘原理,构造出变换空间内求解结构参数的递推式,进行结构物理参数识别.数值模拟结果表明,在交通荷载作用下,该方法能够快速、准确地进行桥梁结构参数识别.     

RLS and LMS blind adaptive multi-user detection method and comparison in acoustic communication

RLS and LMS blind adaptive multi-user detection algorithm and multi-user detector was proposed to solve the problem of multi-user signal detection problem encountered in underwater acoustic communication networks.In simulation analysis,RLS and the LMS blind adaptive multi-user detector were designed and tested for synchronous and asynchronous multi-user communication process.The results of SIR comparison and MMSE comparison show that,both of the two methods can realize blind adaptive detection when any user change in multi-user communication,during this process,the training communication sequences are not needed.The RLS algorithm has about 5 dB higher in SIR compared with LMS algorithm,and the convergence velocity of RLS algorithm is also higher than LMS algorithm when the communication users change.RLS algorithm has better ability in multi-user detection than that of LMS algorithm,and it has great attraction and guiding significance for solving the problem of multiple access interference(MAI) in multi-user communication.     

Robust Impedance Control of Robots Using an Adaptive Interaction Force Observer

For robot interaction control,the interaction force between the robot and the manipulated object or environment should be monitored.Impedance control is a type ...     

Research on key techniques of expendable conductivity temperature depth measuring system

This paper analysis the developing of expendable conductivity temperature depth measuring system(XCTD)and introduce its principle of measuring about temperature,salinity and depth of ocean.Some key techniques are put forward.According to the real needs of XCTD,conductivity sensor with high sensitivity is designed by principle of electromagnetic induce,the ocean conductivity from induced electromotive force has been calculated.Adding temperature correction circuit would help to reduce error of conductivity measurement because of sharply changing temperature.Advanced temperature measuring circuit of high precision and the constant current source is used to weaken effect of self-heating of resistance and fluctuation of the source.On respect of remote data transmission,LVDS is a good choice for the purpose of guarantee the quality of data transmitted and the transmission distance is reaching to thousand meters in the seawater.Modular programming method is also brought into this research aimed at improve the stability,reliability and maintainability of the whole measuring system.In February,2015,the trials in South China Sea demonstrate that the developed XCTD realize effective measurement at a speed of 6 knots and detection depth at 800 m.The consistency coefficient of the acquired data is greater than 0.99 and the success rate of probe launching is above 90%.