李萨如图形的计算机演示教学

介绍了计算机在大学物理实验演示教学中的应用,利用Flash与Desmos制作动态李莎如图形,使大学物理教学可视化。结果表明,相对于传统的实验仪器教学,计算机辅助教学简单高效,实验结果更加生动形象,大大的提高了课堂教学质量与效果。     

非傍轴矢量高斯光束

对傍轴近似下的光束传输变换问题进行了广泛的研究.但是,当光束有大的发散角或与波长相比拟的小光斑尺寸时,傍轴近似不再成立.已发展了多种非傍轴方法用以研究非傍轴光束的传输问题.对非傍轴光束的研究方法作了总结,使用角谱表示法和瑞利衍射积分公式对非傍轴矢量高斯光束的传输作了分析和比较.结果表明,基于瑞利衍射积分公式推导出的非傍轴矢量高斯光束在自由空间传输的解析公式在传输距离远大于波长时是严格的解析结果,并且在有光阑的情况下也是适用的.光束的非傍轴性主要由f参数决定,但当有光阑存在时,截断参数也对光束非傍轴行为产生影响.     

非傍轴高斯光束产生的辐射力

本文给出了非傍轴高斯光束形成的单光束势阱对瑞利粒子所产生的辐射力公式,并作了数值计算,结果表明,与傍轴高斯光束所形成的单光束阱相比较,非傍轴单光束势阱具有2方面的优势,1）是所产生的辐射力更大;2）是存在多个平衡点,因而更利于控制瑞利粒子。     

TE矢量高斯光束的二阶矩传输

运用光束传输的非傍轴矢量矩理论,对TE矢量高斯光束的传输进行了研究,给出了束腰、横向发散角和光 束传输因子的积分表达式。基于能流二阶矩定义的横向光束宽度在传输过程中服从简单的双曲线变化规律。数 值计算表明,在高度非傍轴情形下,由于TE偏振导致两个横向存在不同的光束传输特性,且最大的横向发散度超 过了非傍轴标量高斯光束的发散度极限63.43°,接近于90°,这与波动光学理论相符合,其中x方向上的发散度略 比y方向上的大。而对于傍轴情形,在非傍轴标量高斯光束傍轴化条件下,TE矢量高斯光束的传输可简化为横基 模傍轴标量高斯光束,稍有区别的是其光束传输因子始终保持略大于1,且永远不能精确地等于1。     

洛伦兹-高斯光束的传输特性

洛伦兹-高斯光束是用于描述某些发散程度较大的激光光源而引入的,在源平面上的q参数趋向于无穷的条件下,洛伦兹-高斯光束退化为洛伦兹光束.基于柯林斯积分公式,导出了洛伦兹一高斯光束经傍轴abcd光学系统的解析传输公式,进行了相关的数值计箅以揭示其傍轴传输特性.基于矢量瑞利-索末菲衍射积分公式,导出了矢量洛伦兹-高斯光束非傍轴条件下的解析传输公式,进行了相应的数值计算;作为一般公式的特例,给出了相应的远场表达式和傍轴结果.     

非傍轴厄米-高斯光束及其高阶修正

使用级数修正公式研究了非傍轴厄米高斯光束的传输。用数值计算例子说明了修正公式的适用范围。结果表明,在束宽可与波长相比时,修正公式是发散的,并分析了发散的原因。     

非傍轴光束级数修正解的有效性

当光束具有较大的发散角或光束束腰可与波长相比拟时，傍轴近似不再成立。需要发展更为严格的非傍轴处理方法。迄今已提出许多方法．例如微扰法、级数展开法、算子法、角谱分析法和波动方程积分解等方法，用以研究光束的非傍轴传输行为。不同方法具有各自的优缺点和适用范围。分析了非傍轴光束级数解的有效性。对波动方程积分解和级数解作了详细的数值计算和比较，指出当ω0≤0．2251λ时(ω0为束腰宽度，λ为波长)，级数解对傍轴解有修正作用。但是，当ω0≤0．2251λ时，级数解会给出无意义的结果，并且会发散。级数解必须在其有效范围内使用。级数解的适用范围与光束的束腰宽度、传输距离以及所使用的级数解的阶次有关。     

非线性自聚焦介质中光束的非傍轴传输

在标量近似下,将非傍轴项近似等效为四阶空间色散和五阶非线性效应,利用变分法研究了高斯光束的传输特性。结果表明,在非傍轴情形下,高斯光束不会崩塌,而是经历聚焦 -散焦的周期性传输过程;光束初始功率越高,则周期越小。此外,高斯光束的自聚焦过程可以通过改变啁啾参数来控制,正负啁啾分别使光束第一次聚焦的距离缩短和延长,但两者都使光束的聚焦 -散焦的周期增大,而且啁啾值越大,周期也越大     

非傍轴矢量离轴椭圆高斯光束的矩孔衍射

根据矢量瑞利衍射积分公式,对非傍轴矢量离轴椭圆高斯光束的矩孔衍射进行了系统的研究,给出了矩孔衍射的解析表达式,并将非傍轴矢量离轴椭圆高斯光束矩孔衍射轴上、近场、远场和单缝衍射光场分布,非傍轴离轴矢量高斯光束以及非傍轴矢量高斯光束的自由空间传输作为特例统一于一般表达式中,研究表明,在矩孔衍射中,f参数,截断参数以及相对离轴参数共同决定着光束的非傍轴行为.     

高斯光束通过非轴对称光学系统的变换

高斯光束通过非轴对称光学系统时就变成像散椭圆高斯光束。本文使用矩阵方法研究了有简单像散高斯光束的变换特性,推导出像空间中xoz和yoz面上束腰重合和相等的条件,以及一股地,像空间中光斑椭圆变成圆和等相面为球面的条件,并以数值计算例说明。     

非傍轴部分相干厄米-余弦-高斯光束传输特性

为了研究非傍轴部分相干厄米-余弦-高斯光束传输特性,运用Wigner分布函数法,从空间域和频率域对非傍轴部分相干厄米-余弦-高斯光束传输特性进行了理论分析,得出了该光束1阶情况下在空间、频率域系统的解析传输公式及光强分布表达式,分析了这些表达式中3个主要参量f,fσ和g对厄米-余弦-高斯光束在自由空间传输的影响。结果表明,在调制参量g不变时,束腰参量f和相干参量fσ对非傍轴部分相干厄米-余弦-高斯光束的非傍轴性起了至关重要的作用;非傍轴部分相干厄米-余弦-高斯光束在传输过程中随着g的改变,不能保持其光强分布形状,有前移趋势。     

使用亚波长光栅器件产生圆柱型矢量光束

基于严格矢量衍射理论,分析了亚波长光栅将圆偏光转化为线偏光的机理。根据分析的结果提出了一种利用光栅空间分布控制出射光偏振态分布的方法,并使用该方法规设计了一类光栅区域呈多带环形分布的偏振器件。通过改变该型器件的环形光栅区域数量,可以得到不同的偏振光束。通过对出射光束使用Richards-Wolf矢量衍射法进行数值分析,得到了在大数值孔径条件下,聚焦光束在焦点附近的归一化光强分布。其中大多数出射光束的焦点光强分布为平顶光斑,光斑的最大径向半高全宽达到了1.541 。与同数值孔径下线偏光、径向偏振光及角向偏振光的聚焦光强分布具有明显区别。     

采用萨格纳克干涉仪与螺旋相位片生成矢量光束

萨格纳克干涉仪中传播的两束光具有相同的光程,因而适合用于高稳定的合束系统,螺旋相位片作为无源、分离器件具有螺旋光束转化效率高、工作环境适用条件低等优点。研究将萨格纳克干涉仪和螺旋相位片结合起来生成矢量光束的方法具有重要的研究意义。通过分析光束的轨道角动量态和偏振态在萨格纳克干涉仪中的演化规律,优化设计出了等腰直角三角形的合束光路结构。合束装置可以不使用1/2波片进行光束偏振态调制,因此光路结构更紧凑和稳定。通过旋转检偏器方法测量了生成矢量光束的阶数。实验结果证实了合束方法的高稳定性和高效率。     

Acceleration of Landweber-type algorithms by suppression of projection on the maximum singular vector

A procedure that speeds up convergence during the initial stage (the first 100 forward and backward projections) of Landweber-type algorithms, for iterative image reconstruction for positron emission tomography (PET), which include the Landweber, generalized Landweber, and steepest descent algorithms, is discussed. The procedure first identifies the singular vector associated with the maximum singular value of the PET system matrix, and then suppresses projection of the data on this singular vector after a single Landweber iteration. It is shown that typical PET system matrices have a significant gap between their two largest singular values; hence, this suppression allows larger gains in subsequent iterations, speeding up convergence by roughly a factor of three.     

利用两次奇异值分解实现二维ESPRIT参量配对

本文主要讲述了一种ESPRIT的改进算法，该算法利用两次奇异值及一次SCHUR分解从而实现对ESPRIT各维估计参量的配对。该方法采用了二排均匀直线阵并附加一阵元，以此来对阵列进行两次子阵分解。利用子阵信号数据矩阵中包含的信号空间的旋转不变性质，借助于矩阵束方法求解出信号的二维到达角，仿真结果证实了该算法的有效性。     

图像奇异值特征矢量缩放不变性分析及应用

图像奇异值特征矢量以其稳定性和它在转置、平移、旋转和镜像变换下具有的不变性,被认为是一种图像的代数特征,广泛应用于图像匹配和图像识别。通过矩阵运算,证明了奇异值特征矢量在图像做缩放变换时具有不变性,并将这种性质运用于图像匹配。实验结果表明这种不变性与奇异值特征矢量在图像做转置、平移、旋转和镜像变换时所具有的不变性一样,是奇异值特征矢量能够作为图像代数特征的一个重要依据。     

Singular points and singular lines in problems of diffraction by bodies with an anisotropic impedance

The effect (earlier discovered) of penetration of an electromagnetic-field power flux into a wall exhibiting perfect mixed anisotropic conductivity is considered in more detail. It is shown that the power transmitted into the screen through the nodes of conductivity lines and through resonance-length closed contours can be regarded as the limit value of the power absorbed in a wall characterized by an anisotropic impedance when the absorbing impedance approaches the values corresponding to the case of perfect mixed conductivity.     

杂化矢量光场的研究进展（特邀）

偏振是光场的一个重要矢量属性。依据空间偏振分布的不同,可以将光场分为标量光场和矢量光场。其中,非均匀偏振分布的矢量光场在光场传播、聚焦、非线性效应等方面表现出一系列有趣的行为,对其进行深入研究具有重要的科学意义和应用价值。一种在同一波阵面上包含不同偏振态的杂化矢量光场,因其比普通矢量光场具有更丰富的偏振特性,自2010年被发现以来,在光通信、光学操控、量子通信等领域中展现诸多诱人的前景,目前已成为光学领域的一个研究热点。综述着重介绍了杂化矢量光的制备以及其在聚焦、传播和非线性光学等方面中的特性和应用。     

硬边光阑对多色矢量光束光谱开关的影响

从偏振矩阵和交叉谱密度传输公式出发,分析了硬边光阑对多色矢量高斯-谢尔模型光束轴上光谱开关的影响。结果表明,插入偏振片前,光谱开关的光谱跃迁量Δ随截断参数δ的增加而减少,光谱极小值Smin和位置zc/z0随δ的增加而增大。插入偏振片后,光谱开关随δ的变化规律与插入偏振片前的变化规律相同。但偏振片的旋转角度θ会对出现光谱开关的δ的范围产生影响。     

基于Stokes参量法测量矢量光束偏振态的方法

矢量光束的偏振态检测是矢量光束研究的关键技术。论文研究了基于Stokes参量法测量矢量光束偏振态的方法,介绍了该方法的基本原理和实现过程。基于猫眼腔激光器和马赫-曾德干涉仪生成了4种不同偏振态分布的轴对称线偏振矢量光束,并用Stokes参量法计算了生成光束的四个Stokes参量,以及光束每个像素点上的椭圆取向角和椭圆率角,得到了生成光束的偏振纯度。实验结果证明了Stokes参量法可有效实现矢量光束的偏振态检测。