亚波长光栅的衍射效率

本文使用矢量衍射理论一严格的耦合波理论对亚波长光栅的衍射效率进行了数值计算，得到在不同光栅参数时亚波长光栅的衍射效率，对影响光栅衍射效率的各个光栅参数分别进行分析，讨论了光栅在光栅参数变化时的衍射特性，给出衍射效率随光栅各个参数的变化曲线。由结果可知亚波长光栅的衍射效率随光栅槽的深度以及光栅占空比有着规律性的变化，选取不同的光栅参数就可得到完全不同的衍射效率，这样就为设计出所需要的光栅滤波特性提供了制造依据。     

亚波长周期结构与多层增透膜反射特性的比较

为解决光学系统中普遍存在的菲涅耳反射问题,利用严格耦合波法设计、分析了一种三维轮廓亚波长结构,然后把计算结果同多层反射膜的增透特性进行了比较,结果表明该结构在很宽的波段上尤其是远红外波段上的抗反射特性要远远好于多层膜,其反射率基本上能控制在0.2%以内;并且这种结构反射率的变化随入射光波入射角的偏离在40°以内能保持在1%以下,而多层膜只能在30°以内勉强做到这一点。     

任意槽形光栅衍射特性的矢量理论分析与计算

根据麦克斯韦基本方程组,推导了描述任意槽形光栅衍射特性的矢量理论分析方法——严格的耦合波方法,该方法可用来分析具有任意面型函数光栅在TE,TM两种偏振模式的平面波入射下的光栅衍射特性.文中讨论了偏振状态及光栅结构参数对几种典型槽形光栅衍射场的影响.     

任意槽形金属光栅衍射特性的矢量理论分析与计算

根据麦克斯韦基本方程组,推导了描述任意槽形金属光栅衍射特性的矢量理论分析方法——严格的耦合波方法,该方法可用来分析具有任意面型函数的金属光栅在TE,TM两种偏振模式的平面波入射下的光栅衍射特性.文中讨论了光栅结构参数,入射波参数对衍射效率的影响以及金属光栅的损耗.     

具有特定滤波特性的防伪用亚微米光栅的设计和制作

用于防伪技术的亚微米光栅的重要特性是在可见光范围内其零级衍射效率的滤波特性随着入射光的入射方位角(入射面与光栅槽的夹角)改变而改变,零级衍射效率曲线的中心波长发生移动.利用严格的耦合波理论分析计算其衍射效率特性,由所需要的衍射效率特性设计光栅参量,通过精细加工制作工艺,制造出周期为416 nm的亚微米光栅,其零级衍射效率的峰值波长的测量值在入射光零度方位角入射时为466 nm,90°方位角入射时为627 nm,与计算结果一致,由此完成具有特定滤波特性的防伪用亚微米光栅的设计和制作.     

光栅传感器的优化设计

光栅传感器作为长度测量标准器件主要应用于各种机床和测量仪器上。随着数显和数控技术的普及应用,光栅传感器的市场需要量与日俱增。光栅传感器是一种小型化精密的光、机、电一体化产品,鉴于它的使用要     

用于强激光系统的光栅偏振器

针对强激光系统中常用的1 053nm激光器进行了偏振光栅结构的优化设计。利用严格耦合波理论分析了光栅偏振器的衍射特性及消光比,分析显示偏振光栅周期为600nm,占宽比为0.535~0.55,槽形深度为1 395nm~1 420nm时,可保证其在1 053nm波长下,透射率高于95%,消光比大于1 500。基于分析结果,利用全息光刻技术制作了高质量光刻胶光栅掩模,并采用倾斜转动的离子束刻蚀结合反应离子束刻蚀的方法对该光刻胶光栅掩模进行图形转移,制作了底部占宽比为0.54,槽形深度为1 400nm的光栅偏振器。实验测量显示其透射率为92.9%,消光比达到160。与其他制作光栅偏振器方法相比,采用单光刻胶光栅掩模结合倾斜转动的离子束刻蚀工艺,不但简化了制作工艺,而且具有激光损伤阈值高、成本低的优点。由于该技术可制作大面积光栅,特别利于在强激光系统中应用。     

二维抗反射亚波长周期结构光栅的设计分析

利用严格耦合波理论(RCWA)和等效介质理论(EMT)研究了二维抗反射亚波长周期结构光栅的设计问题.以立方体和柱状单台阶网格光栅和金字塔形及圆锥形多台阶光栅为例,主要研究了占空比和表面面形对反射率的影响.通过计算发现,当光栅周期足够小的时候,光栅面形对反射率没有影响,同时占空比严重影响着光栅的特性,这对设计制造抗反射光栅非常有用.同时也研究了等效介质理论的适用性.     

法诺光栅的共振特性研究

针对亚波长光栅的共振特性,设计了一种基于法诺共振的亚波长光栅并研究了其共振特性。利用光学模拟软件FDTD Solutions对该光栅结构进行数值模拟,在可见光波段,对影响光栅性能的周期、折射率、占空比等光栅参数进行了研究,从而得到了一种共振强度高、谱线精细、共振峰位置可控的法诺共振谱线。该研究成果可用来研制1 nm精度的光谱滤波器。     

一种新型的光纤光栅波长解调系统

通过理论分析建立了扭转高双折射光纤的数学模型,提出一种利用扭转高双折射光纤实现光纤光栅反射波长的解调方法.理论和实验表明,该系统具有10nm的准线性解调制范围,线性度好,易于实现.     

Near fields of periodic gratings calculated using rigorous electromagnetic theory

Rigorous electromagnetic theory (REMT) can be used to calculate the fields above dielectric and metallic gratings. In this paper, by including evanescent orders, the near fields are presented. The Legendre method is used to carry out these calculations. In this method the fields in each of the homogeneous sections along a grating period are approximated by Legendre polynomials. This method is an exact eigenfunction method in which the eigenvalues are found using simple matrix eigenvalue/eigenvector algorithms. By carefully dealing with the boundary conditions, extremely deep and highly conducting gratings can be examined. The convergence of the diffraction orders and nonimplicit power conservation are used to test the results. Contour plots showing the absolute value of the E-field near gratings for a large range of periods, depths, duty cycles, angles of incidence, and surface profiles are presented.     

Near fields of periodic gratings calculated using rigorous electromagnetic theory

Rigorous electromagnetic theory (REMT) can be used to calculate the fields above dielectric and metallic gratings. In this paper, by including evanescent orders, the near fields are presented. The Legendre method is used to carry out these calculations. In this method the fields in each of the homogeneous sections along a grating period are approximated by Legendre polynomials. This method is an exact eigenfunction method in which the eigenvalues are found using simple matrix eigenvalue/eigenvector algorithms. By carefully dealing with the boundary conditions, extremely deep and highly conducting gratings can be examined. The convergence of the diffraction orders and nonimplicit power conservation are used to test the results. Contour plots showing the absolute value of the E-field near gratings for a large range of periods, depths, duty cycles, angles of incidence, and surface profiles are presented.     

模糊理论在结构动力优化设计中的应用

简述了结构动力优化设计和模糊优化设计的国内外研究进展；分单目标结构模糊动力优化设计和多目标结构模糊动力优化设计，介绍了模糊理论应用于结构动力优化设计的方法；指出了结构模糊动力优化设计理论上存在的不足和今后研究的重点。     

基于可靠性的斜齿轮传动多目标优化

在可靠性的基础上建立斜齿轮传动的多目标优化教学模型,结合实例,对减小体积和保证传动平稳的两个目标联合进行优化,并用MATLAB优化工具箱进行了求解,优化结果令人满意,这对于齿轮传动的设计具有很大的参考价值.     

基于正交双行波磁场的平面二维时栅位移传感器

针对半导体行业、航空航天等领域对于精密二维位移测量的迫切需求,提出了一种基于正交双行波磁场的平面二维时 栅位移传感器。 传感器由定尺和动尺组成,定尺由导磁基体和沿 x、y 方向排列的两励磁线圈组成,动尺由导磁基体和沿 x、y 方 向排列的两层感应线圈组成。 当励磁线圈通入正余弦励磁信号时,在定尺上方产生分别沿 x 和 y 方向运动的正交双行波磁场。 通过对感应线圈输出的感应电信号进行解算得到 x 和 y 方向的位移值。 首先介绍了传感器的结构和工作原理,对传感器模型 进行了电磁场仿真;然后对仿真误差进行溯源分析,并优化传感器结构;最后采用印刷电路板技术制作了传感器样机,并设计相 应的电气系统进行实验验证。 实验结果表明该传感器在 160 mm×160 mm 测量范围内能够实现平面二维位移测量,x 方向节距 内位移误差峰峰值为 32. 8 μm, y 方向节距内位移误差峰峰值为 34. 5 μm。     

ANSYS中基于参数化的液压机结构优化设计

以三梁四柱通用液压机为例,讨论了在有限元分析软件ANSYS中,采用APDL参数化分析技术进行液压机主要结构件优化设计的方法和步骤,编写了程序,并以某型液压机上横梁为例进行计算,综合效益明显,有推广应用价值.     

基于优化设计的螺旋千斤顶三维零件库的建立

本文在普通螺旋千斤顶的常规设计基础上建立了其优化设计模型，用VC＋＋编程实现螺旋千斤顶的优化设计。利用UGNX软件建模功能完成螺旋千斤顶的三维参数化建模，利用UGNX3．0软件的部件族功能和二次开发模块，实现螺旋千斤顶零件库的建立。运用优化设计方法与参数化技术实现了千斤顶设计先进性和效率提高的结合。     

工业阀门电动装置的优化设计

从优化结构方面阐述了电动装置的机械传动部件和电气控制部件的传统及现代设计方法。     

基于TRIZ理论的制动器创新优化设计

以制动器的创新设计为例,描述了利用TRIZ理论解决产品创新设计问题的一般过程。介绍了TRIZ理论的概念和体系结构。利用TRIZ理论指导制动器的创新设计过程,从用途、原理、重量、安装要求等方面着手,说明了如何将实际问题抽象为工程技术参数、如何划分优化参数与恶化参数以及二者之间的矛盾;重点阐述了矛盾矩阵和40条创新原则在设计过程中的具体应用方法,最后得出一种结构简单紧凑、安装使用方便、既可提供阻尼力矩输出、又可提供阻尼力输出的制动器。