用CCGM-FFT方法研究近场多体电磁散射

采用电磁场理论方法研究近场光学成像问题,通过将LippmanrrSehwinger积分方程（LISE）离散化,应用复共轭梯度法与快速傅里叶变换（CCGM-FFT）相结合的方法进行数值求解。数值模拟结果表明,近场光学成像表现为一种复杂的电磁场干涉现象,电磁场干涉的程度与样品的尺寸大小及样品间的间距有关,同时对采用P波和S波入射时所得出的样品形貌图像特点给予合理的解释,数值模拟的结果对实验分析具有参考价值。并且,与传统的矩量法（MOM）求解LSIE相比较,采用CCA3M-FFT有效地节约了计算机的内存和CPU的运算时间。     

多脉冲飞秒激光深小孔的加工

利用改进的双温模型理论,表征了多脉冲飞秒激光对厚的金属铝的烧蚀情况,并在实验上予以验证。用有限差分法对飞秒激光在金属铝表面烧蚀过程的温度场进行了三维数值模拟,预测了孔在激光能量密度、脉冲个数、激光束腰半径等不同激光参数作用下的孔径与深度。实验发现,激光能量密度和脉冲个数是影响小孔形貌的主要因素,且多脉冲烧蚀阈值明显低于单脉冲烧蚀阈值。讨论了准贝塞尔光束在最大准直距离内无衍射的特性,分析了贝塞尔光束对于深小孔加工的提升特性。     

基于源偶极子的扫描近场光学显微镜的数值模拟

红外和太赫兹范围内的扫描近场光学显微镜能够突破衍射极限,实现更小的空间分辨率,在纳米尺度结构的光学特性分析检测方面具有重要应用。为了进一步理解探针与样品的相互作用,对探针近场的分析和数值描述是必不可少的。基于真实的探针形状的解析模型,结合数值模拟的开发了源偶极子模型（SDM）,能够直接获得近场检测信息,提高计算效率。基于模拟结果,解释了天线效应、尖端半径影响和电荷量的影响,并将SDM模型结果与全波仿真（FWS）结果进行了比较。为进一步理解近场光学显微镜中的针尖-样品结提供了新的视角。     

C_(60)甲苯溶液中热致暗空间光孤子实验

设计了热致暗空间光孤子的实验光路和奇边界条件的实施方案，在Ｃ６０甲苯溶液中实现了热致暗空间光孤子实验，讨论了样品高度和浓度对热致孤子的影响，并对基阶暗空间光孤子进行了数值模拟，发现数值结果与实验结果一致。     

基于离散偶极子近似生物细胞光散射研究

用离散偶极子近似（Discrete Dipole Approximation,DDA）对生物细胞的光散射特性进行数值模拟,分析讨论了基于生物细胞的相对折射率、散射截面、粒子直径等的光散射图像。分析表明,生物细胞的散射光强随着散射角度和相对折射率的增大而增大,散射的主要能量集中在10散射角以内。然后设计了用于分析悬浮生物细胞的光散射实验装置,并以悬浮的牛肾细胞作为实验样品,进行实验研究。分析结果显示,模拟数据与实验数据符合较好。为进一步研究生物细胞散射特性以及无损检测提供一种理论和实验方法。     

激光热晕补偿数值模拟计算与实验

热晕是高能激光大气传输的最重要非线性效应之一。本文编制了一套四维（三维空间，一维时间）程序用来模拟热晕及其相位补偿，对在实验条件下进行的热晕畸变及其自适应光学相位补偿实验作了数值模拟，从而将理论上的数值模拟和实验研究作了比较和分析。由计算和实验结果得到：热晕的存在会使高能激光在传输中光学质量变差，自适应光学系统对热晕造成的畸变有较好的修正，但如存在扰动（如初始光束自身不稳定，湍流扰动等），则会由于不稳定性而降低其修正效果。     

基于时域有限差分法的亚纳秒有界波模拟器数值模拟及分析

对亚纳秒有界波电磁脉冲模拟器进行了理论分析、数值模拟及实验验证。亚纳秒有界波电磁脉冲模拟器的前沿可以达到亚纳秒,且稳定性较好。电场分布均匀,可以满足各种测试需求。在亚纳秒有界波电磁脉冲模拟器的研制中,采用FDTD（时域有限差分）法结合环路积分法对模拟器传输线场的传播和场分布进行了数值模拟,确定了模拟器的试验工作区域（1m×1m×1m）,且模拟器工作区域实际的场分布测量结果与数值模拟结果吻合的很好。     

远红外光学薄膜的热特性研究

本文采用表面热透镜技术对10.6μmCO2激光辐照下的样品微弱吸收进行了研究,并对实验结果进行了分析。对10.6μm激光辐照下光学薄膜样品中的温度场进行了数值模拟,应用夏克—哈特曼波前传感器对几种不同的基底材料和光学薄膜在10.6μm激光辐照下的热畸变进行了测量。     

内嵌金属导热通道环氧模塑料导热性能与模拟

设计了垂直与水平两种导热结构,用高导热金属铜为填料在环氧模塑料（EMC）中进行填充,通过热模压法制备了样品。采用双热流计稳态法对样品导热系数进行了测试,采用ANSYS软件对EMC的热传导规律进行了模拟,并与实验结果进行比较分析。研究发现,随着铜填充量的增加,EMC的导热系数随之提高,填充量仅为25vol％时垂直导热结构试样导热系数高达104．62W／m·K。相同填充量下,垂直导热结构样品的导热系数远高于水平导热结构样品,垂直导热结构样品随着铜填充量的增加导热系数增加速度也明显快于水平导热结构样品,并出现明显的渗逾效应。模拟结果与实验结果符合较好。     

康普顿型自由电子激光光导效应理论研究

对康普顿型自由电子激光（ＦＥＬ）光导效应进行了理论分析和数值计算。推导出适用于三维自由电子激光器中的电子束的等效折射率，说明高斯平面波激光场是电子束等效折射率按平方律分布即类透镜介质的结果。对自由电子激光强度和相位分布、光束半径以及等效折射率等进行了数值模拟，并对模拟结果进行了分析。     

Comparison of the dispersion properties of higher order FDTD schemes and equivalent-sized MRTD schemes

The dispersion errors of higher order finite-difference time-domain (HO-FDTD) algorithms are compared to those of multiresolution time-domain (MRTD) algorithms that have equivalent spatial stencil sizes. Both scaling-function-based MRTD (S-MRTD) and wavelet-function-based MRTD (W-MRTD) schemes are considered. In particular, the MRTD schemes considered include the Coifman scaling functions and the Cohen-Daubechies-Feauveau (CDF) biorthogonal scaling and wavelet functions. In general, the HO-FDTD schemes are more accurate than their MRTD counterparts.     

一种便携式外场用MRTD测试仪的研制

目前热像仪MRTD测试主要在室内,为了满足外场热像仪MRTD测试的需求,研制了一种便携式MRTD测试仪.文章主要阐述了仪器的研制原理、光学优化设计、结构设计及黑体组件等的设计要点.目前,该仪器已经用于外场环境的热像仪MRTD测试,结果准确.     

探测条件对红外热成像系统MRTD影响的研究

在考虑目标的尺寸、探测等级、探测概率及大气环境等因素情况下,研究了热成像系统的最小可分辨温差（MRTD）,建立了一个改进的MRTD模型。由于大气透过率与波长和距离相关,利用光谱等分法计算大气透过率,将探测波长范围等分为一个个窄波段,利用MODTRAN软件计算在一定大气条件和距离下每个窄波段的大气透过率。通过调用对应波长的透过率,计算了探测波长范围内热成像系统的MRTD,提高了MRTD的准确性和适用性。     

采样红外成像系统仿真及最小可分辨温差预测方法研究

提出一种基于采样红外成像系统仿真图像的最小可分辨温差MTRD预测方法。该方法从红外成像系统信号传递方程出发,模拟生成不同空间频率、辐射温度的标准四周期矩形样条;利用调制传递函数法和象素处理法,仿真了系统各组成模块的几何扭曲、模糊效应、噪声特性和非线性效应;由多名观察者观察样条仿真图像,统计正确判断概率。实现了MRTD的预测．仿真结果表明：该方法预测的MRTD值能够与实际测量的MRTD值有很好的一致性。     

MRTD: new time-domain schemes based on multiresolution analysis

The application of multiresolution analysis to Maxwell's equations results in new multiresolution time-domain (MRTD) schemes with unparalleled inherent properties. In particular, the approach allows the development of MRTD schemes which are based on scaling functions only or on a combination of scaling functions and wavelets leading to a variable mesh grading. The dispersion of the MRTD schemes compared to the conventional Yee finite-difference time-domain (FDTD) scheme shows an excellent capability to approximate the exact solution with negligible error for sampling rates approaching the Nyquist limit. Simple microwave structures including dielectric materials are analyzed in order to illustrate the application of the MRTD schemes and to demonstrate the advantages over Yee's FDTD scheme with respect to memory requirements and execution time     

焦平面热成像系统离散采样性能评价方法

在充分研究焦平面热成像系统欠采样成因的基础上,分析了ANN法和基于信息理论的光电成像系统欠采样混频评价方法,把欠采样混频看作是系统的噪声,并和其他系统噪声一起加到MRTD模型中,给出了包含欠采样噪声的MRTD模型。对比含欠采样噪声的MRTD模型仿真数据与文献中实测MRTD数据,该模型对MRTD仿真结果与测量数据走势基本一致,能够用于评价欠采样混频对热成像系统性能的影响,但模型的精确性还需要进一步修正。下一步将通过测量各种型号焦平面热像仪的MRTD,对含欠采样混频的MRTD模型进行修正。     

Multiresolution time-domain algorithm using CDF biorthogonalwavelets

A new approach to the multiresolution time-domain (MRTD) algorithm is presented in this paper by introducing a field expansion in terms of biorthogonal scaling and wavelet functions. Particular focus is placed on the Cohen-Daubechies-Feauveau (CDF) biorthogonal-wavelet class, although the methodology is appropriate for general biorthogonal wavelets. The computational efficiency and numerical dispersion of the MRTD algorithm are addressed, considering several CDF biorthogonal wavelets, as well as other wavelet families. The advantages of the biorthogonal MRTD method are presented, with emphasis on numerical issues     

动态红外成像系统MRTD的测试与分析

提出一种在正弦运动状态下测试红外热像仪最小可分辨温差(MRTD)的方法,建立了正弦运动状态下测试靶标灰度对比度变化的数学模型,采用MATLAB软件模拟得到该数学模型曲线,从理论上直观地阐述了在正弦运动下,目标四杆靶灰度对比度的变化趋势,为MRTD的动态测试提供了坚实的理论基础。论文设计并研制了实验平台,采用统计学方法对实验数据进行分析,得到扰动情况下红外热像仪的MRTD值。实验结果表明,提出的方法和实验装置能准确地完成动态MRTD的测试。     

Application of an anisotropic perfectly matched layer absorber for open boundary truncation in the multiresolution time domain scheme

We apply an anisotropic perfectly matched layer (APML) absorber for open boundary truncation in implementation of the multiresolution time domain (MRTD) scheme. We develop an APML update algorithm to handle a general APML region in the MRTD formulations with the content of the leapfrog algorithm applied in the conventional finite-difference time-domain method. We also discuss the boundary truncations for both perfectly electric conductor (PEC) and perfectly magnetic conductor (PMC) walls using the image techniques. We validate the algorithm by analyzing various guided wave and antenna structures. It is found that the APML performs well for absorbing electromagnetic waves in the MRTD algorithm.     

热像仪在实用中的MRTD

分析了热像仪实际使用中视场对最小可分辨温差ＭＲＴＤ的影响，提出了影响因素的修正公式。