掺铯铌酸锂晶体光致声发射机制的研究

在掺铯铌酸锂晶体的光折变效应中,观察到了由光生伏特场所致的空间电荷场波(SCWS),以及沿晶体自发极化方向上正、反二列超声波被SCWS所激发的低频调制放大波.在光致准击穿时,它的周期与同时测量的光生伏特电流和晶体某一点衍射光强的跃变周期相同,而且随入射光强的增加而变小.应用SCWS与二列超声波相互作用的共振态理论分析了这一现象,实验结果与理论分析一致.     

基于桁架-拱模型的钢筋混凝土短柱抗剪承载力尺寸效应分析

为了研究钢筋混凝土柱抗剪承载力尺寸效应,对6个不同截面尺寸的钢筋混凝土短柱进行单调和低周反复加载试验.试验结果表明:钢筋混凝土柱抗剪承载力的安全储备系数随截面尺寸的增大而降低.采用桁架-拱模型理论,分析了钢筋混凝土短柱的受剪机理,认为抗剪承载力的尺寸效应是由混凝土引起的,提出了考虑截面尺寸影响系数的钢筋混凝土柱抗剪承载力实用计算公式,研究表明:采用考虑截面尺寸效应的抗剪承载力计算式得到的大小构件安全储备系数趋于一致.     

光折变晶体的光衍射机制研究

本文研究了光折变晶体的自衍射光斑,它是入射光束及其在晶体后表面的反射光束与由晶体缺陷所致散射光的简并四波混频过程,其锥角由位相匹配条件△K=0确定,并可用Ewald球作图法解出.实验和理论分析表明上述反射光束对光折变的自衍射光产生是有作用的.     

可见光波段超连续谱产生机制的实验及理论研究

针对光子晶体光纤(PCF)在可见光波段的光谱展宽机制和特点,实验研究了入射激光的功率和中心波长等对超连续谱(SS)产生的影响,理论分析了光谱展宽的机制以及平坦度增大的原因。结果发现:在入射激光功率较低的情况下,利用包含色散、自相位调制、自变陡及脉冲内拉曼散射效应的非线性薛定谔方程可以准确地分析光谱的展宽情况,理论分析和实验结果一致;但是,当功率较高时,交叉相位调制及四波混频效应成为光谱在短波方向展宽不可忽略的重要因素。     

GaAs纳米晶体压致相变的尺寸模型

基于晶体相变压力和结合能的关系,提出了一种简单的热力学模型计算尺寸依赖的纳米晶体压致相变压力.根据该模型研究了GaAs纳米晶体压致相变的尺寸效应,结果表明GaAs纳米晶体稳定性的下降导致其相变压力随尺度的减小而降低.当尺寸进一步减小时,纳米晶体的相变压力随着尺寸减小急剧降低,显示了强烈的尺寸效应.该模型计算结果与分子动力学模拟结果显示了较好的一致性.     

激光热裂法非对称切割玻璃路径偏移研究

针对激光热裂法非对称切割液晶玻璃路径偏移问题,基于传热学和断裂力学基本理论,用ABAQUS建立有限元(FEM)模型模拟温度场分布,建立扩展有限元(XFEM)模型模拟裂纹动态扩展过程,研究了激光功率、光斑半径、扫描速度及切割位置对路径偏移量大小的影响。结果表明:激光热裂法非对称切割路径两侧应力分布不同,切割路径向材料尺寸小的一侧偏移;切割位置对偏移量影响最大,激光功率影响最小;激光功率越大、扫描速度越小以及切割位置距对称切割位置越远,则偏移量越大;当光斑半径小于1.6 mm时,偏移量随光斑半径的增大而减小,反之则增大。     

内应力假说和脆性材料特性参数的尺寸效应(Ⅱ)

根据弹性力学、能量守恒定律以及内应力假说的基本原理,从材料的非均一性、多相性出发,建立了一组描述脆性材料强度指标和弹模指标尺寸效应的方程.利用本假说的理论公式与实验数据Weibull 理论作了对比,结果表明本假说的理论公式在描述材料强度尺寸效应时具有良好精度,可很容易地说明为什么尺寸效应在试件尺寸大到一定程度会消失.该假说认为内应力会受到试件边界面的释放, 称为内应力的边界效应,试件尺寸越大则边界面相对越小, 因而内应力场或者说内应力能会随试件尺寸加大而加大,边界效应在引起材料强度指标随试件尺寸加大而减小的同时, 还会引起材料初始切线弹模随试件尺寸加大而加大的弹模尺寸效应     

激光入射角度对CCD探测器损伤特性的影响

开展了激光入射角度对高重频纳秒激光诱导CCD探测器损伤特性研究。通过傅里叶热传导方程理论计算了CCD探测器表面的温升曲线,发现随着激光入射角度变大,激光辐照区域中心点位置的最高温度逐渐降低,且液-固相变凝固时间缩短,降低了CCD探测器的损伤可能。实验结果表明,随着入射激光功率的增加,激光诱导CCD探测器表面损伤形貌的横向尺寸和纵向尺寸都逐渐变大。随着激光入射角度变大,激光诱导CCD探测器形貌损伤面积增大,并且形貌损伤阈值增加。这是由于激光入射角度增大导致了CCD探测器表面辐照的激光光斑面积变大,使探测器表面的激光功率密度降低,从而造成CCD探测器的激光损伤阈值增大。     

基于结构性改变PCFG的制备工艺研究

研究了基于结构性改变的光子晶体光纤光栅的热激法制备工艺,理论分析了此种工艺的成栅原理,采用热传导理论和有限元法研究了制备过程中光子晶体光纤中的温度场分布,以及包层空气孔结构和激光参数对成栅效果的影响。研究结果表明,利用光子晶体光纤包层空气孔周期性塌缩可以形成光栅;采用两点热激法时,能够实现能量在光纤径向均匀分布,轴向近似于高斯分布;包层气孔结构加速了成栅过程,相同光斑尺寸下,光纤塌缩所需激光功率随气孔层数和气孔半径的增大而减小;最后,对包层空气孔结构为1层到7层的光子晶体光纤热激过程进行仿真,得到了空气填充率与所需激光功率的关系。此种光纤光栅从根本上克服了传统光栅热稳定性和长期稳定性不佳的问题,在光纤传感等领域具有较大的潜在应用价值。     

共焦生物芯片扫描系统的光学信息量

从光学信息量的表达式出发,研究了激光光斑尺寸和探测器小孔尺寸对共焦生物芯片扫描系统的扫描分辨率及信噪比的影响,并定量分析了在获取生物芯片图像过程中,共焦扫描系统的扫描分辨率和信噪比对光学信息量的制约关系.结果表明,为了获得尽可能大的光学信息量,必须保证激光光斑尺寸小于系统的扫描分辨率,并根据激光光斑尺寸合理地选择共焦扫描系统的扫描分辨率和探测器小孔尺寸.理论分析和实验结果表明,当扫描分辨率大于扫描激光光斑的1.2倍,且探测器小孔尺寸为扫描激光光斑的1.5～2.0倍时,系统的光学信息量较大.     

射流搅拌流场的数值模拟分析

喷射搅拌器广泛应用于油品储罐内的调和,喷嘴入射角度和入射速度对搅拌效果有很大影响。应用计算流体软件并根据标准k ε湍流模型与 SIMPLE算法,采用单因素敏感分析法分别对喷嘴的喷射角度、喷嘴直径及入射速度的射流流场速度分布进行数值模拟分析。结果表明：喷射距离随直径的增加而加大,随速度的增加而增大,在15~60°的角度范围内,随入射角度的增加先增大后减少;储罐内的速度流场分布随直径的增加先减少后增加,随速度的增加而增加,随入射角度的增加先增加后减少;射流产生的回流范围随直径的增加先减少后增大,随入射速度的增大而增大,随入射角度的增加先增大后减小。因此,相比于喷嘴直径,入射速度和入射角度对储罐内的搅拌效果和搅拌范围有更大的影响。     

红外空心传能光纤聚焦系统的设计与优化

为了进一步提高光纤传输激光的效率,通过改善中红外光纤输出激光时的光斑及发散角的大小设计了双透镜和两种三透镜光学聚焦系统,并得到相应的光斑图形。运用MATLAB软件对实测的光斑进行模拟计算,得到了光斑的强度分布图,通过分析计算不同聚焦系统中的不同位置处光斑的大小,计算并得到了光束发散角。实验结果表明,3种方案中凸凹凸三透镜聚焦系统效果最佳,输出的光斑直径为0.33mm,光束的发散角为0.42°,提高了耦合效率,降低了传输能量的损耗。     

入射角对激光点位精度的影响研究

三维激光扫描中的点位精度受光斑的影响较大,而光斑大小又受扫描特征（入射角和光斑）的影响较大,因此需要分析入射角及距离对光斑大小的影响程度。本文在分析以往光斑大小的基础上,将入射角和扫描距离引入到光斑大小计算模型中,推导了任意入射角及任意扫描距离情况下的光斑大小计算模型,并通过实例分析了入射角及距离对光斑大小的影响状况,确定了最佳的入射角及扫描距离范围。     

径向偏振光束的聚焦整形及应用研究

针对径向偏振光束进行聚焦整形的问题,通过调整入射光束的参数、透镜的数值孔径以及衍射光学元件的结构,对调控光束聚焦场的强度分布进行了理论分析,提出了一种利用衍射光学元件对径向偏振光束进行聚焦整形的方法。结合实际应用的需求,设计了2种衍射光学元件,实现了超小光斑及长焦深和光链结构的聚焦场分布。数值模拟结果证实了设计的合理性。     

混凝土压缩试验的改善及动态损伤

为了探求混凝土动态压缩试验入射波形的改善方法,从而进一步研究冲击荷载作用下混凝土动态损伤及力学性能,采用常规的大直径分离式霍普金森压杆(split Hopkinson pressure bar, SHPB)进行混凝土的动态压缩试验。然而入射脉冲的弥散效应和严重的高频震荡现象会对试验结果会产生较大的误差,所以试件在破坏前应力均匀分布要求且保持恒应变率加载是保证试验有效性及试验结果可靠性的关键。通过黄铜整形器改善入射波形以减小试验误差,然后利用理论公式与试验相结合的方式,通过控制变量,进一步研究气压、冲击次数等对混凝土动态损伤的影响。研究结果表明:较薄的小直径实心铜片整形器可以提高试验准确度;随着重复冲击次数的增加,混凝土损伤度逐渐提高,动态弹性模量减小,抵抗冲击的能力减弱。     

亚波长结构纳米孔的近场光学测试

利用微纳加工工艺制作了亚波长结构纳米孔,应用近场光学显微镜(NFOM)对样品进行了近场光学性质的测试,获得了样品的近场光强分布,测得其近场光斑直径约为120 nm,测试结果证明了环形周期性结构对中心纳米孔的增透和聚焦作用,为环形亚波长结构的纳米孔应用奠定了基础。     

环面焦斑全内反射菲涅尔透镜优化及分析

在聚光系统中,菲涅尔透镜是非常重要的元件。然而,聚光器在太阳能电池表明产生的热斑效应会降低其可靠性和光电转换效率。为了减小由热斑效应带来的损失、增加太阳能转换效率,设计了环面焦斑全内反射菲涅尔透镜,而不是用二次元件来克服菲涅尔损失;并克服了由大口径和几何聚光比带来的焦斑不均匀的问题。这个环面焦斑全内反射菲涅尔透镜是由两部分组成：里面的部分是环面焦斑太阳能透镜,外面部分是二次全反射棱镜。     

来沙条件变化对河床形态及推移质运动的影响

摘要：针对山区河流的来沙条件的不确定性导致的河流形态变化的问题,根据J . G. Venditti的系列来沙条件变化水槽试验成果,引入无量纲参数河床结构强度Sp,充分考虑推移质泥沙运动特性,探讨了来沙条件变化对卵石河床形态、推移质输沙率和河床级配的影响。结果表明:在已经粗化的河床上加入细沙会对河床形态、推移质输沙率和河床级配产生影响。加入细沙会造成河床重新出现冲淤变化,底坡变大,冲刷变严重,最终降低河床结构强度Sp;加沙会增大推移质输沙率,其中中值粒径为3mm的细沙运动表现为行进推移质,而中值粒径为8mm的粗沙运动表现为结构推移质;加入细沙后会细化河床,且加入的粒径越小,细化效果越明显,加入中值粒径为3mm的细沙后推移质的中值粒径先减小后增大,与加入中值粒径为8mm的粗沙后推移质的中值粒径先增大后减小相反。     

Effect of electric field intensity on the morphology of magnetic-field-assisted electrospinning PVP nanofibers

Polyvinylpyrrolidone （PVP） nanofibers were processed by magnetic-field-assisted electrospinning （MFAES） technique. Since electric field intensity was one of the most important parameters influencing fiber morphology, the research aimed to study how electric field intensity affects fiber morphology in MFAES technique. The experimental results revealed that the distribution of diameter widened while the average diameter of PVP fibers decreased and the degree of the alignment reduced with the increase of electric field intensity. However, the fibers would be conglutinated together when the electric field intensity was too low. Also, the increase of working distance made the average diameter and the degree of the alignment increase slightly under the same electric field intensity, but the fibers could be partially curved instead of being fully straight if the working distance was too long. It was also indicated that maintaining the electric field intensity at 1 kV/cm With the voltage-distance combinations of 12 kV-12 cm （for 12wt% PVP） and 15 kV-15 cm （for 14wt% PVP） among all other combinations would result in the optimal alignment as well as a narrow size distribution of the fibers.     

光学系统像面强度的偏振分析

引入偏振像差矩阵的概念,描述光学系统的偏振像差,建立了光学系统的偏振像差矩阵和复振幅响应矩阵之间的关系,并推导出光学系统像面强度的分布函数和入射光的偏振度以及光学系统的平均线偏振灵敏度的成积成正比。最后,以航天光学遥感器中常用的卡氏望远镜以及扫描系统为例,计算并分析了入射光的偏振度和光学系统的平均线偏灵敏度对像面中心点强度的影响。