轨道角动量光束非线性转换研究进展北大核心CSCD

轨道角动量(OAM)是光的一个重要的自由度。由于携带OAM的光束具有特殊的强度相位分布以及力学效应,使得此类光束在高速光通信、测量、成像、光镊和量子信息中具有广泛的应用。关于OAM光束在准相位匹配晶体(QPM)中的频率变换研究,一方面可以研究OAM光束参与非线性相互作用时与高斯光束不同的物理机制;另一方面,非线性过程提供了多种有效的光场调控手段,可以实现携带OAM光场不同自由度的精细调控,为满足不同的光学应用奠定基础。综述了近十年来OAM光束在QPM晶体中的非线性转换研究主要进展,具体包括:非线性过程中OAM光束的守恒、传输、演化和干涉行为研究,高效率的OAM激光和单光子态频率转换研究,OAM频率转换效率模式非依赖性研究,矢量光束的频率转换研究,以及无后向选择的高维OAM纠缠态的制备研究。最后讨论和展望了OAM在QPM晶体中频率转换方面的未来研究趋势。     

一种新型的共轴叠加复合涡旋光束

利用束腰半径不同、拓扑电荷数不相等的两束拉盖 尔高斯涡旋光束共轴叠加,产生了一种新型的复合涡旋光束。研究了束腰半径大小对光束分 布的影响以及复合涡旋光束的空间传播特性。结果表明,通过 改变其中一束拉盖尔高斯涡旋光束的束腰半径可以控制复合涡旋光束的明暗花瓣与光束中心 间距离; 复合涡旋光束在空间传播过程中表现出衍射展宽和古伊旋转等特性。基于反射式空间光调制 器(SLM)的 光电实验验证了上述结果。本文研究对深入理解复合涡旋光束的形成、分布特征以及其空间 传播特性等提供了一定的理论和实验依据。     

涡旋光束经过散射介质产生散斑的理论和实验研究

研究了涡旋光束经过散射介质后形成的散斑特性 ．运用概率统计理论和光束传输理论,模 拟了不同拓扑电荷数的涡旋光束经过散射介质后形成的散斑,以及散射介质颗粒尺度对散斑 特性的影响。模拟结 果表明,随着涡旋光束拓扑电荷数的增大和散射介质颗粒尺度减小,形成 的散斑颗粒尺寸逐渐减小。实验上,利用螺旋相位板(SPP)产生涡旋光束,使其透过散射介 质后形成散斑。实验结果 表明,涡旋光束经过散射介质后,随着散射介质颗粒尺度减小,形成的散斑对比度逐渐增大 ;随着涡旋光束拓 扑电荷数的增大或散射介质颗粒的减小,所形成散斑的尺寸减小。实验结果与模拟结果 相吻合。     

基于涡旋光源和相位优化的中继镜系统上行链路光束传输缩比实验研究

激光中继镜技术是一项备受各方瞩目的新型系统作战概念。光束在上行链路传输过程中,接收望远镜的截断和次镜的阻挡导致了严重的能量损耗,降低了中继镜系统的性能。涡旋光源和相位优化是提升激光中继镜系统上行链路能量效率的有效方法之一。以光源口径为1.2 m,上行传输距离为30 km,上行接收望远镜外径为1.2 m,内径为0.24 m的中继镜系统为原型,搭建了相同菲涅耳数的中继镜系统光束上行传输缩比实验装置,通过液晶空间光调制器反射调制NdYVO4光源的方法产生涡旋光源,并由随机并行梯度下降算法优化涡旋光源相位分布,开展了中继镜系统上行链路光束传输缩比实验研究。实验结果表明,通过采用涡旋光源和相位优化,中继镜系统上行链路能量效率得到了显著提高,由71.89％提升至91.59％。     

飞机尾涡相干激光探测系统设计与性能分析

为保证飞行安全,并尽可能地提高机场跑道容量,对飞机尾涡相干激光探测系统进行了设计。从飞机尾涡激光探测的总体要求出发,提出相干激光探测系统结构,同时针对激光光源参数以及平衡探测光路结构进行设计,给出整个系统的设计参数。通过对所设计系统的探测信噪比以及测速精度的仿真分析表明,所设计的飞机尾涡相干激光探测系统能够满足尾涡探测的需求,当脉冲能量达到25 mJ以上时,雷达在探测距离7 km内的探测信噪比大于3 dB;在2 km内测速精度优于0.2 m/s。     

用双平面反射镜构成位错产生光学漩涡

我们给出了一种简单的产生光学漩涡的方法,当一束高斯光束对称地照射在两块略微相互倾斜的平面反射镜上时,实验显示在远场形成了涡旋光束。我们给出了产生该涡旋光的机理和产生涡旋的条件,并且进行了数值模拟。该方法简单易行,不受波长限制,转换效率高。     

A vortex model for Darrieus turbine using finite element techniques

Since 1970 several aerodynamic prediction models have been formulated for the Darrieus turbine. We can identify two families of models: stream-tube and vortex. The former needs much less computation time but the latter is more accurate. The purpose of this paper is to show a new option for modelling the aerodynamic behaviour of Darrieus turbines. The idea is to combine a classic free vortex model with a finite element analysis of the flow in the surroundings of the blades. This avoids some of the remaining deficiencies in classic vortex models. The agreement between analysis and experiment when predicting instantaneous blade forces and near wake flow behind the rotor is better than the one obtained in previous models.     

东津水电站引水隧洞进口不良地质段施工

东津水电站引水隧洞进口段工程地质条件恶劣，施工干扰大，渡汛工期紧。采用喷锚支护洞脸边坡，洞口明挖３ｍ浇筑钢筋混凝土明拱和Ｌ形护坡墙；洞身段采用新奥法施工，先打通上导洞；进口４０ｍ分段开挖，分段衬砌；进水塔压板混凝土模板采用门字框架钢支撑；排除了施工干扰，防止了洞口滑塌，进口段塌方的恶性事故发生，保证了引水隧洞工程的顺利施工。     

STUDY OF INTERACTION BETWEEN VORTICES AND A FREE SURFACE* PART I:INVISCID FLOW

Vortex method is developed to study the interaction between free surface and vortex systems. The. vortex systems, considered here, include vortex pairs, an infinite vortex sheet, and a trailing-edge vortex sheet. The computational results reproduces qualitatively the deformation of free surface under the action of vortices, which is observed in experiments.     

Numerical Study of Particle Dispersion in the Wake of Two Tandem Square Cylinders Using Discrete Vortex Method

This study has been conducted to investigate numerically the particle dispersion in the wake of dilute particle-laden gas flows past two identical square cylinders in tandem arrangement at Reynolds number of 10,000,000. In the numerical method, the discrete vortex method is employed to calculate the gas flow fields, and the Lagrangian approach is applied to track individual solid particles. A dispersion function is defined to represent the lateral dispersion scale of particles. The wake vortex patterns and the distributions of particles with various Stokes numbers ranging from 0.01 to 10 are obtained. The numerical results reveal that: (1) the particles with St = 0.01 can distribute both in the vortex core and around the vortex periphery, whereas the particles with St = 1.0, 10 congregate mainly around the vortex periphery; (2) the particles with St = 0.01, 0.1 are trapped by the vortices into the gap between the two square cylinders, while very few particles with St = 1.0, 10 are distributed within the gap; (3) the particle's dispersion intensity along the lateral direction decreases greatly as St is increased from 0.01 to 10.