工程光学教材及其课堂教学改革探讨

文章对工程光学的教材及课堂教学进行了慎重的思考和仔细的调查研究，然后描述了工程光学教材和课堂教学的现状并对两方面进行了有益的探讨。     

一种面向LED扩展光源的道路配光设计

在多车道的道路照明中,需要非对称矩形配光。本文根据非成像光学理论,建立点光源空间与目标照明面之间的拓扑关系,采用合适的反馈优化方法,获得面向扩展光源且在路面上形成均匀非对称矩形光斑的反射器,仿真结果表明,配光后光源的能量基本上被限制在20m×12m的矩形区域内,且实现了非对称的配光,横向照度均匀度达到了85%,纵向照度均匀度达到了80%,满足道路照明要求;并且通过开模实际测试出整体的照度均匀度为80.13%,验证仿真结果以及证明了设计方案的可行性和反射器在路灯灯具中的实用性。     

基于折射-反射-折射结构的LED准直系统设计

为解决LED作为朗伯光源难以直接应用的问题,运用非成像光学设计理论,提出一种面向大功率LED的准直系统设计方法,采用折射-反射-折射式(RXR)的光学系统对LED大角度范围内的出射光收集并准直,得到较小发散角度的准直光束。首先利用光学扩展量守恒定律、边缘光学原理以及同步多曲面(SMS)设计方法计算系统轮廓曲线上点的坐标,然后在SolidWorks中对坐标点进行拟合得到轮廓曲线,进而得到整个系统模型及适合数控加工的面型数据,其出光口径为50mm。借助光学仿真软件TracePro进行模拟,发现光束发散半角在±1.3°左右,能量利用率在90%以上。结果表明,用该种方法设计的准直系统结构简单,体积小,便于应用,有效实现对LED出射光的收集和准直。     

克尔双周期PT对称光晶格中的空间光孤子

数值研究了克尔双周期Parity-time对称光晶格中能存在的空间光孤子。通过平面波展开法详细研究了此光晶格的带隙结构并获得其相变点。数值研究了此光晶格中能存在的空间光孤子及其传播稳定性。数值结果显示位于不同周期波导上的空间光孤子其稳定性区间不同。     

磁性MgFe2O4及其核壳催化剂制备与煤热解性能研究

采用溶胶-凝胶法制得MgFe₂O₄前体,经焙烧得到MgFe₂O₄催化剂,再经St?ber法制得核壳结构催化剂MgFe₂O₄@SiO₂和MgFe₂O₄@SiO₂@HZSM-5(MSH),利用VSM、XRD、SEM、FT-IR、N₂物理吸附等手段研究了催化剂的磁性能和结构特征;在固定床反应器上,考察了N₂气氛下磁性催化剂对补连塔富油煤的催化热解特性及回收再生性能。结果表明：MgFe₂O₄为立方尖晶石结构,饱和磁化强度达到181.50 emu/g,具有良好热稳定性能。上述系列磁性催化剂均呈现出良好的催化活性,其中MSH催化活性最好。与非催化热解相比,MSH催化热解焦油产率提高了57.7%,焦油中脂肪烃和苯类含量增加约2倍,稠环芳烃含量下降8.6%~9.8%。采用磁选方法可有效实现催化剂回收,经700℃下焙烧处理,可实现回收催化剂的再生。SiO₂包覆有助于提高核壳结构催化剂的磁热稳定性和催化寿命。     

PT对称光晶格中的缺陷暗孤子

数值研究了实部具有缺陷的parity-time对称光晶格中的缺陷暗孤子。当衍射与自散焦非线性效应平衡时,暗孤子能够被获得;当自散焦介质中的parity-time对称光晶格实部被附加一个缺陷后,缺陷暗孤子也能够被获得。数值结果显示：缺陷暗孤子可以在很大参数范围内存在并且能稳定传播;parity-time对称光晶格实部附加的缺陷强度有一最大值,超过此值缺陷暗孤子不存在;parity-time对称光晶格的虚部振幅对缺陷暗孤子的稳定性有影响。     

基于Matlab GUI仿真多光束干涉形成光子晶格

提出一种基于Matlab GUI数值模拟多光束干涉形成三维光子晶格结构的方法，通过模拟计算干涉图像光强的分布可以直观地观测光子晶格形状，并探讨了部分参数对光子晶格的影响。在具体的模拟过程中，采用（6+1）束光进行干涉，中心光束为涡旋光，其余6束光环绕中心对称分布。以往通过实验装置研究光子晶格的方法往往误差大，装置调整复杂，实验周期长；而基于Matlab GUI的光子晶格数值模拟方式不仅效率高、误差低、结果直观，而且具有参数调节灵活快速，用户交互友好等优点。     

磁性MgFe2O4及其核壳催化剂制备与煤热解性能研究

采用溶胶-凝胶法制得MgFe₂O₄前体,经焙烧得到MgFe₂O₄催化剂,再经St?ber法制得核壳结构催化剂MgFe₂O₄@SiO₂和MgFe₂O₄@SiO₂@HZSM-5(MSH),利用VSM、XRD、SEM、FT-IR、N₂物理吸附等手段研究了催化剂的磁性能和结构特征;在固定床反应器上,考察了N₂气氛下磁性催化剂对补连塔富油煤的催化热解特性及回收再生性能。结果表明：MgFe₂O₄为立方尖晶石结构,饱和磁化强度达到181.50 emu/g,具有良好热稳定性能。上述系列磁性催化剂均呈现出良好的催化活性,其中MSH催化活性最好。与非催化热解相比,MSH催化热解焦油产率提高了57.7%,焦油中脂肪烃和苯类含量增加约2倍,稠环芳烃含量下降8.6%~9.8%。采用磁选方法可有效实现催化剂回收,经700℃下焙烧处理,可实现回收催化剂的再生。SiO₂包覆有助于提高核壳结构催化剂的磁热稳定性和催化寿命。     

一种全息光栅的计算机辅助设计方法

以高频可变间距全息光栅制作理论为基础,利用VC++软件编写了全息记录干板上条纹分布的模拟程序,其功能是可以调整参数,通过数据的变化来观察干涉条纹光强的分布规律,以便应用于光栅实际制作中.