法拉第效应对N掺杂硅耦合腔光波导群速度的调控研究

耦合腔光波导是由光子晶体点缺陷的缺陷模式相互耦合而实现的,群速度是其重要的性能指标?本文模拟了由N掺杂半导体硅构成的光子晶体耦合腔光波导的能带结构?模拟发现,借助N掺杂半导体硅的法拉第效应,逆着光的传播方向施加磁场,缺陷模式所对应的相对介电参数会变小,群速度也随之逐渐降低,可以获得2.088×10^-4c的群速度,证实了法拉第磁光效应对波导群速度的调控作用?这一性能为如何在太赫兹或更低频段实现慢光效应提供了一种新的有效方式?     

新型环形聚能射流形成机理研究

为了解决环形聚能射流稳定性差、速度低等缺点,提出了一种新型环形聚能装药结构,基于正交优化方法,采用Autodyn软件对新型环形聚能装药结构进行了优化设计,给出了药型罩壁厚、药型罩曲率半径、聚焦装置锥角、喷孔直径及壳体厚度对射流头部轴向及径向速度的影响,优化出了径向偏转速度低的新型环形聚能射流,并进行了实验验证,实验结果与数值模拟结果基本一致.数值模拟及实验结果均表明,文中提出的新型环形聚能装药结构能够形成环形破孔,在钢靶上破孔直径107 mm,深度28 mm.      

Active control of slow light on a chip with photonic crystal waveguides

It is known that light can be slowed down in dispersive materials near resonances. Dramatic reduction of the light group velocity-and even bringing light pulses to a complete halt-has been demonstrated recently in various atomic and solid state systems, where the material absorption is cancelled via quantum optical coherent effects. Exploitation of slow light phenomena has potential for applications ranging from all-optical storage to all-optical switching. Existing schemes, however, are restricted to the narrow frequency range of the material resonance, which limits the operation frequency, maximum data rate and storage capacity. Moreover, the implementation of external lasers, low pressures and/or low temperatures prevents miniaturization and hinders practical applications. Here we experimentally demonstrate an over 300-fold reduction of the group velocity on a silicon chip via an ultra-compact photonic integrated circuit using low-loss silicon photonic crystal waveguides that can support an optical mode with a submicrometre cross-section. In addition, we show fast (approximately 100 ns) and efficient (2 mW electric power) active control of the group velocity by localized heating of the photonic crystal waveguide with an integrated micro-heater.     

光导波显微术分辨率的提高

光波导显微术是在表面等离子波显微术(SPM)基础上的一项新技术．相对于光学显微镜、电子显微镜，表面等离子波是20世纪80年代发展起来的一项颇具前景的技术，用它来显示金属表面的微小物体，具有操作简单化，制作成本低，易于普及等特点．但是光波导显微术有望将横向分辨率提高一个数量级．该文主要是在表面等离子波的基础上介绍光导波显微技术，它是表面等离子波显微技术的进一步发展．     

含负折射率材料光子晶体耦合腔的传输特性

基于三分Cantor分形多层序列结构,设计了一种一维光子晶体耦合腔结构.用传输矩阵法研究了当引入的缺陷介质为负折射率材料时,该晶体耦合腔的传输谱和场局域化特征;在透射谱中得到了一个半高宽仅为0.19 nm的超窄透射窗口,通过曲线拟合得出了缺陷层折射率与超窄透射窗口位置之间的非线性解析关系.新耦合腔结构在光通信超密集波分复用和光学精密测量等领域中有一定的应用价值.     

Subwavelength-diameter silica wires for low-loss optical wave guiding

Silica waveguides with diameters larger than the wavelength of transmitted light are widely used in optical communications, sensors and other applications. Minimizing the width of the waveguides is desirable for photonic device applications, but the fabrication of low-loss optical waveguides with subwavelength diameters remains challenging because of strict requirements on surface roughness and diameter uniformity. Here we report the fabrication of subwavelength-diameter silica 'wires' for use as low-loss optical waveguides within the visible to near-infrared spectral range. We use a two-step drawing process to fabricate long free-standing silica wires with diameters down to 50 nm that show surface smoothness at the atomic level together with uniformity of diameter. Light can be launched into these wires by optical evanescent coupling. The wires allow single-mode operation, and have an optical loss of less than 0.1 dB mm(-1). We believe that these wires provide promising building blocks for future microphotonic devices with subwavelength-width structures.     

水平井段岩屑床厚度模式的建立

基于环空固液两相流水动力学理论建立了水平井段岩屑床厚度的理论计算模式.采用正交实验设计来安排实验.在大量实验基础上.分析了环空流体返速、钻具旋转速度、钻具与井眼间偏心度、岩屑注入速度、泥浆密度、泥浆流变性及岩屑尺寸等因素及其交互作用对无因次岩屑床厚度的影响.运用多元统计分析的方法建立了综合上述因素的岩屑床厚度经验模式.并对两个模式进行了验证.结果表明。两模式都可用于预测水平井段岩屑床厚度.使用经验模式求解了环空不淤积临界返速.     

高功率毫米波过模波导模式耦合设计

在模式耦合理论的基础上,对过模圆波导模式耦合进行了系统研究,得到了最优几何参量.采用不同的相位重匹配方法和选择相应的几何结构,对TM01-TE11、TE01-TM11、TE0-TE01、T01-TE,11.模式变换器进行了优化分析,以此结果可设计出相应的紧凑、高效、宽带毫米波过模波导模式转换器.     

椭圆介质波导的弯曲损耗

本文运用微扰方法,以弯曲矩形介质波导逼近弯曲椭圆介质波导,求得计算椭圆介质波导弯曲损耗的公式。     

弱导矩形光波导的准TEM模分析方法

本文基于准TEM模假设,推导了非对称的及对称的矩形光波导的特征方程。准TEM模假设对弱导光波导是一个相当精确的近似。而由此假设所导致的特征方程具有简洁的形式,可以用图解法求解,所得的解,除了在截止点附近以外与用其他更严格的方法所得到的解吻合得相当好。     

有机聚合物条波导的制备和耦合

介绍了三种有机电光聚合物体系：分散红（ＤＲ１）和聚甲基丙烯酸甲酯（ＰＭＭＡ）的掺杂型体系、ＤＲ１与聚酰亚胺（ＰＩ）掺杂型体系、ＤＲ１和ＰＭＭＡ侧链型体系。描述了用它们制备光波导的过程。用导波法表征聚合物波导薄膜的光学特性，并分析了它们在有机电光器件制备方面的应用前景。     

Numerical study of flow pattern modulation in a vertical phase separation condenser tube

The passive phase separation concept was proposed to modulate flow patterns for heat transfer enhancement. By the flow pattern modulation, the gas tends to be near the wall and the liquid tends to be in the tube core. Experiment has been performed to verify the fresh idea and the flow pattern modulation mechanism was analyzed qualitatively. This paper focuses on the numerical simulation of the bubble dynamics for a single bubble in the vertical phase separation condenser tube to quantitatively explore the flow pattern mechanism, based on a multiscale grid system and the volume-of-fluid (VOF) method. It is found that: (1) the modulated liquid film thickness can be decreased by 70% compared to that in the bare tube region; (2) the modulated bubble traveling velocity can be doubled, causing the increased liquid velocity and velocity gradient in the annular region to weaken the fluid boundary layer; (3) the significantly increased bubble traveling velocity in the annular region promotes the mass and momentum exchange between the annular region and the core region, and yields the self-sustained pulsating flow in the core region. The above three factors are benefit for the performance improvement of the heat transfer facilities.     

用载能离子束辐照技术制备的激光晶体光波导

激光晶体是重要的激光增益介质．光波导结构是集成光子学的基本元件之一．利用载能离子柬辐照技术,可以在激光晶体材料中制备光波导结构,进而实现微型的波导激光．本文综述了载能离子辐照技术制备激光晶体光波导的基本原理与方法,以及离子束对晶体波导微荧光性能的影响,介绍了晶体波导激光的最新研究进展．最后,展望了离子辐照激光晶体光波导研究的未来发展方向．     

光纤与表面等离激元波导的互联研究

利用在金膜上设计的4个直线排列的弧形二维光栅结构, 在实验上实现光纤与表面等离激元的四路光互联。当光纤照射到不同的弧形光栅上时, 将产生表面等离激元, 并被聚焦耦合到不同的波导中, 从而实现具有恒等、蝶形和全混洗3种方式的四路光纤与表面等离激元波导的光互联。在理论上, 利用惠更斯?菲涅尔原理进行数值模拟, 计算聚焦点附近的场强分布, 理论与实验结果符合得很好。     

Enhanced parametric amplification in slow-light photonic crystal waveguides

We demonstrate both theoretically and numerically that slow light can enhance the parametric process of silicon in photonic crystal line-defect waveguides. Specifically, to get the desired gain, the pump power for a given gain medium length or the gain medium length for given pump power can be reduced by （c/vgn）^2 when slow light waveguides are used, where n is the material index of conventional waveguide, vg is the group velocity of the slow light waveguide and c is the light velocity in vacuum.     

用黎卡提变换法分析平板波导传播特性

给出用黎卡提变换对光波导传播特性进行分析的一种适用面广、计算简便且精度较高的数值计算方法 ,可应用于线性及非线性的平板波导及圆光纤 .方法的要点是用黎卡提变换将波动方程由二阶常微分方程转换为一阶常微分方程 ,用四阶龙格库塔方法求解 .以多层、渐变折射率线性平板光波导为例说明本方法的有效性 ,并给出典型实例     

侧钻水平井套管段铣铣屑运移实验研究

对钻井液的环空返速、流变性能、密度及井眼倾角、铣屑尺寸等参数对侧钻水平井套管段铣铣屑环空运移的影响进行了实验研究。结果表明,钻井液的环空返速、流变参数及密度增大时,井眼净化效果较好;铣屑的环空返出率随着井眼倾角、铣屑尺寸的增大呈下降趋势。给出了对铣屑进行定量描述和分类的可行方法。运用实验观察方法对比分析了铣屑和岩屑的环空运移机理,运用多元统计分析的方法建立了考虑上述诸影响因素时井眼净化的经验模式     

宾汉流体环空螺旋流层流流场的研究

本文对宾汉流体螺旋流层流流场进行了理论分析。研究表明,宾汉流体环空螺旋流流场存在流核,流核宽度随流体的动塑比增大而增大,随内管转速的增加而减小。流核视粘度为无穷大,管壁处视粘度为最小。文中导出了速度分布、视粘度分布、分层雷诺数分布的表达式及压耗和排量的计算式,并用实验证实了这些公式是正确的,可以作为钻井水力参数设计的依据。     

细节增强的多功能混合体绘制光照模型

多功能混合体绘制光照模型是传统体绘制的扩展,它不仅可以绘制离散点的光照效果,而且也可以很好地绘制同质区域点的集合效果.但是,这种混合以后的光照模型不仅会在光照效果上有所减弱,而且需要调整的参数数量过大,必须通过手动调节多个参数才可以进行光照的增强.针对混合体绘制光照模型中光照减弱和调整参数过多问题,提出一种细节增强的多功能混合体绘制光照模型,在混合体绘制光照模型中引入曲率的概念,根据曲率与光照强度的对应关系对混合体绘制光照模型中的Phong光照模型进行改进,以提高绘制效果.通过几组体数据的实验结果表明,该方法不仅可以很好地提高多功能混合体绘制光照模型的细节表达,更好地辨别物体的形状特征,而且减少了手动调节参数的操作.     

平面光波导用于实时测试生化反应新方法的理论研究及其灵敏度分析

针对平面波导截止特性进行生化反应实时测试的问题，具体分析了三层和四层平面波导结构；鉴于三层平面波导存在的局限性；设计了四层平面波导用于实时测试生化反应的结构，对其测试的理论进行了论述，给出了其灵敏度．