弱非局域非线性介质中的调制不稳定性

采用Fourier变换研究了含5阶非线性的弱非局域介质中平面波的调制不稳定性(MI).结果表明,正5阶非线性非局域介质中平面波的稳定性质与弱非局域Kerr介质一致,但负的5阶非线性却改变了其稳定性质.自聚焦介质中MI增益谱为有限宽度,谱的最大值和谱宽均随5阶非线性的增大而增大;与此相反, 除特定范围外,自去焦介质具有无限宽的MI增益谱,波数的阈值与5阶非线性的符号和大小有关.     

线性损耗下绝缘硅基波导调制不稳定性

考虑绝缘硅(SOI)波导线性损耗情况下,对SOI波导飞秒脉冲传输调制不稳定性进行了研究.推导了调制不稳定性增益谱的计算公式,导出了峰值增益、峰值增益频率和增益谱带宽的表达式.分析了脉冲峰值功率、群速度色散和线性损耗等参量对调制不稳定性的影响,并以具体结构SOI光子线波导为例进行了模拟.结果表明,即使在微弱光功率下,在反常色散区仍存在强烈的调制不稳定性,其增益是同等光功率光纤介质的102~103倍;线性损耗明显影响SOI波导调制不稳定性增益谱,在传输距离5 mm处,峰值增益频率和增益谱带宽分别降为其最大值的42.68%和41.38%.     

4阶色散和5阶非线性下色散缓变光纤中的调制不稳定性

基于包含4阶色散和5阶非线性的广义非线性薛定谔方程,研究了色散缓变光纤(DDF)中调制不稳定(MI)增益谱,分析了4阶色散、5阶非线性、入射光功率以及光纤色散纵向变化参量对增益谱的影响.结果表明,4阶色散不仅导致在正常色散区产生了MI,而且在反常色散区也出现了新的MI.正5阶非线性加强了MI,它使增益谱的谱宽和峰值增大,而负五阶非线性则对MI起抑制作用.入射光功率越强,5阶非线性对MI增益谱的影响越大,且光纤色散纵向变化参量越大,DDF中MI越明显.     

自陡峭效应对色散缓变光纤的调制不稳定性影响

研究了自陡峭这一非线性效应对不同群色散剖面色散缓变光纤中调制不稳定性的影响,结果表明不同类型的色散缓变光纤中的色散缓变参数均存在一最佳值,在此值下增益谱的谱宽最宽,而当色散缓变参数大于某一值时增益谱宽为0.     

高阶色散和高阶非线性对交叉相位调制不稳定的影响

以包含高阶色散和高阶非线性的广义非线性薛定谔方程为基础,研究了有损光纤中交叉相位调制(XPM)不稳定增益谱,分析了四阶色散、五阶非线性系数以及光纤损耗系数对增益谱的影响。结果表明：在光纤的正、反常色散区,四阶色散导致XPM不稳定均发生在两个频谱区。正五阶非线性使增益谱的谱宽和峰值增大,负阶非线性使增益谱的谱宽和峰值减少。光纤损耗对增益谱的谱宽有较大影响,它使增益的谱宽变窄,且随传输距离的增大谱宽变得更窄。     

基于Washout滤波器一类Silnikov方程的Hopf分岔分析与控制

基于Washout滤波控制器考虑一类Silnikov方程的Hopf分岔问题,得到了分岔参数与线性控制增益的关系式.结果表明:改变线性控制增益可使分岔参数提前或延后;改变非线性控制增益可控制极限环幅值.数值仿真验证了控制方法的有效性.     

宽带叠层矩形介质谐振器天线的设计与仿真

应用宽带叠层贴片天线的设计原理,设计宽频带叠层矩形介质谐振器天线.在矩形介质谐振器和金属地板之间插入空气缝隙或低介电常数的薄介质片,可有效降低介质谐振器的Q值,展宽介质谐振器天线的带宽.所设计的矩形介质谐振器天线带宽达59.4%,天线带内增益在4.5～6.0dBi之间.仿真和实验结果对比验证了该设计原理的正确性及有效性.     

部分相干电磁光束在线性增益(损耗)介质中的传输特性

根据Wolf提出的电磁光束模型和部分相干光理论,以电磁高斯-谢尔模型光束为例,推导出光束在线性增益(损耗)介质中传输的交叉谱密度矩阵,研究介质传输场中强度和偏振度的变化特点.研究结果表明,任意电磁光束在线性增益(损耗)介质中传输时,当其为增益(损耗)介质时,会增强(衰减)光束的强度;但对偏振度却没有太大的影响.波数实部Kr越小,轴上偏振度越大;相干长度δyy越小,轴上偏振度越大.当光源处的相干长度δxx与δyy取值相同时,尽管传输距离不断增大,光束在传输过程中的偏振度不发生变化.光源处的偏振度P(0)越大,轴上偏振度也越大.     

基于状态反馈和Washout滤波器的Qi系统Hopf分岔控制

针对一类Qi系统的Hopf分岔问题,首先,通过计算分岔稳定性指标判定系统的Hopf分岔类型;然后分别采用状态反馈控制器及Washout滤波器控制系统的分岔行为,并采用NormalForm(规范型)方法讨论控制参数对分岔位置及分岔极限环幅值的影响,同时借助Matlab软件对理论结果进行数值仿真.理论结果和数值仿真表明:控制器中的线性增益能提前、延迟甚至消除原系统Hopf分岔行为,控制器中的非线性增益能改变原系统的Hopf分岔类型.最后对两种控制方法进行对比,结果表明,Washout滤波器相对于含线性项和非线性项的状态反馈控制器而言,控制效果较明显.     

色散缓变光纤中高阶色散和高阶非线性下的交叉相位调制不稳定性

从包含高阶色散和高阶非线性的广义非线性薛定谔方程出发,理论上推导了色散缓变光纤(DDF)中交叉相位调制(XPM)不稳定增益谱,分析了4阶色散、5阶非线性系数以及光纤纵向色散参量对增益谱的影响.数值仿真结果表明:在DDF的正、反常色散区,4阶色散导致XPM不稳定均发生在两个频谱区.正(负)5阶非线性使增益谱的谱宽和峰值增大(减小).DDF中XPM不稳定增益谱宽比常规光纤的宽,且随着光纤纵向色散参量的增大,DDF中XPM不稳定越来越明显.     

二维PSD非线性修正共轭梯度算法

根据光电位置敏感器件的原理和光点位置方程分析了PSD的非线性成因,并根据PSD的非线性特点,提出用神经网络的共轭梯度算法对PSD的非线性进行补偿·利用神经网络共轭梯度算法具有逼近任意非线性函数的特点,通过神经网络建立PSD实际输出与其理想值之间的非线性映射关系,实现光电位置敏感器件非线性补偿·计算机仿真表明,该方法不仅能有效地消除非线性的影响,而且在神经网络的输出端得到期望的线性输出·从而使PSD的B区获得了与A区近似的线性度,故在不增加成本,不改变测量设备复杂度的情况下,扩大了测量范围,提高了B区的测量准确度及数据的置信度·     

超声波驱动下微管内两气泡间的相互作用

本文发展了气泡和管径可相比拟时管内两气泡间相互作用的理论模型.当管长度一定时,两气泡在管内的声响应取决于两气泡-液柱耦合振动系统的声响应.气泡初始状态、管尺寸以及气泡在管内的位置等都会影响耦合振动气泡的线性共振频率和幅值.采用逐级近似法分析了两个耦合振动气泡（bv=0）和对称状态下单气泡的非线性声响应特性,得到了3倍频和1/3分频振动幅度-频率响应关系.结果表明：系统非线性效应促进基频振动能量向倍频和分频振动传递,气泡间的相互作用和介质黏性对此能量传递过程也有促进作用.     

具有状态约束的机电伺服系统自适应鲁棒控制

针对执行器动态及其状态受限、状态中存在测量噪声的问题,为伺服系统设计了一种基于非线性高增益观测器的自适应非线性鲁棒跟踪方法.基于系统位置测量值设计高增益观测器,利用滤波器消除噪声对观测器精度的影响,采用自适应律估计观测器增益,以保证观测器的鲁棒性.在设计过程中,引入一种新的障碍Lyapunov函数,以限制中间控制信号的幅值而满足系统对状态变量的约束要求,并通过Lyapunov方法验证了闭环系统的一致有界稳定性.结果表明,所提出的方法能够准确估算负载位置和速度.与传统的控制方法相比,其所观测的信息量较充分、估计精度较高、抗干扰能力及参数变化的鲁棒性较强.     

超宽带小尺寸介质谐振器天线

研究一种工作于3.1~10.6GHz频段的超宽带叠层介质谐振器天线.将低介电常数薄介质片插入介质谐振器和金属地面之间,可有效降低介质谐振器的Q值,展宽天线带宽.在介质谐振器下部切去1个小四面体,产生1个空气缝隙,进一步展宽天线带宽并提高阻抗匹配.对空气缝隙尺寸进行优化,使各个工作模式的频带相互重叠,产生超宽带工作带宽.在天线一侧短接金属壁,减小天线总尺寸一半以上.对设计的介质谐振器天线进行仿真实验,结果表明:试验和仿真结果一致性较好;介质谐振器天线实现4∶1的带宽(相对带宽约118%),带内增益为4~8dBi.     

间隔装药对爆破破碎效果的影响

用空气，水和岩粉３种间隔材料进行了间隔装药爆破试验，研究了间隔对破碎块度的影响，得出了３种材料的临界间隔比例值。对比了该３种材料间隔与全长偶合装药的异同，讨论了间隔的位置、长度及间隔材料对爆破破碎效果的影响。     

基于热流固耦合的微通道冷却系统模拟

浸入式直接液冷固体激光器的设计理念自提出以来即受到广泛关注,其增益介质与微通道内冷却介质直接接触进行换热的方式能显著提高传热效果.微通道的结构、流体流动及增益介质热负荷直接影响激光器光程差(OPD),从而影响激光出光质量.基于实际浸入式直接液冷固体激光器操作条件优化的需要,建立二薄片三通道(坐标轴x正方向为双流道流动方向)小型固体激光器冷却系统几何模型,并将热流固耦合方法和OPD计算模型相结合,模拟研究微通道内雷诺数、增益介质热负荷对OPD的影响.模拟结果表明:冷却系统的转捩雷诺数为2 600;相同热负荷下,随着微通道内流动雷诺数增大,OPD波峰与波谷的位置向x轴的负方向(单流道流动方向)移动、峰谷值增大;相同雷诺数下,随着增益介质热负荷增大,增益介质热变形程度增大,OPD的波峰与波谷位置不变、峰谷值增大;为保证固体激光器出光质量,当实际热负荷为2 000 W要求时,由于增益介质所受最大应力和微通道层流流动的限制,雷诺数应控制在2 200～2 600范围内;当雷诺数为2 300时,由于增益介质所受最大应力的限制,热负荷应控制在2 400 W内.建立的热流固耦合并结合OPD计算模型方法,...     

三谱值函数的性质

基于沃什谱理论研究了三谱值函数的一些特征,给出了三谱值函数限制在一个仿射子空间上的非线性度的下界,得到了三谱值函数具有一个k维线性结构时其变元个数n、三谱值阶数和k的制约关系,最后给出三谱值函数没有k维线性结构的充分条件.     

环形激光束自聚焦效应的补偿研究

采用快速傅立叶变换,对高功率环形激光束在非线性介质传输过程中自聚焦环的形成与抑制进行了研究.结果表明,环形激光束在传输过程中容易形成自聚焦环,然而,当使用具有负折射率系数(γ<0)的非线性介质作为补偿材料,对非线性效应进行补偿,可以大大减小光束的累积B积分,有效防止环形激光束自聚焦环的产生.     

介质的增益和损耗作用对2MQES光场Y压缩的影响

构造了在增益介质和吸收损耗介质中沿Z方向传播强度相等的2MQES(Two state-superposition multimode quantum entanglement state,2MQES)光场.利用多模压缩态理论,对2MQES光场的广义非线性等幂次N次方Y压缩特性进行了研究,并对介质增益和吸收损耗作用对2MQES光场的广义非线性等幂次N次方Y压缩效应的影响进行了详细探讨.结果表明,介质为增益介质时,增益系数αj＞0, 2MQES光场的广义电场分量和广义磁场分量呈现出N次方Y压缩效应.αj增大,压缩幅度和压缩强度减小;介质为吸收介质时,增益系数αj＜0,此时,2MQES光场的广义电场分量和广义磁场分量也呈现出N次方Y压缩效应,但|αj|增大,压缩幅度和压缩强度也随之增大,且吸收越强,压缩幅度和压缩强度越大.这表明吸收介质对压缩更为有利.     

半导体微盘的回音壁模式研究

 采用二维时域有限差分法(FDTD),计算分析了半导体微盘的形状如圆形、椭圆形等对激发其回音壁模式的影响;同时也研究了半导体微盘在不同的增益介质如水、空气、乙醇等中所形成的回音壁模式.研究结果表明:①在同一增益介质中,半导体微盘形状对形成回音壁模式有很大的影响,模式的形成与各点的曲率半径有关,曲率半径越大,越容易形成回音壁模式;②在不同增益介质中,相对折射率n₁₂越大,越容易形成回音壁模式,且有利于提高其Q值.