圆锥形凹面聚束声透镜优化设计的初步研究

本文对圆锥形凹百聚束声透镜的优化设计作定量的初步研究。应用瑞利－索末菲衍射公式对其不同面形参数下的声场进行了数值计算，详细地分析了透镜的面形参数与其声场分布特征间的关系，根据在声场中尽可能长的距离范围内，获得声束宽度较小，旁瓣水平适中的聚束声束的要求，提出了透镜的优化面形参数。     

圆环衍射中轴线上的光强分布

运用瑞利-索末菲衍射积分、菲涅耳衍射积分、夫琅和费衍射积分分别计算了圆环衍射在孔径轴线上的强度分布,并对计算结果进行了讨论。     

惠更斯-菲涅耳原理的定量化

介绍了在旧的波动理论框架中把惠更斯-菲涅耳原理发展成定量原理的方法，并进一步把此原理表述成与瑞利-索末菲衍射公式几乎一样的形式，并把此原理写成适合于描述粒子的几率幅的形式。     

平面波通过透镜-微小矩形光阑的衍射

基于矢量瑞利—索末菲衍射理论,推出了激光束通过微小矩形透镜-光阑系统的非傍轴及傍轴传输的近场和远场解析表达式.根据所得到的解析结果,对横向及轴上的光强分布进行了有关数值计算.结果显示:当光阑尺寸远大于激光波长且等效菲涅耳数较小时,傍轴理论有效;光阑孔径与激光波长可比拟时,必须要考虑激光传输的非傍轴效应.     

柱透镜的位相变换作用

基于薄透镜假定和傍轴近似,给出了包含标准圆柱透镜、椭圆柱透镜、抛物柱透镜、双曲柱透镜等二次柱面透镜的位相变换因子,说明柱透镜这类位相物体在衍射光场中的单向调制作用,同时结合菲涅耳衍射实例体现了这类单柱透镜在实现组合变形分数傅里叶系统中的基元特性、灵活性及实用性.     

位相误差对菲涅耳透镜衍射效率的影响

本文研究了位相误差对位相菲涅耳透镜性能的影响，指出了多焦现象和衍射效率下降的原因，同时给出了不同位相误差产生的各级衍射效率值。     

近场衍射中稳相点的菲涅耳衍射

用标量衍射理论分析了菲涅耳衍射的近似条件,对稳相点的菲涅耳衍射进行了计算,并讨论了稳相点菲涅耳衍射的物理图象.     

横向双光束调制热透镜理论模型

提出了光强调制的横向双光束热透镜理论模型.利用积分变换法给出了样品内温度分布函数的表达式以及由温度场导致的探测光束在样品内的附加相位差.结合菲涅耳衍射理论,推导出热透镜信号表达式,并进行了数值计算与讨论.     

平面全息图的透镜成象特性

在平面全息图的衍射理论中,大多数书上都采用衍射积分、比较位相因子的方法求再现象,这种方法运算繁杂,物理意义不够明显、不直观.一张平面全息图,用合适的光波照明,总能是现所记录的物的象.就成象这个意义上讲,说明全息图本身具有透镜成象的特性.下面我们以记录平面物的菲涅耳衍射平面全息图为对象,用透镜位相因子、透镜的付里叶变换特性和成象特性,来分析其再现象.     

菲涅耳衍射与夫琅和费衍射的化分

对最普遍形式的标量衍射理论进行菲涅耳近似与夫琅和费近似，从而化分菲涅耳衍射区与夫琅和费衍射区。     

基于增强倏逝波的声透镜光声成像系统设计

光声成像是一种新近迅速发展起来、基于生物组织内部光学吸收差异、以超声作媒介的无损生物光子成像方法。在分析当前光声成像系统中传统声学透镜的倏逝波衰减导致包含图像细节的高频信息丢失的基础上,提出使用负折射透镜,让倏逝波参与成像,突破传统声学透镜的衍射极限,从而大幅提高成像分辨率。同时依据光声效应产生的超声波具有波的特性,在研究中还发展、完善了声学信息系统的相关理论以及三维声成像技术。通过实验对比得到了超越普通声学透镜的生物组织的光声成像效果。     

圆锥形透镜声场的实验测量

对圆锥形透镜声场进行了实际测量,研究了圆锥声透镜聚集换能器产生的声场,证实其能产生较细长的聚焦声束。     

光声信号亚波长成像分辨率的分析与实现

为提高光声成像的亚波长分辨率,探究了光声信号产生的机理,并对其亚波长分辨率进行了傅里叶分析,发现普通正折射率透镜难以对携带诸多物质细节信息的倏逝波进行成像,通过COMSOL Multiphysics有限元模拟软件对声学超透镜进行建模和仿真,结果发现在该声学透镜对声波的调控作用下,倏逝波在近场区域能够实现较好的成像效果,在对样品进行制备与测试后,实验与仿真效果基本吻合,证实了该声学透镜的实用性。     

Broadband unidirectional acoustic transmission based on piecewise linear acoustic metamaterials

In this paper, a broadband unidirectional acoustic transmission based on inhomogeneous metamaterial shell with radial piecewise linear sound speed distribution is proposed. Acoustic rays in the case of external and internal incidences from the shell are deduced by geometric acoustic theory to show the unidirectional acoustic propagation in the polar coordinate system. Numerical full-wave simulations reveal that one way transmission has the intensity-indepen- dent unidirectional transmission feature over a wide frequency range. Finally, a scheme for realization of the proposed one way transmission model is designed and simulated by using multilayered materials, suggesting its potential applications in noise control, acoustic rectifiers, wave absorption and related fields.     

双球面声学透镜优化设计

对双球面声学透镜在不同曲面形状参数条件下的声场进行数值计算，分析了透镜面形参数与声场分布特征的关系；根据在声场中尽可能长的范围内获得声束宽度较小、旁瓣水平适中的聚焦声束的要求，给出了双球面声透镜的优化面形参数。     

声发射技术在工程应用中的若干问题及对策

本文介绍了声发射技术在国内外发展的概况和基本原理,综述了声发射技术在我国的应用领域,根据其应用现状,提出和预测了我国在声发射技术上目前尚需解决的问题和发展趋势。     

引入傅里叶变换在光学中的意义

二维傅里叶分析可以简化夫琅和费衍射和菲涅尔衍射的计算,便于光学传递函数的计算和讨论,便于光学信息处理.透镜能实现傅里叶变换,这使傅里叶分析方法在光学中得到卓有成效的应用.     

主源实时高分辨幂法测向系统及其性能研究

在声场及电磁场中，经常要求在非均匀噪声场及目标相对方位迅速变化的情况下，快速精确地估计出主源方位。而在这种情况下的方位估计方法往往难以在工程中应用。文中为此提供幂法方位估计方法，详细研究了诸如背影噪声的统计特性，背景噪声场的空间相关性，传感器阵的随机扰动及其阵安装的几何误差等实际问题对幂法方位的估计性能及其迭代过程收敛速度的影响，并给出了相应的典型曲线。     

光声傅里叶变换成像理论

依据光声效应产生的超声波具有波的特性，借鉴光学成像理论，提出了一种新的光声信号成像模式－利用声透镜直接成像。以声场复振幅来描述声场分布，根据基尔霍夫衍射理论，从理论上推导了声透镜的脉冲响应，并通过实验得到了生物组织的功能成像。