基于实时全息法的二维微结构制作实验研究

提出结合计算机实时显示技术和激光全息法设计新型的全息实验,用于大学物理实验教学。首先根据多光束干涉原理系统探讨了平行四边形晶格、矩形晶格、三角晶格和正方晶格等四类二维微结构的设计原则和相应的光束配置,进而利用Matlab编程对各类二维微结构进行了数值仿真,最后设计实验进行了验证,通过CMOS相机将激光全息干涉形成的微结构实时输入计算机进行分析和处理,成功获得了三角晶格和正方晶格微结构。本实验与全息照相实验具有很好的互补性,由于无需进行光刻胶的曝光、显影和定影,具有直观、方便、快速等优点,可大大降低实验成本;此外,本实验还具有良好的开放性,可进一步用于开展创新性实验探索。     

复式二维微结构的计算机模拟

如何制作由2套或以上简单晶格微结构嵌套而成的复式微结构是近年研究热点之一。利用计算机编程模拟单步全息干涉法产生复式二维微结构,并研究了复式微结构元胞形状的演变规律。研究表明,该新型干涉法仅需最低限度的4束相干光,从而可避免引入更多干涉光束导致的多余倒空间基矢的干扰。4束光的波矢差可产生4套简单晶格,它们彼此嵌套形成复式三角晶格微结构;利用计算机模拟研究了起关键作用的第四束光的偏振和初始相位的影响,实现了空心椭圆、双长条状、双水滴状等丰富、独特形状的元胞图案。将计算机模拟与单步全息干涉法结合起来研究各种复式微结构的产生和演变规律,具有快速、高效、灵活等优点,对指导复式微结构的理论和实验研究具有重要意义。     

非线性光子晶格的制作及光传输现象研究

采用数值和实验方法研究了非线性光子晶格图样的形成规律及光传输现象。采用光束传输法(BPM)模拟研究光波在由干涉图样及非线性作用下形成的光子晶格中的导光现象。通过多光束干涉观察了干涉图样,并由此制作了光子晶格。研究结果为利用非线性效应制作周期性光子晶格和准周期性光子晶格,并以此实现导光功能提供了新的思路和方法。     

激光全息照相实验计算机辅助处理的研究

为在激光全息照相实验中有效地开展全息干涉计量的实验内容，建立了一套基于图像处理技术的计算机辅助处理系统，本系统应用图形显示技术，使计算机的显示器在显示操作界面的同时也显示所采集的图像，编制了用于全息干涉等值线条纹图的实时处理软件，包括条纹的采取、存储、二值化和细化等功能，针对离面位移的处理结果表明该系统具有实时、准确等优点，可以在全息照相实验中推广使用。     

基于激光全息法的复式光子晶体计算机仿真研究

复式光子晶体是指由2套或以上简单光子晶体嵌套而成的光学微结构,有效获得特殊元胞形状的复式光子晶体是人们追求的目标。从多光束干涉原理出发,探讨了激光全息法产生复式光子晶体的实现机理及光路配置,利用对称配置的六束相干光实现了3套简单晶格嵌套而成的复式三角晶格光子晶体。进一步利用MATLAB编程进行计算机仿真,系统讨论了光束偏振组合对复式三角晶格光子晶体元胞形状和对比度的影响,获得了圆环、缺口环、弯月形、矩形等不同元胞形状的复式光子晶体,并对其偏振组合的影响规律进行了分析总结。以上研究为设计复杂元胞形状的新颖复式光子晶体提供了有效途径。     

离轴参考光计算全息图的制作

对离轴参考光计算全息图的制作进行了研究.基于光学离轴参考光全息原理,对全息干涉场的空间频谱进行分析,得出了离轴参考光全息图的相关参数;用计算机分别模拟物光波和参考光波,设计全息图的相关参数,采用快速傅里叶变换算法,通过计算得到离轴参考光计算全息图;用激光再现获得全息再现像.形成用计算机制作离轴参考光全息图的理论与方法,并进行了实验验证.     

Matlab模拟干涉光束参数对光子晶体结构的影响

光子晶体作为一种新型人工周期性电介质材料,具有广泛的应用前景.激光全息干涉法是制备光子晶体的最有前途的方法之一,它利用多束相干光束干涉的原理制备光子晶体结构,由于此不同的光学参数对制备的光子晶体结构会产生重要的影响,采用实验研究效率较低,而通过数值模拟可以从理论上确定干涉图案的光强分布,并得到直观的模拟图案,因此先使用计算机进行模拟光学参数影响的研究是十分必要的.本文根据多光束干涉的理论模型,使用Matlab模拟得到了多光束干涉形成的二维光子晶体结构.同时,根据计算机模拟结果,研究了光束的偏振角、方位角、极角、相位等参数对干涉图案的影响.通过模拟发现,方位角影响着干涉结构的对称性;偏振角的改变会引起干涉图案光强极大值和极小值的大小和绝对位置发生改变;相位的改变对干涉结构较小,但在实验中为提高制备的精确性,应该考虑相位的影响;极角影响着光强的空间分布.因此,本文为逆推特殊光子晶体结构的干涉光束参数提供了帮助.     

数字实时全息用于孔洞夹杂物的试验研究

将数字实时全息应用于不同孔间距孔洞夹杂物的实验研究,采用计算机数字再现,得到孔间干涉应变场分布的数字全息干涉条纹图.通过对孔洞干涉的条纹级数、形状和分布情况的分析,证明了数字实时全息方法良好的适用性、重复性和直观可比性.     

多光楔板制作大面积光折变光子微结构

提出了一种制作大面积光子微结构的简便方法,利用多光楔板产生大面积的多光束干涉,在光折变晶体中制作出了大面积的周期性光子微结构和准周期性的光子准晶微结构。该方法简便易行,系统稳定性好,无须复杂的调节装置,制作效率高。使用导波强度图像、远场衍射图样、布里渊区光谱成像等方法对制作的大面积光子微结构进行了验证和分析。设计不同的多光楔板,可以制作出多种更复杂的大面积光子微结构。通过适当的处理,制作的大面积光子微结构可以长久地固定在光折变晶体中,也可以擦除后用于制作新的结构,这在集成光学和微纳光子器件领域具有良好的应用前景。     

用天津Ⅰ型全息干版进行全息图的多重记录

为了提高学生对于全息照相实验的兴趣,使学生加深对全息图信息容量大、具有多重记录和多重显示这一特性的了解,我们用国产全息干版进行了一些全息图多重记录和再现的实验,本文介绍其理论原理和实验方法. 1 理论计算两个平面波激光束相干涉形成的基元全息图类似于双光束干涉的杨氏干涉条纹,条纹方向垂直于感光干版表面,条纹间隔(如图1示)     

流域三维可视化与数值模拟的实时交互运行

提出了一种简单易行的计算显示数据接口,在流域三维模拟仿真中,在保持真实性基础上,还有良好的实时性和交互性。采用调整显示时间间隔和插值处理的方法解决计算速度问题,显示系统采用C 平台集成,后台数学模型由Fortran语言编写,两者之间运用管道传输与事件触发机制实现数据传输,在PC机上实现了数模计算与虚拟仿真相结合的实时交互功能,并以都江堰工程为例说明了具体实现方法。在流域三维仿真系统实时性和交互性设计方面取得了进展。     

液晶自由立体显示系统显示效果研究

为了满足高品质立体视觉的要求,更真实地再现客观物体,有必要对自由立体显示器的显示效果进行改进。通过调整立体显示系统的几何光学参数,改进拍摄系统与显示系统的光学元件,选择恰当的观看位置,能够较好改善立体显示器显示效果。分析了立体图片对与立体显示器匹配的几何光学参数,提出了一种通过粘贴增效片改进液晶立体显示器偏振片的光学设计方案,并给出了观察者的最佳观看位置,综合考虑主客观因素对立体显示器3D显示效果的影响,有效提高了观看立体显示器的临场感和立体感。     

两级微机群控生产过程的跟踪图示

本文介绍一种由管理计算机(TP805)和控制计算机(TP801B)构成的两级微型计算机群控设备的跟踪图示系统。描述了系统的组成、数据结构、信息流图和软件结构。群控对象的多路实时过程参数借助于双机通讯传送到管理计算机,并建立数据文件。系统在实时时钟管理下,由汇编语言图示软件在CRT上进行动态跟踪图示或静态的曲线重现;可方便地进行选择通道显示、拷贝打印曲线和参数,且实时性强,便于生产过程的监督管理。     

直流调速系统PID参数动态设计方法及应用

针对直流调速系统PID参数经典设计方法中要处理非典型系统,不能实现实时调整参数等问题,本文提出了一种动态参数设计方法.该方法基于经典双闭环直流调速系统动态结构,通过建立系统动态仿真模型,动态设计PID参数和调整系统性能指标,以获得满足设计要求的结果.仿真实例应用表明：动态参数设计可快速准确地实现系统设计要求,是直流调速系统PID参数设计的一种有效方法.     

串列加速器分束并行束线概念设计

为了使分束并行管道得到足够束流流强,首先对光阑分柬孔径处柬流流强进行理论计算,得出光阑孔径参数与束流流强之间函数关系式;在此基础上对理论计算进行了模拟验证,并考察了不同分柬孔径下柬流发射度的变化;最后对整条柬流线结构布局进行分析计算,得出各光学元件参数。计算结果准确可信,能够满足核物理实验终端用户对柬流品质要求．     

全数字化超声波探伤成像仪研制

从成像原理、系统主要结构和技术特点分析、软件设计、扫查架和手动聚束斜探头几方面介绍了所研制的一种用于奥氏体钢焊缝超声检验的成像系统。该系统具有体积小、重量轻、功能强、适合于现场使用的特点，仪器实现了同一画面的Ａ型和Ｃ型同时实时显示，能进行包括３Ｄ显示的７种组合图象的计算机处理和打印。     

Semisolid A356 alloy feedstock poured through a serpentine channel

Fine spheroidal and equiaxed nondendritic microstructures required for semisolid casting can be formed through a serpentine pouting channel. Effects of the pouring temperature and the vertical section length of the serpentine pouring channel were studied. The results indicate that both favorable semisolid microstructures of A356 aluminum alloy can be generated by a serpentine pouring channel, and the solid shell inside the channel can be avoided when the pouting temperature is in the range from 660 to 680℃. It is also shown that the vertical section length of the serpentine pouting channel has a significant influence on the microstructure of the feedstock, namely both the microstructure of the feedstock and the microstructure uniformity in the radial direction get worse when the vertical section length is shortened; moreover, the pouring temperature for obtaining the feedstock with suitable microstructure decreases. The relevant mechanisms were discussed.     

计算机在X射线源控制系统的应用

对单片机控制的X射线源改进为计算机与单片机同时控制，实现了在计算机上对X射线源各种参量的设置和操作，实时显示X射线源的运行和故障参量。     

步伐姿态在虚拟机舱中的识别

以虚拟现实三维机舱训练系统为基础,针对目前光学跟踪器灵敏度低、实训者活动范围小以及头戴式显示设备的交互安全性无法保证等问题,设计了一套能够识别步伐姿态并在虚拟现实机舱中具有实时交互的可穿戴设备。通过实训者穿戴的传感器设备,对操作者步伐信息进行采集并解算,通过无线终端发送至虚拟现实服务器完成实时交互。首先,通过空间状态数据采集实现传感器数据融合、欧拉角姿态矩阵更新;其次,采用嵌入式开发技术设计步伐识别硬件系统,通过上位机编写交互脚本,并通过实验验证过程的可行性;最后,针对设计的方法,通过分析实验,通过二分法在下位机程序中调节权重,找到合适的滤波加权平均值,实现步伐信息的融合处理。实验表明算法合理、数据更新及时、设备运行可靠,能够有效地提高实训者的沉浸感与交互体验。