基于八叉树优化的MoM-PO/PTD混合算法分析目标电磁散射及辐射问题

在综合利用矩量法(method of moments, MoM)和物理光学(physical optics, PO)方法的过程中, 要精准识别和划分PO位置处于点光源照射情况下的暗区和亮区。传统的识别划分手段的时间复杂度为O(N²), 当面片数量N增多时, 所需的时间呈现出急剧增长的趋势。文中应用八叉树和后向追踪算法, 对PO亮区判断过程进行加速, 可将时间复杂度由N²降为NlgN。由于计算PO区域电流时没有考虑边缘绕射造成的影响, 导致计算误差较大。鉴于此, 本文在计算过程中引入物理绕射理论对混合算法加以改进, 并通过与FEKO中的MoM相比较, 说明了修正后的混合算法能够有效提升计算精度。     

高精度直线切换式调焦机构的设计与试验研究

调焦机构是显微成像系统的重要组成。目前显微成像设备主要使用转盘式物镜切换机构和升降载物台来进行调焦,其不利于仪器的小型化,且价格昂贵。为此提出一种新的采用丝杆电机驱动与直线导轨相配合的兼具切换与调焦的机构,主要由混合式丝杆步进电机、高精度导轨、编码器、光电开关等组成。具体给出了机构的组成、调焦方法,并进行了模态分析、单步精度测试、垂直度测试。结果表明:步进分辨率1μm,垂直度10″。在能达到同类产品性能的同时,降低了成本。     

光波偏振态的相干矩阵表示及变换的研究

为从物理本质上揭示光波偏振态、偏振的叠加、混合和传播等概念和应用，利用相干矩阵方法分析光波偏振态。深入探讨了几种特殊意义情况下光波相干矩阵的特点及其可能的合成方式。选择部分偏振态通过线性光学元件和以布儒斯特角入射介质分界面时透射光偏振特性分析的典型例子，揭示了光波偏振态的变换问题。并在邦加球中以图解形式表示光波偏振态的几种合成形式及相干矩阵传输前后的偏振态变换。图解法使物理量的代数表示几何化，能更形象地描述偏振态的物理意义。分析表明，完全描述光波的偏振特性需要相干矩阵的本征值和本征态共同表征。     

太阳模拟器光源离焦对光斑的影响分析

针对聚焦型太阳模拟器光源离焦量与光斑辐照度的关系开展了研究,以聚焦型太阳模拟器光学系统为研究对象,根据某型号的短弧氙灯及其椭球聚光镜进行模拟计算,依据氙灯能量分布图及其配光曲线,将发光体简化为两端不发射光线、侧面发射光线的柱形发光体。在光学模拟软件TracePro中将简化的发光体及其椭球聚光镜进行建模,主要模拟光源轴向及其径向离焦对光斑的影响。结果表明,光源离焦对光斑辐照度平均值影响不大,但是对光斑辐照度的最大值、光斑辐照度分布形式、光斑面积有很大的影响。依据以上分析结果可以为太阳模拟器调焦系统方面的设计提供理论上的数据参考,对该类型的太阳模拟器装调也具有指导意义。     

2019年光学热点回眸

 随着激光的诞生，光学已渗透到人类生活的方方面面。盘点了未来可能会对人类生存及生活方式产生巨大影响的微纳光学、超强激光、成像技术、量子通信、太赫兹技术、光学通信、生物光子学、人工智能用于光学检测8个光学技术研究领域，回顾了这些领域在2019年的重大进展。     

散射作用下粒径对激光烧结的影响

采用二维双温度模型对激光烧结过程中的相变传热特性进行了模拟研究,重点讨论了颗粒粒径对烧结过程的影响,在此过程中考虑了散射效应的作用。通过将界面能量平衡方程、成核动力学的界面追踪法相耦合来确定固-液界面的位置。结果表明:当激光垂直照射金颗粒时,熔化现象主要发生在颗粒的两极且底部熔化开始时间早,熔化体积也比较小。颗粒粒径的变化主要影响表面光强分布与传热尺寸两个方面,在激光照射阶段由于散射效应,粒径增加会使颗粒底部光强变强,底部温度升高;在激光照射结束以后,粒径越大,单位光照表面下的传热体积也越大,这导致大粒径颗粒的温度、熔化程度较低,底部温度下降速度更快。     

光栅刻划机刻划系统光机电集成优化方法研究

针对大面积衍射光栅刻划机在宏观尺度下进行微纳加工的工作特点以及纳米级刻线检测困难的问题,提出了一种光机电集成优化方法.此方法采用计算傅里叶光学和弦振动理论进行光栅刻线误差分析,结合振动实验及光学测量进行验证,最后采用智能优化方法对刻划系统进行结构参数优化.虚拟样机仿真结果表明,刻划系统的振动幅度降低了30%,验证了该集成优化方法的有效性.     

掺镱光学频率梳噪声抑制与载波包络相位锁定

本文研究了泵浦源功率稳定性、环境温度和机械振动等因素对掺镱光纤光学频率梳自由运转下的载波包络偏移相位的影响,基于锁相环伺服反馈系统实现了光学频率梳的载波包络相位锁定.实验中采用重复频率为60 MHz的掺镱光纤飞秒激光器,经过两级功率放大、光谱展宽和f-2f拍频探测系统,获得了信噪比为25 dB的拍频信号.在此基础上,由伺服反馈系统对载波包络相位信号进行控制,锁定后的载波包络相位信号的频率抖动标准方差为283 mHz(计数时间为0.5 h).     

基于LE-PO法的特高频输电线路无源干扰求解

基于输电线路无源干扰面模型,提出了采用大面元物理光学法(Large Element-Physical Optics,LE-PO)对特高频无源干扰水平进行求解的思想.根据LE-PO法的假设,对电场积分方程进行了简化.当激励源为平面波时,采用LP-RWG(Linearly Phased-Rao Wilton Glisson)基函数对铁塔表面感应电流进行离散,推导了输电线路铁塔散射场求解的表达式.采用相关文献算例分析了LE-PO法求解输电线路无源干扰时的计算精度和计算资源.研究表明,LE-PO法的求解精度与PO法一致,但能节省大量的计算资源.     

润滑油膜光纤干涉仪测量的原理探讨

高速流体动压滑动轴承被广泛应用在许多大型或高速旋转机械中,而其产生的润滑油膜特性直接影响这些轴承的工作性能,所以如何测量油膜厚度一直是一个重要的研究领域.为了实现对油膜厚度的准确测量,介绍了一种新的基于光纤迈克尔逊干涉仪测量方法.