实时全息微结构制作的计算机仿真与设计

激光全息是制作光子晶体微结构的重要方法,为便于调节参数以提高实验成功率,提出利用CMOS传感器代替传统的记录材料全息干板,将全息干涉形成的微结构实时输入计算机处理。根据多光束干涉原理探讨了实现二维微结构的光束配置和设计原则,结合计算机数值仿真讨论了光束偏振对微结构"原子"形状的影响。进一步设计实验进行验证,结合实时显示技术方便、灵活调节各光束参数,获得了三角晶格和正方晶格两类典型的微结构。实验结果表明,计算机的实时显示技术有助于提高微结构的设计和制作效率。     

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。     

磨刀门水道盐水强烈上溯规律和动力机制研究

通过流体力学场的概念做出磨刀门水道咸界图, 得到3个月长时间序列的盐水运动上溯距离和潮位的关系, 从中发现总是在潮差最小的前后两天盐水上溯有一个突然增加的特点. 从2005年初实测资料中整理分析发现, 在整个珠江上游径流量较小时, 由于分流比的变化, 磨刀门水道在小潮期间有两天净泄量几乎为零, 从而导致涨落潮的流动状态发生显著变异, 涨潮历时为16 h, 落潮历时仅为9 h. 在此动力作用下盐水快速上溯, 随后几天由于小潮期间潮汐动力作用不大, 使得盐水滞留在磨刀门水道, 直到大潮期间较强的潮汐动力作用将盐水带出, 因而造成磨刀门水道异常的盐水上溯规律和严重的咸潮灾害.     

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。