光子晶格带隙展宽及理论模拟

用傅里叶干涉法,在LiNbO3∶Fe晶体中制作了一维光子晶格,改变振幅掩膜孔的数目,测定其光子晶格的带隙,利用功率计测量其衍射效率,在掩膜孔数从2个增加到5个过程中发现,掩膜孔数为5时晶体的光子晶格带隙最宽,晶格的衍射效率最高,读出光子晶格,衍射光的数目从1个变成了4个,使单个Bragg衍射角增加为多个,相当于增加了Bragg带宽.并使用Mathematica软件数值模拟了写入光子晶格的理论模型,理论上解释了带隙增宽的原因.     

三维双相各向异性介质弹性波方程交错网格高阶有限差分法模拟

基于Biot理论,给出了三维双相各向异性介质应力-速度弹性波方程交错网格任意偶阶精度有限差分解法,并对三维双相各向异性(TIH)介质中弹性波场进行了模拟.结果表明,弹性波在三维双相各向异性介质中传播时存在快纵波qP1、快横波qS1、慢横波qS2和慢纵波qP2,并清楚地观测到了横波分裂、横波分裂盲点、波面三分叉等特殊现象.快纵波在固相和流相中的相位相同;而慢纵波在固相和流相中的相位相反,即慢纵波在流相中振幅大,而在固相中的振幅较小.另外,三维双相各向异性介质中弹性波场的快纵波和快横波的耦合关系、波的类型、能量分布和相位等都是在三维空间中变化的.     

一周期光学超晶格倍频特性分析

根据耦合波方程,导出了-维周期性光学超晶格中产生的倍频光的复振幅表达式.在准相位匹配条件下对不同参数进行了数值模拟,结果表明光学超晶格一个周期内正畴所占比例l/△和二次谐波的位相变化对二次谐波的转换效率具有较大影响.     

三维双相各向异性介质弹性波方程交错网格高阶有限差分法模拟

基于Biot理论，给出了三维双相各向异性介质应力一速度弹性波方程交错网格任意偶阶精度有限差分解法，并对三维双相各向异性（TIH）介质中弹性波场进行了模拟。结果表明，弹性波在三维双相各向异性介质中传播时存在快纵波qP1、快横波qS1、慢横波qS2和慢纵波qP2，并清楚地观测到。T横波分裂、横波分裂盲点、波面三分叉等特殊现象。快纵波在固相和流相中的相位相同；而慢纵波在固相和流相中的相位相反，即慢纵波在流相中振幅大，而在固相中的振幅较小。另外，三维双相各向异性介质中弹性波场的快纵波和快横波的耦合关系、波的类型、能量分布和相位等都是在三维空间中变化的。     

三维晶格玻尔兹曼方法模拟动脉弓内的流场

简要介绍了三维晶格玻尔兹曼方法,它是模拟流体流动以及为复杂物理现象建模的一个新工具.应用三维晶格玻尔兹曼方法对动脉弓模型的流场在不同雷诺数情况下进行模拟,给出了弯管内的轴速度、二次流和壁面剪切应力的分布特征,并对结果进行了详细的分析.     

一维周期光学超晶格倍频特性分析

根据耦合波方程 ,导出了一维周期性光学超晶格中产生的倍频光的复振幅表达式。在准相位匹配条件下对不同参数进行了数值模拟 ,结果表明光学超晶格一个周期内正畴所占比例l/Λ和二次谐波的位相变化对二次谐波的转换效率具有较大影响。     

几种时间相位展开方法的比较

相位场的展开是基于结构光投影光学三维面形测量方法的关键步骤,复杂相位场的展开也是该方法面临的主要问题之一,时间相位展开方法提供了解决这一难题的一种有效手段.时间相位展开方法利用从多套不同频率条纹图中调解得到的三维截断相位分布,沿时间轴方向上将每点的相位进行独立展开,可以避免二维截断相位图展开过程中引入的误差扩散问题.本文对比了负指数时间相位展开法、三频时间相位展开法、三频外差时间相位展开法以及一次外差时间相位展开法,并引入分块拟合的方法来得到更准确的相位计算结果.完成了计算机模拟和实验验证,标准平面测量时,采用分段拟和的相位误差远小于以前采用的全场拟和法.     

LiNbO3:Fe晶体中双光束耦合衍射效率的研究

对两束相干光写入稳态相位栅的衍射效率进行数值模拟,发现在某一角度范围内衍射效率有一最大值存在.测定了双光束耦合时不同入射角度光子晶格的衍射效率,实验曲线表明,衍射效率随写入角度(光子晶格周期)的变化也有极大值存在,并且与数值模拟所对应的角度是吻合的.由于衍射效率与写入的光子晶格的折射率调制度Δn成线性关系,因而证实了不同写入角度的光子晶格有不同的折射率调制度,并有极大值存在.     

正方晶格微结构光纤的色散特性研究

应用多极法对正方晶格微结构光纤的色散特性进行了数值模拟,并与空气填充率相同的六角晶格微结构光纤进行了对比,发现正方晶格微结构光纤更容易实现超平坦色散;研究了包层空气孔直径、孔间距和孔层数对色散特性的影响,得到了色散随各个结构参数变化的规律;文章的计算和分析可以为设计适当色散特性的微结构光纤提供理论依据．     

大坝面板脱空地质雷达波场数值模拟与瞬时属性分析

针对不同类型大坝面板存在的脱空问题,依据实际面板组成结构与物性参数,采用时间域有限差分法,对无钢筋、单层与双层钢筋面板脱空模型进行雷达波场数值模拟与瞬时属性提取,分析不同脱空情况下雷达波场响应特征.研究结果表明:当面板出现脱空隐患时,脱空区域出现能量较强的反射波,脱空反射波相位与面板底部反射波相位相反,脱空反射同相轴出...     

三维多震源混合采集数据波场分离方法研究

混合采集由于单炮间的激发间隔远小于常规采集情况,具有采集周期短、作业成本低的优点,近年来,该项技术得到许多学者和石油公司的青睐;但在实际应用中,这种特殊观测系统的采集质量受波场分离因素的制约,许多学者开展了大量的工作研究;但对于三维多震源混合采集数据波场分离仍面临精度的制约。首先阐述了三维多震源混合采集的观测系统;并对其进行数值模拟。然后将稀疏反演方法应用于三维混采数据分离,建立了相应的公式;并使用该分离方法对模拟的混合数据进行波场分离,得到了满意的分离结果。通过对模拟数据的计算,验证了三维多震源混合采集数据波场分离方法的有效性和适用性。     

预应力管桩反射波法的三维波场分析

文章建立了管桩的三维动力学模型,运用柱坐标下的弹性波动方程求解自由管桩的动力响应;利用交错网格有限差分法编制相应程序,通过数值计算得到桩身各点在不同时刻的振动速度;探讨了完整桩在竖向激振力作用下的瞬态动力响应,绘制管桩低应变动测的三维波场图;研究管桩的三维干扰效应,阐明了应力波在管桩中的传播理论,直观地显示管桩中除纵波外还存在横波和面波。模型桩实验实测曲线上的信号均能与数值模拟所得波场图一一对应,说明了数值模拟的正确性。文中还比较了不同纵向线上各点的干扰情况,直观地验证了90°为较理想的传感器安装点。     

掺铁铌酸锂晶体中三维光子晶格的诱导及结构分析

笔者描述了一种使用振幅掩膜在自散焦光折变晶体掺铁铌酸锂中制作光诱导三维光子晶格的实验方法,并提供平面导波、布里渊区潜、远场衍射图样三种方式对晶格结构进行分析．此外,笔者对光强极弱的会聚光束在晶格中的传播行为进行研究并得到独特的衍射图样．这对二维微结构的制作与光在接中传播特性的研究是非常有意义的．     

基于改进质量源造波方法的非线性波数值模拟

传统的质量源造波方法在强非线性波浪模拟过程中精度不高,不同波况造波源区初始设置较为复杂,针对这些问题本文提出了改进方法.考虑质量源区双向质量输出(横向和垂向),改进质量源源强函数并进行理论推导;基于OpenFOAM开源程序开展网格和时间步长收敛性验证;讨论在不同相对水深以及不同非线性强度条件下,二阶Stokes波幅值和相位与文献中传统方法模拟结果的相对误差,并对孤立波的传播过程进行模拟分析.数值模拟结果表明,改进方法不仅能提高效率,而且能提高质量源造波在较强非线性范围的模拟精度,尤其在非线性强度参数为0.2时,波幅及相位误差相对于传统方法分别降低21.7%和46.5%.     

基于MATLAB的矩孔夫琅和费衍射场模拟计算

利用MATLAB软件对夫琅和费矩孔衍射场进行模拟,得到了不同参数下各种衍射场的三维分布图样,并且采用彩色网格图的形式输出,可以方便地观察衍射图样的细节.模拟结果与实验观测的结果非常吻合.这种方法作为辅助教学手段,不仅可以观察夫琅和费矩孔衍射完整、清晰的立体图像,而且可以很容易地调节参数,观察不同的衍射现象,有助于学生更加深刻地理解夫琅和费矩孔衍射的特征和规律,提高教学质量.     

预裂─缓冲爆破中柱状孔间应力波作用分析

利用新型全息动光弹,以南芬矿高台阶靠帮控制爆破的现场参数为实验模拟基础,研究了两预裂孔间应力波迭加的动态变化过程。在两炮孔均实行孔底和孔口同时起爆（四起爆点）,并对孔底进行加强装药条件下,获得了不同时刻的等差条纹图。发现沿炮孔方向应力波分布有很大不同,提出了初始Ｐ波与后出现的Ｓ波迭加形成的波是所有波中最重要的部分。研究表明,孔底加强装药是深孔孔底产生预裂效果的关键因素,孔底连线上应力场强度不受端部效应影响。     

旁孔透射波法检测水泥搅拌桩的三维有限元分析

介绍了旁孔透射波法的原理和测试步骤,建立了桩-土体系的三维有限元模型并对这种无损检测方法在水泥搅拌桩中的应用进行了三维有限元分析.数值分析分别给出了饱和土、非饱和土地基中完整桩和缺陷桩的旁孔透射波信号,并由此分析了P波时-深图中特征与桩身质量的相关性.结果表明,旁孔透射波法简单易行,是适合于水泥搅拌桩检测的一种新方法.     

随机介质模型波场的有效统计特征

通过弹性波方程的交错网格有限差分正演,模拟了平面地震波在单层矩形介质模型中的传播及其自激自收时间记录.将理论记录剖面(垂直和水平分量)分割成5个不同的时间区段.在5个不同的时间区段上,分别计算剖面的统计特征:横向中心波数、纵向中心频率和波场能量相对值.这样,对应每一个弹性随机介质模型,均可计算得到15个不同的波场特征量.进一步引入了相对标准差的概念,并由此得到了若干有效波场特征量.通过正演模拟,依次研究了当介质的自相关长度变化、介质的自相关长度和粗糙度因子变化及介质的自相关长度和扰动标准差变化时的波场特征.讨论了介质模型发生变化时,对应的波场特征量的变化特点.     

多角度倾斜光调制下的相位恢复技术

基于强度传输方程的非干涉相位恢复技术可以通过求解方程从强度测量中计算出丢失的相位信息.但在实际成像中,成像系统中透镜孔径的限制会对恢复相位的分辨率产生一定的影响.为此,文中将倾斜光照的思想引入到基于强度传输方程的相位恢复中,在空间光调制器上加载调制函数,将平面波以不同的波矢倾斜入射到物体上,使透镜孔径的通带覆盖不同的频率空间.对这些通带所覆盖的场进行求和,从而获得具有更大通带的合成场,以提高系统在高频领域的成像能力.分别构建了基于4f和单透镜的多角度倾斜光调制系统,并由系统采集的强度图像结合强度传输方程求解出相位结果.实验结果表明,文中提出的方法在有效提高恢复相位分辨率的同时保证了恢复相位的精度.     

光涡旋阵列位移测量模拟

将光学涡旋点阵与电子散斑干涉技术相结合,提出了一种基于涡旋光干涉特性测量物体离面位移的新方法.利用三束光干涉产生光涡旋点阵作为物光,模拟了物体变形前后与平面波干涉的图样.推导得出光流场运动矢量场与干涉图样条纹频率、变形相位场之间的关系.模拟计算得到的三维位移相位场与理论值相吻合.模拟结果表明,光学涡旋点阵用于物体变形的测量,提高了测量灵敏度,为相位测量提供了新方法.