基于非线性波导四波混频的波长变换技术

对光纤四波混频(FWM)效应的机理及相位匹配条件进行了分析,讨论了两种利用FWM进行波长变换的方案：在零色散波长附近利用相位匹配实现波长变换和利用泵浦光强度的非线性效应来实现宽带波长变换．探讨了此项技术目前存在的问题：入射光与泵浦光的偏振态不匹配;信号和泵浦之间的相干程度．提出采用短的高非线性光纤是一种有效的解决方法．     

基于Lamb波无基准方法的裂纹检测

传统的结构健康监测技术容易受到温度、振动噪音等与结构缺陷无关的因素影响.为了克服这一缺陷,发展了一种基于传递阻抗的无基准裂纹检测方法.该方法既不需要基准数据,也不需要损伤阈值,而是利用裂纹导致的Lamb波模式转换效应和PZT极化特性从两组并排的PZT元件间获取传递阻抗,通过比较传递阻抗的能量来判断裂纹是否存在.仿真和实验表明,该方法无需选择最优的激励频率和采样时间即可实现对裂纹的检测,具有较强的鲁棒性和适用性.     

非线性光纤中的三波混频及其分形结构和微观机理

从分形学和混沌理论的角度探讨了三波混频及其生长为二次谐波的微观机理。     

四波混频与光束延迟对信号强度的影响

从密度矩阵出发，研究非简并四波混频中两泵浦光之间的时间延迟对信号强度的影响，发现在Ｎａ蒸汽中，两个双光子过程之间的干涉可形成稳定的拍频信号，实验结果与理论计算基本一致，这为研究物质驰豫过程及测量原子激发态能级结构，提供了理论和实验依据。     

四波混频功率估计的数值仿真

在对四波混频(FWM)功率估计的数值仿真中，为解决采用固定步长分布(USSD)方法引起的谐振效应和耗时问题，对USSD方法进行了修正．在窜扰要求不高的情况下，此修正方法较之USSD方法和对数步长分布(LSSD)方法，更能满足仿真结果的稳定性要求．     

关于四波混频的理论探讨

文中以三阶非线性光学为基础,从求解耦合波方程出发,讨论了几种在克尔介质中四波混频相位共轭过程,给出了相位共轭反射率和透射率,通过做出解的图像,分析了介质反向相位共轭波的光强分布,并确定为工作在最理想情况下非线性耦合系数与介质长度的乘积所应满足的要求。     

融合Radon变换的孔边裂纹Lamb波定位成像研究

基于不同模态Lamb波与孔边裂纹相互作用的基本原理,聚焦不同模态Lamb波波包飞行时间精确检测问题,以各向同性板中的孔边裂纹为研究对象,开展了融合Radon变换的孔边裂纹Lamb波定位成像研究。首先,使用宽频chirp信号激励稀疏传感器阵列产生Lamb波,并采集通孔散射信号作为基线信号,采集孔边裂纹散射信号作为缺陷信号。其次,对chirp响应信号进行滤波处理,优化选取窄带单音频脉冲响应信号的中心频率和调制周期数。然后,对基线单音频脉冲响应信号进行Radon变换,得到优化后的群速度和偏移时间,并计算出Lamb波波包飞行时间。最后,使用椭圆定位成像算法对孔边裂纹进行定位成像,并将成像结果与名义群速度法的结果进行对比。结果表明,使用Radon变换可以准确获取Lamb波波包飞行时间,提升了不同模态Lamb波对孔边裂纹缺陷的检测能力。     

基于超声Lamb波技术的储罐底板缺陷检测

 针对储油罐底板长期服役过程中罐底边缘板常发生腐蚀的情况,研发出一种超声Lamb波检测技术,开展了相关实验研究并设计了一套储罐检测自动化装置。对14mm大厚度钢板进行了仿真分析,计算出激发角度曲线,得出其A0模态Lamb波最佳激发角度为70°。设计加工了某2万m³成品油储罐底板1:1实验模型,并使用设计的UT350平板导波检测系统在该模型板上开展了实验,当激励信号频率为490kHz时检测结果最佳。实验结果表明Lamb波A0模态的低频脉冲信号能实现对大型钢板的缺陷检测,具有较好的缺陷识别能力。设计了一套能紧贴储油罐壁自动行走的储罐底板自动化检测装置,该装置可根据储罐边缘板自动调节传感器角度和压紧力,能根据检测效果调节行走速度。实现了对储罐底板缺陷连续、高效、稳定的在线检测过程。研究结果和设计装置实现了对储油罐底板缺陷检测,为储罐安全运行提供了保障。     

宽波束超声波流量计Lamb波发射技术研究

宽波束超声波流量计的研究是超声波流量计发展的趋势,但目前专门针对管道流量测量的宽波束理论研究较少,为此,在建立管道声路模型的基础上,推导了适用于管道流量测量的Lamb波的色散方程,给出了在管道中通过调整超声波发射频率激发Lamb波的方法,并分析了在该条件下管道中的声场分布,从而建立了一套管道Lamb波理论．在此理论基础上,设计了验证管道Lamb波理论的实验方案．实验敬据与理论推导基本吻合,因此从实验角度验证了管道Lamb波理论的合理性。     

基于共线异向混频技术的不可见疲劳裂纹定位

为了对金属构件中不可见疲劳裂纹进行有效的检测和定位,通过共线异向混频技术对金属构件内部不可见疲劳裂纹进行研究。当两列共线异向超声波在金属构件内相遇时,会与疲劳损伤发生非线性相互作用。研究结果表明,随着试件疲劳裂纹长度的增加,混频非线性系数单调递增,这与材料内部微观结构的变化密切相关。此外,通过控制两激励信号的延迟时间,使两列激励信号的相遇位置沿试件的水平方向由左向右移动,利用和/差频信号幅值最大值所对应的延迟时间对不可见疲劳裂纹进行定位。可见,利用共线异向混频技术可以对金属构件内部的不可见疲劳裂纹进行有效的检测和定位。     

非线性超声混频无损检测技术研究进展

非线性超声混频无损检测技术是一种新兴的有效的无损检测手段,能够灵活地进行波型转换、选择入射频率、调整混频的传播方向和调整混合区域,具有抗干扰能力强、检测方法灵活度高的独特优势,近年来得到了广泛关注。首先,主要针对体波混合和Lamb波混合的情形,梳理了该技术的理论成果和应用现状;然后,阐述了三阶非线性下混频技术的新成果;最后,提出了值得进一步研究的问题,为该技术的推广应用提供参考。     

后向泵浦波变化的简并四波混频

本文对简并四波混频过程中后向泵浦波变化的耦合方程进行了严格的求解,并给出了有意义的讨论,这对于实时全息和信息处理有着重要的意义。     

基于SOA的四波混频型全光波长转换

利用自行研制的半导体光放大器实现了140Mbit/s和2.5Gbit/s的四波混频型全光波长转换,在频率失谐达3．75THz时仍观到了四波混频波长转换现象,研究了转换效率与频率失谐之间的关系,结果表明转换效率随频率失谐增大而急剧降低,而且相同条件下波长上转换的效率要小于下转换的。     

基于多段光纤链路的全光波长变换中的四波混频效率

利用推导出的由多段光纤构成的光纤链路中的四波混频效率公式,找出了其影响全光波长变换的四波混频效率的因素,进而利用Matlab成功模拟出了任意多段光纤链路的四波混频效率.通过调节影响混频效率的各种参数值,找到了获取最佳混频效率的取值范围,进一步可获得稳定的波长变换效率.     

基于SOA四波混频效应的全光全加器

基于半导体光放大器（SOA）的四波混频效应（FWM）,设计出同时实现全光“与”和“同或”逻辑功能的光逻辑门,并将它通过级联方式实现了一种全光全加器。利用OptiSystem光通信软件,研究信号光与泵浦光的波长间隔对FWM的影响,验证单个SOA同时输出逻辑“与”功能和“同或”逻辑功能的全光逻辑门可行性,通过软件仿真实现论文全光全加器的逻辑功能。     

基于波包分解的主动Lamb波结构损伤监测方法

主动Lamb波结构健康监测研究中,监测信号的质量易受到环境参数变化以及人为操作误差的影响。在分析Lamb波传播特性以及主动Lamb波结构损伤监测技术原理基础上,研究采用波包分解方法获取Lamb波损伤散射信号。通过相关运算,从损伤结构响应信号中分离出健康响应信号部分,实现损伤散射信号的获取。给出了方法的基本原理和实现过程。结合时间反转损伤成像监测方法,在真实环氧玻璃纤维复合材料板结构上进行了实验验证,并与传统损伤散射信号获取方法进行了对比。实验结果表明,该方法能够较好的消除环境参数变化等误差对监测信号带来的影响,具有较好的实用性。     

缝类缺陷对Lamb波的影响研究

为了对金属薄板中缝缺陷进行Lamb波无损检测,采用短时傅里叶变换(STFT)和经验模态分解(EMD)方法,对ST12冷轧板中有无缺陷时采用一发一收方式激励出的Lamb波时域信号进行研究.结果表明,时频分析方法可有效地识别Lamb波模式以及模式转换现象,并且与Lamb波信号相关系数最高的固有模态信号(IMF)的平均瞬时频率的变化量和缺陷程度(缝深和缝长)也有较好的对应关系.     

DWDM系统矩形脉冲波四波混频影响的分析

以DWDM系统的中心信道为例,综合考虑到信道间的脉冲走离效应、信号比特模式及各信道初始相位的随机性,以及多个四波混频项对同一信道的影响,研究了四波混频效应对矩形脉冲波DWDM系统性能的影响.四波混频效应在考虑到各种随机因素的条件下,表现为信道的噪声.实例计算表明,信道间隔、各信道的峰值功率、脉冲波的占空比以及传输光纤的群速度色散系数都是影响四波混频噪声对系统性能影响程度的重要因素,当占空比和信道间隔有相对较大的值时,四波混频噪声对系统性能影响程度的量化值随着群速度色散系数的变化呈现出更明显的多个极小值结构,这对合理设置群速度色散系数兼顾四波混频噪声和符号间干扰两种重要影响因素有着重要意义.     

复合材料修补前后拉伸损伤的非线性超声Lamb波检测

为了确保复合材料修补结构后续的稳定性,需要利用非线性超声Lamb波对修补后的部位进行健康检测。利用非线性超声Lamb波高次谐波响应技术,对复合材料板胶接修补前后的拉伸损伤进行了实验与仿真研究。通过ABAQUS软件进行有限元建模,采用Hashin准则预测基体拉伸损伤演化,并在拉伸过程中引入平滑分析步,最后通过施加位移载荷模拟Lamb波的传播过程,在实验验证仿真模型可行性的基础上,研究了非线性Lamb波高次谐波响应与拉伸位移之间的关系,以及不同拉伸损伤程度对非线性系数的影响。结果表明：与未修补结构相比,经过拉伸后胶接修补结构的损伤面积与二次、三次非线性系数明显降低,说明该方法可以评估工程胶接修补的有效性;随着拉伸位移的增加,二次、三次谐波幅值和非线性系数先增加后减小,在拉伸位移为1mm时达到最大;借助非线性Lamb波高次谐波技术能够有效地对复合材料修补前后的拉伸损伤程度进行预测。     

基于叠前逆时偏移技术的Lamb波多损伤探测

通过地球物理勘探中的偏移技术解释波场后向散射和损伤成像,被证明是一种探测板式结构中多重损伤成像与探测的有效方法.集驱动、传感一体化方法可以用来激发和接受低阶反对称Lamb波.这种方法利用二维有限差分法模拟反射波和进行叠前偏移操作,并由Mindlin板理论的解析解验证数值计算的精确度.对于基于射线追踪概念的时间激励成像条件也被运用到损伤探测中.用叠前逆时偏移技术将损伤反射能量传播回来,同时对偏移后承受横向变形的板进行照相.这样损伤的位置、尺寸以及严重程度可以直观地展示出来.数值算例显示多重损伤可以被有效地探测到,并且损伤成像与目标损伤的特征密切相关.