螺旋相位片在“光镊技术”中的应用

光镊技术是近年来物理界与生物界共同关注的课题,它是利用光束远距离控制微粒的一种技术。光学扳手是光镊技术的一个分支,它粥够使被囚禁的微粒旋转。本文简单介绍了光学镊子的原理及其所选用的光源,所选光源为激光器中常见的光束——高斯光束。文中对高斯光束进行改进,让其通过能够产生附加相位因子的螺旋相位片,从而使高斯光束带有轨道角动量,这样它就具备了光学扳手所需光源的条件。解决了光学扳手的光源——高斯一拉盖尔光束比较难产生的问题。     

利用环形螺旋相位板产生高质量光学涡旋

通过分析理想的涡旋光场——拉盖尔-高斯光束,提出一种确定螺旋相位板的最佳结构参数的方法,模拟结果和实验结果均验证了此种方法的可行性.这为设计衍射光学元件提供了一定的理论基础和实验基础,在束缚粒子等方面有一定应用前景.     

紧聚焦下的密集多环完美涡旋

涡旋光束因携带轨道角动量(OAM)而具有手性.通过光与物质相互作用,具有手性的涡旋光场已经被用于制备手性微结构、检验手性生物分子等.其中,根据应用需求,产生能量可控的涡旋光场尤为重要.采用“棋盘格配比法”在紧聚焦条件下实现了密集多环完美涡旋.通过调控产生了不同涡旋环的“棋盘格相位”的数量,实现了对密集多环完美涡旋中各涡旋环相对能量的调控.此外,通过调整完美涡旋的半径,使密集多环完美涡旋具有相对均匀的强度分布.利用球面波与该光场干涉,分析了各涡旋环的拓扑核数,验证了密集多环完美涡旋中各环的手性.该手性光场的产生,可以为制备手性微结构、检验生物分子提供灵活工具.     

利用改进的螺旋相位板产生强度调制光学涡旋

从理论上分析了具有相位调制偏差的螺旋相位板所产生光场的涡旋特性,发现涡旋场主环上存在周期性的强度调制,而且中心有一亮斑,这一亮斑严重影响了调制涡旋场的质量;为了产生高质量的调制涡旋场,提出了一种改进的螺旋相位板,利用这种螺旋相位板产生的涡旋场在衍射过程中依然保持了很好的强度调制特性,实验结果和理论分析相吻合.     

涡旋光束的轨道角动量分析

通过对二元多阶螺旋相位板的输出光场的轨道角动量计算分析,得出了拓扑荷取整数时输出主光学涡旋最大轨道角动量及次轨道角动量的条件.分析了当轨道角动量取非整数值时每个因子的密度分布及控制光束结构的Gouy相位因子的取值情况.     

基于马赫曾德干涉仪的两涡旋光束离轴干涉研究

能够准确识别和探测涡旋光束所承载的轨道角动量量子数,是开展以光场轨道角动量进行信息编码的高维量子通信的研究基础。目前的探测方式以干涉为主,其中涉及两束涡旋光之间的干涉法为“镜像干涉法”。该方法能有效识别轨道角动量的大小,但无法判断其和旋向相关的正负。文章基于全面、准确探测光子轨道角动量量子数的目的,将涡旋半波片获得的涡旋光束置于马赫曾德干涉仪的两臂,通过改变两臂的偏振态和涡旋半波片,获得轨道角动量量子数分别为l₁和l₂的两个涡旋光束,实验结合理论分析了二者之间的离轴干涉。干涉图样是中心有|l₁-l₂|个错位条纹的叉形光栅,光栅的开口方向反映了l₁-l₂的正负。因此,当参考光束的轨道角动量量子数明确已知时,由干涉图样可以准确识别待测光束的轨道角动量大小以及正负。该方法解决了对涡旋光束旋向的准确识别,有助于研究光子轨道角动量与物质的相互作用过程,为深入分析产生的新光场的轨道角动量模式提供了参考。     

利用杨氏双缝干涉实验检测涡旋光束的拓扑荷数

研究涡旋光束经过杨氏双缝干涉后的干涉条纹,发现不同于平面波的竖直干涉条纹,涡旋光束的干涉条纹出现扭曲.从条纹的上部往下看,涡旋光束的干涉条纹出现横向的移动,而移动的方向和大小分别取决于涡旋光束拓扑荷数的符号和数值大小.对干涉条纹进行观察发现,实验观察结果和理论结果基本上保持一致,可以通过观察涡旋光束的干涉条纹来判断涡旋光束的轨道角动量.     

基于相位掩模技术的光纤布拉格光栅制作工艺研究

作为一种新型智能传感器件,光纤布拉格光栅(fiber Bragg grating,简称FBG)在传感领域的应用越来越引起人们的重视。在光纤光栅制作方法中,相位模板法使光纤光栅的制作难度大大降低,其优异的稳定性使得工业化生产光纤光栅成为可能,要实现产业化生产,其制作工艺尤为重要。采用常规通信单模光纤G.652,用相位掩模板和准分子激光器制作FBG。通过实验对比,确定相位掩膜法制作FBG生产工艺参数,为光纤光栅的产业化生产提供参考。     

角动量系统在外加旋转磁场下的非绝热Berry相

利用 Mathematica软件求解了角动量 l=1的系统在强外加旋转磁场下的含时间 Schr dinger方程 ,得出了非绝热条件下的精确解 ,给出了任意初始态在非绝热条件下成为周期态的条件。比较绝热条件下瞬时态的 Berry相和非绝热过程的 Aharonov- Anandan相因子 ,发现在磁场缓慢旋转的极限下二者趋于一致。还利用算符分解方法给出了任意大l的量系统的解的形式 ,并对 l=1的情况得出了与 Mathe-matica精确解法同样的结果 ,从另一个角度给出了非绝热Berry相。该方法还可以推广到研究耦合自旋链模型的拓扑相因子     

钢筋混凝土粘钢加固梁的非线性分析

根据混凝土的非线性本构关系,提出了粘钢加固梁的开裂弯矩、极限弯矩、刚度的计算方法,并将理论值与试验值进行对比分析.提出了应对钢板端部剥离应力、粘钢锚固长度、强剪弱弯等进行验算的建议,以保证粘钢加固梁发生抗弯破坏.     

非相干LED光源产生高阶Bessel光束

首次采用单色LED绿光光源得到较理想的高阶Bessel光束,提出由交叉谱密度和多波长叠加理论计算出绿光LED发出的光经过螺旋相位板和轴棱锥后的光强分布,模拟出沿轴向不同距离处的截面光强分布图,设计一套实验装置进行实验验证,结果表明:通过光阑提高光场的空间相干性可以用绿光LED得到近似高阶Bessel光束,所得光束的截面光强分布,中心暗斑大小及最大无衍射距离均与理论计算相符.研究结果对非相干光实现粒子微操作提供理论和实验依据.     

四分之一波片相位延迟量的简易测量

目的提出一种标定1/4波片相位延迟量的简易方法。方法利用全自动偏振光实验系统,在两偏振片平行的情况下,测量干涉的最大和最小值。结果实验结果与理论预期较为吻合,误差在许可的范围内。结论该方法具有光路简明直观、实验步骤少、易于操作的特点,可以在多数普通院校推广实施。     

基于动网格方法的拍动平板升力分析

针对微型飞行器,采用动网格方法计算了旋转超前、同步、滞后3种拍动模式下的平板升力性能.通过比较分析二维、三维拍动平板的升力性能以及尾涡分布变化,探讨了拍动平板升力性能与其运动规律的关系.计算表明：旋转同步和超前模式下的平板升力系数明显高于旋转滞后模式下的平板升力系数;二维、三维平板升力系数均随角振幅的增大而减小,随相位差的增大而增大,拍动振幅的影响相对较小;角振幅较大时,旋转超前模式中三维平板升力系数均明显高于二维平板升力系数,旋转同步模式中二维、三维平板升力系数变化不明显,旋转滞后模式中仅当小角振幅且小平移振幅时,三维平板升力系数增加较大.     

利用孔板差压噪声测量汽水两相流

为实现稠油热采过程注井蒸汽的在线计量，通过对两相流孔板差压噪声的深入研究，建立了测量汽水两相流质量流量和干度的理论模型。在此基础上，采用８０９８单片机研制的“汽水两相流双参数测量仪”，只需用一块标准锐边孔板，配以合适的差压变送器和压力变送器，即可实现汽水两相流质量流量和干度的双参数测量，其相对均方偏差分别为±９．０％和±６．５％。     

异丙醇-氨水介质中硫酸钙制取硫酸钾相图研究

文章对25℃异丙醇-氨水为介质硫酸钙制取硫酸钾相图进行了研究,采用单变线法配样,选择电导率作为测量对象判断体系状态。结果表明,该体系含有硫酸钙、氯化钾、硫酸钾和钾石膏4个结晶区;和氨水体系相图比较,其结晶区相同,但硫酸钾结晶区远大于钾石膏区,表明加入异丙醇可抑制钾石膏生成,有助于硫酸钾结晶析出和改善操作条件。