成像系统中衍射光学元件自动设计的相位系数选取

讨论了混合成像系统设计中确定结构参数的难点问题;通过系统的评价函数,利用阻尼最小二乘法,在由混合光学系统的结构参数构成的高度非线性空间中寻找出最优解;给出了混合光学系统自动设计时,确定衍射光学元件相位系数行之有效的方法．     

啁啾相位掩膜板的衍射特性研究

相位掩模制栅法是光纤光栅的一种重要的制作方法。而相位掩膜法的基本原理是紫外激光通过掩膜板后产生衍射条纹，使光敏光纤产生轴向折射率的变化，本文重点分析啁瞅相位掩膜板的衍射特性及板后的干涉光强分布以便指导设计符合光波分复用技术要求的光纤光栅产品。     

基于迂回相位和几何相位复合的散射调控超表面

提出了一种基于迂回相位和几何相位复合的电磁散射调控超表面设计方法,以实现不同入射角下对电磁波的独立调控.作为设计实例,采用能够实现宽带极化转换的开口谐振环(SRR)作为超表面结构单元,通过移动和旋转SRR同时引入迂回相位和几何相位,构成超表面反射相位设计方案.当电磁波垂直入射到超表面时,几何相位设计使得散射波分裂为两束...     

突破衍射极限的超透镜

由于衍射的存在,传统光学成像系统的分辨率受到极大的限制,突破不了阿贝极限.新型异质材料所形成的"超透镜"却突破了这种极限限制,从而使得完美成像不再只是一个梦想.本文主要介绍这种超透现象的物理原理及研究进展.     

突破衍射极限的超透镜

由于衍射的存在,传统光学成像系统的分辨率受到极大的限制,突破不了阿贝极限.新型异质材料所形成的超透镜却突破了这种极限限制,从而使得完美成像不再只是一个梦想.本文主要介绍这种超透现象的物理原理及研究进展.     

二元光学元件衍射效率的分析与计算

衍射效率对于二元光学元件来说是一个非常重要的概念，也是一个重要的器件性能指标，从理想的锯齿形相位轮廓入手，利用标量衍射理论，分析并导出锯齿形一维位相光栅的衍射效率的计算公式，进而讨论二元光学技术中，以台阶状的轮廓逼近锯齿形相位轮廓的机制，构造台阶状光栅的相位轮廓函数，从而导出其透过函数和角谱，得出二元光学元件衍射效率的理论公式，并对不同台阶数的二元光学元件的衍射效率进行了计算。     

实现长焦深的衍射光学元件设计方法

提出了一种设计长焦深小焦斑衍射光学元件的方法.该方法采用ZEMAX光学设计程序,利用能量守恒原理求解目标函数,并综合考虑焦斑大小保持不变的要求,对目标函数进行了修正,通过修正后的函数来约束输出光束在焦深范围内的轴上位置,从而完成衍射光学元件的相位优化,并求得相应的工艺参数.该元件不但可以使激光束具有长焦深和小焦斑,而且还具有可加工性.焦深范围能达到2 mm,焦深范围内光斑半径在5.32～10.48μm变化,与相同参数的传统光学元件相比,焦深增加了8倍,焦斑半径变化很小,而普通光学元件在此范围内最大焦斑半径达到102.9μm.该方法为长焦深元件的设计、加工与制造提供了可行方案.     

用于相位恢复的GS算法的一点改进

ＧＳ算法在解决相位恢复问题的计算中有容易陷入局部极小困境的缺点,为克服这一缺点我们提出了一种利用中间计算结果及一个加权因子λ来切换初始条件的新算法。该算法能够方面而随机地切换初始相位从而达到在一定程度上克服了上述缺陷的目的,计算实例表明了改进算法的效果。     

相位型互补透射光栅的夫琅禾费衍射

针对巴比涅原理能否在相位型互补透射光栅中应用的问题,建立了曲面透射光栅的数学模型,导出了互补的前后两光栅的复振幅透过率的表达式.利用傅里叶光学理论分析得出:两个光栅的分割曲面函数为偶函数时,其前后两部分在频谱面上的光强分布表达式相同,否则不相同.以相位型互补的圆柱面透射光栅为例,通过计算机模拟结果表明,互补光栅前后两部分的夫琅禾费衍射花样相同.从而证明了曲面分布为偶函数的相位型互补透射光栅的夫朗禾费衍射符合巴比涅原理.     

锯齿型衍射光阑的优化设计与制作

在传统几何光阑基础上,利用微细加工技术在其特定区域制作衍射微结构,则可获得既能控制光束大小又能实现光束整形的衍射光阑.针对高功率激光放大系统前端光束形态控制的需求,对可产生平顶超高斯光束的锯齿型衍射光阑的优化设计理论进行了研究,提出引入均方误差和顶部不均匀度两个参数作为优化设计的评价依据,并在此基础上对影响光阑光束控制效果的衍射微结构进行了深入分析,获得了锯齿型衍射光阑关键参数的优化设计方法.最后,提出采用镀膜结合光学光刻的方法,制作了锯齿型衍射光阑.     

Genetic Algorithms for the Optimal Design of Electromagnetic Micro-Motors

The genetic algorithm (GA) to the design of electromagnetic micro-motor to optimize parameter design. Besides the different oversize from macro motor, the novel structure of micro motor which the rotor is set between the two stators make its design different, too. There are constraint satisfaction problems CSP) in the design. It is shown that the use GA offers a high rate of global convergence and the ability to get the optimal design of electromagnetic micro motors.     

基于遗传算法的快速成型零件分层方向优化方法

熔融沉积快速成型技术在快速成型制造领域中的作用日趋明显,复杂零件成型方向是成型中的关键问题之一.为此,提出了一种熔融沉积成型分层方向的选择方法,建立了以支撑面积最小、制作时间最短和表面粗糙度最低为优化目标函数的数学模型,用遗传算法求解,得到优化的制作方向.快速成型实验结果表明,本方法可明显提高快速成型系统的加工效率,降低系统的成本.     

基于等稳定水准的中厚板加劲肋优化设计

在柔性加劲理论的基础上,以单轴均匀受压板件为对象,利用小刚度加劲厚板极限强度公式,提出了基于等稳定水准的中厚板加劲肋优化设计的具体方法.优化过程以加劲肋尺寸和数量为决策变量,以单位重量母板的加劲肋用钢量为目标函数,并以加劲板发生整体失稳破坏、肋间母板和加劲肋不发生局部屈曲、加劲板极限强度满足设计要求等作为约束条件.优化工作采用有约束混合整数非线性规划和有约束非线性规划理论,并结合MATLAB和YALMIP优化工具箱进行.算例分析表明,对中厚板采用基于等稳定水准的加劲肋优化设计是安全可行的.在满足相同的加劲板极限强度需求条件下,给出的加劲肋布置形式具有比刚性加劲设计更好的工程经济效益,且板件宽厚比越小,加劲肋用钢量的节约效果就越明显.     

相位法激光测距系统

为了提高测量精度,论述了相位法激光测距的原理和提高测量精度的方法.着重对频率产生电路、差频测相和数字鉴相电路进行了比较深入的分析与讨论.从理论上论证了差频测相的原理,举例说明了数字鉴相对测量精度的影响.最后针对频率漂移、相位测量等原因引起的测量误差,提出了相应的解决措施,提高了系统的测量精度和稳定性.     

随机位相板单元形状对远场光斑特性的影响

用衍射理论分析了随机位相板的单元形状对远场光斑特性的影响，并用面阵ＣＣＤ相机间接测量了不同单元形状（正三角形、正方形和正六边形）随机位相板的远场光斑包络，得到了与理论计算基本符合的实验结果     

具有混合变量的桁架结构多目标形状模糊优化设计

分别以桁架杆件截面面积和可动结点坐标为离散和连续设计变量,以结构总重量最小、结点位移最小和结构固有频率最大为目标函数,进行桁架结构形状多目标优化设计。采用的改进遗传算法用二进制编码方式对两类不同变量进行编码,用凝聚函数将问题的多项约束转化成单个约束,用凝聚选择策略和竞争保留机制保证有潜力的解被优先选择,最终得到问题的理想解和有效解。最后从工程实际出发,根据模糊相似优先比方法,从多组有效解中寻找出最优解。     

微机电系统科学与技术发展趋势

阐明了微机电系统（ＭＥＭＳ）的学科内涵与应用范畴,着重介绍了国外ＭＥＭＳ的研究情况,研究表明微尺度下一些物理现象与宏观世界的存在差别;论述了ＬＩＧＡ加工、刻蚀技术等微制造技术。总结了国内的研究工作,给出了我国在基础理论、材料、工艺、元器件、测试及微系统等方面的研制情况,并提出发展我国微电机电系统的几点建议。     

变压器相位检测方法的研究

正弦信号的相位检测是许多测量工程的一项基本而重要的任务.讨论了利用改进的I-Q解调法进行变压器相位检测的原理,对实际信号处理流程和测量误差进行了分析,并进行了仿真研究.结果表明：I-Q解调法从实时性、检测精度和抑制噪声能力等方面都优于其他常规方法.该方法已成功应用于变压器的相位检测中.     

含相变的缠绕管换热器设计及多目标优化

为实现含相变的缠绕管换热器的优化设计,提出了一整套计算模型,对传统模型中的Gilli公式进行了改进,大幅提升了该模型的计算速度。基于提出的计算模型以及非支配排序遗传算法Ⅱ(non-dominated sorting genetic algorithmⅡ,NSGA-Ⅱ)利用Python语言编写了缠绕管换热器的多目标优化程序,以径向间距、轴向间距以及缠绕角作为设计变量,以总换热系数、管程及壳程压降作为目标函数对缠绕管换热器的几何结构进行了优化设计。通过实例验证,改进后的模型传热误差最大不超过3.6%,压降误差最大不超过8.5%,因此改进的计算模型具有较高的可信度。程序优化结果表明：相比初始结构,优化结构一总换热系数提高了7.1%,而壳侧压降降低了21.0%,管侧压降降低了0.7%;优化结构二总换热系数基本不变,壳侧压降降低了23.0%,管侧压降降低了27.0%。因此该优化程序可以有效优化缠绕管换热器的几何结构。     

一种新量子遗传算法及应用

基于量子位测量的二进制量子遗传算法,在用于连续问题优化时,由于频繁的解码运算,严重降低了优化效率。针对这一问题,提出了一种基于量子位相位编码的量子遗传算法。该方法直接采用量子位的相位对染色体进行编码,采用量子旋转门实现染色体上相位的更新,采用Pauli-Z门实现染色体的变异。在该方法中,由于优化过程统一在空间[0,2π]n进行,而与具体问题无关,因此,对不同尺度空间的优化问题具有良好的适应性。以函数极值优化为例,仿真结果表明该方法的搜索能力和优化效率明显优于普通量子遗传算法和标准遗传算法。