二维矩形波导管中的非线性声传播

本文采用部分波和二阶微扰理论对二维矩形波导管内声波的非线性传播问题进行了研究。由二次谐波的边界条件和初始条件，可得到物理图象清晰、便于计算的二次谐波声场解析式。结果表明，不同基波传播模式间的相互作用不存在二阶非线性，管内任意振幅分布的稳态激发源产生的二次谐波为各个模式二次谐波之和，且二次谐波声场分布具有对称性。     

复频聚焦超声换能器水中焦区商场特性的研究

本文对新研制的一种复频聚焦超声换能器的辐射声场进行了实验研究,测定了辐射压在轴向上的分布曲线,进而确定了焦区位置,这与理论所得结果符合较好,测定了辐射声压在焦平面上的分布曲线,并对焦区声场进行了定位,最后对换能器在水中焦区辐射声的频谱进行了研究,不仅观测到了两个源波,而且还观测到了和频波,差频波以及倍频波,证实了声散射声效应的存在。     

在Ne的第一共振态以下通过四波和频产生可调谐VUV相干辐射

利用一台染料激光器的输出作为基波，通过非共振四波和频过程在Ne的第一共振态以下产生了116.6—119.2nm的可调谐VUV相干辐射．这是利用低阶的非线性光学过程在Ne的正色散区产生可调谐的VUV相干辐射．由于在这一波段Ne的色散很小，使得四波和频过程具有较高的转换效率．实验观察到在较小介质密度下，四波和频信号与介质密度的平方成正比．如果提高Ne的介质密度，估计和频过程的转换效率可以提高两个数量级 关键词：     

利用各向同性半导体晶体差频产生可调谐THz辐射的理论研究

理论研究了利用剩余射线带色散补偿相位匹配原理，在Ⅲ-Ⅴ族和Ⅱ-Ⅳ族光学各向同性的半导体非线性晶体中差频产生可调谐THz波的可行性问题.根据这些半导体材料的色散特性，并以近简并点双共振KTP-OPO的可调谐相干双波长输出作为差频抽运源，对它们的相位匹配能力、差频增益特性、品质因数以及差频过程中的相干长度进行了理论分析和计算，确定了ZnTe晶体是在共线相位匹配情况下较为理想的THz波差频晶体，而InP晶体则更适合用于非共线相位匹配情况. 关键词： 非线性光学 THz辐射 差频 各向同性半导体晶体     

非线性声场中的参量激发

本文基于求解单频声波方程近似解的方法,得到了非线性声场中谐波的声压与介质性质、初始声压幅值及频率之间的定量关系.并对两列相对声压幅值和相对频率不同情况下的声场分布进行了研究.通过分析单、双频声源辐射场中的谐波分布和传播规律发现:在非线性声场中会不断地出现新的谐波,激发的各阶谐波随着声波传播距离的增大逐渐增强而后减弱.在声源的附近,谐波的声压随基波声压振幅的增大而增大;但在基波的频率增大时反而会减小.在输入总声能相同的情况下,与单频声场相比双频声源辐射场的声能量分布较均匀,声的传播距离较大,远场中的谐波含量较大.结果表明,基波的频率越高,衰减得越快,谐波的积累越缓慢;声压的极值越大,基波声能量转移得越多,产生的谐波越多,基波的衰减越快,声压对远场声能的负效应增大;如果改用多频声源,并适当地控制输入声波的组成成分,可以达到改善声场分布均匀性、增大声辐射距离的效果.     

大振幅简正波

本文将简正波理论推广到大振幅声场，计及声场内的非线性效应。这涉及非线性偏微分方程的固有振动解的问题。简正波具有驻波性质，基本已反映在一阶近似解中。高阶近似解只是非线性引致参量的局部变化或修正，并不影响分布。根据这个概念解决了过去的数学困难，求得了大振幅简正函数，为线性商正函数及其谐频项，此外还有常数项，代表辐射压，与经典辐射压值作了比较。     

线性和非线性单频混响声场空间起伏的初步研究

对于线性单频混响声场的统计特性的研究人们曾做了许多工作,建立了均方根声压和平均声能密度统计分布理论。本文在此基础上推导出声压级统计分布函数,并把处理方法推广到混响室内在强大声源激发下的非线性单频混响声场,求得各谐波声场和总声场的统计分布函数。本文实验采用数字测量技术,对混响声场进行了大量的测量,得到的实验结果与理论符合良好。     

有限声束的二阶积累声场研究

将有限声束分解为一系列平面波,结合声非线性相互作用理论,对有限声束的二阶积累声场进行了分析和计算。结果表明,任意两个平面波相互作用不产生二阶积累波,伴随有限声束传播所发生的二阶积累波仅是各个平面波非线性自作用的结果。此外,本文还得到了具有直观物理意义的有限声束二阶积累声场的表达式。     

外表面应力自由的充液有限壁厚井孔中的声场及其频散曲线的“平台”特征

为了开发一种新型标准刻度井,对外表面应力自由的充液有限壁厚井孔中的声场进行了更加深入的研究,计算分析了这种圆柱形封闭声波导结构中的声场和多阶对称模式波的频散特性。结果表明:充液有限壁厚井孔中高阶对称模式波的相速度频散曲线在一定频率范围内出现“平台”现象;当声源激发主频大于5 kHz且慢度时间相关法(STC)的窗长取4到5个周期时,得到全波波形中的“首波”速度与高阶模式波相速度频散曲线上的“平台”区域速度接近,该“平台”区域的速度与有限壁厚管材的纵波速度相差百分比随管材泊松比增加呈指数型上升;通过选择合适的管材材料以及改变其几何尺寸,可在一定频率范围内控制对称模式波相速度频散曲线的“平台”宽度、位置及平稳度。这一研究可为建立行业标准的声速刻度井提供新思路。      

基于GaSe和ZnGeP2晶体差频产生可调谐太赫兹辐射的理论研究

基于非线性光学频率变换理论,采用已报道的利用非线性光学差频方法产生可调谐太赫兹波的实验条件作为理论分析的实验模型,计算模拟出在不同相位匹配条件下,GaSe和ZnGeP₂晶体差频的相位匹配角、走离角、允许角和有效非线性系数,并对计算结果进行了分析比较,总结出对应输出不同太赫兹波长的最佳相位匹配方式.计算结果为利用非线性晶体差频产生可调谐太赫兹辐射的实验研究提供深入和全面的理论基础. 关键词： 太赫兹波 GaSe晶体 2晶体')" href="#">ZnGeP₂晶体 差频     

相位失配与材料吸收对利用GaSe差频产生太赫兹波功率影响的研究

从理论上分析了相位失配与材料吸收在利用GaSe非线性差频产生太赫兹(THz)波中的影响,计算得到了4种不同情况下的晶体最佳长度值和相应THz最大功率,计算了角度失配对于相位失配的影响,计算结果为非线性光学差频实验提供了重要参考依据和理论设计基础. 关键词： 太赫兹波 GaSe晶体 相位失配 材料吸收     

偶极子声波测井在套管井中的声场特征*

偶极子声波测井在套管井中的应用越来越多,本文重点研究了套管井不同胶结状况下偶极子声源在套管井中激发的声场特征,通过解析方法分析了水泥环第一界面和第二界面不同胶结状况下井孔模式波的频散和衰减。计算结果表明,在水泥环第一界面或第二界面胶结差时井孔声场中可观测地层弯曲波和套管弯曲波;与胶结良好时相比,地层弯曲波的频散曲线向低频偏移,水泥环第二界面胶结差时偏移较大;套管弯曲波对水泥界面存在的流体环厚度很敏感,随着流体环厚度的增加套管弯曲波的相速度逐渐增大,激发幅度也明显增强,这一特征为利用套管弯曲波的相速度估算流体环厚度提供了可能。本文的计算结果为利用套管井中越来越多的偶极子声波测井资料评价水泥胶结质量奠定了理论基础。     

矩形截面固体波导中弹性导波模式的板波叠加解

参照板中兰姆波模式的子波叠加解求解了矩形截面固体波导中弹性导波的模式。其中子波设定为横向满足自由边界反射条件、纵向波数分量相同的各板波模式。假设声场的完备性,利用子波模式的正交性,结合矩形截面的几何对称性可以得到4组独立导波特征方程用于频散曲线以及导波模式计算,其计算结果与有限元法计算结果相符。研究以解析模型表明:矩形截面固体波导中的导波是其内部以一定纵向波数分量斜向传播的板波模式在两个自由侧面上经过反复反射与模式转化后,横向耦合谐振而形成的。      

钠蒸汽中的三波光差频

本文对各向同性介质中电四极矩跃迁共振增强的三波光差频过程进行了研究。在考虑原子电四极矩相互作用后,推导了二阶非线性极化率,并探讨了碰撞感生的二阶非线性光学过程出现的可能性。实验是在钠蒸汽中利用3s→4d电四极矩跃迁完成的。实验结果与理论预言相符合。 关键词：     

基于GaSe和ZnGeP2晶体差频产生可调谐太赫兹辐射的理论研究

基于非线性光学频率变换理论,采用已报道的利用非线性光学差频方法产生可调谐太赫兹波的实验条件作为理论分析的实验模型,计算模拟出在不同相位匹配条件下,GaSe和ZnGeP2晶体差频的相位匹配角、走离角、允许角和有效非线性系数,并对计算结果进行了分析比较,总结出对应输出不同太赫兹波长的最佳相位匹配方式.计算结果为利用非线性晶体差频产生可调谐太赫兹辐射的实验研究提供深入和全面的理论基础.     

锥形声源的二次谐波声场分布

本文推导了锥形声源的非线性二次谐波声场分布。理论表明锥形源二次谐波声场沿径向呈Bessel函数分布，且与传播距离无关。另一个重要结论是这种声场的二次谐波束宽刚好为基波的1／2，而非一般情况下的1／倍，此外，我们指出了这种声束在非线性参量B/A成象或测量中潜在的应用价值．     

多频声光互作用的研究

本文推导出包括正常和反常声光互作用在内的多频声光耦合波方程的普适形式,并得出两个独立超声波信号时布拉格状态下方程的解.分析了多频声光互作用的各种线性和非线性效应,包括衍射效率、压缩、交叉调制和各级互调制强度等,并指出反常与正常多频声光衍射的差异.结论是反常多频声光互作用情况下,各级互调制模强度与主衍射模强度的比值小于正常多频声光互作用情况下的相应比值.实验结果与理论分析相符.     

四波混频过程中差频与和频的竞争研究

在以惰性气体Xe为非线形介质,利用双光子共振四波混频差频(2PR4WDM,ω-=2ωUV-ωT)技术,产生可调谐相干真空紫外激光(VUV)的实验中,观察到产生的VUV在一些特定波长附近出现共振衰减.这些波长对应着伴随过程四波混频和频的双共振增强.对四波混频过程进行了比较粗略的定量的处理,考虑到泵浦光在传播途中的衰减,得到的结论能很好地解释观察到的差频输出的衰减现象,差频输出的衰减是由于双共振四波混频和频(ω+=2ωUV+ωT)与差频竞争的结果.     

AgGaSe_2晶体差频产生可调谐太赫兹波的理论研究

基于单轴晶体中三波互作用的共线相位匹配技术,采用CO2激光器泵浦非线性晶体AgGaSe2,数值计算出在oee类和oeo类相位匹配条件下,差频产生太赫兹波的相位匹配角、走离角、允许角和有效非线性系数。计算结果表明:两类相位匹配太赫兹波可调谐的范围都非常宽,而且走离角都在1°以下,允许角足够大。在绝大部分太赫兹波区域,oee类匹配有效非线性系数远大于oeo类匹配,实验中适合采用oee类相位匹配方式。     

级联差频产生太赫兹辐射的理论研究

针对差频产生太赫兹(THz)辐射转换效率低的缺点,提出了级联差频的新机理以提高转换效率,并以ZnTe晶体为例,对级联差频产生THz辐射的原理和过程进行了理论研究.通过对级联差频耦合波方程组的求解,得出了ZnTe晶体中级联差频的最佳抽运条件和ZnTe晶体的最佳长度,并且分析了晶体吸收、波矢失配及抽运强度对级联差频的影响.计算结果表明,通过级联差频可以大大提高THz波的转换效率,其光子转换效率甚至可以超过Manley-Rowe关系的限制. 关键词： 太赫兹辐射 差频 级联 ZnTe晶体