光纤Bragg光栅的饱和效应

光纤 Bragg光栅的饱和效应可引起二阶衍射,并使一阶衍射的峰值反射率下降.本文利用折射率变化模型和耦合模理论,模拟了饱和情况下 Bragg光栅的一阶和二阶衍射谱,并讨论了饱和系数对一阶和二阶衍射的 Bragg波长和峰值反射率的影响.数值模拟结果与参考文献中的实验结果相吻合.     

不同精度格式的格子Boltzmann热模型的传热分析

通过在格子Boltzmann (LBM)热模型中添加参数项,使得在对应的宏观传热方程中,消除了一阶非线性误差项,具备二阶精度.通过Rayleigh-Benard对流数值试算,初步探索该二阶精度格式及其对应的一阶精度格式三个热模型的传热特征和适应性,并做出相应对比分析.针对一二阶精度模型在Ra数极高或热传导系数极大时,Nu数的计算与经验值相比出现较大偏差,分析LBM对应宏观热传导方程的截断误差后,在平衡分布函数中引进一个调节因子.通过调节对应宏观传热方程的截断误差项系数,校正Nu数的计算偏差,提高模拟精度,拓展模拟范围,增强了LBM作为一个数值方法在传热中的适应性.     

Landau-Ginzburg-Higgs方程的微扰理论

求出了一阶和二阶近似下微扰对Landau-Ginzburg-Higgs方程孤子解的影响，即求出了孤子参数随时间的缓慢变化关系及解的一阶修正和二阶修正的具体表达式. 关键词： Landau-Ginzburg-Higgs方程 孤子 微扰     

变格距网格中平流和扩散方程的求解

根据非均匀网格中一阶和二阶中心差分的精度,讨论了线性平流方程和扩散方程的解。非均匀网格的主要影响有二:一是造成同一波长的谐波在各点的视在波长不同;二是与均匀网格相比,一阶中心差分产生附加的实部,二阶中心差分出现附加的虚部。这种空间差分的误差使平流方程的解成为一调幅移行波,而使扩散方程的解带有平流误差。克服的方法可在平流方程中附加一人工粘性项,在扩散方程中附加一平流项。     

求解粘性Hamilton-Jacobi方程的高阶方法

提出了求解具有粘性项的Hamilton-Jacobi方程的二阶、四阶方法.该方法以加权基本无振荡(WENO)格式为基础,通过修正数值通量函数和构造右端粘性项的基于非线性限制器的二阶近似、基于Taylor展开的四阶近似,成功地求解了一维、二维的粘性Hamilton-Jacobi方程.给出的算例说明了本方法具有高分辨率、鲁棒性和无振荡特性.     

圆柱声学共鸣腔边界层扰动的二阶修正模型

圆柱声学共鸣法是测量Boltzmann常数和研究声学温度计的重要方法.热边界层和黏性边界层是影响圆柱声学共振频率的最主要因素。目前已有的声学一阶微扰理论已不能满足圆柱声学共鸣法精确测量Boltzmann常数的需求(不确定度小于1×10~(-6)).本文建立了基于声学二阶微扰理论的边界层扰动修正模型,计算结果表明,与一阶修正相比,二阶修正不影响圆柱声学腔的共振频率,但对频率半宽产生不可忽略的影响,且随着圆柱腔内的声学共振模式而变化,压力越低影响越大.对于长度80 mm、半径40 mm的圆柱腔,在273.16 K、50 kPa,二阶修正对Ar的(2,0,0)频率半宽的影响接近7×10~(-6).采用二阶修正模型,更符合真实物理规律,满足精确测量的需求.     

基于树网格的格子Boltzmann方法以及曲线边界的处理

将格子玻尔兹曼方法(LBM)和BFECC技术相结合,在四叉树网格上实现,并用于二维不可压缩流动的求解.二维四叉树(三维八叉树)网格是一种非均匀网格,利用树结构进行数据存储,具有非常高的检索效率.BFECC是一种数值技巧,可以把求解输运方程的奇数阶格式通过误差修正提高一阶精度.基于四叉树网格的LBM,引入BFECC后,能有效减小输运过程中非均匀网格插值产生的误差,在总体上实现二阶精度,和经典的LBM方法相当.最后给出二维顶盖驱动方腔流动算例和二维圆柱绕流算例,从中可以看出格式的有效性.     

光纤陀螺温度误差模型研究

对由Shupe效应引起的误差进行了理论分析,光纤环径向温阶会产生光纤陀螺零偏漂移。设计和完成了测量环境温度对光纤温度的影响试验,环境温度变化率与Shupe效应误差存在线性关系。在此基础上,设计和完成了在测量环境温度变化时光纤陀螺输出的试验,分别使用环境温度变化率的一阶、二阶和三阶项对陀螺输出的变化趋势进行建模,对模型的有效性进行了验证。结果表明:一阶模型与二阶、三阶模型相比,模型更简单、稳定性更高,能够准确地反映由Shupe效应引起的误差值,补偿效果好,与理论分析结果相符。     

大公差宽容度矩形孔准周期阵列实现对高阶衍射的有效抑制

传统光栅的基础研究和应用研究进展一直备受关注。然而,高阶衍射污染使传统光栅获得的光谱纯度受到严重影响。为了抑制高阶衍射贡献,人们提出了许多单级或准单级光栅的设计方案,但它们对高阶衍射的抑制效果不可避免地受到加工精度的限制。提出了一种准周期矩形孔阵列光栅,通过优化矩形孔的概率密度分布函数,获得了比以往设计更大的加工误差宽容度。对这种光栅的衍射特性进行了分析研究。理论计算表明,即使孔径相对误差超过20%,光栅也可以完全抑制二阶、三阶和四阶衍射,五阶衍射效率与一阶衍射效率之比小于0.01%,大大降低了对加工精度的要求。     

KdV孤子的含时微扰理论

研究了周期性含时微扰对KdV(Korteweg de Vries)孤子的影响. 将微扰项展为时间变量的傅里叶级数,发现其常数项是导致长期项的根源. 在一阶近似下,消除长期项,求出了孤子参数(高度、宽度和速度)随时间的缓慢变化. 傅氏级数中的其他项决定了微扰对孤子波形的一阶修正. 关键词： KdV孤子 孤子微扰论     

小角度衍射噪声光栅滤波方法研究

针对因衍射等原因引起的小角度差光噪声信号,探讨了利用闪耀光栅的2级闪耀,实现角度差放大,提高空间低通滤波器适应性的滤波新方法。理论分析和模拟仿真表明,对于小于5°的角度差,可实现3倍以上放大。放大所需闪耀光栅的频率与入射单色波长成反比,波长越长,所需光栅频率越低。与正的斜入射角相比,负斜入射角度差的放大倍数更大。当负斜入射角超过一定值时,会因为全反射角的限制而导致斜入射2级闪耀不存在,只保留了有效信号的2级闪耀,滤波效果更好。     

光栅衍射实验中测量光栅常数的两种辅助方法

衍射光栅可以将不同波长的光在空间上分离开,在光谱分析领域中有广泛应用.利用光栅的衍射来测量光栅常数是大学物理实验中的一个典型实验,而本文介绍的正是光栅衍射实验中的两个有趣现象:一是旋转光栅时,谱线的偏转角存在一个最小值;二是光栅旋转到一定角度时,衍射光斑会逐渐消失在视野中.论文从理论上分析解释这两种现象,并设计出两种测量光栅常数的方法,在实验上进行验证.与传统的用最小偏转角测光栅常数的方法相比,本文重点分析了由判定最小偏转角位置偏差所带来的影响,并提出了对称旋转测量的方法来进一步减小误差.     

一种液晶相位调制特性的测量方法

提出一种基于衍射光栅的液晶相位调制特性测量方法.该方法利用液晶构建相位分别为0和φ的二值光栅,通过傅里叶光学的方法推导衍射光栅第0级衍射光斑光强和调制相位φ之间的关系,然后实测光强和液晶驱动电压之间的对应关系来得到相位和液晶驱动电压之间的对应关系,即液晶相位光栅的相位调制特性.最后利用测量相位调制特性结果构建液晶相控阵,用光束偏转误差验证调制特性测量结果,相位测量误差小于1×10~(-3)rad.     

提高二元光学器件衍射效率的准连续编码策略

基于标量衍射理论，二元光学器件的衍射效率，微结构误差对衍射效率的影响，提出了一种准连续编码方法，并给出了加工非２ｎ台阶所需掩模板的具体形式。在一定的加工条件和工艺水平下，采用这种编码方法，可以不增加加工成本和工序，仅通过新颖的掩模板设计方法充分利用现有加工条件和设备，使二元光学器件的衍射效率得到很大程度的提高。从而不仅能使一般混合系统的效率得到提高，更能充分发挥混合光学系统的成像能力。此编码方法的采用有利于推进二元光学器件的实用化。     

用光栅的正负一级能量之比测体积相位全息光栅参量

提出利用光栅衍射级次正负一〖WTBX〗级的能量之比(w+1/w－1),结合模拟退火优化算法来反演出光栅参量的一种方法.用正负一级的能量之比来弱化实际光栅表面存在的粗糙、周期畸变、介质折射率分布不均匀等误差,保证光栅参量的准确反演.在反演体积相位全息光栅参量的实验中,反演出的光栅参量与真值的误差不超过1%.证明了该法的正确性和可行性.同时此方法具有非破坏性,测量简单,操作方便,稳定性好等特点.     

刻划光栅刻线弯曲误差在线修正技术研究

刻划光栅存在刻线弯曲误差，将直接影响光栅的衍射波前质量。通过构建光栅刻线弯曲误差与衍射波前的映射关系，搭建了光栅刻线弯曲误差的实时测量光路，论述了光栅刻划机主动控制技术原理，将光栅刻划机主动控制技术用于光栅刻线弯曲误差的在线补偿。通过对比光栅刻划实验验证该方法的可行性。上述方法能够准确提取并有效补偿光栅刻线弯曲误差，将光栅衍射波前由0.074 λ提高到0.038 λ，提高了48.6%，同时有效地解决了光栅表面弯曲问题。其研究结果可用于提高机械刻划光栅质量，具有重要的理论及应用价值。     

Period interaction on diffraction efficiency of blazed transmission gratings

The period interaction on diffraction of the blazed transmission gratings is analyzed with a modified extended scalar theory. For one certain period, the lights reflected from the neighboring structures can be refracted by the grating facets and form two extra fields on the bottom facet of blazed transmission gratings. The effects of this period interaction versus several diffraction orders for a fixed fabrication error of blazed transmission gratings with intermediate structures are discussed for both TE and TM polarizations. The results have been compared with those obtained with finite-difference time-domain method.     

影响石英单模光纤数值孔径测量的因素及分析

本文采用远场光斑法和光强法测量了石英单模光纤的数值孔径.实验结果表明,由光纤耦合条件不同导致的光斑形状变化,对数值孔径的测量影响不大,单模光纤的纤芯直径小,导致出射光存在较强的衍射现象,对数值孔径的测量造成较大的影响,无论采用光斑法还是光强法,需以衍射第1次极大为计算标准,尽量选择光斑中心为亮斑时测量其数值孔径.此外,用远场光斑法进行测量时,观察屏到光纤的距离要合适,太短或太长都会增加实验误差.     

多晶X射线衍射图指标化的叠代修正法

本文提出了一种在粗略晶胞参数已知的情形下对化合物多晶衍射图进行指标化的叠代逼近法。当原始粗略晶胞参数误差不太大(关键词：     

一种实时测量入射激光波长及方位的新方法

提出了一种利用CCD和光栅实时测量入射激光波长及方位的新方法。该方法利用成像CCD,通过测量入射激光成像点在电视成像坐标系中的位置来确定激光的入射方位;根据光学系统中成像点位置与光栅入射角和衍射角的几何关系,利用光栅测量入射激光的波长。介绍了该方法的测量原理及光学系统结构,给出了测量入射激光波长及方位的计算表达式,分析了测量误差,并在室内通过测量实验对该方法进行了验证。