基于相位恢复的无调制四棱锥波前传感器

四棱锥波前传感器具有能量利用率高和空间采样率高的优点,已成功应用于天文自适应光学、镜面检测及显微成像等领域。提出一种新的无调制四棱锥波前传感器,根据四棱锥波前传感器的光场传播模型,利用相位恢复算法迭代优化出待测波前。入射光经四棱锥锥尖分光后会聚所得的子光瞳像为相位恢复算法提供了丰富的信息,使其收敛速度加快。数值模拟结果表明,基于相位恢复的四棱锥波前传感器具有精度高、收敛速度快、抗噪性好等特点,并且无需调制便能获得较大的动态范围。     

创新三维立体投影装置的设计和制作

受四棱锥立体投影模型的启发,本文探索了圆锥式和前后平行板式立体投影装置的针对性设计和具体制作方法,在此基础上实现了良好的三维立体投影效果。这两种立体投影装置是最多和最少面多棱锥设计的极限,是大学物理实验大胆创新的一个尝试。     

单摄像机全向立体视觉传感器的结构设计

传统宽视场三维测量常采用多传感器构建的测量系统实现,传感器的同步和多传感器测量坐标系的统一两大难点导致测量精度与测量速度难以兼容。为了实现更宽视场范围内目标物的实时三维测量,设计了1种由单摄像机和2个四棱锥反射镜构成的全向立体视觉传感器。2个四棱锥反射镜对称摆放,顶部相对,下四棱锥顶端安装高分辨率工业摄像机。四棱锥反射镜成像形成4对虚拟摄像机,等效于传统双目视觉传感器的1对摄像机同时采集同名特征点,从而由4对虚拟摄像机实现水平4个方向的同步测量。解决了传统双目视觉传感器体积大、视场狭小、图像采集不同步等问题,且有效保证了图像的透视投影不变性,避免了曲面镜成像产生的图像畸变,减小了后续工作难度。     

液晶轴棱锥

如何更加有效且简便地得到新型锥透镜及贝塞尔(Beasel)光束一直是研究人员关注的重点。提出了一种由液晶材料制作的锥度可由电压调整的轴棱锥。对所提出的液晶轴棱锥特性进行了介绍。此类液晶轴棱锥由两个电压控制,其中一个电压固定,通过改变另一个电压来改变轴棱锥锥度。对液晶轴棱锥特性进行了测试,实验结果表明液晶轴棱锥能够对入射光进行与传统轴棱锥相似的调制,并且实现锥度的连续变化。搭建了基于液晶轴棱锥的成像系统,并通过此系统实现了扩展景深成像。液晶轴棱锥为产生贝塞尔光束及扩展景深成像提供了新的思路与方法。     

产生不同类型局域空心光束的可拆式组合轴棱锥

提出一种产生尺寸可调局域空心光束的新型光学元件——可拆式组合轴棱锥,这种新型光学元件是在传统轴棱锥的中部沿其轴线方向贯通开设一圆孔,在圆孔内嵌设一第二轴棱锥组成。通过更换不同底角的第二轴棱锥(或第一轴棱锥),可形成不同尺寸的单个局域空心光束或周期性局域空心光束。从几何光学出发分析了产生局域空心光束的原理,计算了局域空心光束的相关参量。由衍射积分理论分析和模拟了新型光学元件的光强分布特性。几何光学和衍射理论所得分析结果基本吻合。     

环形障碍物-轴棱锥产生局域空心光束

提出一种产生局域空心光束(bottle beam)的新方法,它是在传统的轴棱锥底面上放置一个环形障碍物.平面波入射到带有环形障碍物的轴棱锥底面时,将在轴棱锥产生的最大无衍射距离内形成bottle beam,而在bottle beam的前后仍然保持无衍射贝塞尔光.通过变化障碍物大小及轴棱锥底角实现bottle beam尺寸的控制.利用衍射理论描述了平面波经带有环形障碍物的轴棱锥产生bottle beam的原理,分析和模拟了传输过程中不同位置的截面光强分布及整个过程的三维光强分布,并给出相关的实验结果.研究结果对bottlebeam的实际应用具有积极的意义.     

第Ⅱ类超导体中磁通运动的低频电压噪声研究

用有限温度下的分子动力学方法模拟二维无序钉扎磁通系统的低频宽带电压噪声.计算了磁通运动的电压噪声谱密度，研究了宽带噪声（BBN）随驱动电流、钉扎强度和温度的变化规律.BBN随钉扎强度的增加而增大，反映了BBN是磁通运动受体钉扎阻碍而产生的内部耗散. BBN随温度的升高而减小，表明热运动部分抵消了体钉扎以及磁通之间相互作用，软化了磁通线格子，使磁通运动BBN减小.以上结论与实验相符，并能解释磁通运动的微观图像. 关键词： 第Ⅱ类超导体 电压噪声 动力学模拟     

高温超导体相对定量的磁通钉扎力分析

为了更准确地分析高温超导体在高温如液氮温区的磁通钉扎机制，基于Dew—Hughes模型，对传统的钉扎力标度方法进行了改进，发展了钉扎力密度的多源分析方法．在高温超导体中芯钉扎机制处于主导地位，由正常相和Ginzburg参量(△k)变化引起的点、面和体缺陷在改进分析方法中均将考虑．论中通过几个Bi-2223／Ag带材的钉扎力分析实例对传统的单函数方法和改进多源分析方法进行了比较．结果表明，采用多源分析方法可以更准确地给出样品中起作用的钉扎机制的信息，例如，样品中对磁通钉扎有贡献钉扎中心类型及其相对强度等．     

四棱锥波前传感技术数值仿真和重构研究

介绍了四棱锥传感技术的基本原理和数学模型。当以调制模式工作时,可计算复原矩阵或梯度矩阵。分析了调制半径在不同像差条件下对复原速度和精度的影响,对无调制模式采用复原矩阵进行了仿真,并与调制模式进行了对比。实验结果表明:无调制状态下,经过校正,残差RMS可减至0.05,调制状态下,梯度矩阵重构效果较好,残差RMS可减至0.02;对大像差的输入信号,调制模式的精度和速度都优于无调制模式。结果表明,四棱锥波前传感技术具有高速度、高精度和灵活的工作模式,是一种先进的波前传感技术。     

椭圆高斯光束产生近似无衍射Bessel-Gauss光

研究了轴棱锥聚焦像散椭圆高斯光束的光场分布特性,根据菲涅耳衍射积分理论导出了椭圆高斯光束经轴棱锥衍射后的光场分布,通过数值积分给出椭圆高斯光束经轴棱锥聚焦后的近轴光场强度分布情况,将其与圆高斯光束产生的近似Bessel-Gauss场进行比较,发现椭圆高斯光束经轴棱锥聚焦后的光束在一定的传播距离内也具有无衍射特性,且轴上光强分布与圆高斯光束产生的Bessel-Gauss光束的轴上光强分布具有相似的形式,而这种无衍射光场的强度在垂直于光轴的平面上不再是柱对称分布。根据近轴球面波产生近似Bessel光束的最大无衍射距离公式计算了椭圆Bessel-Gauss光束在子午面和弧矢面上的最大无衍射距离,整个光束的无衍射距离由入射到轴棱锥上的椭圆光斑短轴方向的尺寸决定。     

多角度投影三维显示技术的研究

设计和制作了多角度投影三维显示系统,用4个网络摄像头对一个动态的物体的4个面进行拍摄,利用视频处理软件处理视频,通过单屏投影设备将视频投影到用透明膜制作的四棱锥投影装置上,显示出三维立体的动态影像.     

无调制四棱锥波前传感器的光瞳像标定方法

四棱锥波前传感器具有空间采样率高和光能利用率高等优点。要准确地从光瞳像中提取待测波前的斜率信息,需要事先对光瞳像的尺寸和位置进行标定。分析了光瞳像尺寸标定误差和位置标定误差对自适应光学系统闭环校正效果的影响。提出了一种对无调制四棱锥波前传感器光瞳像进行标定的方法,并在考虑系统像差和探测噪声的条件下对该方法进行了多次仿真实验验证。分析结果表明,即使系统存在像差(均方根小于1.7λ),该方法仍可以对光瞳像的尺寸和位置进行准确标定。该方法可应用于实际自适应光学系统。     

四棱锥传感器在空间光干涉望远镜共相中的应用

针对空间光干涉望远镜提出了一种基于四棱锥波前传感器的相位平移误差检测与闭环校正方法.该方法依次在三种不同波长条件下,用四棱锥传感器检测两两子镜间的平移误差,并依据实时测量结果控制子镜产生相应的校正平移量,直到将平移误差校正到所用半波长的整数倍,而后根据已知的波长数据和子镜平移量数据计算得到真实的平移误差,进而对平移误差进行闭环校正.以两个子镜构成的空间望远镜为研究对象,对该检测与闭环校正方法进行了仿真验证.仿真结果表明,该方法可在500μm范围内对相位平移误差进行准确闭环校正,具有纳米级的精度与良好的重复性.     

干涉理论对bottle beam的描述

对轴棱锥产生的贝塞尔光聚焦特性的描述，我们提出一种有别于惠更斯-菲涅耳衍射积分理论的解析表达.这种解析表达基于干涉理论的基础，它能够模拟计算出聚焦透镜置于最大准直距离之外以及在聚焦透镜焦平面以后的光束行为，能够更好地描述bottle beam的形成过程，这些结果用衍射积分理论是得不到的.我们还得到了与Wei用几何光学分析所得出的当z_0max将产生hollow beam的不同结论.所有理论计算结果都得到实验的有力验证. 关键词： bottle beam 贝塞尔光 轴棱锥 光镊     

四体相互作用对固氦压缩特性的贡献

运用从头计算自洽场方法和原子团簇理论计算了高压下固氦原子间的四体势分量.计算结果表明四体分量对结合能的贡献为正；随着压缩度增大四体势的贡献比例变大.采用两体、三体、四体势和Aziz吸引势计算固氦零温状态方程并与实验测量相比较，结果表明两体势对固氦的压缩性贡献了过多的正效应，加入三体分量的修正，仅在低于10GPa时理论值与实验值相符很好，但考虑了四体势修正后能将理论值与实验值符合程度提高到 27GPa. 关键词： 状态方程 固氦 四体势 从头计算     

宇宙是十二面体吗?

近来法国与美国的宇宙学家提出空间可能是有限的，形状像一个十二面体，他们宣称，对于测量到的宇宙微波背景辐射可以采用形如十二面体的宇宙来解释，而不能用普通形状的宇宙解释(Luminet J P et al．Nature，2003，425：593)。     

高均匀度超薄直下式LED平板灯混光元件的设计与研究

为了设计更好的LED平板灯光学结构,解决现存的直下式LED平板灯厚度大,光源密度大的缺点,提出了两种兼具反射、投射作用的混光元件结构:椎台结构和半球型结构,并将其应用于超薄直下式LED平板灯的设计,以增加光线的耦合距离来提高出光均匀度.借助Tracepro软件研究两种不同结构混光元件应用于LED平板灯时的出光均匀度和光效率,运用Taguchi方法设计实验进行研究.结果表明,带有棱锥型结构元件的灯具均匀度达到95.42%,光效率达到92.72%,而带半球型结构元件灯具均匀度达到97.67%,光效率达到92.65%,其均匀度高于棱锥结构的原因是棱锥形状混光元件反射面的定向反射导致光线方向过于集中.     

关于两体问题中相对运动的讨论

本文对两体问题中的相对运动作了讨论，指出了解决两体问题时比较简便的坐标系的建立方法，并从理论上进行了简单的阐述，得出了一些在普通物理教学中可供使用的结论．     

用显微镜进行显微摄影

介绍了用普通显微镜进行显微摄影的四种方法，并对四种方法进行讨论。     

关于两体问题中相对运动的讨论

本文对两体问题中的相对运动作了讨论，指出了解决两体问题时比较简便的坐标系的建立方法，并从理论上进行了简单的阐述，得出了一些在普通物理教学中可供使用的结论．