全漏光导波技术确定液晶材料的挠曲电系数

利用全漏光导波技术,测量负性向列相液晶材料MS-N01300-000的展曲和弯曲挠曲电系数之和.根据液晶弹性和多层光学理论得到同一电压下不同挠曲电系数的反射率随内角(入射到液晶层角度)的理论变化曲线.实验中,将液晶材料灌注到混合排列向列相液晶盒中,在液晶盒上分别加交流电和直流电,采用全漏光导波技术得到反映液晶指向矢分布的液晶波导反射率随内角变化曲线.实验发现,由于液晶挠曲电作用,同一电压值下反射率随内角变化曲线发生微小移动.对比理论与实验曲线,由曲线移动距离得到MS-N01300-000液晶材料展曲和弯曲挠曲电系数之和为2.5×10-11 C/m.     

挠曲电效应对向列相液晶盒响应时间的影响

应用液晶动力学理论和差分迭代方法,考虑上液晶挠曲电特性情形下研究强锚泊混合排列向列相液晶盒撤掉电压时的动态响应过程,数值计算得到液晶盒透过率随时间的变化.结果表明:随展曲和弯曲挠曲电系数和的绝对值|e₁₁+e₃₃|的增加,液晶盒的响应时间逐渐减小,当|e₁₁+e₃₃|=50 pC·m^-1时,响应时间与忽略挠曲电效应的情况相比缩短了一半.     

基于液晶动态响应的挠曲电系数测量

基于自组装的液晶动态响应实验装置,研究了液晶挠曲电效应对强锚泊混合排列向列相(HAN)液晶动态响应过程的影响。实验中HAN液晶盒施加脉宽为250 ms、幅度可调的正负单脉冲电压信号,结果发现:幅度相同的正负脉冲电压信号作用下液晶的动态响应不同,幅度不同的正脉冲或负脉冲电压信号作用下液晶的动态响应也不同。通过幅度不同的正脉冲电压信号(3、4、5、6 V)作用下液晶动态响应实验曲线与考虑挠曲电效应情形下液晶动态响应理论曲线之间的比较,得到了液晶材料E7的挠曲电系数为e11+e33=4.0×10-11C/m,与文献中报道的实验测量值基本一致。     

液晶盒中挠曲电效应的计算

负性液晶MBBA在液晶盒中垂面排列,沿面外加电场后产生挠曲电效应.基于液晶弹性理论研究这一效应,基于变分理论得到了液晶指向矢满足的微分方程及边界条件.应用差分迭代方法进行了数值求解.在小角度近似下,得到了指向矢分布的解析解,与数值解和专著结果进行了比较.     

挠曲电效应对向列相液晶盒电光效应的影响

研究挠曲电效应对向列相液晶盒电光效应的影响.通过变分理论得到液晶指向矢满足的微分方程和边界条件,利用差分迭代的方法计算强锚定和弱锚定液晶盒中液晶指向矢的分布情况.借助琼斯矩阵的方法,计算两种液晶盒电光特性曲线.此外,在计算中同时考虑了挠曲电表面和体积效应.     

基于图像分割和动态直方图均衡的电润湿显示器图像增强算法EI北大核心CSCD

针对电润湿电子纸存在油墨回流、接触角迟滞、电荷捕获等现象导致图像对比度不高、纹理边缘不清晰和细节丢失等问题,本文提出了一种基于图像分割和动态直方图均衡的电润湿显示器图像增强算法。该算法综合了最大类间方差法(Otsu法)和最大熵分割算法的优点,提出了基于方差权重的最大类间方差和最大熵阈值分割算法。利用该分割算法把图像分割为背景区和目标区,将两个区域的亮度均值以及基于方差权重选取的阈值作为分割点将原始图像直方图分成四个子直方图,然后分别对子直方图进行灰度重分配,最后对四个子直方图进行直方图均衡。实验结果表明:与其他将直方图进行分区的直方图均衡算法相比,该算法图像质量评价指标峰值信噪比提高约25.6%~45.5%,熵差降低约29.1%,结构相似度更接近1。同时将其应用在电润湿显示器上,其显示图像具有更高的对比度,细节纹理更加清晰,具有更好的视觉效果。     

通向钙钛矿电泵浦激光的研究进展EI北大核心CSCD

可溶液法制备的钙钛矿拥有优异的光学、电学性能,是一类极具潜力的电泵浦激光增益介质。近年来,基于钙钛矿材料的室温连续光泵浦激光以及大电流电致发光器件陆续被报道,在通向钙钛矿电泵浦激光的研究上取得了可喜进展,本文以此为主题展开综述。首先,介绍了钙钛矿材料实现电泵浦激光的优势。接着,梳理了现阶段通向钙钛矿电泵浦激光的两大问题,即非辐射复合损耗高和热效应严重,同时给出了改善这两大问题可采取的一些有效策略。然后,给出了电荷注入平衡化、降低光学损耗、促进粒子数反转等补充手段,它们有力推动了通向钙钛矿电泵浦激光研究向前发展。此外,还介绍了钙钛矿表面等离激元激光、钙钛矿激子极化激元激光等有望实现低阈值钙钛矿电泵浦激光的新机制。最后,总结全文,并对电泵浦钙钛矿激光未来研究做出了展望。     

参量荧光脉宽的理论与实验研究EI北大核心CSCD

参量荧光是基于光参量啁啾脉冲放大(OPCPA)技术的光参量放大器的本征量子噪声。它不具备与主激光相同的时域啁啾特性,在压缩器中形成不可压缩的脉冲底座,降低了激光脉冲的信噪比。在小信号增益情况下,基于解析公式给出了不同抽运波形、不同增益、不同系统带宽和啁啾率情况下参量荧光脉宽的演化规律。结果表明:单级放大器输出荧光脉宽正比于抽运光脉宽;荧光脉宽随着增益的增大而变小;增益一定的情况下,荧光脉宽随着超高斯波形阶数的增大而变大。对OPCPA系统而言,展宽-压缩系统对荧光存在色散展宽的作用,其最终输出荧光脉宽与系统带宽、啁啾率紧密相关。基于拍瓦OPCPA(PW-OPCPA)实验平台进行了相关的验证实验,实验结果与理论具有良好的一致性。     

液晶电光效应的实验研究

在原有液晶电光效应实验内容基础上,测量了0~3V电压条件下扭曲向列相液晶的透过率与光源波长的关系,分析了不同波长的光源对液晶电光效应的影响,同时测量了液晶光开关的响应时间和液晶板的视角特性.     

基于改进椭圆偏振显微镜的纳米润滑薄膜动态观测EI北大核心CSCD

随着硬盘(HDDs)面记录密度的增加,读写数据时磁头的飞行高度不断降低。磁头与磁片表面液体润滑膜的接触,会在表面形成半月板,或润滑剂回升,造成润滑剂转移。观测液体润滑膜的转移过程以及其在磁头上的动态变化特性,是研究润滑剂性能的重要方面。改进基于垂直物镜的椭圆偏振显微镜(VEM),提出一种旋转起偏器的方法获得膜厚与被测光强的线性关系,实现磁头表面润滑膜动态观察,并对现有显微镜尤其是照明系统进行改进。实验以非极性全氟聚醚(PFPE)润滑剂Z03覆盖的磁头为样品对椭圆偏振显微镜进行标定。以极性PFPE润滑剂Zdol4000作为样品,对其在磁头表面的去湿现象进行观察。结果证明显微镜横向分辨力约0.36μm。该方法可用于纳米级液体薄膜的可视化观测。     

星载光电跟瞄转台动态特性分析EI北大核心CSCD

针对目前利用有限元方法分析星载光电跟瞄转台动态特性时存在的建模失真问题,提出使用广义弹簧单元对轴承和锁紧机构等效建模,并通过定义模态阻尼比,精确模拟转台的固有频率及响应特性。通过理论计算和基于模态试验数据的参数辨识,确定各等效单元刚度;通过基于扫频试验数据的参数辨识,确定结构模态阻尼。基于建立的等效有限元模型进行仿真分析,模态分析中前6阶固有频率与试验结果的最大偏差为5.1%,谐响应分析中X、Y、Z三个主方向的最大响应与试验结果的最大偏差为3.2%,固有频率与响应一致性良好,均在允许的误差范围内。说明使用广义弹簧单元对轴承和锁紧机构进行等效建模,通过模态和扫频试验数据确定转台刚度和阻尼特性是可行的,对同类型转台的建模仿真有一定借鉴作用。     

基于动态干涉仪的液面基准建立研究北大核心CSCD

随着精密制造行业对光学元件面形要求的提高,干涉仪系统误差的标定越来越重要。其中,采用液面基准法作为干涉仪系统误差标定的方案具有高精度,低成本的优点。在不考虑外界因素的影响下,理论上液体平晶曲率与地球半径相同,可认作绝对平面进行系统误差标定。但由于液体对环境较为敏感,不易控制,因此如何建立一个高精度的液面基准是整个过程中最为关键的一个环节,其直接影响了系统精度。由于液体的流动性特点使得以往的时间移相方法不再适用,因此采用了点源异位立式斐索干涉仪进行液面的动态测量,对液体、液盘的各项性质进行综合分析。最终完成了高精度的液面基准建立,可用于干涉仪的系统误差标定。     

基于空间分光的纳米级调焦调平测量技术EI北大核心CSCD

随着半导体制造步入1xnm技术节点时代,调焦调平系统的测量精度达到几十纳米。在纳米尺度范围内,集成电路(IC)工艺对调焦调平测量精度的影响很大。提出一种基于光学三角法和叠栅条纹法的调焦调平测量技术,利用空间分光系统将两组位相差为π的叠栅条纹同时成像到两个探测器上,通过归一化差分的方法计算硅片高度,可有效降低调焦调平测量技术对IC工艺的敏感度,尤其是IC工艺导致的光强变化的敏感性。实验结果表明,该系统测量重复性精度为8nm(3σ),线性精度为18nm(3σ)。当测量光强变化达90%时,该测量技术引起的线性精度变化为15nm(3σ);当光强变化为65%时,线性精度变化小于1nm(3σ)。     

弛豫铁电单晶/压电陶瓷混合激励换能器EI北大核心CSCD

为了降低纵向换能器尺寸并提高发射带宽和发送电压响应,研究了一种弛豫铁电单晶/压电陶瓷混合激励换能器,换能器由[011]方向极化PIN-PMN-PT单晶和PZT-4压电陶瓷混合激励,利用多模态振动耦合的原理,通过单晶的32模式振动,可以灵活调整两种振子之间的驱动能力和刚度分配。首先通过四端网络法得到了换能器等效电路并计算了其谐振频率,然后利用有限元方法对换能器进行了仿真优化,最后制作了试验样机并进行了测试分析。换能器样机外径86 mm、长度80 mm,工作频带13~38 kHz,最大发送电压响应为144.9 dB,带内发送电压响应起伏小于6 dB,具有良好的宽带、小尺寸工作性能。     

基于Fox-Li迭代法的偏振敏感谐振腔EI北大核心CSCD

矢量偏振光束的发展对偏振敏感谐振腔的模式计算提出了新的要求,基于Fox-Li迭代法和琼斯矢量理论,提出了用于偏振敏感谐振腔的矢量Fox-Li迭代法。该方法可以计算偏振敏感谐振腔内的矢量偏振模式,包括角向偏振TE01*模和径向偏振TM01*模。通过Matlab编程对球面偏振敏感谐振腔内的矢量偏振模式进行数值计算,计算结果与理论一致,证明了该方法的正确性。然后基于轴快流(FAF)CO2激光器平台,采用组合轴锥镜作为谐振腔的尾镜,得到了2.17kW的角向偏振模式输出,与矢量Fox-Li迭代法仿真结果吻合,实验证明了该方法的有效性和准确性。矢量Fox-Li迭代法对于偏振敏感谐振腔的分析和设计具有重要的指导意义。     

基于动态Allan方差的光纤陀螺随机误差分析及算法改进EI北大核心CSCD

为了全面了解光纤陀螺(FOG)各项随机误差随时间的变化特性,利用动态Allan方差(DAVAR)方法对光纤陀螺输出信号进行了分析研究。结果表明,与经典Allan方差对光纤陀螺随机误差的分析相比较,DAVAR不仅能准确地评估光纤陀螺各项误差,而且能够直观地反映光纤陀螺各项误差随时间变化的稳定性;由于DAVAR需要估计出陀螺信号各个时间点的Allan方差,因此其具有随着分析数据量增大、运算耗时急剧增加的缺点。为此提出了一种基于选择相关时间序列t的改进型快速DAVAR的计算方法。实验证明,在不影响DAVAR运算结果的前提下,改进型快速DAVAR算法在大数据量分析时有效提高了运算效率。     

光折变X射线半导体超快响应芯片空间性能的实验研究EI北大核心CSCD

利用高能量纳秒激光轰击Al靶材产生的X射线作为信号源,对光折变X射线半导体响应芯片的空间性能进行实验研究。结果表明,低温生长AlGaAs芯片具备在X射线入射能量120∶1的动态范围内进行高空间分辨的大画幅成像能力,最优空间分辨率≥35 lp/mm@MTF=0.1,成像画幅可达6.7 mm×6.7 mm。该研究对于光折变X射线超快成像系统的研制具有参考意义。     

基于动态雷达比的气溶胶消光系数及光学厚度反演EI北大核心CSCD

激光雷达以其高垂直空间分辨率和高时间分辨率的优势在大气气溶胶监测中具有重要作用。在利用Fernald法反演气溶胶消光系数和光学厚度的过程中,雷达比是反演结果的主要误差源。在目前的应用中雷达比普遍都是取固定值,这就必然给雷达反演带来误差。通过对污染物以及气象数据与雷达比的逐步回归分析,建立了雷达比估算模型,从而实现雷达比的动态估算。研究表明:雷达比的变化与空气中PM2.5质量浓度、相对湿度、SO2和NO2质量浓度等具有明显相关性。相比于固定值,利用动态雷达比反演的气溶胶消光系数和光学厚度精度明显提高。     

混合排列向列相液晶薄盒中–1/2向错引起的有序重构的扩散

基于Landau-de Gennes理论, 利用松弛迭代法, 研究了混合排列向列相液晶薄盒中–1/2向错引起的有序重构的扩散现象, 给出了–1/2向错的核结构、双轴性结构, 以及盒厚减小时有序重构的扩散. 当盒厚小于15ξ时, 随着盒厚的减小, 向错范围和有序重构区域沿基板方向迅速扩散; 当盒厚减小到临界厚度10ξ时, 有序重构的范围扩散到整个液晶盒中, 以向错中心所对应的平面为界, 指向矢一部分垂面排列, 另一部分沿面排列. 本文的研究对拓扑缺陷对向列相液晶中的亚微米胶体粒子的调节作用具有一定的理论指导意义. 关键词： 混合排列向列相液晶薄盒 –1/2向错 有序重构扩散 松弛迭代法     

二维平板光子晶体的等效负折射率测量EI北大核心CSCD

光子晶体特殊的色散特性能导致负折射现象发生。用波束位移法对二维光子晶体平板的负折射现象进行理论计算和实验测量,得到了入射光经平板光子晶体折射后的二维光场分布。测量结果表明,横电(TE)光在光子晶体中发生负折射,出射光沿出射面产生了反方向的横向位移,由此计算出来的负折射率约为-0.44,而横磁(TM)光没有发生负折射。实验结果与仿真结果吻合较好。