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相似文献
 共查询到19条相似文献,搜索用时 171 毫秒
1.
黄方意  时家明  袁忠才  汪家春  许波  陈宗胜  王超 《物理学报》2013,62(15):155201-155201
当前国内学者对等离子体天线的研究主要集中于柱状天线和反射面天线, 而在国外已有学者以等离子体阵列结构设计了功能多样的智能天线系统. 为了较系统地了解这一新的设计思路, 基于等离子体散射理论对中心单元激励的圆形定向天线阵进行了理论和实验研究. 设计了一个16元等离子体无源振子的圆形天线阵, 实现了天线电磁波单波束和多波束的定向辐射. 通过理论计算和分析, 阐述了天线电磁波单波束和多波束辐射的原理. 通过建立实验系统, 测试了圆形天线阵的定向辐射特性. 实验结果和理论值接近, 说明该等离子体圆形天线阵可以实现天线电磁波的定向辐射和多波束辐射. 另外, 该天线阵还具有快速切换辐射方向、参数快速重构、雷达隐身性良好的优点. 关键词: 等离子体 定向天线阵 单波束 多波束  相似文献   

2.
非相干光源无衍射光的自重建   总被引:1,自引:0,他引:1       下载免费PDF全文
范丹丹  吴逢铁  程治明  朱健强 《物理学报》2013,62(10):104219-104219
基于Hankel 波理论分析了非相干光源产生Bessel光束的自重建特性, 利用光学设计软件ZEMAX模拟了Bessel光束经过轴上圆形障碍物后的截面光强分布. 由于发光二级管(LED) 具有一定的频谱宽度且不像激光具有很高的相干度, 因此我们采用一定频宽范围的连续谱来描述. 从模拟结果可以直观地看出Bessel光束被轴上圆形障碍物遮挡后逐步完成自重建, 说明用LED非相干光作为光源具有自重建特性.实验上采用LED和轴棱锥元件产生Bessel光束, 然后通过轴上圆形障碍物、轴上方形障碍物, 并拍摄了不同位置处的截面光强分布图, 证实了非相干光源产生Bessel光束的自重建特性.实验结果和模拟结果相符合. 关键词: 无衍射光束 LED光源 轴棱锥 自重建  相似文献   

3.
利用不均匀材料提出了一种折射率正负梯度交替表面, 并利用几何光学法和电磁场数值仿真方法对其机理进行了研究与验证, 发现其可以操控电磁波的传播: 在一定的参数下, 其可以将空间中的入射电磁波一直束缚在介质中, 或在介质中传播一定距离后再实现电磁波的释放; 同时该结构具有宽带、极化无关等特性. 利用该结构可引导能流, 减小后向散射截面, 可用作隐身表面.  相似文献   

4.
理论上利用高斯谢尔模型和交叉谱密度的传播公式得到部分相干Bessel光束经过环形孔径的光强表达式.通过Mathcad软件数值模拟光强表达式,得到在不同传播距离的截面光斑图,结果表明部分相干Bessel光束在经过环形孔径后会产生空心光束.实验中以绿光LED为光源,经轴棱锥聚焦得到部分相干Bessel光束,在其无衍射距离内放置环形孔径.使用体视显微镜照相系统拍摄部分相干Bessel光束经过环形孔径的衍射光斑图,得到的结果与模拟结果吻合.  相似文献   

5.
提出了一种基于石墨烯带的太赫兹波段的1 bit编码超构材料,可以实现太赫兹波束的数目、频率、幅度等参数多功能动态调控.该结构由金属薄膜、聚酰亚胺、硅、二氧化硅、石墨烯带组成.通过对石墨烯带施加两种不同的电压,可以实现一定频率范围内相位差接近180?的"0"和"1"数字编码单元,进而构成1 bit动态可控的编码超构材料.全波仿真结果表明,不同序列的编码超构材料能够实现波束数目从单波束、双波束、多波束到宽波束的调控.相同序列的编码超构材料,通过施加石墨烯带的不同电压能够实现宽频段波束频率的偏移.对于000000或者111111周期序列的编码超构材料,通过施加石墨烯带的不同电压还能够实现波束幅度的调控.因此这种基于石墨烯带的编码超构材料为灵活调控太赫兹波提供了一种新的途径,将在雷达隐身、成像、宽带通信等方面具有重要的意义.  相似文献   

6.
杨艳飞  陈婧  吴逢铁  胡润  张惠忠  胡汉青 《物理学报》2018,67(22):224201-224201
基于菲涅耳衍射积分理论和巴比涅原理,推导出像散Bessel光束经圆形障碍物后的光强分布一般表达式.数值模拟了像散Bessel光束经圆形障碍物遮挡后光场的自重建过程,并设计相关实验进行验证,实验结果与理论模拟基本符合.结果表明:零阶像散Bessel光束经过轴上和离轴障碍物后均会发生光束重建现象.随着传输距离的增加,像散Bessel光束的外轮廓尺寸变大、中心光点阵列数增多,逐渐重建出不同于障碍物前的完整光束.并且观察到光束在重建过程中横向和纵向的重建速度并不一致,存在一定的速度差.利用螺旋相位板产生高阶像散Bessel光束,验证了高阶像散Bessel光束经障碍物遮挡后同样具有自重建特性.研究结果对像散Bessel光束在多层面粒子操纵方面的应用具有参考价值.  相似文献   

7.
编码超构表面实现双波束独立可重构   总被引:1,自引:0,他引:1       下载免费PDF全文
近年来,有源超构表面因其对电磁波的灵活、动态调控而备受关注.本文设计并分析了一种有源可编程超构表面单元,并探讨了其在双波束、多波束独立可重构方面的应用.理论分析了如何实现对称双波束、非对称双波束电磁波辐射以及多波束独立可重构,并对所设计的编码超构表面进行仿真分析和实验验证.全波仿真结果表明,超构表面具有较好的辐射性能,主瓣辐射方向与理论计算结果一致.作为实验验证,我们加工了样品并在标准微波暗室中进行了测试.实验测试与仿真分析结果吻合良好,均表明该超构表面在微波频率能够对双波束进行独立的动态调控,且波束方向性较好.因而,这种可编程超构表面有望进一步实现多通道信息传输,并在无线通信系统中具有良好的应用前景.  相似文献   

8.
闻远辉  陈钰杰  余思远 《物理学报》2017,66(14):144210-144210
以艾里光束为代表的自加速光束是一类在自由空间中具有弯曲传播特性的新型特殊光束.这类光束因其具有无衍射、自加速和自修复等奇异特性引起了人们的广泛关注,有望应用于光学微粒操控、激光微加工、全光路由和超分辨成像等诸多领域.由于艾里光束只能沿着抛物线的轨迹传播,限制了其在实际应用中的灵活性,因而设计出能够沿着不同轨迹传播的自加速光束是这一研究领域的关键问题,而基于焦散线方法的自加速光束设计是解决该问题的有效途径之一.这一方法是将设计的传播轨迹与光学焦散线联系起来,通过分析形成该焦散线所需的光线簇构造出对应的初始场分布.基于该原理并经过不断发展,不同类型的自加速光束相继得以实现,并且借助维格纳函数还可以同时实现实空间和傅里叶空间的自加速光束设计,为自加速光束的应用提供了更多的可能性.本文对基于焦散线方法的自加速光束设计原理和进展进行全面介绍.  相似文献   

9.
轴棱锥——透镜系统的光束传输与变换   总被引:4,自引:1,他引:3  
对平面波经过轴棱锥--透镜系统的整个演绎过程进行详细的理论分析,数值模拟和实验验证.平面波经过轴棱锥产生横向光场不变的近似无衍射光,在最大无衍射距离内加入合适透镜将产生局域空心光束(Bottlebeam),而空心光束的尺寸可通过改变透镜焦距进行控制.当光束继续传播,贝塞尔(Bessel)光发生自重建(Self-reconstruction),但重建的Bessel光将会发散,光强随着传播距离增大而迅速下降,且中心亮斑尺寸也迅速增大.通过引入另一聚焦透镜对光束进行修正,恢复了Bessel光束的无衍射的特性.利用显微镜-CCD光束分析系统获得不同传播距离的截面光强分布,实验结果和理论分析及数值模拟相吻合.  相似文献   

10.
UUV平台自噪声会对舷侧阵产生干扰,从而影响其探测性能,本文针对平台尾部自噪声源的直达噪声和海面反射噪声,提出了基于近场聚焦逆波束形成的平台噪声自适应抵消方法。文中利用UUV平台设计参数、深度以及运动姿态信息对尾部自噪声传播到舷侧阵的路径建立几何模型,并分析了影响该路径的因素;通过该模型,平台尾部自噪声能够实时自适应地通过聚焦波束形成被估计出来,从而在舷侧阵的接收信号中实现干扰抵消。仿真结果与海试实验数据处理结果表明,该方法能够有效抑制尾部自噪声干扰,显著提高UUV探测弱目标的能力。  相似文献   

11.
D. Mugnai  P. Spalla 《Optics Communications》2009,282(24):4668-19581
Recent years have witnessed important developments in the use of electromagnetic waves. Beyond the traditional utilization in the field of communication, electromagnetic waves found applications in many, and different, fields of research. An interesting field of research is related to the detection and characterization of buried objects of non-metallic nature. We present here a detailed analysis of localized electromagnetic waves (of the Bessel type) in the scalar approximation, after reflection on surfaces constituted by absorbing media. We show that the Bessel beam does not modify its shape when propagating in absorbing media, and that the reflected field intensity of the beam presents a gain with respect to a plane wave. We also analyze how this gain depends on the parameter values.  相似文献   

12.
In this paper a flat structurally tunable acoustic metasurface is constructed based on the helical unit cell. The length of the acoustic channel can be tuned by the screw-in depth of the helix. Accordingly, the wave phase for the transmitted acoustic wave can be tuned and the wavefront can be manipulated. Then multifunctions such as anomalous refraction, point focusing, beam focusing and self-bending can be realized and switched just by screwing in or out the helixes. At the same time, the broadband operating frequency is also realized. The experiments for anomalous refraction and point focusing are also performed, and the results show that the designed metasurface is effective. The present studies have important applications in dynamic manipulation of acoustic waves by metasurfaces.  相似文献   

13.
Scattering of a Bessel beam by a sphere   总被引:1,自引:0,他引:1  
The exact scattering by a sphere centered on a Bessel beam is expressed as a partial wave series involving the scattering angle relative to the beam axis and the conical angle of the wave vector components of the Bessel beam. The sphere is assumed to have isotropic material properties so that the nth partial wave amplitude for plane wave scattering is proportional to a known partial-wave coefficient. The scattered partial waves in the Bessel beam case are also proportional to the same partial-wave coefficient but now the weighting factor depends on the properties of the Bessel beam. When the wavenumber-radius product ka is large, for rigid or soft spheres the scattering is peaked in the backward and forward directions along the beam axis as well as in the direction of the conical angle. These properties are geometrically explained and some symmetry properties are noted. The formulation is also suitable for elastic and fluid spheres. A partial wave expansion of the Bessel beam is noted.  相似文献   

14.
产生多个高光强梯度局域空心光束的理论与实验   总被引:1,自引:1,他引:0  
程治明  吴逢铁  方翔  范丹丹 《光学学报》2012,32(11):1114001
在实验中用贝塞尔光束与球面波叠加得到多个具有高强度梯度的局域空心光束(BB)。用衍射理论分析了贝塞尔光束与球面波叠加的光场,借助软件对两光场相干叠加的光强分布进行了模拟,结果表明在球面波的焦点附近能够形成多个高强度梯度的BB。实验中贝塞尔光束和球面波分别用轴棱锥和透镜对平行光聚焦获得,使两光场在同一传播轴上相干叠加,在球面波焦点附近观察到多个BB。通过对比可知,贝塞尔光束与球面波叠加所得BB比用两束贝塞尔光束干涉产生的BB在暗域处具有更大的光强梯度,更有利于稳定的粒子囚禁。  相似文献   

15.
马秀波  李恩邦 《光学学报》2012,32(8):829002-296
无衍射光束球散射性质的研究目前一般采用贝塞尔光束,但是贝塞尔光束在物理上是不可实现的。贝塞尔高斯光束作为近似无衍射光束,是亥姆霍兹方程在傍轴条件下的解,并且可以用激光振荡器直接产生,但其光束宽是有限的。应用傅里叶变换,平面波谱展开和球面矢量波函数展开法,推导了非偏振贝塞尔高斯光束的球散射远场的无量纲散射函数。通过数值模拟,对非偏振的贝塞尔高斯光束与贝塞尔光束,高斯光束的球散射远场进行了比较,比较发现:当球散射体偏离光轴时,非偏振贝塞尔高斯光束跟贝塞尔光束散射远场的差异主要是散射强度的差异,但是散射极点所在的方向基本保持不变;贝塞尔高斯光束和贝塞尔光束的散射在光束圆锥角方向上比较显著,但高斯光束的前向散射比较显著。  相似文献   

16.
Mitri FG 《Optics letters》2011,36(5):606-608
The scalar wave theory of nondiffracting electromagnetic (EM) high-order Bessel vortex beams of fractional type α has been recently explored, and their novel features and promising applications have been revealed. However, complete characterization of the properties for this new type of beam requires a vector analysis to determine the fields' components in space because scalar wave theory is inadequate to describe such beams, especially when the central spot is comparable to the wavelength (k(r)/k≈1, where k(r) is the radial component of the wavenumber k). Stemming from Maxwell's vector equations and the Lorenz gauge condition, a full vector wave analysis for the electric and magnetic fields is presented. The results are of particular importance in the study of EM wave scattering of a high-order Bessel vortex beam of fractional type α by particles.  相似文献   

17.
利用空间诱导色散补偿介质色散   总被引:4,自引:0,他引:4  
杨振军  卢光山  胡巍 《光学学报》2004,24(7):916-921
研究了超短脉冲贝塞尔光束在色散介质中的传输特性 ,指出空间诱导色散效应可以用来补偿介质色散作用 ,从而可以在色散介质中实现无衍射无色散的类时空孤子波的传输。用理论推导和数值模拟的方法得到的具有反常色散性质的空间诱导色散可以有效地补偿介质色散。数值模拟的结果表明 ,由于超短脉冲贝塞尔光束的无衍射无色散传输距离受到高阶色散效应和贝塞尔光束空间受限两方面的限制 ,无衍射无色散传输只能在有限距离内近似实现。通过增加脉冲长度可以减小高阶色散效应的影响。在传输距离小于衍射距离时 ,空间诱导色散效应可以很好地描述脉冲演化和色散补偿过程  相似文献   

18.
The main feature of Bessel beams realized in practice is their ability to resist diffractive effects over distances exceeding the usual diffraction length. The theory and experimental demonstration of such waves can be traced back to the seminal work of Durnin and co-workers already in 1987.Despite that fact, to the best of our knowledge, the study of propagation of apertured Bessel beams found no solution in closed analytic form and it often leads to the numerical evaluation of diffraction integrals, which can be very awkward. In the context of paraxial optics, wave propagation in lossless media is described by an equation similar to the non-relativistic Schrödinger equation of quantum mechanics, but replacing the time t in quantum mechanics by the longitudinal coordinate z. Thus, the same mathematical methods can be employed in both cases. Using Bessel functions of the first kind as basis functions in a Hilbert space, here we present a new approach where it is possible to expand the optical wave field in a series, allowing to obtain analytic expressions for the propagation of any given initial field distribution. To demonstrate the robustness of the method two cases were taken into account: Gaussian and zeroth-order Bessel beam propagation.  相似文献   

19.
All beams of electromagnetic radiation are made of photons. Therefore, it is important to find a precise relationship between the classical properties of the beam and the quantum characteristics of the photons that make a particular beam. It is shown that this relationship is best expressed in terms of the Riemann-Silberstein vector - a complex combination of the electric and magnetic field vectors - that plays the role of the photon wave function. The Whittaker representation of this vector in terms of a single complex function satisfying the wave equation greatly simplifies the analysis. Bessel beams, exact Laguerre-Gauss beams, and other related beams of electromagnetic radiation can be described in a unified fashion. The appropriate photon quantum numbers for these beams are identified. Special emphasis is put on the angular momentum of a single photon and its connection with the angular momentum of the beam.  相似文献   

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