受激布里渊散射并行数值模拟研究

为了更深入地研究激光与等离子体相互作用中受激Brillouin散射不稳定性的物理机制,建立了受激Brillouin散射三波耦合数学模型,根据方程组的形式以及数学特征,采用算子分裂方法,坐标平移,高效的并行傅里叶变换和归约密度等算法,编制模拟受激Brillouin散射不稳定性的并行程序,并用数值算例证明其有效性,最后采用近3亿固定网格规模,扩展到4096个核上测试并行性能,并行效率达到81.6%。     

强度调制宽带激光对受激拉曼散射动理学爆发的抑制

激光等离子体不稳定性是困扰惯性约束聚变的难题之一.宽带激光作为抑制激光等离子体不稳定性的有效手段,近年来受到广泛关注.然而,宽带激光在动理学区域驱动的受激拉曼散射等高频不稳定性存在非线性爆发,使抑制效果不及预期.本文提出一种外加强度调制的宽带激光模型.通过选择适当的强度调制包络,能够打断背散光在强脉冲中的放大过程,降低高强度脉冲诱发剧烈爆发的概率,并大幅减少背散光份额和热电子产额.数值模拟表明,强度调制激光对受激拉曼散射具有较好的抑制能力.对于平均功率为1.0×10¹⁵W/cm²,带宽为0.6%的二倍频宽带激光,使用强度调制技术后,反射率下降了1个数量级, 20 keV以上热电子能量份额也由7.34%下降至0.31%.上述研究证实了使用强度调制宽带激光抑制高频不稳定性的可行性,并有望为后续宽带激光驱动聚变实验设计提供参考.     

单模光纤中受激喇曼散射对调制不稳定性的影响

基于修正的非线性薛定谔方程，利用线性扰动理论和数值方法研究了单模光纤中的调制不稳定性.由于受激喇曼散射的作用，使得喇曼增益谱叠加到光纤中的调制不稳定性增益谱上.这样，原本调制稳定的光纤正常色散区也出现了调制不稳定性；而在反常色散区，随着初始功率的增加，常规的调制不稳定性增益谱的增益和频谱范围均增大，而喇曼增益谱的增益增大但其频谱范围基本不变，这样导致常规的不稳定区域逐渐侵入并最终掩盖喇曼增益区.数值模拟验证了解析结果的正确性，并证明了利用反常色散情形下的调制不稳定性可以产生超短脉冲序列，但这种脉冲序列的进一步传输将会出现喇曼孤子自频移现象.     

高功率纳秒光脉冲在单模光纤中的受激喇曼散射及抑制研究

利用包含喇曼增益、抽运消耗、自相位调制、交叉相位调制和群速度色散效应的耦合非线性薛定谔方程组,对千瓦级高功率纳秒脉冲在单模光纤中的传输特性进行了模拟计算.分析了输入脉冲和斯托克斯脉冲的演化过程,研究了大模面积光纤对受激喇曼散射的抑制作用.研究结果表明,采用模面积为530 μm~2的光子晶体光纤作为惯性约束聚变脉冲整形系统的传输介质,能有效抑制受激拉曼散射,不但信号衰减较小,而且中心凹陷程度较低.     

光纤传输系统中互相位调制和受激拉曼散射串扰噪声的比较研究Ⅰ--单级传输系统

在密集波分复用强度调制直接检测光纤系统中 ,导出了包含互相位调制和受激拉曼散射共同作用的强度/相位矩阵表达式。在计算强度噪声谱的基础上 ,研究了互相位调制和受激拉曼散射的相互耦合并用于密集波分复用系统的噪声分析。分析表明 ,受激拉曼散射主要引入低频串扰噪声 ,而互相位调制主要引入高频串扰噪声。相邻较近信道引入的串扰噪声主要来源于互相位调制 ,相邻较远信道引入的串扰噪声主要来源于受激拉曼散射。在单级传输 (无色散补偿 )系统中 ,系统性能一般首先受到互相位调制的限制     

利用超快电子探针诊断受激拉曼散射静电波的数值模拟

利用二维粒子模拟程序EPOCH验证了超快电子束探针诊断受激拉曼散射产生的静电波的可行性。结果表明,电子束探针穿过静电波电场后会在电子束探针的横向上产生密度调制,密度调制呈周期性分布且沿静电波的传播方向移动,密度调制的波数对应静电波的波数且移动速度对应静电波的相速度,因此特定条件下可用于反推电子的温度、密度等信息。在诊断静电波的过程中,电子束探针的束长必须小于静电波的波长或者诊断设备的曝光时间必须小于静电波的周期。本研究提供了一种新型的直接诊断静电波和电子温度、密度的方法,对于推动受激拉曼散射等激光等离子体不稳定性的实验研究具有重要意义。     

大功率单频多芯光纤放大器中抑制受激布里渊散射的分析

针对多芯光纤完善了描述抽运光、信号光和Stokes信号的速率方程组.考虑了温差对受激布里渊散射的影响,利用有限元法求解温度分布方程组,分析了前向和后向抽运方式、对流系数、Stokes初始功率、光纤掺杂粒子密度和光纤长度对受激布里渊散射增益的影响.研究表明：后向抽运方式在抑制受激布里渊散射方面具有明显优势;减小对流系数有助于抑制受激布里渊散射;提高光纤掺杂密度能够加强抑制受激布里渊散射,同时也有助于提高光纤放大器的斜率效率.比较了在相同最佳光纤长度条件下,单芯和19芯光纤放大器的最高工作温度和受激布里渊散射 关键词： 光纤放大器 受激布里渊散射 大功率 有限元法     

光纤传输系统中互相位调制和受激拉曼散射串扰噪声的比较研究 I——单级传输系统

在密集波分复用强度调制一直接检测光纤系统中，导出了包含互相位调制和受激拉曼散射共同作用的强度／相位矩阵表达式。在计算强度噪声谱的基础上，研究了互相位调制和受激拉曼散射的相互耦合并用于密集波分复用系统的噪声分析。分析表明，受激拉曼散射主要引入低频串扰噪声，而互相位调制主要引入高频串扰噪声。相邻较近信道引入的串扰噪声主要来源于互相位调制，相邻较远信道引入的串扰噪声主要来源于受激拉曼散射。在单级传输(无色散补偿)系统中，系统性能一般首先受到互相位调制的限制。     

远程干涉型光纤传感系统的非线性相位噪声分析

以远程干涉型光纤传感系统为背景, 研究了系统非线性相位噪声构成, 对各构成要素的具体影响进行了详细分析和综合评价, 简要讨论了噪声抑制方案. 研究表明, 系统相位噪声主要包括强度噪声转化而来的相位噪声、非线性效应引起激光 线宽展宽导致的相位噪声以及自相位调制和交叉相位调制引入的相位噪声. 受激布里渊散射和四波混频可引入强度噪声并转化为相位噪声, 对于探测带宽较窄的光纤传感系统, 四波混频引入的该部分噪声往往可以忽略. 受激布里渊散射、四波混频和调制不稳定性都可引起激光线宽展宽从而造成相位噪声的增大. 当系统信道数目较多时, 交叉相位调制对相位噪声的贡献不可忽略. 所得结论对远程干涉型光纤传感系统的实际应用具有重要的指导意义.     

相敏检测调制深度对受激拉曼信号强度及信噪比影响研究

受激拉曼散射是相干拉曼散射中的一种，其产生的信号在三阶非线性效应下得到了显著地增强，且没有非共振背景的干扰，光谱与自发拉曼光谱几乎完全一致。因此，基于受激拉曼散射的显微成像技术具有无标记、高特异性、非侵入等优点，已成功运用在生物细胞成像中并取得了许多重大的成就。受激拉曼信号与激发光的波长相同，易受到激发光背景噪声的干扰，为解决该难题，常采用光学调制与相敏检测相结合的方法对其进行检测。检测过程中，调制深度对受激拉曼信号强度和信噪比有重要影响。针对此，基于相关理论深入分析了调制深度对受激拉曼信号强度及信噪比的影响。同时考虑到在生物光谱成像等应用中，细胞光损伤阈值对两束激发光功率之和的限制，分析了不同调制深度下，获取最大信号强度及最佳信噪比的激发光功率配置方法。通过搭建受激拉曼实验系统，以二甲基亚砜为研究对象，进行实验验证。研究结果表明，在光损伤阈值的限制条件下进行受激拉曼损耗检测时，同一调制深度下，当泵浦光与斯托克斯光光功率比为1:1时信号强度达到最强，比值为1∶2时信号的信噪比达到最佳。在泵浦光与斯托克斯光光功率比相同的条件下，受激拉曼信号强度和信噪比均随调制深度的降低而降低且近似呈线性...     

Parameter design of a liquid-filled sloshing system

<正>The nonlinear governing equations of the liquid sloshing modals in a cylindrical storage tank are established. Through analytical analysis,the analytical expressions of the solutions of this kind of system are obtained.With different parameters,the dynamical behaviors of the solutions are different from the trivial ones.To prevent system instability,two selection principles that the stiffness equations are positive-definite and the nonlinear terms of the system are not regenerative elements are given.Meanwhile,numerical simulations are also given,which confirm the analytical results.     

约束对Birkhoff系统Noether对称性和守恒量的影响

研究约束对Birkhoff系统的Noether对称性和守恒量的影响．首先，建立了Birkhoff系统的运动微分方程．其次，给出了系统Noether对称性的判据．然后，讨论了受约束作用后，Birkhoff系统的Noether对称性发生的变化，并给出了系统的Noether对称性以及守恒量保持不变的条件．最后，举例说明结果的应用． 关键词： 分析力学 Birkhoff系统 约束 Noether对称性 守恒量     

过渡金属原子掺杂的锯齿型磷烯纳米带的磁电子学特性

利用基于密度泛函理论的第一性原理方法,研究了掺杂铁、钴和镍原子的锯齿型磷烯纳米带(ZPNR)的磁电子学特性.研究表明,掺杂和未掺杂ZPNR的结构都是稳定的.当处于非磁态时,未掺杂和掺杂钴原子的ZPNR为半导体,而掺杂铁或者镍原子的ZPNR为金属.自旋极化计算表明,未掺杂和掺杂钴原子的ZPNR无磁性,而掺杂铁或者镍原子的ZPNR有磁性,但只能表现出铁磁性.处于铁磁态时,掺杂铁原子的ZPNR为磁性半导体,而掺杂镍原子的ZPNR为磁性半金属.掺杂铁或者镍原子的ZPNR的磁性主要由杂质原子贡献,产生磁性的原因则是在ZPNR中存在未配对电子.掺杂位置对ZPNR的磁电子学特性有一定的影响.该研究对于发展基于磷烯纳米带的纳米电子器件具有重要意义.     

Aerial Video Trackers Review

Target tracking technology that is based on aerial videos is widely used in many fields; however, this technology has challenges, such as image jitter, target blur, high data dimensionality, and large changes in the target scale. In this paper, the research status of aerial video tracking and the characteristics, background complexity and tracking diversity of aerial video targets are summarized. Based on the findings, the key technologies that are related to tracking are elaborated according to the target type, number of targets and applicable scene system. The tracking algorithms are classified according to the type of target, and the target tracking algorithms that are based on deep learning are classified according to the network structure. Commonly used aerial photography datasets are described, and the accuracies of commonly used target tracking methods are evaluated in an aerial photography dataset, namely, UAV123, and a long-video dataset, namely, UAV20L. Potential problems are discussed, and possible future research directions and corresponding development trends in this field are analyzed and summarized.     

分块式变形镜的计算机模拟

本文提出了多种分块式变形镜方案,利用最佳波前匹配方法推导出了所提出的各种变形镜方案最佳参数的计算公式,并以补偿大气湍流能力的角度评价各种变形镜方案,通过计算机模拟获得了一些重要结论,为变形镜的实际制做奠定了必要的基础。     

亲水性材料固相萃取-紫外导数光谱法检测血中茚满二酮灯抗凝 …

本文报导了血中茚满二酮类抗凝血杀鼠剂敌鼠、氯敌鼠、杀鼠酮的亲水性材料固相萃取－紫外导数光谱检测法。血样用pＨ５缓冲液等体积稀释后加于西雷脱硅藻土柱上,柱用乙酸乙 酯洗脱,将洗脱液挥发干净,剩余物用pＨ１０缓冲液溶解,测定所得溶液的二阶导数光谱进行定性和定量分析。三种杀鼠剂以１０mg／Ｌ的量加于空白血中测得萃取率为８５％以上,血中三种杀鼠剂的检出限低于２ｍｇ／Ｌ。萃取中亲水性硅藻土可用硅胶和氧化铝代替,     

Periodic waves in nonlinear metamaterials

Periodic waves are presented in this Letter. With symbolic computation, equations for monochromatic waves are studied, and analytic periodic waves are obtained. Factors affecting properties of periodic waves are analyzed. Nonlinear metamaterials, with the continuous distribution of the dielectric permittivity obtained, are different from the ones with the discrete distribution.     

Ablation of Transparent Materials Using Excimer Lasers for Photonic Applications

For many years, the development of effective ablation or laser machining techniques for making micro-optical components has been the key factor in the birth of new photonic devices and systems. In this article, the ablation characteristics of two types of the most important transparent materials, transparent polymers and glasses, are studied. Simple shaped microcavities are first machined for studying the fundamental ablation parameters, including threshold fluence, effective absorption coefficient, and ablation rate. In studying polymer ablation, five standard grades and five proprietary polymeric compounds are selected. Ablation techniques using these transparent polymers for making arrayed ferrules and curved microlenses are presented. Applications of these ablated microstructures for optical fiber connectors, optical fiber coupling and alignment, and transparent chip encapsulants, are introduced and demonstrated with emphasis on the quality of the ablated profiles and dimensions to satisfy the required performance. In glass ablation, borosilicate glasses are considered and their associated ablation behaviors are studied. The procedures to ablate glass-based arrayed microstructures with flat and curved surfaces are described. The utilizations of these arrayed microstructures for optical waveguide, wave absorber, and beam guider, are specifically discussed. Finally, concluding remakes for future trends are presented.     

C,N, O原子在金属V中扩散行为的第一性原理计算

基于密度泛函理论, 采用第一性原理计算方法研究了C, N, O原子在金属V中的扩散行为. 首先, 讨论了C, N, O原子在V体心立方晶格中的间隙占位情况, 分析了其在间隙位置与V晶格的相互作用, 并探究了这种相互作用对金属V电子结构的影响. 研究结果表明: C, N, O原子在V的八面体间隙位置更为稳定, 并且C, N, O原子的2p电子与V的3d电子之间有比较强的成键作用; C, N, O原子的扩散势垒分别为0.89, 1.26, 0.98 eV, 并得出了其扩散系数表达式; 最后, 通过阿仑尼乌斯关系图对比了三者在V中扩散系数的大小, 并计算出体系温度在500–1100 K之间时其在V中的扩散系数, 计算结果与实验值基本符合.