受激发射损耗显微技术中0/π圆形相位板参数优化

采用光的矢量衍射理论,研究了0/π圆形相位板不同设计参数对于受激发射损耗(STED)显微镜中抑制光形成中空聚焦光斑聚焦质量的影响,并进行了数值模拟.相关计算结果表明,当采用不同偏振态、不同光强分布的入射光作为STED光,0/π圆形相位板内径的合理取值范围是不同的,而系统所用物镜的数值孔径对于内径的取值影响较小.在各种不...     

声光调Q激光器所需最小衍射效率的研究

以四能级系统为例, 研究了在输出脉冲能量一定的情况下,声光调Q激光器所需要的最小衍射效率如何确定的问题.通过对调Q反转粒子数密度的求解,获得了调Q激光器输出的一定脉冲能量与腔内损耗、所需最小Q开关的衍射效率和输出镜的反射率等的关系公式.这一结果为声光调Q激光器Q开关衍射效率的设计提供了简便的估算方法.     

光参量振荡器的模型仿真

在傍轴近似条件下建立了OPO的数学模型,通过引入三波混频中时间与空间关系,采用分步傅里叶算法模拟了纳秒级脉冲和连续光波在谐振腔内的三波混频过程。理论模型中考虑了不同频率光波之间的色散关系,可以在高转换效率情况下分析不同泵浦脉冲功率、脉冲时长、腔镜透反射比以及不同种子光输入等情况下的输出波形、功率以及OPO阈值等特性。实验中采用掺杂MgO的周期性极化铌酸锂晶体（MgO∶PPLN）为非线性介质,在输入1.06 m泵浦激光脉冲能量为0.4 mJ时,产生3.8 m闲频光超过0.07 mJ输出,与数值模拟结果0.08 mJ较为符合。     

用于超导脉冲变压器的双饼线圈交流损耗优化

基于二维轴对称H方程法对用于高温超导脉冲变压器的YBCO双饼线圈进行了有限元建模与仿真,研究了分磁环参数和开槽数对YBCO双饼线圈传输原边电流时的磁场特性和交流损耗的影响.仿真结果表明,分磁环能够显著减弱双饼线圈的径向磁场,降低其交流损耗.对分磁环开槽后,径向磁场主要分布在开槽处.当分磁环相对磁导率为100,与线圈间距...     

红外波段高效率低偏振相关损耗光栅的设计

衍射效率高、偏振相关损耗低的衍射光栅是集成波分复用/解复用器件的一种核心元件,在光通信中具有很重要的应用价值。通过利用严格的耦合波理论计算光栅衍射效率的方法,分别编制出了计算TE波和TM波的衍射效率程序。通过改变光栅的面形来进行计算,最终得到了衍射效率高和偏振相关损耗小的光栅面形。     

全光纤模式转换器的设计及优化

提出了一种新型全光纤LP02模宽带模式转换器.基于模式匹配原理采用双芯光纤设计,利用LP11模作为中间过渡模式,实现了宽带模式转换.运用光束传播法和模式耦合理论分析了光纤参量对有效折射率的影响,选择合适的光纤参量实现了模式匹配,分析了纤芯距离等参量对模式转换效率和带宽的影响,对比相同光纤参量下,直接和间接模式转换方法,数值模拟表明,采用间接法能够有效提高模式转换带宽,当要求转换效率大于80%时,这种模式转换器带宽能够达到121nm.     

基于遗传算法的飞机俯仰控制参数优化设计及重构

遗传算法不受问题性质 ( 如连续性,可微性) 的限制,能够处理传统优化算法难以解决的复杂问题,故近年来在控制参数优化方面得到了广泛的应用;但算法中,交叉概率与变异概率的选择没有给出通用标准,通过多种交叉概率与变异概率组合的优化结果比较确定合适的交叉概率与变异概率,然后从几种控制系统常用性能指标中选择最合适的一种做为适应度函数,优化得无故障时控制参数,按照重构后系统开环传递函数保持不变,即系统闭环传函极点不发生变化的原则,由升降舵损伤程度和无损伤时控制参数可得重构后的控制参数;由仿真实验可得,此方法能够较快较精确地确定控制参数,系统无超调,控制效果良好,重构后,系统性能能够保持不变,达到良好的重构效果。     

Pitfalls and Their Remedies in Time-Resolved Fluorescence Spectroscopy and Microscopy

Time-resolved fluorescence spectroscopy and microscopy in both time and frequency domains provide very useful and accurate information on dynamic processes. Good quality data are essential in obtaining reliable parameter estimates. Distortions of the fluorescence response due to artifacts may have disastrous consequences. We provide here a concise overview of potential difficulties encountered under daily laboratory circumstances in the use of time- and frequency-domain equipment as well as practical remedies against common error conditions, elucidated with several graphs to aid the researcher in visual inspection and quality-control of collected data. A range of artifacts due to sample preparation or to optical and electronic pitfalls are discussed, as are remedies against them. Also recommended data analysis strategies are described.     

A Simpler and More Precise Data Processing Method of SPIDER and Its Apparatus Design

1　Ｉｎｔｒｏｄｕｃｔｉｏｎ　　Ｔｈｅｍｅｔｈｏｄｓｔｈａｔｃａｎｍｅａｓｕｒｅｔｈｅｐｈａｓｅａｎｄｔｈｅ ｐｕｌｓｅｄｕｒａｔｉｏｎｍａｉｎｌｙｉｎｃｌｕｄｅｔｈｅＦＲＯＧ[1] (ｆｒｅｑｕｅｎｃｙ -ｒｅｓｏｌｖｅｄｏｐｔｉｃａｌｇａｔｉｎｇ)ａｎｄｔｈｅＳＰＩＤＥＲ[2 ] (ｓｐｅｃｔｒａｌ ｐｈａｓｅｉｎｔｅｒｆｅｒｏｍｅｔｒｙｆｏｒｄｉｒｅｃｔｅｌｅｃｔｒｉｃ ｆｉｅｌｄｒｅｃｏｎｓｔｒｕｃｔｉｏｎ) .ＦＲＯＧ[1] ｕｓｅｓｔｈｅｕｎｋｎｏｗｎｐｕｌｓｅｉｔｓｅｌｆａｓａｔｉｍｅ ｄｅｌａｙｅｄ ｇａ…     

A Simpler and More Precise Data Processing Method of SPIDER and Its Apparatus Design

To measure the characteristics of ultrashort laser pulse, an apparatus design and its data processing based on SPIDER are put forward. In this method, the data processing is very simple and only basic mathematic calculation is needed. Furthermore, the pulse to be measured is avoided to pass through any dispersive structure before it arrives at the nonlinear crystal in the designed apparatus. In such a design, the pulse duration less than 10fs can be measured precisely.     

基于近红外在线装置苹果糖度模型参数优化研究

糖度(SSC)是苹果内部品质主要评价指标之一,近红外光谱技术是预测苹果SSC的首选技术,优化近红外光谱采集装置的参数,可以提升模型的性能。采用本课题组自主研发的动态在线设备采集苹果的近红外光谱(350～1 150 nm),研究不同参数条件下(运动速度、积分时间和光照强度)对近红外光谱预测苹果糖度模型的影响,优化动态在线装置的参数。210个红富士苹果被分为两批,第一批90个苹果样品,经过Kennard-Stone算法(K-S)算法分为建模集和预测集,用于研究不同运动速度、不同积分时间对苹果SSC含量在线预测模型的影响。在0.3和0.5 m·s^-1两种运动速度下,使用多元散射校正(MSC)、小波变换(WT)、标准正态变量变换(SNV)对采集到的光谱进行预处理,对不同移动速度的光谱构建糖度的偏最小二乘回归模型(PLS),结果表明：装置的运动速度为0.5 m·s^-1所建立的预测模型性能较优,在四种不同积分时间中,积分时间为120 ms时,经SNV预处理所建立的模型性能最优,其预测集的相关系数和均方根误差分别为0.968和0.331。第二批苹果120个...     

高非线性光纤中受激布里渊散射快光提前及脉冲形变

基于受激布里渊散射三波耦合方程组,应用小信号分析,研究了高非线性光纤的信号光脉冲提前及形变。结果表明,光纤中信号光脉冲的时间提前量在一定范围内随着输入信号光功率和传输距离的增长而近似线性增长,同时脉冲压缩程度加强;在相同条件下,非线性光纤比普通单模光纤的时间提前量更大,在50 m长的高非线性光纤中,信号光能量在50 m W时实现了203 ns的时间提前量和较小的脉冲形变。高非线性光纤的快光提前效率显著提高,脉冲形变显著减小。研究结果对快光的实现和应用具有参考意义。     

准连续性动脉自旋标记技术在磁共振系统上的序列实现和参数优化

准连续性动脉自旋标记技术(pCASL)是一种新兴的动脉自旋标记脑灌注成像技术(ASL)：一方面,它克服了连续性动脉自旋标记技术(CASL)需要独立发射线圈的硬件限制;另一方面,也避免了脉冲式动脉自旋标记技术(PASL)带来的标记效率低的影响．为了在 1.5 T 磁共振系统上开发一款可稳定应用于临床扫描的 pCASL 序列;并使用该序列准确获得反
应灌注功能的局部脑血流量值(Regional Cerebral Blood Flow, rCBF)．该文利用水模测试pCASL 序列,验证了标记部分的标记性能并通过人体实验,优化了协议中标记位置中心到成像层面中心的距离和标记部分结束点到成像脉冲开始前的等待时间这两项参数．基于优化了参数的 pCASL 协议,扫描 12 组正常志愿者,观测灌注信号分布情况,并对特定灰质区域定量计算,对比不同个体该区域的 rCBF 值．通过人体实验,经验性地确定了延迟时间为 1 200 ms、标记距离为 70 mm 时灌注图像的信噪比达到最优．将两项优化后的参数存入协议中,并使用协议扫描,共获取 12 组结果,其中的 10 组都表明灌注信号稳定均匀,并且灰质区域的 CBF 值同经验结果一致．该工作在1.5 T 的磁共振系统上成功实现了 pCASL序列,经优化参数后的协议扫描,可以获得准确稳定的脑部灌注信号．
     

近红外无创生化分析中集光椭球反射镜参数设计与优化

近红外光谱技术检测速度快,不破坏样品,可在线分析,是血液无创生化分析能够获得应用的最具潜力的方法之一。但是由于人体血液的吸收光谱信号微弱,而常规光谱仪器在近红外无创生化分析中的光能利用率较低,给无创检测技术应用在临床分析上带来了困难。为了解决此问题,利用椭球反射镜的聚光特性,从几何光学角度出发,分析了椭球镜像点位置分布情况,并采用光线追迹方法优化其初始结构,从而将手指漫反射光高效收集到探测器上。通过仿真分析计算,该椭球反射镜的光能利用率比常规无收集装置的利用率提高了近5倍,增强了仪器检测血液吸收光谱信号的能力,有助于提高仪器信噪比。     

Impact of Colored Noise on Population Model with Allee Effect

We study a population model with strong and weak Allee effect driven by internal noise and external noise.Firstly, a single-species population model with Allee effect under environmental colored noise is established, then stable and unstable states are analyzed and interpreted in biology. After that, stationary probability distribution(SPD) of population is derived based on Fokker-Planck equation. Next, mean first-passage time(MFPT) is defined in order to quantify the transition between extinction state and survival state with Allee effect. It is found that population will not extinct when weak Allee effect exists. It is not beneficial to survival of the population with the increase of Allee threshold no matter whether strong Allee effect or weak Allee effect. When strong Allee effect occurs, the correlation time of multiplicative noise plays a positive role in survival of population, while the correlation time of additive noise has a negative effect. Crucially, the phenomenon of resonant activation is firstly discovered in population dynamics with Allee effect. The conclusions we obtain can be applied to the further research of population dynamics in ecology.     

Statistical properties of the photoelectron energy spectrum generated by an intense laser pulse and a continuous X-ray

This study shows that the photoelectron energy spectrum generated by an intense laser pulse in the presence of a continuous X-ray has interesting and useful statistical properties. The total photoionization production is linearly propor- tional to the time duration of the laser pulse and the square of the beam size. The spectral double energy-integration is an intrinsic value of the laser-assisted X-ray photoionization, which linearly depends on the laser intensity and which quantita- tively reflects the strengths of the laser-field modulation and the quantum interference between photoelectrons. The spectral energy width also linearly depends on the laser intensity. These linear relationships suggest new methods for the in-situ measurement of laser intensity and pulse duration with high precision.