光栅衍射效率的二阶标量近似法研究

详细介绍了计算光栅衍射效率的二阶标量近似法,推导出一种简单有效的计算光栅衍射效率的近似公式.给出了利用近似公式对几种情况下光栅衍射效率的计算结果,并与普通标量法、严格矢量法的计算结果进行了比较.     

严格耦合波理论和Kogelnik耦合波理论近似比较

将严格耦合波理论与Kogelnik近似理论比较，研究了Kogelnik理论的近似条件。以两种理论的衍射效率特性曲线的相关或衍射效率计算差别作为判断标准，分析Kogelnik耦合波理论的近似条件。分析结论表明，体全息的Kogelnik理论近似条件与条纹密度、折射率调制度和介质厚度相关，其中反射体全息的近似条件还与条纹面倾角相关。     

Non-Kolmogorov湍流下外差激光雷达探测性能

基于Rytov近似和Huygens-Fresnel原理,推导出外差激光雷达在non-Kolmogorov弱湍流中斜程探测时目标平面的平均光强和闪烁指数,得到外差激光雷达系统效率,并针对广义指数、天顶角、结构常量、基站结构、望远镜孔径和光束类型对系统效率的影响进行了研究.研究结果表明:当广义指数小于3.2或大于3.8时,外差激光雷达的系统效率减小幅度较大;随着天顶角的增大系统效率逐渐减小;双基站结构外差激光雷达的系统效率小于单基站结构;随着望远镜孔径的增大,系统效率存在最低值,并最终趋于平缓;近场时平行光系统效率最大,远场时发散光的系统效率最大.     

多天线信道空间衰落相关性近似算法及其复杂性研究

信道空间衰落相关性(SFC)主要取决于波达信号的功率方位谱(PAS)和多天线阵列收发模式.深入研究了移动通信系统中多天线阵列SFC近似计算法及其复杂性.首先导出在典型PAS为均匀分布、高斯分布以及拉普拉斯分布下的SFC函数的闭合表达式.再研究在波达信号PAS小角度扩展时的近似计算法,建立多输入多输出(MIMO)多天线接收信道模型,深入分析所选择的天线阵列和电波传播参数对MIMO系统信道容量的影响.通过理论计算和仿真实验得出近似计算法在特定条件下具有很好的拟合度,定量分析了近似计算法在对MIMO多天线系统分析时的适用性和计算效率.该算法能极大地减低理论计算复杂性,提高分析和仿真MIMO多天线系统的效率.     

170GHz兆瓦级同轴回旋振荡管的分析计算

回旋管是最有希望应用于正在实施的国际热核实验反应堆计划的微波源器件,然而研究设计符合要求的回旋管还存在很多困难需要解决.对170 GHz兆瓦级光滑同轴回旋管的注-波互作用进行了研究.选取模式谱相对稀疏的TE31,12作为工作模式,利用Matlab编制源程序,计算了同轴回旋管的注-波耦合系数、起振电流.在考虑电子速度零散、腔壁电阻率和单模近似的基础上,对光滑同轴谐振腔的优化设计和注-波互作用进行了仿真,给出了磁场、电压、电流和内导体倾角等参量与回旋管效率的关系.结果表明,电压和磁场对回旋管效率影响较大,电子速度零散对回旋管效率影响较小,因而可降低电子枪的设计要求.此外,优化内导体倾角和同轴谐振腔结构参数可提高注-波互作用效率,降低电子速度零散对互作用效率的影响,获得了约50%的电子效率及1.7 MW输出功率.     

非均匀带电沙粒的电磁散射特性研究

基于瑞利近似推导了平面波入射下非均匀带电球形粒子的散射场及其散射截面,并通过数值仿真讨论了电荷非均匀分布对沙粒微分散射截面、散射效率的影响。数值结果表明:当沙粒表面电荷非均匀分布时,其微分散射截面呈明显空间分布,而电荷均匀分布时近似为各向同性散射;另外给定面电荷密度且电荷非均匀分布时带电沙粒散射效率远小于电荷均匀分布时的对应值,但在某些电荷分布角时恰好相反,随着沙粒带电量的增加其散射效率显著增加。由此说明在利用微波进行沙尘暴遥感或监测中需要同时考虑沙粒表面电荷分布规律及其携带电荷量的影响。     

正弦形和矩形浅槽光栅的衍射效率

本文描述了理想导体正弦形光栅和矩形光栅的衍射效率与入射角之间的近似关系.文章的分析是从电磁场理论入手,解边界条件方程式,作出一些近似使解简化,在一定的条件下得到它们之间的复杂关系的近似解.     

椭球体等形状介质的退极化因子

利用离散偶极子近似和电静态近似的方法研究了具有代表性的椭球体、圆柱体、立方体和其余5种形状介质粒子的吸收效率因子或内部电场,计算了外电场沿不同方向时粒子的退极化因子,阐明了得到任意形状粒子的退极化因子的简易方法.该计算结果可以加深学生对介质形状和退极化场大小关系的理解,并对介质的退极化因子的研究提供一定的参考.     

热成像系统MRTD数学模型的研究

通过研究热成像系统MRTD数学模型发展的历史及成果，推演和变换了最具代表性的10种最小可分辨温差方程，研究分析了各方程之间的内在联系和异同，从而在匹配滤波模型的基础上推导出新的MRTD方程。经理论推导发现建立起来的模型通过近似推导能推导出最具代表性的斯科特方程、罗切斯方程和劳埃德方程。新建立起的方程不仅消除了太多的取样近似，完整描述了三维噪声，而且在眼／脑空间积分中包括了扫描效率和过扫比的影响。     

关于理想气体卡诺循环的一点注记

在证明理想气体卡诺循环的效率时,一般教科书都利用理想气体的绝热过程方程 常数(或与其等价的方程),但是这一方程是在假定y为一与温度无关的常数下得到的近似方程,利用了上述近似方程容易使人怀疑证明的结果是否也有近似的性质.答案自然是否定的,本文提出一种改进了的证明,其中只利用热力学第一定律和理想气体的定义.从而避免了 中含有近似成份的不正确想法。 证明如下: 考虑理想气体的卡诺循环如图(1) (1)1→2.等温膨胀过程.由第一定律和理想气体的内能仅为温度的函数可知。在这个过程中系统内能不变,系统对外作的功等于系统从热源T1中吸…     

原子在红外激光场中产生高次谐波及阿秒脉冲随波长的变化规律

利用强场近似理论,研究了在长波红外激光场(波长800—2000 nm)驱动下氢原子产生的高次谐波,分析了在截止位置附近高次谐波的转换效率随激光波长的变化规律.发现在截止位置附近原子发射高次谐波的转换效率比平台区域的转换效率低,但获得的阿秒脉冲的宽度会随波长的增大而缩短. 关键词： 强场近似 高次谐波 阿秒脉冲     

负折射率材料中二次谐波转换效率的理论分析

研究了二次谐波是负折射率而基频光是正折射率材料中,在考虑吸收系数、走离效应和相位失配的情况下,推导出平面波振幅缓变近似下,二次谐波的耦合波方程.根据该方程在基频光小信号近似下推导出二次谐波转换效率表达式.最后采用数值计算的方法分别研究了相位失配量Δk、走离角ρ和二次谐波的吸收系数α对转换效率的影响.结果表明,由于相位失配量的存在二次谐波的转换效率随负折射率材料长度的变化存在极大值,即负折射率材料长度存在最佳值,并且随着长度的增加,转换效率呈明显的周期性振荡并且极大 关键词： 负折射率材料 二次谐波 转换效率 相位匹配     

基于KTP晶体的斯塔克啁啾快速绝热通道波长转换

通过近似类比原子绝热布居理论,建立了基于KTP晶体的斯塔克啁啾快速绝热通道理论的波长转换模型,系统研究了晶体耦合调制中的耦合迟延参数和宽度参数、泵浦强度、温度、入射波长等因素对转换效率的影响.结果表明在KTP晶体中能实现入射光能量到出射光能量近乎完全的转换,同时转换过程中中间光能量保持极低.离最优晶体耦合调制参数越远,转换效率越低.转换效率先随泵浦强度的增大不断增大,当转换效率达到最大值,增大泵浦强度对转换效率几乎无影响.温度和入射波长的变化对转换效率影响较小.研究结果表明基于KTP晶体的斯塔克啁啾快速绝热通道理论的波长转换具有很好的鲁棒性.该研究可为紫外到中红外光源的获取以及光子器件的制造提供理论依据.     

大学物理热学教学的几点释疑

文章针对大学物理热学教学,选取了最概然速率与最概然动能的关系、卡诺循环效率的非近似证明、范氏气体的内能与热容量等3个典型问题进行拓展性延伸讨论与重点释疑。结果表明:最概然速率vp所对应的动能εv(p)不等于最概然动能εp的根本原因在于二者所对应的统计间隔不同;只用热力学第一定律和理想气体状态方程推导出卡诺循环的效率,能有效解决精确结果被近似化的尴尬;范氏气体的定压摩尔热容量不遵从迈耶公式,也不再是一个常数,而是与温度和体积呈现相对复杂的非线性关系。本文对突破热学教学难点,进一步理解热现象的物理本质有很好的开启作用。     

Kerr效应和虚光场对三能级原子-场系统光子反聚束效应的影响

研究Kerr介质中,非旋波近似下,一个级联型三能级原子与光场相互作用的二阶相干度的时间演化,讨论了Kerr效应和虚光场效应对场的光子反聚束效应的影响.结果表明,虚光场的影响使系统出现量子噪声;而Kerr介质常量x、共振频率ω的增大及原子-场耦合系数g的减小都将降低原子对激发场的吸收效率,削弱受激辐射场的光子反聚束效应,其中以g的变化对系统的影响最为明显. 关键词： 非旋波近似 Kerr效应 反聚束     

BBO晶体倍频中的温度场与光场耦合模拟

首先建立了无限大晶体截面近似下的时-空4维光场和温度场耦合的倍频模型. 并在瓦级功率激光抽运下,利用解析公式和迭代方法数值模拟了BBO晶体内的倍频过程.得到了基频光和倍频光的振幅和转换效率曲线以及温度场分布,展示了温度场及光场的时间演化过程. 其次分析了抽运功率和晶体长度对转换效率和温度场的影响. 结果给出,温度分布对转换效率和光束质量都有较大影响;对热效应引起的相位失配进行补偿能够很好地改善转换效率的下降,因此必须在实际应用中加以考虑. 关键词： 倍频 温度场 BBO晶体     

多频微波静磁波与导波光互作用研究

分析了磁光薄膜中同时激发的多个频率的静磁波对导波光的衍射作用过程,以三频为例推导了三级近似的耦合模方程,对于两频磁光作用的理论计算与实验基本一致.对于三频磁光作用,数值分析结果表明：对于主衍射效率（Principle Diffraction Efficiency,PDE）,小信号时只需考虑一级磁光作用.在超出小信号范围且PDE达到峰值之前,第三级磁光作用对PDE影响很小,只需考虑前两级磁光作用.小信号时,得到了PDE的近似解析表达式,在一定的频率间隔范围内与耦合方程的一级近似解较为符合.     

基于三波耦合波方程数值精确解分析外腔高效和频对腔模的影响

基于外部谐振腔可以实现两基频激光的高效和频转换,通常可以采用泵浦不消耗近似(PUA)或小信号近似(SSA)来理论模拟实验结果。然而当基频光功率相近且转换效率较高时,此两种近似的误差就会变得不可接受,然而三波耦合波方程(TWCE)解析解通常需要进行椭圆积分,直接数值求解就变得简单易行。本文首先基于龙格-库塔方法求解准相位匹配下的TWEC,并与PUA和SSA下的解析解进行比较分析,确定了两种近似的适用条件;最后基于该精确数值解结合腔模理论对外腔高效和频对腔模线型的影响进行了研究。     

辐照损伤对CCD暗电流和电荷转移效率的影响

研究了伽马射线辐照对CCD敏感参数的影响,获取了CCD器件暗电流和电荷转移效率参数随辐照剂量的变化规律,辐照试验结果表明,暗电流参数的增长和电荷转移效率参数的衰减与辐照剂量近似成线性关系。     

辐照损伤对CCD暗电流和电荷转移效率的影响

研究了伽马射线辐照对CCD敏感参数的影响,获取了CCD器件暗电流和电荷转移效率参数随辐照剂量的变化规律,辐照试验结果表明,暗电流参数的增长和电荷转移效率参数的衰减与辐照剂量近似成线性关系。