基于远场干涉的扫描干涉场曝光光学系统设计与分析

高斯光在远离束腰位置能得到直线度极高的干涉条纹,基于此提出了一种基于远场干涉的新型扫描干涉场曝光(SBIL)系统。建立了条纹相位非线性误差关于高斯光束腰半径、入射角度及束腰到基底距离的解析表达式。通过数值仿真,详细分析了条纹相位非线性误差与上述参数的关系。研究结果表明,该光学系统可以有效地将条纹相位非线性误差限制在纳米量级,并具有光路简洁、装调误差宽容度较高的优点。适当缩短束腰到基底的距离,可有效解决曝光光斑边界处条纹相位非线性误差恶化的问题。     

预测声屏障插入损失的抛物方程法及其初始声场研究

Salomons建立的抛物方程(CNPE)方法可以预测非均匀环境中的声屏障插入损失。但是该方法在声屏障与声源距离较近时会产生较大误差。文中通过理论分析发现产生该问题的原因在于CNPE方法所使用的Gauss初始场仅适用于小仰角(10°以内)范围内的声波。为解决Gauss初始场引起的问题,推导了可以用于较大仰角声波的更高阶数的Gauss初始场。通过数值仿真对比了不同阶数的初始场在CNPE方法中的效果。结果表明:4阶初始场是最适合CNPE方法的初始场,将该初始场与CNPE方法相结合,可以准确预测当声屏障与声源距离较近时的插入损失.      

带电螺线管磁场的数值研究

从毕奥-萨伐尔的基本定律出发,引入有效半径、有效空间位置和有效空间取向等概念,通过比较电流环和磁偶极场的远场近似计算与严格的带电螺线管磁场的计算结果,采用优化螺线管结构和构建计算模型,可以有效地克服螺线管本身带来的空间磁场有限长度效应.在有效空间范围内进行数值模拟的结果表明,磁偶极场的远场近似不仅可以满足磁场计算的精度要求,而且具有极高的计算速度.可以实时地实现具有多带电螺线管复杂结构的电磁计算,满足电磁空间定位和电磁导航的要求.     

高斯光束计算平板波导自由传输区远场分布及其修正

对近轴近似条件下求解亥姆霍兹方程得到的高斯光束显式传播公式做了分析，同时，基于基尔霍夫衍射理论，在菲涅耳近似的条件下给出了相应的高斯光束在远场的传播公式，在此基础上，对近轴近似条件做出了定量分析，给出了这个近似条件引入的误差，提出了一种计算高斯光束远场分布的修正方法，并采用有限差分-光束传播方法(FD-BPM)来检验各种方法的准确性。把这种修正方法应用到平面光集成波导器件，如阵列波导光栅(AWG)、蚀刻衍射光栅(EDG)等器件的设计和模拟中，可以大大降低工作的复杂性，同时可以得到精确的结果。     

小孔衍射和近场散射数值计算的格林函数方法

从简谐光波满足的亥姆霍兹方程出发,将由格林定理得到的介质分界面上的积分方程转化为以表面上的光波及其导数为未知量的线性方程组,并对其进行数值求解,实现了光场的数值计算。然后将这一方法应用于亚波长尺度的小孔衍射的光波以及自仿射分形表面产生的随机光场及其在近场区域范围内的传播的计算。在随机表面产生的光场计算中．提出了类比推导夫琅禾费面上散斑场自相关函数的方法产生随机表面,以及计算其导数的傅里叶变换方法。对光场的计算结果表明,在近场范围内,光场随离开表面的距离的增加而迅速变化,其传播特性完全不同于光场在远场范围内的传播特性。     

柱坐标下光波场在垂直光轴方向的参考面上的复振幅表示

在柱坐标下从微分波动方程推导柱面光波和高斯球面波的场分布，并利用远场近似条件导出在垂直光轴方向的参考面上这两种光波的复振幅表示。     

轴对称射流气动声场的数值模拟

构造了Kirchhoff积分和CFD计算相结合的算法,采用高精度差分格式对不同喷口马赫数的轴对称射流进行数值模拟,并以此作为近场声源,运用Kirchhoff积分方法研究远场气动噪声.数值结果表明,远场噪声具有方向性,噪声声压在离开对称轴20°处达到最大值.随着传播距离增大,噪声方向性逐渐减弱.     

基于积分方法的二维平行剪切层声远场预测

本文采用二维Ffowcs Williams＆Hawkings(FW-H)方程对平行剪切层远声场辐射特性进行了研究。近流场时间精确数据通过计算气动声学(Computational Aeroacoustics,CAA)技术数值模拟获得,声远场信息则通过FW-H方程对近流场内的可穿透积分面进行积分获得。该方法首先采用具有解析解的涡/尾缘干涉问题进行了校核,进一步采用CAA/FW-H匹配技术对二维平行剪切层声辐射问题进行了预测,计算结果表明,积分解与计算域内的CAA数值解吻合较好。     

大功率半导体激光器远场光分布特性

对于以TM模工作的大功率半导体激光器,基于偏轴高斯光束模型,推导了描述其光波传播特性的非傍轴矢量场模型,数值计算了大功率半导体激光器光束的远场光强分布和发散角特性,讨论了bar型半导体激光器的远场光分布特性,给出了bar型半导体激光器的远场光强分布模型及数值仿真结果.仿真结果表明,大功率半导体激光器的矢量光场和标量光场...     

光纤组束激光对可见光硅CCD的有效干扰距离分析

为了分析光纤组束激光对可见光硅CCD的有效干扰距离,对组束激光功率及可见光CCD的饱和阈值进行了分析。在弱湍流和热晕条件下对组束激光的远场功率密度进行了数值计算,计算结果表明该条件下组束激光对可见光CCD的有效干扰距离达到10km左右,组束激光是未来实施光电干扰的又一有效途径。