Dynamically controlled asymmetric transmission of linearly polarized waves in VO2-integrated Dirac semimetal metamaterials

We numerically demonstrated a novel chiral metamaterial to achieve broadband asymmetric transmission (AT) of linearly polarized electromagnetic waves in terahertz (THz) band. The proposed metamaterial unit cell exhibits no rotational symmetry with vanadium dioxide (VO$_{2}$) inclusion embedded between Dirac semimetals (DSMs) pattern. The resonant frequency of AT can be dynamically tunable by varying the Fermi energy ($E_{\rm F}$) of the DSMs. The insulator-to-metal phase transition of VO$_{2}$ enables the amplitude of the AT to be dynamically tailored. The transmission coefficient $|T_{yx}|$ can be adjusted from 0.756 to nearly 0 by modifying the conductivity of VO$_{2}$. Meanwhile, the AT parameter intensity of linearly polarized incidence can be actively controlled from 0.55 to almost 0, leading to a switch for AT. When VO$_{2}$ is in its insulator state, the proposed device achieves broadband AT parameter greater than 0.5 from 1.21 THz to 1.80 THz with a bandwidth of 0.59 THz. When the incident wave propagates along the backward ($-z$) direction, the cross-polarized transmission $|T_{yx}|$ reaches a peak value 0.756 at 1.32 THz, whereas the value of $|T_{xy}|$ well below 0.157 in the concerned frequency. On the other hand, the co-polarized transmission $|T_{xx}|$ and $|T_{yy}|$ remained equal in the whole frequency range. This work provides a novel approach in developing broadband, tunable, as well as switchable AT electromagnetic devices.     

Complex dynamical behaviors of compact solitary waves in the perturbed mKdV equation

In this paper, we give a detailed discussion about the dynamical behaviors of compact solitary waves subjected to the periodic perturbation. By using the phase portrait theory, we find one of the nonsmooth solitary waves of the mKdV equation, namely, a compact solitary wave, to be a weak solution, which can be proved. It is shown that the compact solitary wave easily turns chaotic from the Melnikov theory. We focus on the sufficient conditions by keeping the system stable through selecting a suitable controller. Furthermore, we discuss the chaotic threshold for a perturbed system. Numerical simulations including chaotic thresholds, bifurcation diagrams, the maximum Lyapunov exponents, and phase portraits demonstrate that there exists a special frequency which has a great influence on our system; with the increase of the controller strength, chaos disappears in the perturbed system. But if the controller strength is sufficiently large, the solitary wave vibrates violently.     

高功率激光装置前端能量控制系统

针对神光Ⅱ高功率激光装置前端预放系统输出的能量设计了一种远程能量控制系统,包括半波片-偏振片组合衰减装置以及闭环负反馈控制系统的设计.在光学调整方案上,设计了半波片-偏振片组合衰减装置,对激光能量进行衰减控制.在控制算法上,实现了对能量控制的闭环比例积分微分调整.在调整准确度上,实现了调整准确度为1%,误差低于0.1%的精确控制.本文所设计的高功率激光装置前端能量控制系统利用能量计、步进电机与计算机软件之间的相互通信来实现对能量的闭环比例积分微分控制,适用范围广,可扩展性好,并具有简单易调整、控制精密、结果准确等特点.     

基于遗传算法的自由曲面优化设计

为解决传统点光源近似设计方法难以满足实际应用需求的问题,基于遗传算法提出了一种面向扩展光源的自由曲面优化设计方法.该方法以虚拟点光源的辐射分布函数、原点位置偏移量及目标面尺寸因子等参数作为优化对象,首先对种群中任意个体根据能量守恒定律及Snell定律建立并求解偏微分方程,得到对应于该组虚拟参数的自由曲面,然后以实际扩展光源进行光线追迹,并综合考虑目标面照度均匀度和系统传输效率得到个体适应度,据此对种群进行选择、交叉和变异,直至优化结果满足设计要求.设计了发散半角为10°的均匀照明系统,光源采用直径为30mm的圆盘朗伯源,在Trace/pro环境下与传统设计方法进行对比,结果表明:系统均匀度从58.3%提高到93.5%,辐射传输效率从61.8%提高到72.9%,且光束质量对目标面距离的变化具有很好的稳定性.该设计方法能较好地实现对扩展光源辐射在空间分布的调控,对扩展光源系统设计具有重要指导意义.     

一种基于子面拼接的光线追迹算法

为解决自由曲面设计过程中多个软件之间数据传输引起的限制和繁琐,提出了一种基于子面拼接的光线追迹算法.该算法首先用三角形微面元来拟合光学器件表面,然后从光学器件出发分别建立和光源及探测目标面的映射关系,以各微面元的空间位置、法向矢量及面元所对应的立体角来计算该面元可接收到的光源辐射功率,并据此得到探测面上的照度分布.为验证本文算法的有效性,基于Matlab 7.14平台编写了相应程序,并与Trace/Pro进行了对比仿真实验.结果表明,该追迹算法具有较高的追迹效率和精度,易于与计算模块融合成为闭环的反馈优化设计系统,实现曲面设计的自动优化,以取得更好的设计效果,并节约仿真和优化时间,具有广泛的实用价值.     

基于刻蚀反应的纳米结构空心化（英文）

中空纳米材料的可控合成使其在催化、能量转换与储存、生物医药等领域具有广阔的应用前景.本专论旨在揭示刻蚀反应对纳米结构空心过程的关键影响.讨论了通过增强纳米粒子表面在刻蚀液中的相对稳定性来精确操纵中空化过程的策略,主要关注3种刻蚀策略,包括硬模板法、氧化还原辅助中空法和表面钝化自模板法.最后,对基于刻蚀反应的纳米结构空心化可控合成未来的发展方向进行了展望.     

TiO2纳米管阳极氧化制备机理及热处理对其影响

采用阳极氧化方法,在NH4F+H2O的乙二醇溶液体系下制备了TiO2纳米管列阵薄膜,建立了TiO2纳米管列阵薄膜的"电场诱导"生长模型。TiO2纳米管的管形结构形成与TiO2的半导体性质相关。纳米管表面吸附的纳米粒子与管壁间空间有关系。经过退火处理的纳米管管口由12~14个直径为25~35 nm的纳米颗粒团聚体组成,600℃时,纳米管结构已被破坏。经过300~600℃之间不同温度处理后的TiO2纳米管呈现锐钛矿晶态,比表面积随温度升高呈下降趋势。     

圆二色性对旋光现象的影响

分析旋光活性物质的圆二色性对旋光现象的影响,给出了一种测量介质圆二色性的方法。     

γ 辐照法制硫化镍纳米非晶及其晶化

以γ射线辐照硫代硫酸钠和硫酸镍的混合水溶液,所得沉淀物经乙醇多次清洗后６０℃下烘干。将所得粉末样品分别在氩气氛中１６０－５００℃焙烧４h,使用Ｘ射线衍射（ＸＲＤ ）及扩展Ｘ光吸收精细结构（ＥＸＡＦＳ）分析样品的结构。结果表明,１６０℃以下烘干所得样品为纳米非晶,其Ｎi－Ｓ壳层为四配位结构,Ｎi－Ｓ键长为０．２２１ｎｍ。经３００℃焙烧后,非晶默认为ＮiＳ微晶,Ｎi－Ｓ壳层变为八面体六配位（红镍矿型）结构,     

昆明6种唇形科中草药铜锌含量特征分析

对昆明６种唇表科中草药铜锌含量特征进行了分析。结果表明,生药和水提物中铜锌含量的频数呈现正态分布,相互间呈正相关,但生药铜锌含量与相应的提取率却呈现负相关。生药中外铜比值约大于１,水提物中除匍匐风轮菜外,锌铜比值均有提高。