基于变形场测量数据主元压缩的模型参量反求方法

利用主元分析法对数字图像相关技术所测结构变形信息进行数据压缩,并进一步用于力学模型未知参量的反求计算。首先,为降低数字图像相关技术所测庞大数据的应用成本,提出利用主元分析法对结构表面变形场数据进行压缩,实现在保留结构表面变形信息主要特征的前提下显著降低数据量的目的;其次,针对压缩后的数据建立了基于最小二乘法的力学模型参量反求模型,并利用高斯牛顿法进行求解;最后,以具体算例从计算精度、收敛速度和抗噪性等方面验证了数据压缩对模型参量反求的效果。研究结果表明,所提方法在显著降低使用数据量的前提下,能够有效提高力学模型参量反求计算的收敛速度,特别是对于包含多个模型参数的反求问题,具有较高的精度和较好的稳定性。     

Principal parametric and three-to-one internal resonances of flexible beams undergoing a large linear motion

A set of nonlinear differential equations is established by using Kane‘s method for the planar oscillation of flexible beams undergoing a large linear motion. In the case of a simply supported slender beam under certain average acceleration of base, the second natural frequency of the beam may approximate the tripled first one so that the condition of 3 : 1 internal resonance of the beam holds true. The method of multiple scales is used to solve directly the nonlinear differential equations and to derive a set of nonlinear modulation equations for the principal parametric resonance of the first mode combined with 3 : 1 internal resonance between the first two modes. Then, the modulation equations are numerically solved to obtain the steady-state response and the stability condition of the beam. The abundant nonlinear dynamic behaviors, such as various types of local bifurcations and chaos that do not appear for linear models, can be observed in the case studies. For a Hopf bifurcation,the 4-dimensional modulation equations are reduced onto the central manifold and the type of Hopf bifurcation is determined. As usual, a limit cycle may undergo a series of period-doubling bifurcations and become a chaotic oscillation at last.     

利用双色啁啾激光场产生超短的单个阿秒脉冲

数值研究了氦原子在两束啁啾激光场形成的组合场驱动下所发射高次谐波的特点.计算结果表明,当两束啁啾激光场的形式为δi(t)=-βiωit2/T (i=1,2)并且啁啾参数分别为β1=0.3和β2=0.6时,高次谐波谱的平台区域能得到很大的扩展,随后通过激光场强度以及相位的优化,谐波截至能量延伸到了812eV.最后通过叠加谐波次数从160次到210次,210次到260次,260次到310次,可获得一系列脉宽为33as的单个阿秒脉冲.     

泵浦光强度对纠缠光子品质的影响

纠缠源亮度和品质直接决定其作为量子信息处理资源的应用价值,研究参量转换过程中纠缠对的产生效率和品质随泵浦激光强度的变化关系对制备高品质纠缠源具有基础意义.利用参量下转换、极化后选择和符合计数技术,制备了Einstein-Podolsky-Rosen(EPR)偏振纠缠态.研究了泵浦激光强度对纠缠光子产生效率、对比度和保真度的影响.结果表明,随泵浦激光强度增大,纠缠对产生效率保持不变,也即纠缠源亮度随激光强度增大而线性增大;纠缠光子的对比度、保真度随激光功率增大而下降.     

锌磷酸盐玻璃掺杂VO~(2+)吸收光谱和EPR谱研究

3d1离子(如VO2+,V4+)是一类非常重要的离子,其掺杂电子顺磁共振谱已有大量的研究,积累了丰富的实验数据。利用3d1离子在四角压缩八面体对称中EPR参量的高阶微扰公式,计算了锌磷酸盐玻璃晶体中掺杂VO2+的EPR参量(g因子g‖,g⊥和超精细结构常数A‖,A⊥)和光吸收谱。由于锌磷酸盐玻璃晶体中掺杂VO2+中配体O2-的自旋-轨道耦合参量ζ0p(≈150cm-1)与中心过渡金属3d1离子V4+的ζ0d(≈248cm-1)相差不太大,故来自配体的自旋-轨道耦合参量ζ0p对EPR参量和光吸收谱的贡献必须予以考虑。采用重叠模型建立了杂质中心结构参数与电子顺磁共振(EPR)参量以及光吸收谱之间的定量关系;通过拟合锌磷酸盐玻璃中V4+中心的EPR参量和光吸收谱理论与试验符合,获得了杂质中心[VO6]8-基团的局域结构;研究发现,[VO6]8-基团的平行和垂直于C4轴的键长分别为:R‖≈0.175nm,R⊥≈0.197nm,即[VO6]8-基团的局域结构为沿C4轴方向呈压缩的八面体结构;所得EPR参量和光吸收谱的理论值与实验符合很好,并对上述结果的合理性进行了讨论。这说明微扰法可以用来研究材料中掺杂3d1过渡金属离子的EPR参量和光吸收谱。此外,对超精细结构常数(A‖和A⊥)的研究发现,较大的芯区极化常数κ值说明VO2+中未配对的s电子对超精细结构常数有较大的贡献。     

基于MgO:APLN的1.57μm/3.84μm连续波内腔多光参量振荡器研究

报道了一种基于MgO:APLN实现1.57 μm和3.84 μm跨周期参量光连续输出的内腔抽运多光参量振荡器. 采用1064 nm谐振腔与多光参量振荡腔折叠型复合结构, 综合考虑高功率抽运下谐振腔的热稳定性及多光参量振荡过程的光斑模式匹配, 通过对两个子腔谐振结构的数值模拟分析, 确定了最佳腔型参数. 在此基础上, 进一步研究了谐振参量光透过率对振荡阈值、抽运光下转换效率、输出功率稳定性的影响, 最终实现了3.13 W的1.57 μm和0.85 W的3.84 μm参量光输出, 对应斜效率为6.8%和1.9%, 输出功率稳定性分别达到了1.8%和3%.     

基于MgO:QPLN的多光参量振荡器电场调谐特性理论与实验研究

报道了基于掺氧化镁准周期极化铌酸锂(MgO:QPLN)的多光参量振荡器电场调谐特性理论与实验研究. 通过对电场调谐能力与极化结构参数间关联性的理论分析, 确定了高正负晶畴比MgO:QPLN电场调谐的可行性, 并模拟得到跨周期参量光输出波长与加载电压的关系曲线. 实验中通过对MgO:QPLN有效的电场加载, 实现了3.84 μm波段参量光的电场调谐, 频谱调谐带宽约6 nm, 调谐速率接近1 nm/kV, 进一步结合温度调谐, 实现了参量光宽谱段高精度的连续调谐. 所获得实验结果与理论模拟结果基本符合, 电场调谐在精度控制、快速响应方面相比于传统温度调谐更具技术优势.     

“看见”一种新型的二维冰结构

 固体表面与水(冰)形成的界面是自然界中最常见的界面之一。它直接或者间接地影响到我们的日常生活以及工业技术的方方面面,对于该问题的科学研究涉及表面物理、大气化学、环境科学等多个领域。其中,水在固体表面发生的多相结晶过程是人们研究水和固体界面的一个重要方面。在地上,这种结冰过程能形成美丽的冰川,也会导致路面和铁轨结冰而阻碍交通;在空中,这种结冰过程是大气层循环中的一个重要组成部分,同时也是很多起飞机事故的元凶。     

补偿效应研究的一个新视角

补偿效应与Arrhenius方程关系密切。本文为补偿效应研究提供了新视野。用几何图象分析了Arrhenius方程,指出过去认为此方程只表示速率与温度关系是不全面的,忽视了速率常数与活化能关系的研究。从图形看出,指前因子与活化能本身就具有互补关系,虽仅限于每两个不同活化能的情况。反应是一自组织过程。补偿效应的成立有必要条件和充分条件。欲实现补偿效应,从协同学角度考虑,E/T作为参变量必需小于一阈值,以使反应起活。并有一自变量做系列改变,以使A、E随其相似地连续变化,从而连通所有A、E的内在联系,1/T-lnk图中诸直线交于一点。指数分布是非均匀体系最具有普遍意义的分布函数。概率分析指出,补偿效应是A、E在固体表面和内部均呈相似指数分布的产物。对催化反应与非催化反应有普适性。在速率常数中体现为结构分布概率因子及能量分布概率因子。     

长杆高速侵彻的特征控制参量分析

针对理想长杆侵彻,通过对长杆侵彻Alekseevskii-Tate模型近似解进行分析,指出单一的无量纲速度衰减系数α（deceleration index）不足以完全表征长杆高速侵彻的准定常阶段。在此基础上,重新定义了2个无量纲特征参量:Johnson破坏数Φ_Jp和特征时间系数β,2个参量之间的关系为α=β/Φ_Jp。分析表明,Φ_Jp和β（或α和β）可实现对长杆高速侵彻准定常阶段的弹尾速度的完全表征;若再引入长杆弹相对临界速度v_c*,则可完全表征长杆侵彻的准定常阶段。此外,还证明了α能够判定侵彻过程偏离定常状态的程度,并指出通过确定Φ_Jp和β（或α和β）,可针对攻防需求对长杆弹侵彻设计进行指导。