Excitation of chorus-like waves by temperature anisotropy in dipole research experiment (DREX): A numerical study

Due to their significant roles in the radiation belts dynamics, chorus waves are widely investigated in observations,experiments, and simulations. In this paper, numerical studies for the generation of chorus-like waves in a launching device,dipole research experiment(DREX), are carried out by a hybrid code. The DREX plasma is generated by electron cyclotron resonance(ECR), which leads to an intrinsic temperature anisotropy of energetic electrons. Thus the whistler instability can be excited in the device. We then investigate the effects of three parameters, i.e., the cold plasma density nc, the hot plasma density nh, and the parallel thermal velocity of energetic electrons, on the generation of chorus-like waves under the DREX design parameters. It is obtained that a larger temperature anisotropy is needed to excite chorus-like waves with a high nc with other parameters fixed. Then we fix the plasma density and parallel thermal velocity, while varying the hot plasma density. It is found that with the increase of nh, the spectrum of the generated waves changes from no chorus elements, to that with several chorus elements, and then further to broad-band hiss-like waves. Besides, different structures of choruslike waves, such as rising-tone and/or falling-tone structures, can be generated at different parallel thermal velocities in the DREX parameter range.     

基于声光滤光和液晶相位调谐的高光谱全偏振成像新技术

为了获取高光谱分辨率、高空间分辨率、高偏振精度、高信噪比和稳定性好的全部Stokes参量光谱图像, 考虑到声光可调谐滤光器(acousto-optical tunable filter, AOTF)的±1级衍射光的正交特性, 提出用一个AOTF滤光, 一个液晶可变延迟器(liquid crystal variable retarder, LCVR)进行相位调制和两个CCD相机分别对±1级衍射光成像的高光谱全偏振成像新技术. 从所采用的光学元件的穆勒矩阵出发, 阐述了该技术的基本工作原理; 理论分析表明, LCVR不但不会影响到第一个Stokes参量的探测精度, 而且后3个Stokes参量的相对误差分别优于0.064%, 0.31%和3.97%; 利用原理样机获取了450–700 nm、光谱带宽为10 nm的26个光谱通道的图像数据, 成像质量良好; 以工作波长为600 nm的入射光为例, 对其全部Stokes参量图像进行了具体分析讨论. 结果表明, 该新技术原理正确, 方案可行. 该研究可为光谱偏振成像技术提供新的理论和实现方案.     

含复合缺陷层的光子晶体的光学特性

运用传输矩阵法研究了在一维光子晶体中插入缺陷层的透光特性。在无缺陷层的一维光子晶体中能产生467~510 nm、1 279~1 715 nm两处明显的光子带隙。重点研究了插入缺陷层后,在1 279~1 715 nm的光子带隙中缺陷层厚度和入射角度大小分别与透射光谱变化的关系。研究发现：缺陷模的位置对入射角变化很敏感;出现缺陷模的数量和插入缺陷层的数量相同;一维光子晶体厚度的增大不会改变缺陷模的数量和位置,只改变透射峰的宽度和透射率。     

波导随机散射系统的激光发射

提出在随机分布的散射微粒中嵌入环形波导结构以改善随机激光器的随机发射特性。利用时域有限差分法(FDTD),数值模拟了内嵌环形波导的随机散射系统及其对比结构中光场的分布,得到了各结构的模式频谱。结果显示,本结构只在中心处有激光出射,表明环形波导的存在可以影响随机系统的激光发射,减少激光的模式输出,并在一定程度上增强了出射激光的强度。     

单轴应力对一维镜像光子晶体光子局域态透射峰的影响

利用传输矩阵法研究了镜像异质三周期一维光子晶体中的光子局域态随单轴应力发生变化的特性. 对于镜像异质三周期光子晶体, 由于其镜像结构, 破坏了光子晶体的有序性, 产生了一个缺陷态, 使其在较宽的光子禁带中心有一个光子局域态透射峰. 研究表明: 当对镜像异质三周期光子晶体施加单轴应力时, 其中的光子局域态透射峰会随着应力的改变而发生剧烈的变化. 当外部微弱的机械应力施加到光子晶体上时, 对光子晶体形成一个拉伸应变, 拉伸应变引起光子晶体结构的变化, 进而大幅度影响光子局域态透射峰的透射率.结果表明: 透射峰的透射率明显受单轴应力的影响. 这些特性可为用此结构的光子晶体设计超高灵敏度压力传感器提供理论参考. 关键词： 光子晶体 单轴应力 光子局域态 传输矩阵     

Fabrication and measurement of optical characterization of one dimensional photonic crystal with defect

Numerical calculations based on the transfer matrix method are carried out, and the results of band gap with resonance peaks are obtained. The electron beam lithography technology （EBL） and induction coupling plasma （ICP） etching are used to make the photonic crystal （PC） structures, and from several scanning electron microscope images, the PC structures are observed with features closing to the design. In order to create the tiny PC structures in the right places of the waveguide by the EBL technology at different time, some alignment markers are deposited on the chip, which are made of gold that deposited on titanium for its good adhesion to the underlying Si. An optical testing bed is designed for measurement of the optical characterization of PC structures. Through the analysis of the measured data, a △λ value of 0.8 nm is obtained and for the centre frequency of 1547 nm, a very high quality factor value of 1933 can be obtained. The 3-rim difference represents only a 0.2% error from the theoretical centre.     

酸处理和负载ZnCl2粘土结构的影响及应用研究

目前,Ｆｒｉｅｄｅｌ－Ｃｒａｆｔｓ反应的催化剂主要还是容易造成严重污染的ＡｌＣｌ３,ＺｎＣｌ２和ＦｅＣｌ３等酸性氯化物。随着环保呼声的日益高涨,有的地方已实行环保一票否决制,故寻找可以代替ＡｌＣｌ３类的环境友好固体酸催化剂,已成为化工生产中的当务之急...     

静态傅里叶变换干涉具在大视场探测中的应用

为了同时满足大视场、实时探测的要求,采用静态傅里叶变换干涉具,通过计算在-45°～45°范围内关于入射角度与相干条纹的光程差函数,仿真结果显示,倾斜入射干涉具会造成干涉条纹变密、暗带增宽、探测波长偏移等结果.提出了一种采用双干涉具循环运算的激光方向、波长的求解方法.采用折射率为1.46、斜楔角度1°的静态傅里叶变换干涉具做实验.由试验结果可知,每改变1°所对应的波长变化为2 nm,应用该方法可以在较大视场范围内求解激光方向及波长信息.     

基于双弹光级联差频调制的波片参数测量研究

为了实现对波片快轴方位角和延迟量参数快速、高精度测试,提出了一种基于双弹光级联差频调制的波片参数测量方案。选用两个工作频率不相同的弹光调制器级联,构成偏振分析测量装置。波片的两个参数被加载到偏振分析装置的调制信号中,采用数字锁相技术同时提取调制信号的基频项和差频项,然后完成波片全部参数求解。按照原理分析,搭建了实验系统,并完成了系统初始偏移值定标,完成了632.8 nm的1/4波片,532 nm的1/4波片和1/2波片实验测量。实验结果表明,本文方案的快轴方位角测量最大偏差为0.2°,角度测量标准偏差为0.02°;波片的相位延迟量标准偏差优于5.64×10^-4 rad,单点数据测量时间仅为200 ms。考虑到波片材料的双折射色散,根据检测激光波长下测量的相位延迟量,进一步计算出应用波长的波片延迟量。测量值与理论值最大偏差不超过1.17 nm,延迟精度优于λ/300。本文方案实现了高速、高精度和高灵敏的波片参数测量,可为波片加工测试和实验定标提供有效手段。