Supermode analysis of seven-core photonic quasi-crystal fibers

We design custom-shaped modes for a sixfold symmetric photonic quasi-crystal fiber （PQF）, an optical fiber with a sixfold symmetric quasi-periodic array of air holes in the cladding region. The supermodes of the PQF are calculated by the finite element method, and the coupling of an in-phase supermode for the quasi-periodic optical fiber is numerically optimized to obtain identical values. The optimization is guaranteed by the selection of appropriate PQF design parameters. The eigenvalue equation associated with a seven-core PQF is derived from a coupled mode equation. We realize mode shaping and provide the far-field distribution mode of PQFs. The results are beneficial for the structural design and uniform distribution of the in-phase supermodes of PQFs.     

高光谱偏振成像全Stokes参量获取新方法

考虑到现有Stokes参量获取方法测量速度慢、测量精度低、系统结构复杂等特点,提出了一种基于双液晶可调相位延迟器(liquid crystal variable retarder,LCVR)和声光可调滤波器(acousto-optic tunable filter,AOTF)的光谱偏振成像系统中全Stokes参量的新获取方法。从AOTF和LCVR的工作原理出发,介绍了系统的基本探测原理;根据偏振分析提出了快速获取全Stokes参量的新方法--该方法选取四个固定的LCVR控制电压,同时控制两个相同的LCVR对光波进行相位调制,得到四组(八个)两两相同的相位延迟量即可求得Stokes参量。此外,设计了能够稳定输出均方根为0~+8.72 V连续可调方波的LCVR控制器,并对其进行定标,实现了不同波长下光波的精确调制。搭建实验样机,以偏振方向分别为0°,90°和45°的三个偏振片P₁,P₂,P₃作为偏振测量目标,测得了波长为632 nm时的全Stokes参量图;以画有夹角为30°的红色、绿色、蓝色三色线条的实验板作为光谱测量目标,对400～750 nm光谱范围的71个通道(光谱带宽为5 nm)进行光谱成像,得到了与红色、绿色和蓝色的分析谱段范围相一致的光谱曲线。结果表明,该系统不仅可以快速准确地获取全部Stokes参量,而且系统结构简单、成像质量良好。     

改进型混合表面等离子体微腔激光器的研究

设计了一种拥有增益介质脊和空气间隙的改进型混合表面等离子体微腔激光器,并在微腔的两端面镀一层50 nm厚的银反射镜,有效地提高了纳米激光器的性能.基于COMSOL Multiphysics软件分别构建二维截面和三维立体模型,在1550 nm的工作波长下对该改进型结构的传输性能以及微腔性能进行分析.结果表明:该激光器具有显著的亚波长限制能力和很大的传输距离,最长距离可以达到1.29 mm.测试该激光器的微腔性能时,通过调整结构参数获得了高质量因子、低增益阈值以及深亚波长下的超小有效模式体积0.001092μm~3和超高的Purcell因子8.29×10~5.与先前结构对比,在结构参数统一时,所设计的结构具有更低的激光激射阈值和更强的微腔局域能力.所设计的改进型混合表面等离子体微腔激光器可以作为各种光子器件的基本构建模块,并可应用于传感、纳米聚焦和纳米激光等领域.     

一种反激光窃听预警系统的窃听源定位研究

激光窃听技术通常不直接照射被窃听目标, 且由于玻璃散射的原因, 利用现有的拦截式激光预警技术无法获取其窃听源方位等信息, 针对该问题, 提出利用CCD相机结合滤光片的方案对窗户进行凝视成像的反激光窃听预警系统, 同时, 构建了窃听激光源、被照射玻璃上的散射激光光斑以及反激光窃听系统之间的空间几何模型, 结合边缘检测等图像特征提取算法以及最小二乘图像拟合算法对散射激光光斑轮廓进行拟合, 推导出窃听激光光源来袭方位的数学模型。实验结果表明:所搭建的激光窃听预警系统不但可以检测到照射到玻璃上的窃听光斑, 且可以有效地追溯到该激光束的方位角和俯仰角信息, 定位精度≤ 4°, 从而达到了对窃听源定位的目的, 有助于推动现有激光预警技术的进一步发展, 且在国防安全等领域发挥积极作用。     

变系数高阶中立型泛函微分方程的振动性与渐近性

考虑变系数高阶中立型泛函微分方程 在—10的限制,改进以往的相应结果。本文结果对高阶泛函方程x~((n))(t) p_i(t)x(t—τ_i(t))=0也是适用的。     

LaF3包覆改性提升LiNi0.6 Co0.2 Mn0.2 O2正极材料电化学性能的研究

高镍LiNi_(0.6)Co_(0.2)Mn_(0.2)O_2正极材料因诸多优势,广泛应用于锂离子动力电池。进一步抑制材料不可逆相变,提升结构稳定性和电化学性能是材料大规模应用的关键。本文采用LaF_3包覆改性材料。测试结果表明,LaF_3包覆在材料表面形成了均匀的包覆层,且未改变材料的形貌和晶体结构。随包覆比例越大,包覆层越厚。LaF_3包覆材料具有较好的循环和倍率性能,这是由于LaF_3包覆层减少了脱锂态下材料对电解液的氧化,抑制了惰性层的形成,从而降低了循环过程中的阻抗。包覆比例为1. 0 wt%的材料性能较优,在3. 0～4. 3V电压范围、5. 0 C倍率下放电比容量为114. 3 mAh·g~(-1),较原材料(90. 5 mAh·g~(-1))提升显著;在3. 0～4. 6 V电压范围、1. 0 C倍率下循环100周之后,容量保持率可达84. 7%。     

CoB/C催化硼氢化钠水解制氢的性能

使用浸渍负载-还原法及化学镀法制备了活性炭负载的CoB催化剂,研究了这些催化剂催化硼氢化钠水解制氢反应的性能。在温度为20℃,反应液为1%NaBH4+5%NaOH的条件下,浸渍负载-还原法制备的CoB/C催化剂的产氢活性为2 022mL.min-1.g-1(Co),而化学镀法制备的CoB/C催化剂的产氢活性可达2 503 mL.min-1.g-1(Co),相同条件下非负载的CoB催化剂的产氢活性仅为1 351 mL.min-1.g-1(Co)。化学镀法制备的CoB/C催化剂重复使用5次后其活性仍能保持初始活性的70%,而浸渍负载的CoB/C催化剂及非负载的CoB催化剂的活性分别降至初始活性的30%和10%,化学镀法制备的CoB/C催化剂显示出更好的催化性能。此外该催化剂在空气中放置30 d后催化活性没有明显下降,这为其存储和使用带来了便利。进一步的物理化学表征表明,非负载的CoB极易团聚,形成的二次粒子粒径在400~800 nm,而活性炭负载的CoB催化剂团聚现象则大大减弱,CoB的分散性明显好于非负载催化剂。载体的存在可进一步阻止CoB活性组分在催化反应过程中发生团聚而避免活性下降。化学镀法制备的催化剂中,载体与CoB之间有更强的相互作用而使得后者结合紧密,分散良好,不易流失,催化剂整体上具有更好的稳定性。     

基于微梯形弹光晶体的大光程差PEM研究

针对目前基于弹光调制器(photoelastic modulator,PEM)的傅里叶变换光谱测量技术(PEM-FTS)的光谱分辨率低,并且PEM调制光程差有限、多次反射对入射光斑大小要求高且光能利用率低等缺点。提出一种基于微梯形八角结构弹光晶体的大光程差PEM方法。通过改进弹光晶体结构,使其为微梯形八角结构,两个通光面略微成一定夹角,该结构PEM不仅可以有效提高PEM调制的最大光程差,而且对入射光斑要求较小。理论推导分析了该PEM的最大调制光程差,并推导得出任意角、任意位置入射时PEM的最大调制光程差公式;通过多物理场耦合仿真软件COMSOL Multiphysics 4.3a对PEM的振动模态和应力分布进行分析;结合PEM的最大调制光程差和光能利用率,分析了寻找最佳入射角的方法。设计加工该PEM,其中弹光晶体选用硒化锌晶体,压电晶体选用压电石英晶体。采用波长为632.8 nm的氦氖激光进行实验分析,实验结果显示,在相同驱动电压下,该PEM的最大调制光程差是普通PEM的19.25倍,与理论仿真的相对误差为1.3%。     

激光告警接收机灵敏度和信噪比分析及实验验证

为了对抗现代战争中日趋严重的激光威胁,激光告警技术已成为亟需研究的课题之一。灵敏度和信噪比是激光告警系统重要的性能指标,它直接影响告警系统整体的探测性能。文中根据信号统计检测理论,提出了一种计算相干探测光谱识别型激光告警接收机灵敏度和信噪比的方法。首先,分析了激光信号和接收机噪声的概率分布。然后,基于阈值探测理论和奈曼—皮尔逊准则,通过引入探测概率因子和虚警概率因子,建立了信号电流方程,进而得到了灵敏度和信噪比的计算表达式。最后,利用该方法对自行研制的光栅衍射激光告警接收机的探测灵敏度和信噪比进行了理论计算和相关的实验验证, 结果表明：由该方法计算的灵敏度和信噪比与实验结果基本相符。     

光纤中拉曼散射回波超高灵敏度探测技术研究

与布里渊散射不同,石英光纤中斯托克斯拉曼散射与光纤所受应力无关,只是绝对温度的函数,而且其拉曼频移为1.395×1013 Hz, 比布里渊散射易于提取,作为分布式光纤温度传感器的传感信号有一定的优势,但斯托克斯拉曼散射信号比布里渊弱,其峰值功率在APD中产生的光电流在nA级,低于APD的噪声电流,经光电转换后信号的信噪比小于1,傅里叶变换以及小波变换都无法有效地处理这类信号。通过对斯托克斯拉曼散射信号进行特征分析后,采用累加与小波降噪的综合方法提取该信号,实现在APD噪声电流以下的超灵敏度探测,达到每度0.104 nA的温度灵敏度,低于本系统所有APD噪声电流2.3 nA的1个数量级。