基于光学衰减原理的盐水置换和混合流动研究

根据光线透过盐水溶液产生衰减原理,利用流场内密度与光照强度的对比关系,提出通过图像灰度确定流场内密度分布特征的测试方法。采用这种实验方法,结合单一点源羽流条件下卷吸作用,模拟由热压产生的置换流动和混合流动。对于无热源的置换流动实验,当出口面积保持在5.1 cm²时,进口面积由28.9 cm2增加到52.7 cm²并不会显著增加体积流量。这表明对于置换通风,当进出口面积相差较大时,流量由进出口中较小的面积开口确定。对于有热源条件下置换流动,随着有效开口面积增加,热分层高度增加,且上部分层高度内的密度降低。实验数据显示,卷吸系数α取0.13时理论预测与实验结果一致。在有固定热羽流条件下进行了混合流动实验,确定流量修正系数ε等于2.21,该系数与开口大小和盐水密度无关,反映固定浮力通量与变浮力通量条件下通过开口流量的比值。通过理论分析和实验结果对比,证明了利用光学衰减原理确定盐水浓度的方法是一种有效的实验测试方法。     

光纤中的集成光学与离散光学

光纤集成光学和离散光学有望成为光子学集成的一个新分支。这种集成技术可以通过离散的方法方便地在一根光纤中控制和操纵光波,也为集成光学与离散光学的研究提供了一个灵活方便的平台,为微光子器件和系统集成提供了一种有效的方法和手段。文章简要总结了在光纤内实现光学器件集成和微光学系统集成的主要思想和关键技术,探讨了离散光学需要考虑的核心内容,为该方向的进一步发展提供了若干前期的研究基础。     

光学双稳态离散模型的动力学行为

对描写光学双稳系统的延时微分方程作了离散化处理，在Ｎ＝１的情况下，得到一个二维迭代方程，研究结果表明：系统刚失稳时不是单模振荡，而是四模同时振荡，并且各自以独立的方式随着参数Ａ而变化并以倍周期分叉道路进入混沌，同时，在周期三窗口发现了另一个共存的吸引子，其吸引域具有类似二维Ｍａｎｄｅｂｌｏｒｔ集的分形结构。 关键词：     

基于几何光学的泡沫滴/水滴光散射计算模型

为深入研究舰船泡沫 水两用幕的光衰减机理,建立了基于几何光学的泡沫滴/水滴光散射强度分布计算模型。利用该模型对液相折射率m2为1.20至1.50范围内、气泡相对半径r为0至0.99的球状泡沫滴和水滴、散射角为1至10内的光散射强度进行了数值计算。结果表明,泡沫滴/水滴对可见光具有强烈的散射作用,内的散射强度与入射光强度之比T随的增大而提高,最高可增加2个数量级;随m2的增大而降低,m2从1.30至1.40变化,T降幅最高达11.6%;随r的增加先下降而后提高,达到最低0和最高80.8%;T最低值对应的最优气泡半径ro随m2的降低和的增大而提高,从0.1最多增至0.4。该结论可为舰船泡沫 水两用幕技术的发展提供必要的理论基础。     

泡沫型干扰幕的光学衰减性能研究

泡沫型干扰幕是为解决多波段干扰领域有关问题研究的新技术。利用专用导弹综合测试系统,对其光学衰减性能进行了测试。一般只需几到几十厘米厚的干扰幕即可使得基于可见光、红外、激光的导弹制导系统失效,表明它对光传播具有明显的衰减作用,可以满足不同温度下不同目标干扰光学侦察与制导的作战使用要求。研究结论可为泡沫型干扰幕的战术运用设计提供必要的理论基础和实验依据。     

泡沫-水两用幕厚度与光衰减效果的关系

理论分析与实验研究了水幕系统施放泡沫-水两用干扰幕产生的泡沫幕/水幕施放厚度与光衰减效果的关系。实验对空中和模拟甲板表面施放不同气流量比例的4～32层离散液滴状水幕和泡沫幕,测量其对平行光的衰减。实验结果表明:对于不同泡沫-水两用幕施放位置和气流量比例,随着施放厚度的增加,光衰减效果均明显提高,透射照度的衰减最高可达95.8%（空中）与98.4%（甲板表面）;透射照度衰减的速率随施放层数的增加而逐渐减小。     

衰减相移掩模及其编码制作方法研究

在霍普金斯理论的基础上,对方孔的传统掩模、衰减相移以及加入光学邻近效应校正的衰减相移掩模在硅片表面光强分布的计算表明,衰减相掩模有提高光刻分辨率的显著功能,提出一种制作衰减相移掩模的编码方法。理论计算表明,该编码方法能够达到预定的衰减参数。     

非扫描衰减全反射探测法监控光漂白过程

提出了一种基于衰减全反射原理的实时探测方法。其实验框架由半导体激光器、空间滤波器、聚焦透镜、耦合棱镜、CCD接受装置等组成。激光束先经空间滤波器扩束，再由透镜聚焦，以一定角宽度的光束聚焦于耦合棱镜底面，由于棱镜底面的波导结构，在反射光斑中会出现若干条吸收峰，即显示出标志波导模式的一组黑线，若外界条件变化时(如紫外光照射、电极化等)，波导薄膜某些参量会受外界条件的变化而变化，表现为黑线的移动，可根据黑线的移动量，精确测量每一时刻波导薄膜的折射率和膜厚等参量。利用这种技术，可以广泛地用于条波导制作、镀膜监控、薄膜极化监控、工业气体浓度监控等领域。     

钴纳米结构光学性质的离散偶极近似分析

基于离散偶极近似理论,模拟分析了四种不同钴纳米结构的光学性质,具体讨论了钴单质半径、钴金合金材料的组分、钴金核壳结构中的内核大小及壳厚度、钴空心球的尺寸及空球壳厚度等参数对其消光光谱的影响。结果表明,半径50nm的钴颗粒水溶液消光效率最大,且散射强度优于吸收;中空钴球相比实心颗粒消光谱红移,内半径40nm、壳厚5nm的空心钴纳米结构在可见光区域的消光效率最高;半径50nm、钴金原子成分比值为1的合金颗粒在可见光区域具有较宽的散射光谱;随钴金核壳结构中核壳尺寸的增大,消光谱都由显示有两个峰位的波形演化为一个半高宽较大的波形,颗粒特性受核壳金属的共同作用。这些结果可以为其在太阳能领域等应用中的结构参数选择提供参考和借鉴。     

分立式与分布式光纤传感关键技术研究进展

光纤传感技术已广泛应用于航空航天、石油化工、电子电力、土木工程、生物医药等领域,其技术形式主要体现为分立式和分布式.分立式光纤传感技术利用光纤敏感器件作为传感器来感知被测参量的变化,光纤作为光信号的传输通道连接光纤传感器及后端的解调装置;分布式光纤传感系统基于光纤瑞利散射、拉曼散射或布里渊散射等光学效应,利用光纤本身作为传感器,可对沿途的光信号进行大范围、长距离传感.本文介绍了分立式与分布式光纤传感中主要关键技术的研究进展,并对未来的研究和发展方向进行了探讨.     

利用声衰减反演气泡群分布的方法研究

通过测量含气泡水的声衰减反演气泡群参数是获取水中气泡分布的重要方法,但是经典方法忽略了较高浓度气泡水中的强频散特性和气泡振动参数的改变,导致反演较高浓度气泡群分布时会产生巨大误差.为解决这个问题,本文基于等效媒质理论建立起了声衰减和相速度的联系,并考虑了含气泡水平均量对气泡阻尼系数和共振频率的影响.在此基础上,通过将反...     

高精度的光纤衰减系数测试系统的设计

利用常规仪器设备，设计了一套集光、机、电为一体的光纤衰减测量,实现了数字化监测显示，并可与微机接口；采用双光路法，消除了由于光源光强不稳定产生的误差。     

Growth and collapse of laser-induced bubbles in glycerol--water mixtures

Comprehensive numerical and experimental analyses of the effect of viscosity on cavitation oscillations are performed. This numerical approach is based on the Rayleigh-Plesset equation. The model predictions are compared with experimental results obtained by using a fibre-optic diagnostic technique based on optical beam deflection （OBD）. The maximum and minimum bubble radii as well as the oscillation times for each oscillation cycle are determined according to the characteristic signals. It is observed that the increasing of viscosity decreases the maximum bubble radii but increases the minimum bubble radii and the oscillation time. These experimental results are consistent with numerical results.     

基于拟合衰减差自补偿的分布式光纤温度传感器

针对斯托克斯光和反斯托克斯光的本质损耗、附加损耗使分布式光纤温度传感器产生测温误差的问题,通过对分布式光纤温度传感器的温度解调原理的研究,提出了拟合斯托克斯光与反斯托克斯光之间衰减差的方法实现温度自补偿,以此减小测温误差.以传感光纤上不同位置的两部分作为参考段和测温段,参考段的光信号作为测温段拟合多阶衰减差和解调温度的参量,通过引入多阶拟合结果解调温度,减小因斯托克斯光和反斯托克斯光的本质损耗、附加损耗导致的温度误差,实现温度的初步修正.改变光纤上同一位置的温度,取3组不同温度值及对应信号值计算引入拟合衰减差前后的瑞利噪声,分析了瑞利噪声与光纤长度和温度的关系,通过引入拟合衰减差消除瑞利噪声,减小了斯托克斯光和反斯托克斯光的本质损耗、附加损耗导致的瑞利噪声误差,实现温度的再次修正.分析比较多阶衰减差拟合结果对测温误差以及消除瑞利噪声的影响,获得最优拟合阶次.在拟合因参考段的附加损耗而导致的测温段的附加误差后,通过拟合结果进行温度补偿,完成了最终温度修正.实验结果表明,在30-90℃,引入一阶线性拟合结果的温度修正效果最好,经过三次修正后,测温误差从10.50℃降低至0.90℃.     

High-speed and broad optical bandwidth silicon modulator

A high-speed silicon modulator with broad optical bandwidth is proposed based on a symmetrically configured Mach–Zehnder interferometer.Careful phase bias control and traveling-wave design are used to improve the high-speed performance.Over a broadband wavelength range,high-speed operation up to 30 Gbit/s with a 4.5 dB–5.5 dB extinction ratio is experimentally demonstrated with a low driving voltage of 3 V.     

Modal attenuation in metal-clad graded-index slab optical waveguides

The paper presents the influence of refractive profile shape on the distribution of modal attenuation in planar metal-clad optical waveguide structures. A calculation method has been presented in which we applied the Snyder–Love expression on modal attenuation coefficients and matrix method 4 × 4 for the analysis of planar waveguides. The obtained results are almost identical with the exact results for refractive profiles: the parabolic, exponential, Gaussian and linear ones. It has been demonstrated that the applied calculation method can be used in waveguides of any profiles of the refractive index.     

Effect of nonlinear translations on the pulsation of cavitation bubbles

The pulsations and translations of cavitation bubbles obey combined ordinary differential equations, and their nonlinearities are studied by the bifurcation diagram and the phase diagram in a strong ultrasonic field. Bubble pulsation can change regularly or irregularly with changing driving pressure in the time domain. The bifurcation diagrams of the pulsation versus driving pressure show that the pulsations and translations of bubbles have nonlinear characteristics, and the nonlinear translations of bubbles can disorder the pulsations for certain parameters. Disorder of the pulsation can also be caused by nonlinear pulsation itself. In addition, the phase diagrams also show that the nonlinear translations make a large contribution to the pulsations. The same result can also be obtained when the ambient radii of two bubbles are different.