热透镜技术的单柱面聚焦透镜差分测量构型北大核心CSCD

提出了一种基于单柱面聚焦透镜的热透镜技术差分测量构型,并采用相移理论和高斯光束ABCD传输定律建立了热透镜信号理论模型,导出了最优构型条件及测量灵敏度理论极限,结果表明该测量构型能够获得与双柱面聚焦透镜测量构型相同的测量灵敏度。采用理论计算及有限元分析相结合的方法分析了构型参数对探测平面光强分布及热透镜信号幅值的影响,理论结果和有限元结果的一致性证明了单柱面聚焦透镜差分测量构型的可行性及理论模型的正确性。     

柱面非线性麦克斯韦方程组的行波解

柱面电磁波在各种非均匀非线性介质中的传播问题具有非常重要的研究价值.对描述该问题的柱面非线性麦克斯韦方程组进行精确求解,则是最近几年新兴的研究热点.但由于非线性偏微分方程组的极端复杂性,针对任意初边值条件的精确求解在客观上具有极高的难度,已有工作仅解决了柱面电磁波在指数非线性因子的非色散介质中的传播情况.因此,针对更为确定的物理场景,寻求能够精确描述其中更为广泛的物理性质的解,是一种更为有效的处理方法.本文讨论了具有任意非线性因子与幂律非均匀因子的非色散介质中柱面麦克斯韦方程组的行波精确解,理论分析表明这种情况下柱面电磁波的电场分量E已不存在通常形如E=g(r-kt)的平面行波解;继而通过适当的变量替换与求解相应的非线性常微分方程,给出电场分量E=g(lnr-kt)形式的广义行波解,并以例子展示所得到的解中蕴含的类似于自陡效应的物理现象.     

基于黄金分割搜索算法的行波管测量方法

为了提供声学材料的测试环境,该文通过有源吸声技术在行波管中建立了一套测量系统,声管中实现了模拟无限水域的行波场环境,从而对样品的声学参数进行测量。提出了一种利用黄金分割搜索算法对最佳时延与幅值进行搜索从而完成行波场建立的方法。在上述行波场建立的基础上,利用双水听器法分别对水柱与钢板样品的声学参数进行了声学测量,透射系数测量值与理论值符合较好。该方法为声学参数的测量方法提供了有意义的参考。     

聚焦误差热透镜技术单透镜测量构型理论分析

构型优化条件要求柱面聚焦透镜与待测样品位置重合,造成实验实现的困难,因此通过数值计算分析了柱面聚焦透镜位置对其余构型参数优化值、聚焦误差信号幅值及其非线性误差的影响。提出了聚焦误差热透镜技术的单柱面聚焦透镜测量构型,并建立了基于热透镜光学相移理论的热透镜聚焦误差信号理论模型,获得了构型优化条件。计算结果表明：当柱面聚焦透镜与待测样品间距小于0.7倍的柱面聚焦透镜焦距时,探测和激励光斑半径优化值与理论优化值基本一致,探测器与聚焦透镜间距略有增大,聚焦误差信号大于0.85倍的理论极值,探测光最大光学相移小于0.2 rad时非线性误差小于1%。证明了聚焦误差热透镜技术的单柱面聚焦透镜测量构型的可行性。     

一种测量GaAs-GaAlAs行波激光放大器增益特性的实验方法

本文报导了一种测量光耦合效率η的新实验方法。这个方法是建立于p-n结短路光电流原理上的。本文推导出适合于行波激光放大器的光耦合效率的公式。短路光电流用一检流计测量,利用公式获得光耦合效率的实验值。利用实验所测光耦合效率,测量了行波激光放大器的增益随注入电流变化的规律,其结果和实验符合。另外本文还介绍了在脉冲注入电流条件下测行波半导体激光放大器增益的实验方法。     

激光束在漫射表面上的散射

本文运用文献[1] 的原理, 对下列三种情况进行了讨论和推导, 并给出相应测量装置的结构示意图: 1 . 柱面表面, 一维随机道痕, 道痕垂直于柱面母线; 2.平面表面, 二维随机起伏; 3. 凸、凹球面表面, 二维随机起伏。 关键词：     

激光冲击波对5B05铝合金表面应力状态的调整

采用X射线衍射仪分别对光斑中心及其边界点冲击前后3个方向上的残余应力进行测量。根据主应力及其方向角的计算公式,计算出了各测试点冲击前后的主应力值和主应力方向角,分析了其分布特性。结果表明,激光冲击波不仅能调整5B05铝合金表面残余主应力值,还能调整其方向。最大主应力增幅最大点与最小主应力增幅最大点并不在同一点上。5B05铝合金经激光冲击波作用后,表面应力状态得到了改善,应力分布变得分散,应力域变大。     

正交柱面镜像散位移测量方法的研究

为了实现物体位移测量的高精度,无损伤和简单化,对柱面镜像散效应进行了研究,利用正交柱面镜像散效应实现物体的位移测量。根据高斯光线追迹的矩阵方法,建立正交柱面镜的矩阵光线传播模型,并利用Zemax进行仿真验证;给出了正交柱面镜像散位移测量系统的矩阵传播模型,并具体分析了系统的量程和分辨率;进行实验验证,在5.6 mm量程范围内,实现了精度为200 nm的移位测量。该方法为位移测量提供了一种新的非接触、高精度的光学测量方式。     

激光冲击波对5B05铝合金表面应力状态的调整

采用X射线衍射仪分别对光斑中心及其边界点冲击前后3个方向上的残余应力进行测量。根据主应力及其方向角的计算公式,计算出了各测试点冲击前后的主应力值和主应力方向角,分析了其分布特性。结果表明,激光冲击波不仅能调整5B05铝合金表面残余主应力值,还能调整其方向。最大主应力增幅最大点与最小主应力增幅最大点并不在同一点上。5B05铝合金经激光冲击波作用后,表面应力状态得到了改善,应力分布变得分散,应力域变大。     

柱面Love波频散分析与SH波场的数值计算

对贴井壁环型剪切源在柱状双层弹性介质中激发的SH波场进行了理论求解,导出了柱面Love波频散方程,讨论了柱面Love波存在的条件及其区域.通过数值计算考察了柱面Love波的频散特性和激发强度,发现最低阶柱面Love波具有截止频率,这与平面半空间双层弹性介质模型下的Love波无截止频率的特征不同.渐近分析与数值考察都表明,井径r₁→∞时,柱面Love波频散方程趋向平面双层半空间的Love波方程,柱面Love波的截止频率趋于零.全波计算还显示用激发SH波来探测侵入带外原状地层的横波信息是一个十分简洁的途径..     

以半导体激光器为光源的光学记录系统设计

光学记录系统的组成,有光源为单一模式的半导体激光器、准直物镜、柱面扩束物镜、旋转多面体、fθ透镜及光敏介质。在不修正半导体激光器象散值Δs时,准直物镜的焦点基本上位于半导体激光器的垂直平面光束原始发散点位置上;柱面扩束物镜仅在激光器的平行平面上具有光焦度,其倍率Γ应满足于关系式;光敏介质应位于fθ透镜后焦点附近。     

三维应力分析

三维内应力分析目前常用冻结切片法和散光法进行测量。1970年Н.К.АЬеn提出改变入射光偏振状态或波长来求解各片层的平面应力.迄今,三维主应力σ_1,σ_2及σ_3的测量与分析还未见有完满的光学切片法。本文对板形受力构件推广了Н.К.АЬеn的方法,改变入射光的波长,在三个方向进行偏光特性测量,而在厚度方向与干涉光弹或全息光弹结合,这样,通过文中的分析就能提供各应力单元的三个主应力的空间方向与大小的信息.     

X射线荧光分析用全聚焦分光晶体的磨制

目前X射线光谱仪中常用的晶体有:平面反射晶体,柱面弯曲反射晶体,柱面弯曲透射晶体,边缘晶体和双曲晶体,其中以平面反射和柱面弯曲反射晶体的应用最为普遍. 由于平面反射晶体分光计是非聚焦的,衍射的X射线不能为探测器全部接收,因此,X射线强度损失较大. 柱面弯曲反射晶体,就其聚焦方式而言,有半聚焦和全聚焦之分.所谓半聚焦(Johan式)即将平面晶体弯成半径为2R的往面(R为聚焦圆半径),此时,晶体点阵面的曲率为1/2R,晶面与表面平行,在此情况下,仅仅与聚焦圆相切的那部分晶体能产生真正的聚焦作用.而全聚焦(Johanson式)晶体除晶面曲率为1/2R…     

周期性铜线密排结构的冲击压缩特性研究

对铜线密排结构材料开展了一维平面应变冲击压缩实验与数值模拟研究。利用激光位移干涉仪测量了样品/窗口界面速度剖面,获取了有效的结构冲击压缩实验数据。从样品界面速度曲线可以推断,密排结构冲击压缩时没有形成致密结构,在卸载过程中发生了分层。应用光滑粒子流体动力学方法(SPH)建立了平面铜线密排结构的三维计算模型,计算得到样品冲击加载下的压缩特性,实验和数值模拟得到的界面速度和压力结果吻合较好,为后续开展柱面铜线密排结构的冲击压缩过程研究奠定了基础。     

光学玻璃应力双折射叠加

为解决在光学玻璃应力双折射测量中遇到的双折射叠加问题,利用光学等效原理,使用一个线性双折射模型和一个旋转器来代替叠加模型。对叠加的情况做了分析和计算,得到了叠加后的特征延迟、主应力方向和旋转角随两个应力模型主应力方向夹角变化的曲线。理论分析表明,应力双折射叠加不是应力双折射的简单相加,而是与叠加模型各自的应力双折射值和主应力方向的夹角有关。实验结果与理论计算相吻合。应力双折射叠加对实际光学玻璃测试造成不良影响,使测量精度降低,特别是有透光支撑机构或折射液容器的情况下,应力双折射叠加的影响不可忽略。     

柱面光栅VUV时空分辨谱仪设计

从理论和实验两方面分析了柱面光栅的衍射特性,并给出用于托卡马克等离子体真空紫外光谱时空分辨测量的柱面光栅单色仪设计方案。     

基于频谱融合和柱面衍射的双图像非对称加密

提出了一种基于光学柱面衍射的非对称双图像加密方法.首先对两幅灰度图像作离散余弦变换,得到相应的频谱,分别保留两幅离散余弦变换频谱的低频数据和任意1/3的高频数据,并将其中一幅图的低频和任意1/3的高频融合为新的复合频谱,对其进行柱面衍射后进行相位截断生成振幅和密钥.生成的振幅与第二幅图像的低频数据进行相同的加密过程产生新的振幅与密钥.最后将新生成的振幅与第二幅图的任意1/3的高频数据融合为新的复合频谱,通过柱面衍射后的相位截断生成密文和新的密钥,其中密文变成了原图的1/4.对两幅512×512的灰度图像进行加密测试,结果表明重建图像的质量高,相关系数值均高于0.97,峰值信噪比均大于33dB.基于柱面衍射的光学图像加密克服了传统平面衍射的对称性,同时柱面衍射的内柱面半径、柱面高度、衍射距离可以作为加密系统的附加密钥,扩大了密钥空间,增加了系统的安全性.     

光学玻璃应力双折射叠加

为解决在光学玻璃应力双折射测量中遇到的双折射叠加问题,利用光学等效原理,使用一个线性双折射模型和一个旋转器来代替叠加模型。对叠加的情况做了分析和计算,得到了叠加后的特征延迟、主应力方向和旋转角随两个应力模型主应力方向夹角变化的曲线。理论分析表明,应力双折射叠加不是应力双折射的简单相加,而是与叠加模型各自的应力双折射值和主应力方向的夹角有关。实验结果与理论计算相吻合。应力双折射叠加对实际光学玻璃测试造成不良影响,使测量精度降低,特别是有透光支撑机构或折射液容器的情况下,应力双折射叠加的影响不可忽略。     

基于正交柱面成像的空间物体位姿精密测量

针对航空、航天等领域大型装备组装对接过程中的大尺度空间物体实时的位姿测量需求,对现有基于面阵成像器件摄影测量系统的二维测角功能进行分解与重构,提出一种基于正交柱面成像的位姿测量新方法。该方法充分发挥线阵CCD器件一维角度分辨率高、采集速度快、处理简便等优势,以正交柱面成像光路简化了相机结构,并采用非参数标定方法校正了柱面成像畸变。针对空间物体姿态测量的坐标同步问题,研究了基于扩展卡尔曼预测的实时识别跟踪方法,实现了多个目标并行测量,并通过基于Rodrigues参数的姿态解算模型实现了实时姿态测量。实验结果表明,该测量方法得到的空间点三维坐标测量精度优于0.5mm,空间物体姿态解算在偏航、横滚、俯仰三个方向的最大测量误差分别为0.20°,0.12°,0.23°,具有较高的姿态测量精度。     

燃烧流场线CARS测温技术研究

常规CARS采用凸透镜聚焦多束激光于空间一点,在满足相位匹配条件下产生携带该点温度信息的CARS信号。常规CARS一次只能测量一个空间点的温度,难以满足燃烧流场深入研究需要。为了提高CARS测量能力,使得CARS在一次测量中获得更多信息,提出了线CARS测量方法。线CARS测量方法在常规CARS基础上采用柱面凸透镜替换普通凸透镜,使得聚焦位置由焦点变为焦线。由于焦线上的点大部分满足相位匹配关系,因此可以同时获得多点CARS信号。后续光路同样采用柱面凸透镜替换普通凸透镜,通过光谱仪和ICCD相机将CARS信号传输至计算机,解析出聚焦线上CARS信号对应的温度信息,实现CARS测量能力由“点”到“线”的提升。基于平面火焰炉的燃烧实验结果表明：线CARS可以一次有效测量200个空间点的温度信息,空间测量长度约3.6 mm,空间分辨率约18 μm,测量结果相对不确定度优于7%,在保持测量精度的同时有效丰富了单次测量信息。