Focal distributions and Hertz potentials

The three-dimensional (3D) pupil function for a high-aperture focusing system can be expressed in terms of Hertz or Debye potentials. The electromagnetic field in the focal region can be calculated directly from these. The Debye potential pupil function is given for optical systems obeying different conditions.     

强降水过程中垂直螺旋度和散度通量及其拓展形式的诊断分析

在垂直螺旋度的基础上,定义了散度通量,水汽垂直螺旋度和水汽散度通量三个宏观物理量.针对两次强降水过程,利用NCEP/NCAR实时分析资料对这些物理量进行诊断分析,结果表明,这些物理量能够比较准确地综合表征强降水系统所共有的典型动力场垂直结构,进而与降水系统的发展演变密切相关.这些物理量垂直积分的异常值区与观测的6 h累积地面降水具有良好的对应关系,表明它们对强降水的落区和降水系统的发展移动具有良好的指示预测意义.NCEP-GFS每日四次6 h预报场资料的计算表明,垂直螺旋度和散度通量及其拓展形式（水汽垂直 关键词： 垂直螺旋度 散度通量 水汽垂直螺旋度 水汽散度通量     

赫兹发现电磁波的实验方法及过程

根据赫兹的文集、实验笔记、日记和书信等原始文献．对赫兹发现电磁波的实验进行仔细考察．以期真实地再现这一重大发现的历史过程．笔者认为赫兹发现电磁波的过程是由一系列重要实验组成．并不能仅以单个实验为其标志．还指出尽管赫兹没有认识到发现电磁波的实用价值，但他的实验研究成果客观上为无线电技术实用化的进程奠定了重要基础．     

拉曼效应与光孤子通信

光纤孤子通信是一种非线性全光通信,它克服了光纤色散和电子设备响应速度慢等缺点,具有不损失波形,不改变速度,保真度高等优点。在光孤子通信中,一些重要问题是由 Raman 效应来解决的。如光纤受激 Raman 放大是根据光纤中的受激 Raman 效应对光孤子进行能量补偿。本文较为系统地介绍 Raman 效应与光孤子通信。     

赫兹对经典电磁场理论发展的贡献及其影响

文章根据赫兹的日记、书信和论文集，对赫兹在电磁场理论研究方面的主要论著进行了深入分析，对他在经典电磁场理论发展过程中所起到的重要作用和历史地位给予了更为客观的评价．文章指出，赫兹所发表的电磁学理论研究论文不仅促进了麦克斯韦理论在德国的传播和认同，而且对麦克斯韦方程组的理论基础进行了合理的重建和拓展，并给予更为清晰的逻辑论证，从而对经典电磁场理论的发展和最终完善起到了重要作用．文章还指出，赫兹在电磁场理论研究方面的成就对洛伦兹电子论的建立起到了一定的启发作用，对爱因斯坦早期物理学研究也产生了直接的影响。     

A novel method to test particle ordering and final state alignment in helicity formalism

In this study,the non-trival effect of the selection of reference particles for decay angle definitions is demonstrated when constructing the partial-wave amplitude of multi-body decays using helicity formalism.This issue is often ignored in the standard use case of helicity formalism.A new technique is proposed to test the selection of the particle ordering,and it can also be used as a generalized method to calculate the rotation operators that are used for the final-state alignment between different decay chains.Moreover,numerical validations are performed to support the arguments and to verify the effectiveness of the proposed technique.     

高质量光学涡旋阵列的实验研究

将光学涡旋与计算全息技术相结合,提出一种高质量光学涡旋阵列的产生方法.从理论上研究了光学涡旋阵列的形成和分布特征,并模拟仿真产生涡旋光束阵列.基于面向目标的共轭对称延拓傅里叶计算全息方法编码生成光学涡旋阵列的全息图,利用单个反射式空间光调制器光电再现了与理论一致的光学涡旋阵列,并通过马赫-增德尔干涉法对生成的光学涡旋阵列进行验证.产生的高质量光学涡旋阵列提供了更复杂的结构分布和更多的可控参量,且实验光路易实现.研究结果在光学微操控、光通信等领域具有潜在应用价值.     

光学方法对润湿效应形成弯曲液面的理论及实验研究

利用光学方法对润湿效应下的弯曲液面进行了研究.当准直、扩束的激光垂直入射到弯曲液面上时,其反射图样中心为一圆形暗场,周围为明场的光强分布,暗场大小与入射光束所覆盖的液面面积有关.当入射光束直径较小时,反射图样中暗场尺寸较大.随着入射光束直径增大,暗场区域变小.根据液面形成机理,从几何光学角度对这一现象进行了研究和分析,得到了弯曲液面高度随距离变化的解析关系式,并与Yong－Laplace方程进行了比较,实验和理论符合较好.     

纵向极化与磁化叠层复合材料磁电效应理论及计算

基于纵向极化压电材料及纵向磁化磁致伸缩材料的压电和压磁方程与磁电元件运动方程,给出磁电元件开路电压表达式;鉴于压电材料高输出阻抗的特点,考虑测试仪器的有限输入阻抗和传输信号引线电缆电容,通过建立等效电路模型推出了非开路情况下磁电电压计算式,取不同材料参数对磁电电压进行了数值计算.研究表明,材料参数、电路参数对输出电压均产生影响.对磁伸材料两端面受非均匀偏置磁场产生外力的非自由边界磁电效应进行研究发现,恒外力作用使压电元件产生不可检测的稳恒电压. 关键词： 纵向极化 磁电效应 磁电元件 层叠材料     

磁电异质结及器件应用

磁电异质结是由铁磁和铁电材料通过连接层耦合而成,其磁电效应来源于铁电相的压电效应和铁磁相的磁致伸缩效应.相对于颗粒混相磁电复合材料,层状磁电异质结材料具有更高的磁电耦合系数和更低的介电损耗,使得其在磁场传感器、能量收集器、天线以及存储器等领域都有着巨大的应用前景.本综述重点总结了磁电异质结材料的发展历程以及相关应用领域的最新进展,最后评述了磁电异质结材料发展的挑战和前景展望.     

新颖的微流控电调谐空间光开关

提出了一种微流控电调谐非机械空间光开关器件,该器件的基本形式为“光输入阵列+光交换空间+光输出阵列”的结构,采用“水/油/水”液体棱镜作为偏光控制单元.在特定电压范围（30~110 V）内,通过电润湿效应作用的液体棱镜光束偏转角可在约－15°~15°之间连续可调.由此可构造多种平面甚至立体光开关阵列.     

Quasi invariants and generalized killing vectors

The connection between quasi-invariants (invariants of a Hamiltonian system defined only on a single constant energy hypersurface) and generalized Killing vector fields associated with the corresponding Jacobi metric is investigated. The results are used to deduce a generalised form of the classical Whittaker problem in two degrees of freedom.     

"电动力学"中的矢量及矢量微分运算浅析

物理学专业四大力学中,相对而言常有学生反映学习《电动力学》面临的难度明显大一些.本文根据教学经历对此作一个粗浅的分析,表明难点就在于是否使初学者充分认识矢量及其矢量微分运算的特殊基础地位.因为“电动力学”要同时研究电磁系统的时间演化和空间局域作用,所以从基本方程的形式到方程的求解,从恒定场到电磁场辐射,各部分内容无一能够离开矢量及其矢量微分运算,因而物理规律的表达形式和相关的数学运算过程都相对比较复杂.只有充分理解矢量本身的定义,熟悉对它的矢量微分运算,才能合理表达和深刻理解各部分物理定律及其应用.     

起偏器参量对光学电流传感器性能的影响

以琼斯矩阵为数学工具,利用理论分析、计算机仿真和实验研究的方法,考察了偏振片的消光比和预偏角误差对光学电流传感器输出特性的影响.研究结果表明,上述偏振片参量均可在光学电流传感器的输出中引入直流分量,并使尺度因子发生一定的改变.当最终输出信号用交流电表度量时,输出信号中引入的直流分量可被交流电表中自带的隔直电容滤除,尺度因子的改变可用后续信号处理电路中的放大单元矫正.本研究结果可为光学电流传感器的设计人员提供有用的参考.     

Optical encoder based on Fractional-Talbot effect using two-dimensional phase grating

This work presents an optical encoder that uses a two-dimensional phase grating. Rather than using a four-windowed scanning grating, this design with a special two-dimensional phase index grating generates two sinusoidal signals that are mutually phase-shifted by 180°. Afterwards, two large-areas, specially structured index grating generates the four 90° electrically phase-shifted scanning signals. The special design of the two-dimensional phase index grating provides more accuracy of phase-shift by using the fact that the  + 1 and −1 diffraction orders are intrinsically phase-shifted from one another by 180°. The gap between the phase index grating and mail scale was increased to three quarters of Talbot distance. The tolerance of gap between the index and main grating is 0.1 mm. The tolerance of yaw motion is ± 0.25°.     

Optical microfibers and nanofibers: A tutorial

In this paper, we present a tutorial introduction to optical microfibers and nanofibers regarding their optical properties, fabrication and applications, with a brief outlook into future trends in this area.     

Making an optical vortex and its copies using a single spatial light modulator

We demonstrate a technique for making copies of optical vortices with the same topological charge using a single spatial light modulator. It has been shown that by using suitable diffractive optical elements, several copies of optical vortices with the same topological charge could be created. We have devised diffractive optical elements using a single spatial light modulator which could be used to make a vortex and its copies without inverting the charge. The nature of the topological charge was investigated with the interferometric technique. The experimental results are verified with the theoretical analysis. We anticipate that our results may find applications ranging from optical manipulation to quantum information.     

铁电/铁磁三相颗粒复合材料的磁电性能计算

采用格林函数方法给出了三相复合材料的磁电系数的解析式，对稀土-铁合金/压电陶瓷/高分子（Terfenol-D/PZT/PVDF）三相颗粒复合材料的磁电系数进行了计算.计算结果给出了复合材料的磁电性能与材料显微结构的关系，包括三相颗粒复合材料的磁电性能随组分、颗粒的长径比、PZT颗粒的电极化方向以及外磁场的变化趋势，可为实验设计提供参考和指导.通过合理设计，三相磁电复合材料的性能可以达到数百mV/A.作为一种新的磁电复合材料，三相颗粒复合材料有望成为一种新型高性能易制备的磁电材料. 关键词： 磁电效应 复合材料 格林函数     

Martensitic transformation and related magnetic effects in Ni-Mn-based ferromagnetic shape memory alloys

Ferromagnetic shape memory alloys, which undergo the martensitic transformation, are famous multifunctional materials. They exhibit many interesting magnetic properties around the martensitic transformation temperature due to the strong coupling between magnetism and structure. Tuning magnetic phase transition and optimizing the magnetic effects in these alloys are of great importance. In this paper, the regulation of martensitic transformation and the investigation of some related magnetic effects in Ni-Mn-based alloys are reviewed based on our recent research results.