平面波在各向异性晶体中的菲涅耳公式

当各向异性晶体介电主轴坐标系与入射光波所在平面坐标系取向不同时,讨论折射光波场强E的问题变得比较复杂,但是这种情形对于许多双轴晶体的非线性光学现象具有重要影响.在上述两坐标系任意取向的前提下,讨论了平面波从各向同性介质入射到各向异性晶体后,其折射光波电场强度E的大小和方向的一般表达式,证明了折射光波电场强度的方向和大小可以通过求解一元四次方程和电磁场边界条件而得到.对于一些特殊的入射光波方向和具有特殊对称性的晶体,折射光波电场强度E的方向与光波法线方向垂直,也就此特殊情况进行了讨论.利用所得结果,可以讨论两束折射光波能量的分配关系.     

菲涅耳公式的几何图示与应用

电磁波通过两种透明介质的分界面时,反射波、折射波和入射波的电矢量分量的大小和方向之间的关系可由菲涅耳公式说明,作通过分析和推导,给出了菲涅耳公式的几何图示,这使得在分析光学问题时,谱得简单和直观。     

波动光学的建立及菲涅耳的贡献

经典波动光学的复兴和建立是众多科学家共同努力的结果,菲涅耳在这一过程中起到了重要作用.他发展了托马斯·杨的波动理论,并确立了波动说的主导地位.     

菲涅耳型衍射光学元件的研究

本文在衍射理论基础上,深入分析了菲涅耳型衍射光学元件的特性,针对连续及二元浮雕结构,建立了位相深度因子(M),波长匹配系数(α)与衍射效率的关系式,对影响衍射效率的因素进行了讨论.研究了设计与工艺的匹配问题,建立了数值孔径,最小特征尺寸与衍射效率的关系,为不同波段衍射光学元件的应用,及设计和评价衍射光学元件提供了有效的理论方法.本文最后举例分析了用于白光波前传感器中的小数值孔径微透镜列阵的性能,并对衍射效率及传递函数两个综合指标进行了测量.     

线性菲涅耳聚光装置的聚光比分析

在设计聚光太阳能热发电系统时,有必要分析聚光装置的聚光比.线性菲涅耳聚光反射装置是对连续抛物面聚光镜的一种离散化近似,该聚光装置中每一行反射镜面均实时跟踪太阳,将太阳人射光反射至固定位置的线性吸热器上,故每一镜元在吸热器上形成的反射光带宽度均时刻变化,这使系统聚光比分析变得非常复杂.利用二维光学分析,得到线性菲涅耳反射...     

利用菲涅耳波射线方程求解晶体光学问题的研究

利用晶体光学基本方程推导出菲涅耳波射线方程，通过波射线方程并结合麦克斯韦方程组求解晶体光学问题。     

平面透射光栅的菲涅耳衍射

从标量场的菲涅耳衍射理论出发,研究了球面波入射平面透射光栅的衍射场,导出菲涅耳衍射场的复振幅分布,并得到光栅菲涅耳衍射角的计算公式．结果表明,在理想情况下菲涅耳衍射的每一级衍射波都是一个球面波;在对菲涅耳衍射角进行新的定义后,衍射角的计算仍然可以采用夫琅禾费衍射的光栅方程．     

菲涅耳公式的研究及数值模拟

菲涅耳公式阐述了光在两种不同透明介质的分界面上,发生反射和折射现象时,反射光、折射光的振幅变化规律。本文通过对菲涅尔公式的变形处理,得到了新的表达形式,并且应用Matlab软件进行了数值模拟,使菲涅耳公式的物理意义更清晰明了。     

基于光学菲涅耳衍射的"盲数字水印"技术

基于光学菲涅耳衍射,设计了一种新的“盲数字水印”计算方法。水印图像通过离散菲涅耳衍射变换成一复矩阵,将此复矩阵的实部和虚部分开,分别嵌入到宿主图像的不同位置中。通过将水印嵌入点的宿主图像的像素值更改为其近邻像素值的均值,而实现“盲水印”的提取。数值计算结果表明:该水印计算法对像素变换攻击具有很强的鲁棒性,如图像亮度、对比度和灰度曲线的调整;能抵抗JPEG有损压缩、剪切和噪声污染攻击;能抵抗对图像的重采样攻击,可从显示屏幕拷贝的图像中提取水印。由于该方法为使用者提供了灵活的水印嵌入方式和双重密钥的选取,以及提取水印不需要原始图像数据,因而使该方法具有很高的安全性和实用价值。     

波动方程零级近似解与菲涅耳衍射的比较研究

对波动方程的零级近似解与菲涅耳衍射进行了比较研究和有效性分析,以平面波的圆孔衍射为例进行了详细的数值计算,并就一些相关问题进行了讨论。     

高斯光束在外加空间调制电场的光折变晶体中的演化

研究了高斯光束在外加空间调制电场的光折变晶体中的演化,结果表明,在不同的外加调制电场作用下高斯光束的光场分布会随着外电场变化而被调制。重点研究了同相位和反相位以及相位差为π/2的高斯光束在外加空间调制电场的光折变晶体中的相互作用,在外加空间分布线性增加电场作用下出现了许多新的实用特性,通过调整外加电场分布,可以让两同相位相干光靠得更近而不发生融合,也可以让两靠得很近的反相位光束可控偏转,还可以控制相位差为π/2的两相干光束进行能量转移。这种连续变化的电场可以用阶梯分布的电场替代,为工程实现提供了可能。     

双重势垒一维光子晶体量子阱内部局域电场分布

利用传输矩阵法理论,研究了双重势垒一维光子晶体量子阱(AB)k(CD)m(DCD)n(DC)m(BA)k的内部局域电场.结果表明:双重势垒光量子阱内部分布着很强的局域电场,且越靠近阱中心,局域电场越强;双重势垒光量子阱垒层特别是内垒层和外垒层厚度同时增大时,内部局域电场快速增强,而且阱中心增强最明显;双重势垒光量子阱阱层宽度增大时,越靠近阱中心,局域电场越强,但阱宽按偶数倍增大时阱中心的局域电场不变并保持恒定极大值,而阱宽按奇数倍增大到一定数值后,光量子阱内部局域电场则趋于阱宽按偶数倍增大时的局域电场恒定极大值.该研究可为分析光量子势阱的量子化效应机理和分立透射谱的形成内因,以及量子光学产品的实际设计等提供指导.     

单模光纤二阶偏振模色散的Jones矩阵

利用单模光纤PMD矢量与Jones矩阵之间的关系,推导了由该矢量表示的光纤二阶PMD的Jones矩阵解析表达式,利用该矩阵可以确定输出端时域脉冲在二阶PMD近似下的表达式,并由此仿真二阶PMD对信号传输质量的影响.通过比较输入与输出信号脉冲波形和眼图发现,随着传输速率和传输距离的增加输出信号劣化.最后结果表明,当主偏振态的旋转速率为零时,二阶PMD的影响可以忽略;但当其值增大时,输出信号劣化严重.在光纤通信系统设计时,需要考虑偏振模色散影响分析结果,可提供参考依据.     

强外电场作用下CCl3F物理特性与光谱

运用密度泛函理论在6-311++G（d,p）基组上进行优化并在x轴方向增加电场（F=-0.025~0.025 a.u.）,对CCl₃F分子结构、偶极矩、总能量、电荷分布和能隙、C-Cl键特征吸收峰进行研究.结果表明：随着外场强度的增加,C-Cl键键长逐渐减小,偶极矩先减小后增大,总能量先增大后减小,Cl原子的电荷分布逐渐增大,当F=-0.015 a.u.时,由负电性转变为正电性,达到新的亲核亲电反应作用点.而能隙在没有外加电场时也达到最小值,此时最容易发生电场降解反应.C-Cl键的红外特征吸收峰随着负电场的增强出现蓝移.     

Simultaneous Effects of External Electric Field and Conduction Band Nonparabolicity on Optical Properties of a GaAs Quantum Dot Embedded at the Center of a GaAlAs Nano-Wire

An investigation of the optical properties of a GaAs spherical quantum dot which is located at the center of a Ga1-xAlx As cylindrical nano-wire has been performed in the presence of an external electric field. The band nonparabolieity effect is also considered using the energy dependent effective mass approximation. The energy eigenvalues and corresponding wave functions are calculated by finite difference approximation and the reliability of calculated wave functions is checked by computing orthogonality. Using computed energy eigenvalues and wave functions, the linear, third-order nonlinear and total optical absorption coefficients and refractive index changes are examined in detail. It is found that （i） Presence of electric field causes both blue and red shifts in absorption spectrum; （ii） The absorption coefficients shift toward lower energies by taking into account the conduction band nonparabolicity; （iii） For large values of electric field the effect of conduction band nonparabolieity is less dominant and parabolic band is estimated correctly; （iv） In the presence of electric field and conduction band nonparabolicity the nonlinear term of absorption coefficient rapidly increases by increasing incident optical intensity. In other words, the saturation in optical spectrum occurs at lower incident optical intensities.     

外电场作用下黄曲霉素B1的分子结构和光谱

利用密度泛函（DFT）理论,在B3LYP/6-311G基组水平上研究外电场（0~0.015 a.u.）作用下黄曲霉素B₁（Aflatoxin B₁,AFB₁）分子的总能量、偶极矩、键长、HOMO-LUMO能隙、红外光谱.在优化构型的基础上,利用含时密度泛函（TDDFT）方法研究紫外可见吸收光谱和激发态的变化.结果表明：在CO键方向上加电场,外电场逐渐增大时,AFB₁分子的总能量逐渐增大,偶极矩逐渐减小.电场对不同的键长影响不同.能隙随外电场逐渐增大而减小,红外光谱吸收峰出现红移或蓝移,紫外可见吸收光谱的两个吸收峰发生不同的移动,但总的谱线集中在近紫外光区.分子各个激发态的激发能在外电场逐渐增大时逐渐减小,表明分子结构越来越不稳定.     

脉冲电场对新鲜干红葡萄酒酚类物质和色泽影响的研究

以新鲜干红葡萄酒为研究对象,采用高效液相色谱(HPLC)法测定分析了脉冲电场(PEF)处理前后葡萄酒中黄烷-3-醇(flavan-3-ols)和酚酸(phenolic acids)２种酚类物质的含量变化以及葡萄酒色度与色调值的变化。实验所采用的高压脉冲电场设备为清华大学自行研制,其输出波形为指数衰减波;PEF处理系统所采用的处理室为平板处理室,电极板间距为5 mm,并且在实验过程中进行了电场参数优化。经实验研究发现,脉冲电场(电场能量密度： 24.5,40.5,60.5 J·mL-1)处理后大部分酚类物质的含量都发生了显著变化,葡萄酒色度与色调值也有显著的提高,并且当注入电场能量密度为60.5 J·mL-1时处理效果最显著。     

Ionization of Atoms and the Thomas-Fermi Model for the Electric Field in Crystal Planar Channels

The electric field in the crystal planar channels is studied by the Thomas Fermi method. The Thomas-Fermi equation and the corresponding boundary conditions are derived for the crystal planar channels. The numericalsolution for the electric field in the channels between (110) planes of the single crystal silicon and the critical angles ofchannelling protons in them are shown. Reasonable agreements with the experimental data are obtained. The resultsshow that the Thomas-Fermi method for the crystal works well in this study, and a microscopic research of the channelelectric field with the contribution of all atoms and the atomic ionization being taken into account is practical.     

Studies on the Second-Order Nonlinear Optical Properties of Parabolic and Semi-parabolic Quantum Wells with Applied Electric Fields

Within the framework of compact density matrix approach and iterative procedure, a detailed procedure for the calculation of the second-harmonic generation (SHG) susceptibility tensor is given in the electric-field-biased parabolic and semi-parabolic quantum wells (QWs). The simple analytical formula for the SHG susceptibility in the systems is also deduced. Numerical results on typical AlGaAs/GaAs materials show that, for the same effective width, the SHG susceptibility in semi-parabolic QW is larger than that in parabolic QW due to the self-asymmetry of the semi-parabolic QW, and the applied electric field can make the SHG susceptibilities in both systems enhance remarkably. Moreover, the SHG susceptibility is also related to the parabolic confinement frequency and the relaxation rate of the systems.     

晶体几何结构及入射角度对自抽运相位共轭特性影响的研究

基于两块不同尺寸的Cu∶KNSBN晶体自抽运相位共轭实验,研究了光折变晶体的几何结构及入射角度对自抽运相位共轭特性的影响,得到在入射位置不变化的情况下,随着入射角度的变化相位共轭光输出有最大值,几何结构不同对应的最大值不同。并从理论上分析了晶体结构及入射角度在双作用区自抽运相位共轭机理中的作用,指出几何结构、入射角度与自抽运光通道、耦合系数的关系,及在自抽运相位共轭效应中存在一个最佳入射角度,这时相位共轭光输出最大。最后,对理论上的相位共轭反射率公式进行了修正。对自抽运相位共轭实际应用中,选择最佳入射角度提供了理论和实验依据。