超短脉冲光束传输缓变包络近似理论的失效和空间奇异性的形成与消除

研究了单周期或更短的超短脉冲光束在真空中的传输.结果显示,在此情况下缓变包络近似理论已不再有效,其失效的原因是,该理论导致了脉冲光束解的空间奇异性,并使脉冲光束不再具有符合物理意义的光束行为,而通过复解析信号的分析方法可以消除这种空间奇异性.给出了时间波形为Gauss,Hyperbolic Secant和Lorentz的脉冲光束奇异性的计算模拟,并给出了解决这些奇异性的复解析信号解.同样,会发现在脉冲光束超过一定的长度后两种解是一致的.     

超短脉冲光束传输缓变包络近似理论的失效和空间奇异性的形成与消除

研究了单周期或更短的超短脉冲光束在真空中的传输.结果显示,在此情况下缓变包络近似理论已不再有效,其失效的原因是,该理论导致了脉冲光束解的空间奇异性,并使脉冲光束不再具有符合物理意义的光束行为,而通过复解析信号的分析方法可以消除这种空间奇异性.给出了时间波形为Gauss,Hyperbolic     

超短脉冲复宗量辛格高斯光束

利用理论解析推导的方法，在傍轴近似条件下，给出了一组新的超短脉冲光束的解析解，称为超短脉冲复宗量辛格高斯光束.此脉冲光束解的每个频率分量都是复宗量高斯光束，时间脉冲的形状为辛格函数.对这种超短脉冲光束及其在自由空间中的传输过程进行了较为细致的研究，讨论了超短脉冲复宗量辛格高斯光束的轴上光强、光强的横向分布、脉冲极性反转、脉冲延迟等性质. 关键词： 脉冲光束 缓变包络近似 脉冲传输     

应用复振幅滤波器实现高斯光束均匀化

激光束的光强分布为高斯分布。在激光应用的许多领域，要求光束的光强为均匀分布。本文提出了一种利用复滤波器实现高斯光束均匀化的新方法。给出了复滤波器的制作方法和实验结果。实验表明，该方法是一种能量转化率较高、容易实现、均匀化程度较为理想的高斯光束均匀化的方法。     

等束宽超短脉冲光束的远场特性

利用角谱法和复解析信号法推导出了等束宽超短高斯脉冲光束在远场的解析传输公式及其傅里叶谱.研究了若干个甚至一个光周期数的等束宽超短高斯脉冲光束的远场特性，并与等衍射长度超短高斯脉冲光束作了比较.研究表明，等束宽超短高斯脉冲光束在远场存在脉冲展宽、光谱变窄、离轴光谱红移、轴上光谱蓝移等特性. 关键词： 角谱法 复解析信号法 等束宽超短高斯脉冲光束     

超短脉冲复宗量厄米高斯光束

从超短高斯脉冲光束出发,根据复宗量厄米函数的性质,用理论解析推导的方法,给出了一组新的超短脉冲光束的解析解,称为超短复宗量厄米高斯脉冲光束。此脉冲光束解的每个频率分量都是复宗量厄米高斯光束,时间脉冲的形状是任意的,具有相同的衍射距离参量,并且可以描述短于一个光学周期的超短脉冲。对这种超短脉冲光束及其在自由空间中的传输过程进行了较为细致的研究,分析了超短复宗量厄米高斯脉冲光束的轴上光强、光强的横向分布、等衍射性质、脉冲极性反转、脉冲延迟等基本性质。讨论了引入缓变包络近似后出现的时空奇异性。     

超短脉冲复宗量拉盖尔-高斯光束

从超短高斯脉冲光束出发。根据拉盖尔多项式的性质,用理论解析推导的方法。给出了一组新的超短脉冲光束的解析解,称为超短复宗量拉盖尔-高斯脉冲光束。此脉冲光束解的每个频率分量都是复宗量拉盖尔-高斯光束。时间脉冲的形状是任意的,具有相同的衍射距离参量,并且可以描述短于一个光学周期的超短脉冲。对这种超短脉冲光束及其在自由空间中的传输过程进行了较为细致的研究,分析了超短复宗量拉盖尔一高斯脉冲光束的轴上光强、光强的横向分布、衍射性质、脉冲极性反转、脉冲延迟等。讨论了引入缓变包络近似后出现的时空奇异性。     

任意复包络信号的匀速运动目标回波脉间补偿及相干积累

现代声呐、水下制导等水声探测系统常常使用窄带脉冲、调制、编码、伪随机等种类繁多的发射信号波形来满足低信噪比检测、高分辨估计、抗干扰、主动隐蔽探测的应用需求.针对这一情况,本文研究了任意信号的长时间积累问题,给出了一种任意复包络信号的匀速运动目标回波脉间补偿及相干积累检测方法.通过构建任意发射信号波形的广义模糊函数,将匹配滤波器输出表示为所构造的广义模糊函数,使得任意复包络信号的脉压波形不仅能够用统一的数学模型来表述和计算,而且能够提供多脉冲回波的距离走动信息和多普勒频移信息,为多脉冲距离位置对齐和Fourier变换(FFT)积累提供了依据.对于用广义模糊函数表示的匹配滤波器输出,采用Keystone变换将复包络对齐,消除了距离走动,采用FFT补偿多普勒频移项,实现了任意复包络信号的长时间相干积累.对于水下探测中使用的连续波信号、线性调频信号以及复杂的m序列编码信号、Costas跳频编码信号波形进行了信号积累及检测的计算机仿真,验证了任意复包络信号的匀速运动目标回波脉间补偿及相干积累的正确性.消声水池实验验证了该方法的有效性.     

超短脉冲贝塞尔-高斯光束在自由空间的传输特性

 使用复解析信号法研究了束宽与频率无关的超短脉冲贝塞尔-高斯光束在自由空间的传输特性。研究表明：在无衍射长度内,超短脉冲贝塞尔-高斯光束的横向光强分布几乎不变并集中在传输轴附近,轴上脉冲随传输距离增加而展宽。在无衍射长度外,横向光强分布显著扩展。随传输距离增加,轴上光谱蓝移先增加,达到极大值后逐渐减小,最后在远场趋于一渐近值。对单周期的超短脉冲贝塞尔-高斯光束的轴上光谱蓝移先增加,达到极大值0.50 fs^-1。然后逐渐减小,在远场蓝移趋于渐近值0.16 fs^-1。     

复振幅光瞳滤波器的三维超分辨性能研究

超分辨技术中现有的纯振幅型或纯相位型光瞳滤波器,大部分只能实现轴向或横向超分辨而不能实现三维超分辨,三维超分辨在三维成像系统中有着重要的作用。因此为提高成像系统中的三维分辨能力,设计了一种复振幅光瞳滤波器,并对其三维超分辨性能进行了研究。详细分析了该光瞳滤波器的第一区半径和透射率对施特雷尔比、轴向和横向超分辨因子以及旁瓣能量的影响。通过一系列的模拟证明,借助于复振幅光瞳滤波器可以实现三维超分辨。该滤波器的优点是容易实现三维超分辨,且有比较高的施特雷尔比,缺点是三维超分辨的实现总是伴随着旁瓣能量的增加,但可以采用共焦扫描成像系统来加以抑制。     

光泵磁共振信号幅度与射频场振幅的关系

在光泵磁共振实验中观测到单量子跃迁共振信号幅度随射频场振幅增加而迅速增加,并很快达到饱和,然后单调缓慢下降的关系.当射频场振幅更大时(约大于3.5V),观测到双量子跃迁共振信号,信号幅度与射频场振幅成二次函数关系.本文对实验结果进行了分析和解释.     

无衍射特殊光束的产生与三维表征

无衍射光束(如贝塞尔光束、艾里光束)因具有无衍射、自愈合的特性, 在很多领域都有广泛的应用. 本文提出使用纯相位型空间光调制器对光场的复振幅进行调控, 从而可以产生多种复杂模式的无衍射光束, 如强度可独立调控的多个零阶贝塞尔光束, 两个高阶贝塞尔光束干涉生成的花瓣状无衍射光束, 具有多个主瓣的加速光束等特殊的无衍射光束. 通过在待测焦场附近放置一个平面反射镜, 使其沿光轴快速扫描光场, 并由数字相机同步拍摄反射回来的一系列二维光场强度分布信息, 可实现对无衍射光束三维光场强度分布的快速测量和表征. 本实验方法和技术可以快速产生各种复杂的特殊光场并获得其精确的三维可视化重建效果, 在光学显微、光学俘获、光学微加工等领域有潜在的应用价值.     

基于LabVIEW的特殊复杂信号源研究与设计

围绕导航通信系统的抗干扰测试需求以及对现役无线电导航系统的性能评估任务,研究并设计了一种复杂环境下的信号源并给出了数学模型。该信号源设计要求能够产生包括理想、多径、干扰以及信道噪声在内的、具有天线效应的实际复杂信号。在多径延时的设置上,给出了一种精度更高,延时任意的信号生成方法。最后以PXIe-5672为硬件测试平台,由计算机软件LabVIEW产生波形数据,并通过控制仪器驱动实现信号的存储和发生,完成了整个信号源的设计。仿真结果表明了该设计方案可行有效。     

用信号处理技术及传播理论还原雷声频谱

以往关于雷声的研究都限于观测点雷声频域范围的探讨, 由于噪音和衰减因素的影响, 观测点的雷声频谱有很大失真. 针对在兰州地区观测的一次雷暴过程中的雷声信号, 利用数字信号处理技术,由观测点处的雷声音频信号得到频率谱,并对雷声频谱进行噪音分析; 然后结合声音在大气中传播的衰减理论, 分析了不同大气环境对声吸收的影响, 并推算出了声源附近的雷声频率谱. 关键词： 雷声频谱 信号处理 传播理论 峰值频率     

波片光轴偏差对偏振分光光束振幅和相位的影响研究

研究了在线偏振光入射、波片和偏振分束器结合使用时波片光轴偏差对偏振分束器分出的两束光的振幅和相位的影响。给出了在两种放置情况下,任意波片光轴方向偏差对偏振分光光束振幅和相位影响的表达式。详细分析了1/4波片和1/8波片的影响性质,给出了具体的振幅和相位影响关系式。     

复动量格林函数方法对n-α散射研究

在复动量表象下引入格林函数,建立了复动量格林函数方法.把这种方法应用于n-α散射系统,计算其散射相移.提取n-α系统的共振态并研究共振态对能级密度、相移和散射截面的贡献.在不引入任何非物理参数的前提下,离散化薛定谔积分方程得到束缚态、共振态和连续谱.通过分析散射态物理量可以更好地理解共振态以及非共振连续谱态.在n-α系统中的成功应用,证明了该方法的正确性.     

Effect of inertial mass on a linear system driven by dichotomous noise and a periodic signal

A linear system driven by dichotomous noise and a periodic signal is investigated in the underdamped case. The exact expressions of output signal amplitude and signal-to-noise ratio (SNR) of the system are derived. By means of numerical calculation, the results indicate that (i) at some fixed noise intensities, the output signal amplitude with inertial mass exhibits the structure of a single peak and single valley, or even two peaks if the dichotomous noise is asymmetric; (ii) in the case of asymmetric dichotomous noise, the inertial mass can cause non-monotonic behaviour of the output signal amplitude with respect to noise intensity; (iii) the curve of SNR versus inertial mass displays a maximum in the case of asymmetric dichotomous noise, i.e., a resonance-like phenomenon, while it decreases monotonically in the case of symmetric dichotomous noise; (iv) if the noise is symmetric, the inertial mass can induce stochastic resonance in the system.