Mitigation of Diffraction Fringe in Quasi-Far Field Pattern Using an Edge-Shaped Plate

A new concept is developed for improving the laser intensity distribution in quasi-far field using geometrical optics of a continuous phase (so-called edge-shaped plate). The diffraction fringe on a quasi-far field beam pattern of a well collimated He-Ne laser beam 5 cm in diameter is mitigated by the insertion of an edge-shaped plate with a super-Gaussian (n=40) surface profile. A diffraction code using Fresnel-Kirchhoff diffraction integration was developed to calculate diffraction patterns of aspherical optical elements. The measured beam profile is in good agreement with the calculated beam pattern.     

基于CCD技术测量单缝衍射中中央明纹的相对光强

针对单峰衍射的特点,提出了一种基于CCD技术测量单缝衍射中,中央明纹的相对光强的方法,该方法利用CCD及相应软件的支持,拍摄出单缝衍射的明暗纹图谱,再利用origin pro.v7.5绘图软件经转置、数据统计分析,显示光强分布曲线和相对应的数据等,完成对中央明纹的相对光强计算。     

一种基于傅里叶变换的分析载波条纹的新方法

针对传统傅里叶变换法处理光载波干涉条纹图时会有边缘效应产生的问题,提出了一种基于傅里叶变换法的外推延拓方法,并从理论上进行了数学推导。为了验证这种方法的正确性,分别对一维数字信号和二维空间载波条纹图进行了数值模拟,进一步分析了误差产生的原因,并与传统的傅里叶变换法对比。结果表明该法可以有效抑制传统傅里叶变换法处理光载波干涉条纹图时边缘效应所造成的较大误差,在基于空间域相位调制技术的波面干涉测量中,对空间载波条纹图进行处理,可以使相位的计算精度达到3.3 mrad。     

Consideration of Fractional Fringe Method on the Basis of the Least Squares Method

The traditional fractional fringe method has been applied to measure 1-dimensional size of a block gauge using multiple wavelengths. Recently, similar methods have been used in pattern interferometry and also in pattern projection profilometry. However, the technique does not seem to be based on a well-established principle. In this paper, the fractional fringe method is formulated on the basis of the least squares method and on its basis effects of errors in fractional fringes and wavelengths are analyzed and the effective selection of wavelengths is considered.     

辛时域有限差分算法研究等离子体光子晶体透射系数

相较于传统的时域有限差分算法,辛时域有限差分算法具有高准确度性和低色散性.传统的时域有限差分算法的计算准确度较低,数值色散误差较大,并且破坏了麦克斯韦方程的辛结构,从而导致其稳定性较差.然而辛时域有限差分算法可以克服这些缺点,从而保证了整个仿真计算的准确性和稳定性.本文基于辛时域有限差分算法,对等离子体光子晶体的带隙特性,透射系数等进行了研究,并与传统的时域有限差分算法进行了对比,验证了辛时域有限差分算法的优势和可行性.     

RAP晶体积分衍射效率的实验研究

以北京同步辐射装置的4B7中能束线为光源,对RAP（邻苯二甲酸氢銣）晶体的积分衍射效率进行了实验标定.结果显示:晶体在不同能量段都得到了完整的衍射峰,扭摆曲线的光滑性和对称性较好,在偏离布喇格角以后衍射效率都迅速下降到本底量级.在2.1~5.8 keV范围内,晶体的积分衍射效率在1×10－4rad左右.     

一种基于单缝衍射的线膨胀系数测定装置

本文根据夫琅和费单缝衍射能够测量狭缝宽度的原理,设计了一种金属线膨胀系数的测定装置,并利用温控仪进行温度的测量控制。实验证明,本文设计的装置操作比较简单,准确度较高。     

刻蚀波导粗糙面散射的矩量法数值分析

用矩量法对刻蚀波导粗糙面的散射特性做出了精确的数值分析基于MonteCarlo方法建立高斯粗糙面数学模型,证明矩量法在分析刻蚀波导散射问题时,是可以应用于不同起伏高度、不同入射角的一种精确而高效的数值方法对不同起伏高度的两种偏振态,分别在小角度入射和大角度入射两种情况的随机散射特性应用矩量法做出了分析并以基于二氧化硅波导的EDG器件为例,分析了由于波导壁粗糙对于器件频谱响应特性的影响.     

生物细胞亚显微结构对光散射特性的影响

构建细胞模型、"细胞基质"模型以及"细胞基质-细胞核"模型等3个模型,分别表征不同层次细胞结构,采用时域有限差分方法进行仿真计算,分别比较了3个模型的远场雷达散射截面在5个散射区的数值差异,分析了细胞器、细胞核和细胞基质等细胞亚显微结构对细胞电磁散射特性的影响.研究结果表明,生物细胞整体电磁散射特性主要由其细胞基质决定,细胞核的存在显著增强了细胞在20°≤θ≤40°和150°≤θ≤180°两个散射区的散射能力,随机分布的细胞器增强了细胞的侧向散射,削弱了细胞核在上述两个散射区的散射效果,使细胞散射波分布趋于均匀.     

CCD探测器在测量金属丝线膨胀系数中的应用

利用CCD探测器分别测出常温和高温下金属丝衍射花样相邻暗纹的间距，用光学高温计测出加热时的温度值，从而求出线膨胀系数。     

Calculation of Diffraction Characteristics of Sub wavelength Conducting Gratings Using a High Accuracy Nonstandard Finite-Difference Time-Domain Method

Gratings with subwavelength groove depth and period are frequently used in optics for various purposes. The polarization dependent diffraction characteristics of subwavelength (high frequency) gratings can only be calculated by solving Maxwell’s equations of electromagnetism. In this paper, we calculate the classical diffraction characteristics of subwavelength conducting gratings numerically, using a new high accuracy version of nonstandard finite-difference time-domain (NS-FDTD) algorithm. For the purpose of analysis, we employ a gold sinusoidal grating with light incident at a large angle. We have compared high accuracy NS-FDTD simulation results with those obtained from standard finite-difference time-domain (S-FDTD), and the finite element method (FEM) simulations.     

影响条纹图形拼接法测量精度的主要误差因素

通过对计算机模拟和实验结果的分析表明，影响条纹图形拼接法测量精度的主要因素是子孔径面形测量精度，重叠区的大小，面形拟合阶次和拼接模式等。     

夫琅和费衍射颗粒粒度测量中的改进Chin-Shifrin反演算法

在基于线阵CCD的夫琅和费衍射颗粒粒度测量中,采用Chin-Shifrin积分变换反演算法使得反演的粒度分布出现假峰现象.为解决此问题,提出在该Chin-Shifrin积分变换反演算法中引入矩形窗函数,并在分析颗粒粒径与衍射光强导数最小值之间关系的基础上,确定矩形窗函数中心点位置及左右边界,利用该矩形窗函数对粒度分布进行截断处理,消除虚假峰,提高反演颗粒粒度分布的准确性.分别对两种标准颗粒进行了测量,并对不同算法的反演结果进行了对比.实验结果表明:引入矩形窗函数的改进Chin-Shifrin算法,能够有效排除粒度分布中的多假峰;粒度分布测量相对误差小于3%,重复性小于4%.     

屏蔽电缆对脉冲X射线响应的数值计算

 结合蒙特卡洛方法和时域有限差分(FDTD)方法,计算了电缆受脉冲X射线辐照时介质层内的运流电流密度,并以此为麦克斯韦方程的源,计算得到了电缆两端接匹配负载时的芯线响应电流。该方法综合考虑了电缆芯线、介质层和屏蔽层的沉积电荷对芯线响应电流的影响。计算结果表明：芯线响应电流大小与电缆受辐照长度成正比,电流由辐照中心向两边流走;源区越靠近中心位置,电流幅度越小,源的中心位置处,电流为零,源区存在静电场;源区外,电流大小相等,方向相反。最后,利用有限差分法计算得到的电场强度反推出了芯线电荷数,与蒙特卡洛方法计算的结果相比,FDTD方法计算的要低20%,该误差可能由将3维问题近似为1维问题所引起。     

屏蔽电缆对脉冲X射线响应的数值计算

结合蒙特卡洛方法和时域有限差分(FDTD)方法,计算了电缆受脉冲X射线辐照时介质层内的运流电流密度,并以此为麦克斯韦方程的源,计算得到了电缆两端接匹配负载时的芯线响应电流。该方法综合考虑了电缆芯线、介质层和屏蔽层的沉积电荷对芯线响应电流的影响。计算结果表明：芯线响应电流大小与电缆受辐照长度成正比,电流由辐照中心向两边流走;源区越靠近中心位置,电流幅度越小,源的中心位置处,电流为零,源区存在静电场;源区外,电流大小相等,方向相反。最后,利用有限差分法计算得到的电场强度反推出了芯线电荷数,与蒙特卡洛方法计算的结果相比,FDTD方法计算的要低20%,该误差可能由将3维问题近似为1维问题所引起。     

利用改进型衍射理论对直边衍射效应的解释

利用改进型衍射理论MTPO（Modified Theory of Physics Optics）对直边衍射现象做出了解释．用数值模拟方法得出了直边衍射场强随衍射角度的变化曲线，并与广泛采用的菲涅耳近似衍射方法结果进行比较，发现在很大的角度空间上，二者所得出的衍射场强与精确解吻合较好．但在入射波的几何传播方向上，即边缘上的衍射场强分布，MTPO方法则具有更高的准确度．     

二元溶液中基频拉曼散射系数随浓度变化对费米共振的影响

在二硫化碳(CS₂)和苯(C₆H₆)的二元溶液中,随着相对体积浓度而变化,C₆H₆的基频ν_１(992 cm-1) 的拉曼散射系数随浓度减小而增加,而CS₂的基频ν₁(656 cm-1)的拉曼散射系数则随浓度增加而增加。文章测量了这二元溶液相对不同体积浓度的拉曼光谱。结果表明,尽管CS₂和C₆H₆的基频ν₁的强度都随着浓度变化而发生较大变化,但C₆H₆的基频ν₁对其参与的ν₁+ν₆～ν₈费米共振几乎没有影响,而CS₂的基频ν₁强度的变化不仅对ν₁～2ν₂费米共振产生较大影响,还使基频ν₂发生变化。文章给出了实验结果,并用Bertran费米共振理论和群论给予了解释。     

落球法液体粘滞系数实验的改进

针对落球法粘滞系数实验中存在的诸多弊端,如小球释放凭经验、人工秒表计时误差较大等,对传统的粘滞系数实验进行改进,用光电门和数字毫秒计代替人工秒表计时,有效降低了人工秒表计时带来的视差和反应误差;在容器顶部加装中心带磁铁拉杆的盖子,通过磁力控制保证小球沿容器的中心轴线下落,降低了小球下落时间的测量误差。测试结果表明,使用改造后的实验仪能够有效提高实验的测量精度,降低实验误差,提高了仪器设备的使用率,降低了实验成本。     

提高二甲苯3种同分异构体预测模型准确性的相关系数法

对多组分混合物近红外光谱的相关系数进行了细致的研究,指出了多组分近红外光谱中相关系数的特点;证明了采用相关系数较高的波段建立模型会得到更理想预测值的原理;并用对二甲苯、间二甲苯、邻二甲苯混合溶液的处理对原理进行了验证。