圆柱声学共鸣腔边界层扰动的二阶修正模型

圆柱声学共鸣法是测量Boltzmann常数和研究声学温度计的重要方法.热边界层和黏性边界层是影响圆柱声学共振频率的最主要因素。目前已有的声学一阶微扰理论已不能满足圆柱声学共鸣法精确测量Boltzmann常数的需求(不确定度小于1×10~(-6)).本文建立了基于声学二阶微扰理论的边界层扰动修正模型,计算结果表明,与一阶修正相比,二阶修正不影响圆柱声学腔的共振频率,但对频率半宽产生不可忽略的影响,且随着圆柱腔内的声学共振模式而变化,压力越低影响越大.对于长度80 mm、半径40 mm的圆柱腔,在273.16 K、50 kPa,二阶修正对Ar的(2,0,0)频率半宽的影响接近7×10~(-6).采用二阶修正模型,更符合真实物理规律,满足精确测量的需求.     

薄板声谐振子扰动的声学特征检测研究

为进行快速ＮＤＴ，研究了薄板声谐振子扰动和声学特征变化的关系，用有限元方法分析在睡无缺陷薄板的振动频率和振型。利用数字信号处理技术，实验研究了样品中缺陷对声学特征的影响。实现和理论分析结果一致性很好。研究结果有助于正确利用样品声学特征进行无损检测。     

含半圆弧形腔的量子波导中声学声子输运和热导特性

采用散射矩阵方法,研究了在应力自由和硬壁两种典型的边界条件下含半圆弧形腔的量子波导中声学声子输运和热导性质.结果表明在两种边界条件下声子透射谱和热导有着不同的特征.在应力自由边界条件下,能观察到普适的量子化热导现象,当结构为一理想的量子线时,在低温区域有一个量子化平台出现,而当半圆弧形结构存在时,非均匀横向宽度引发的弹性散射使得量子化平台被破坏;在硬壁边界条件下,不可能观察到量子化热导现象,热导随温度的增加单调上升;计算结果表明还可以通过调节半圆弧形结构的半径来调控声子的输运概率和热导. 关键词： 声学声子输运 热导 量子体系     

结构缺陷对量子波导腔中热导的调控

利用散射矩阵方法和标量模型,研究了低温下可调缺陷对量子波导腔的热导的影响. 改变缺陷的参数能控制热导,缺陷的尺寸和位置能导致热导的改变,而且不同种类的缺陷也能导致热导随温度的变化. 关键词： 声学声子输运 热导 量子结构     

波导管中微波波长测量方法的研究

基于微波测量线中驻波分布公式,采用测量驻波强度沿着 x轴分布的数据,拟合得到了波导管中微波的波长,不仅误差得到减小,而且可以绕过驻波比测量,用拟合参量计算微波反射率。     

指数型热声谐振管的固有频率

采用计算流体力学软件Fluent模拟研究了11种不同形状参数的指数型热声谐振管内二维非线性声场特性,分析了驱动频率和驱动强度对管内声压演化过程及固有频率的影响,并探索了指数管的固有频率与理论计算谐频之间的关系.研究发现:当驱动频率偏离谐振管固有频率时,管内将出现明显的\     

量子点调制的一维量子波导中声学声子输运和热导

利用散射矩阵方法,比较了被一维凸形量子点、凹形量子点调制的量子线中膨胀模的声子输运和热导性质. 研究结果表明: 声子的输运概率与热导受制于量子点几何结构,具有凸形量子点结构的量子线中声子输运概率与热导K_CV大于具有凹形量子点结构的量子线中声子输运概率与热导K_CC. 两者热导之比K_CV/K_CC依赖于一维量子点的具体结构,且随着温度及主量子线与量子点横截面的边长差Δ_SL的增加而增加. 两种具有不同散射结构的一维量子线中热输运性质的区别在于凸形量子点结构中膨胀模数量总是大于凹形量子点结构中膨胀模数量的缘故. 关键词： 声学声子输运 热导 量子结构     

行波热声发动机容腔管和反馈管的调相作用研究

带环形圈的热声发动机是一种新型的行波型热声发动机,由于能够在环形圈内回热器附近调制出行波相位,因此具有比驻波发动机更高的效率。环形圈的反馈管和180度弯管分别在系统中起着感和容的作用,在相位的调制过程中它们起着至关重要的作用,尤其是对于感的作用比较强的小型系统,它们的作用更加突出。该文通过计算,分析了小型行波热声系统中感和容对于回热器入口处和回热器中心位置处的压力波动和体积流率相位的调制作用,以及这种调制作用对于效率,压力波动的幅值的影响。     

热声发动机接入声学放大器的模拟研究

对带声学放大器的驻波型热声发动机进行了数值模拟。得出了系统频率、压比等参数随声学放大器尺寸的变化关系。     

含双T形量子结构的量子波导中声学声子输运和热导

采用散射矩阵方法, 研究了含双T形量子结构的量子波导中声学声子输运和热导性质. 结果表明: 在极低温度, 双T形量子结构能增强低温热导; 相反地, 在相对较高的温度范围, 双T形量子结构能降低低温热导. 而在整个低温范围内, 增加散射区域最窄处的宽度能增强低温热导. 计算结果表明可以通过调节含双T形量子结构的量子波导结构来调控声子的输运概率和热导. 关键词： 声学声子输运 热导 量子结构     

Experimental Investigation on a Fibre-Optic Hydrophone with a Cylindrical Helmholtz Resonator

A novel mechanical anti-aliasing filtering fibre-optic hydrophone with a cylindrical Helmholtz resonator is con- structed and tested. The experimental results show that the hydrophone has a function of low-pass filtering. The low frequency acoustic sensitivity is about -160 dB （1 rad/#Pa）, and the response curve has a resonance deter- mined by the Helmholtz resonator. Theoretical and experimental results both show that the resonant frequency moves towards high frequency with the increasing orifice diameters. The sensitivity attenuation of high frequency is larger than lOdB. This new fibre-optic hydrophone is a prototype device for a class of sensors used to eliminate the aliasing in future sonar systems.     

光子晶体耦合腔光波导慢光结构特性研究

研究了用于光缓存的光子晶体耦合腔光波导的结构对慢光传输特性的影响.详细讨论了微腔间距关于波导禁带、导模带宽、导模传输群速度的具体关系.计算发现,随着微腔之间距离的增加导模显著平坦化,群速度急剧减小.当相邻微腔之间距离为7个晶格常数时,获得了小于2×10~(-4)c的超小群速度.通过长度为13.23 μm的7×7超胞构成的光子晶体耦合腔光波导,产生的最大光延迟超过了400 ps,这比相同长度传统光波导产生光延迟大四个数量级.     

跑道形玻璃波导谐振腔滤波器的研制

采用Ag+-Na+离子工艺,在K9玻璃上制备了跑道形波导谐振腔滤波器.测试得到该滤波器自由光谱范围为FSR=0.177 nm,对比对为Cr＝7.5 dB.同时分析得到耦合器的耦合系数为κ=0.916,耦合器和环形腔的损耗因子分别为δ=0.55,γ=0.48.耦合器的两波导几乎相连、条波导边缘不规则和一次离子交换波导表面缺陷是造成该波导滤波器具有较大损耗的主要原因.通过改进工艺技术降低波导损耗,该滤波器可以用于光通信、传感等领域,也可与其它波导结构相结合实现新的功能.     

基于平面光波导谐振腔的可调谐光电振荡器

提出了一种基于平面光波导谐振腔的可调谐光电振荡器.该振荡器中,相位调制器串联光波导谐振腔,取代了传统系统中的强度调制器、长光纤和滤波器.由于光学谐振腔对光子频率和相位敏感,调节激光器改变输出光的波长,不仅可以调制光的强度,还可以对微波光子进行选频输出.当光子在波导腔中发生谐振时,产生很强的延时特性,可以取代传统系统中的长光纤.整个光电振荡器系统体积为长29.5cm、宽21cm、高7cm.实验中,改变0.1pm的光子波长,能够产生步长为12.535.5 MHz的调谐,调谐范围达2 GHz,且系统能够产生10 GHz的微波信号,在中心频率为10 GHz处其相位噪声为-109.7dBc/Hz@10kHz.该研究为光电振荡器的小型化和实用化提供了一种新的思路.     

聚合物波导微环谐振器的无热化设计

从波导微环谐振器的谐振方程出发,推导出了波导微环谐振器的无热化条件和谐振波长温度依赖特性表达式,分析了硅衬底PSQ聚合物波导微环谐振器滤波功能的温度特性。通过选择合适的聚合物衬底来取代传统的硅衬底,可极大地减小聚合物波导微环谐振器的温度敏感性,给出了聚合物衬底选择的方法。研究结果表明,所设计的全聚合物波导微环谐振器,在温度从20～65℃范围内谐振波长漂移量最大值为-0.0085 nm,温度依赖波长漂移率最大值为-0.00090 nm/K,实现了无热化。     

基于方形谐振器的表面等离子体波导传感器

本文利用方形谐振器与两个金属/介质/金属型波导结构耦合设计了一个亚波长的表面等离子体波导传感器,并通过有限元分析研究了此结构的传输特性。研究表明,通过谐振器耦合能有效增强共振波长的表面等离子体波的透射能力,同时减小两侧波导结构与方形谐振器之间的金属势垒层宽度可提高透射率。传感器的共振波长与介质材料的折射率之间存在着线性关系,1阶共振模的灵敏度可达1100nm/RIU。这种传感器可实现器件的小型化,在生物、工业传感领域有着很大的潜力。     

金属包覆聚合物平板波导的微扰分析

用理想波导耦合是论为基础的微扰方法分析金属包覆聚合物平板波导,推理波导传播常数的近似解。经数值计算,分别求得传播常数的正确解与近似解,二者相比较,证明近似解具有较高的精确度。从而将求解金属包覆聚合物波导本征值方程的复杂复数运算简化成实数运算。     

Efficiency of Mode Excitation in an Open Resonator Connected to a Waveguide

Based on an analysis of the equivalent circuit of a reflection open resonator (OR), we derive an expression for the efficiency of mode excitation in such a resonance system and compare the efficiency of excitation of the lowest OR mode by aperture and slot couplers. It is shown that the excitation efficiency of the same mode by each of the considered couplers is high for small diffraction losses and amounts to no less than 95%. To excite an OR with a large distance between the mirrors, it is expedient to use an aperture coupler ensuring a higher efficiency of excitation of the studied mode.     

Experimental Study of a Ka-Band Cylindrical Open Resonator

A study of the electrodynamical properties of a Ka-band gyrotron open resonator was experimentally conducted. Experiments were accomplished to measure resonant frequencies and their respective loaded quality factors for TE modes in the frequency range from 26 to 40 GHz. In particular, a perturbation technique was used to determine the axial, radial and azimuthal electric field profiles, as an identification method of the TE₀₂₁ mode operating around 35 GHz. In any experimental event, good agreement with the values predicted by theory was found.