任意截面介质波导导模的叠代矩量法分析

本文提出用以计算任意截面介质波导色散关系的叠代矩量法,并给出用叠代矩量法计算椭圆介质波导、三角形波导、平切圆波导、蛋形截面波导等的传播特性的实例.计算结果与有限元法、点匹配法等精确数值计算结果符合很好.本方法简便易行,计算工作量较小.     

用迭代特征函数展开方法分析非线性平面介质波导

根据新近发展起来的迭代特征函数展开方法(IEEM),提供了一个分析任意非线性平板介质波导中TE波和TM波传播特性的途径。和有限元分析的结果比较,证明该方法在处理此类非线性问题时是非常有效的,而且很容易被推广到各种几何形状的非线性介质波导的分析中去。     

单负介质薄板波导中的表面波模式

 推导了沿单负介质薄板波导传播表面波的特性,根据本征方程运用图解法得到沿介电常数为负的单负介质薄板传播的奇偶对称TM型表面波的色散曲线图和能流分布图。发现表面波在单负介质波导中传播比在双正或双负介质波导中慢,场和能量集中于介质板的上下表面, 一定频率范围内奇偶表面波型能流反向;单片单负介质板能实现功分器和定向耦合器的功能,简化了传统的复杂结构,在发展微波器件的小型化方面有着潜在的应用价值。     

条形介质波导导模的近似分析

本文提出适用于计算各类条形介质波导导模传播特性与场分布的微扰方法、变分方法.本文导出的各表达式形式较简单,计算结果较其它近似方法准确,与精确的数值计算符合较好,便于应用.     

含单负材料的不对称平板波导的传导模

利用图解法系统地研究了由不同类型的单负材料作为包层的三层平板波导的模式特征.研究表明单负介质波导具有一系列奇异的特性,与传统介质波导或左手介质波导相比,此波导的芯区横向振荡导模的模折射率范围较大.除0阶导模外,其它TE,TM导模均为芯区横向振荡模,且同阶的TE、TM模的色散曲线几乎重合,只有0阶的TE,TM模才可以支持表面波的传播.单负介质的结构参数对0阶导模的影响较大.一定条件下,波导中可以出现0阶导模的完伞缺失或仅支持表面波的传输,还会出现超慢波现象,甚至可以共生都是后向波的0阶双模.     

表面脉冲超声波沿曲面爬行的可视化研究

为了研究超声表面脉冲波在钢、铁等不透明曲面材料中的传播规律,我们采用和金属材料声速比较接近的光学玻璃作样品,利用研制的数字化动态光弹系统,分析了表面波和次表面波沿玻璃圆棒侧面传播时的行为,记录了不同时刻的横截面上的脉冲声场传播图像,求出了表面波和次表面波沿曲面爬行的传播速度。     

加载异向介质非辐射介质波导中的慢波传输及应用

将开口谐振环作为加载单元,分析了含有开口谐振环结构非辐射介质波导的新型传输特性.由于异向介质的双各向异性效应,纵剖面磁波型和纵剖面电波型在此新型非辐射介质波导中的传输速度能够减慢,甚至达到零速度.对于波导中的能量关系也进行了分析,研究表明,在一定情况下,慢波传输将引起功率流动的增强.这些特性使得此新型非辐射介质波导更能满足小型化的设计要求. 关键词： 开口谐振环 异向介质 非辐射介质波导 慢波传输     

光波导理论中的伽辽金方法

本文讨论了在三层平板介质波导中横电波的传播问题.三层平板的芯区是Kerr介质,其折射率平方n²的剖面分布随x作抛物分布.本文将应用伽辽金方法,求出赫姆方程的第1次和第2次近似的解析解.     

电磁波在充有双介质片的平行金属板间的传播

本文详细地分析了电磁波在充有双介质片的平行金属板间的传播特性。计算表明:这种波导(LM₁₁波)不仅保持了H形金属介质波导(LM₁₁波)的工作特性,而且还显著地降低了介质损耗;增宽了频带。     

关于波导管的格林张量函数

本文以本征函数展开的方法,研究了波导管中格林函数的一般性质和形式。为了得到波导管的本征函数(简正波)和格林张量函数的一些关系,我们首先对格林函数作富氏变换,它的象函数在各向同性介质波导中以并矢形式作为最简单的表达方法,而在充有各向异性介质波导中可以表为ABA⁺e^-ikz₀的形式,这里A是坐标矩阵。用这种方法详细推导了均匀各向同性介质波导中的并矢格林函数。 关键词：     

Time domain finite volume method for the transient response and natural characteristics of structural-acoustic coupling in an enclosed cavity

A time domain finite volume method（TDFVM）based on wave theory is developed to analyze the transient response and natural characteristics of structural-acoustic coupling problems in an enclosed cavity.In the present method,the elastic dynamic equations and acoustic equation in heterogeneous medium are solved in solid domains and fluid domains respectively.The structural-acoustic coupling is implemented according to the continuity condition of the particle velocity along the normal direction and the normal traction equilibrium condition on the interface.Several numerical examples are presented to validate the effectiveness and accuracy of the present TDFVM.Then the effects of water depth on the acoustic and vibration characteristics and the natural characteristics of a structural-acoustic coupling system are analyzed.The numerical results show that the increase of water depth leads to a stronger coupling between the water and structure and the decrease of natural frequencies of coupling system,The computational cost and memory of this method are small and it can be applicable to structural-acoustic coupling problems in the heterogeneous fluid.     

Temperature Sensitivity Control and Mechanical Stress Effect of Boron-Doped Long-Period Fiber Gratings

We will present in this work the quantitative analysis of the relationship between the doping concentrations of GeO 2 and B 2 O 3 in the core and cladding regions and the temperature sensitivity of the resonance wavelength shift in long-period fiber gratings (LPFGs). Based on this analysis, the temperature sensitivity was suppressed and enhanced to 0.002 nm/°C and 0.28 nm/°C, respectively. We will also discuss the effect of the residual mechanical stress on the optical and mechanical properties of LPFGs. In particular, we will present the measurement results of the dependence of the refractive index change and mechanical strength on the residual mechanical stress in the boron-doped fibers with depressed clad and matched clad.     

地塞米松磷酸钠和倍他米松磷酸钠两种差向异构体的FTIR,FT-Raman和SERS光谱研究

检测了地塞米松磷酸钠和倍他米松磷酸钠两种差向异构体的红外光谱(FTIR), 固体和饱和溶液的常规拉曼光谱(NRS)及以银胶为基底的表面增强拉曼光谱(SERS)。通过红外和拉曼光谱的结合,对其各基团的振动模式进行解析,并对峰进行归属和比较。结果表明：两种物质的主要区别是地塞米松磷酸钠的CH₃非对称伸缩振动和对称面内变形振动的拉曼位移较大;依据SERS作用机理和规律,推测两种物质在银胶上主要是通过P—O键、羧基和五元环与银胶垂直吸附。建立了两种差向异构体基于银纳米粒子的吸附模式,实现了对两种物质进行快速鉴别与区分的方法,为进一步研究肾上腺皮质激素类药物提供了十分重要的信息和可靠的参考。     

少周期飞秒准径向偏振光的超快瞬变聚焦矢量场

研究了基于腔外螺旋相位调制获取高峰值功率飞秒准径向偏振光的方法,结果表明该方法所产生的并非完全纯净的径向偏振光,其径向分量决定了聚焦后纵场的分布,而径向和角向分量共同影响了横场的分布.根据Richard-Wolf矢量衍射理论模拟得到不同纯度下的少周期飞秒准径向偏振光在焦点附近的电场的时空矢量分布,发现其具有中心对称和震荡衰减特点,载波包络相位将对聚焦场的矢量时空分布产生显著影响,从而对飞秒脉冲与电子在聚焦场中的相互作用产生影响.研究结果可为进一步的激光粒子加速分析以及偏振转换器的设计提供依据.     

景德镇仿龙泉青瓷与龙泉青瓷组成特征研究

龙泉青瓷不仅受到了国内外陶瓷爱好者的热捧,还被不同地区广大窑工争相效仿,其中以景德镇明清时期仿制最具代表性。利用能量色散X荧光光谱分析仪对38 件宋、元、明时期的龙泉青瓷以及明代景德镇仿龙泉青瓷进行了测试,并结合烧成温度分析结果,从时空角度对比分析了两地青瓷胎釉组成特征、演变规律和形成原因,有助于了解我国南方青釉瓷的演变发展、相互交流和影响,为不同产地青瓷的断源断代提供了一定的科学依据。     

基于红外热成像的林地余火死灰复燃点诊断方法研究

林地余火阴燃特性具有隐蔽性强、持续时间长、目测难度大、且具有死灰复燃等特点,从而一直困扰森林火灾的彻底扑灭。为了及时、高效地发现林地余火阴燃点,探索林地余火死灰复燃的特征及规律,在南京森林警察学院点烧基地里进行测试实验,以无人机搭载热红外成像系统、气象采集系统等为工具,把火源点设置在杨树林内,人为干预进行点烧、熄灭、复燃等重复实验,实验包括白天和夜晚两个时间段,用安装于无人机上的红外热成像仪对火源进行观测。实验表明：林地余火死灰复燃的温度在500～600℃,离散程度较大;林地余火死灰复燃在白天的时间普遍短于夜晚时间,表明外界温度越高,越会促进林地余火死灰复燃的速率;在森林中,不同地点、不同时间段的森林背景温度标准差比较稳定,主要处于1～9 之间;林地余火红外图像的温度数据的标准差值分布在30～85之间;红外图像的温度数据的标准差值分布在55～85 之间,则可定为死灰复燃可疑阶段。该方法量化了死灰复燃的火环境及温度参数阈值,明确林地余火阴燃点引燃特征值。该研究成果将推动森林防火技术的发展,为安全扑火提供重要的方法和资料。     

Sono-electrolysis performance based on indirect continuous sonication and membraneless alkaline electrolysis: Experiment,modelling and analysis

In the present study, experiments of membraneless alkaline sono-electrolysis are combined to a mathematical model describing the performance of a sono-electrolyzer based on the electrochemical resistances and overpotentials (activation, Ohmic and concentration) and the oscillation of the acoustic cavitation bubble, and its related sono-physical and sonochemical effects, as a single unit and within population. The study aims to elucidate the mechanism of action of acoustic cavitation when coupled to alkaline electrolysis, using a membraneless H-cell configuration and indirect continuous sonication (40 kHz, 60 W_e). The calorimetric characterization constituted the bridge between experimental results and the numerical and simulation approach, while the quantification of the rate of produced hydrogen both experimentally and numerically highlighted the absence of the contribution of sonochemistry, and explained the role of ultrasounds by the action of shockwaves and microjets. Finally, the energetic sono-physical approach allowed an estimation of the predominance of the shockwaves and microjets effects according to the bubble size distribution within the population corresponding to the acoustic conditions of the study. The resulting macroscopic effect in sono-electrolysis process has been assessed considering the induced degassing. A reduction in the fraction of electrodes’ coverage by bubbles from 76% to 42% has been recorded, corresponding to a decrease of 7.2% in Ohmic resistance and 62.35% in bubble resistance.     

基于高光谱技术的酸奶中常见致病菌的快速鉴别及计数

酸奶是一种发酵型乳制品饮料,因其特殊的功能性和良好的口感而广受欢迎。但由于商业链的不正当运行,如奶源非法获取、灭菌不充分等原因,导致酸奶中致病菌大量滋生,酸奶中毒事件频繁发生。酸奶中常见的致病菌主要有大肠杆菌、金黄色葡萄球菌和沙门氏菌,这三种致病菌由人体摄入并达到一定的数量时会产生腹痛、腹泻等严重的消化道疾病,并且会破坏人体肠道内的正常菌群平衡,因此国标对奶制品中这三种致病菌的数量已有明确的限量规定。由于酸奶的主要消费对象为老人和小孩,故其潜在危害不容小觑。传统菌落检测方法虽具有简单,灵敏、可操作性强等优点,但当不同菌落混杂在一起时无法同时进行定性定量的检测,且具有试剂成本高,检测周期长,人为因素影响较大等缺点。因此开发一种快速、简单、准确的混合鉴定计数方法为避免致病菌对酸奶的潜在危害提供了有效的途径。高光谱技术同时包含样本的光谱信息与图像信息,既能够根据化学组分的微小变化进行精确识别（光谱信息）,又能够反映出菌株在外部多层次的变化（图像信息）。因此该研究尝试对比高光谱图像技术和光谱技术,采用模式识别的方法,对比不同的模型识别结果,优选出最佳识别率的识别模型作为计数模型,最后通过最佳鉴别计数模型的识别分类结果来达到对酸奶中常见致病菌鉴定计数的目的。首先,购买酸奶中常见的乳酸菌种（保加利亚乳杆菌、嗜热链球菌、嗜酸乳杆菌、干酪乳杆菌、植物乳杆菌）和潜在污染的致病菌种（金黄色葡萄球菌、大肠杆菌、沙门氏菌）等标准菌株进行培养,提取经过48 h培养后的菌落图像信息和光谱信息。采用几种不同的预处理方式（SNV,MC,MSC,1stDER,2ndDER）对所提取的光谱数据进行预处理,并应用遗传算法筛除光谱数据中冗余的波段,保留有效波段。利用图像处理技术对图像信息中的菌株与培养基背景进行去除,然后采用主成分分析法从每幅图中优选出3个特征波长,并运用图像处理技术从特征波长所对应图像中提取菌株的18个基于GLCM的纹理特征信息。挑选合适的主成分分别建立不同的鉴别模型（LDA,KNN,BP-ANN,LS-SVM）,通过其最终的鉴别模型的识别率来确定最佳鉴别计数模型。最后从标准菌株中分别挑选出30株进行计数测试,通过比较模式识别的分类数量结果与菌株的实际数量来验证模式识别效果的准确率。研究表明,运用SNV预处理后光谱数据在提高信噪比效果上明显优于其他几种预处理方式。745.790 8,773.098 4和779.207 0 nm为图像信息中方差贡献率最大的三个波长,运用从特征波长所对应的图像中所提取的纹理特征信息建立图像识别模型。通过对比图像信息和光谱信息的模式识别结果发现,光谱特征鉴别模型普遍优于图像纹理特征鉴别模型,且当主成分数为9时,运用光谱特征所建立的LS-SVM模型的校正集识别率为96.25%,预测集的识别率为91.88%,为最优模型。采用优选的最优模型对菌株进行识别计数,大肠杆菌计数的相对误差为3.33%,金黄色葡萄球菌和沙门氏菌计数的相对误差均为0,验证了高光谱技术应用于酸奶中常见致病菌的鉴别计数的可行性。     

Influences of SiO2 protective layers and annealing on the laser-induced damage threshold of Ta2O5 films

Ta2O5 films are prepared on BK7 substrates with conventional electron beam evaporation deposition.The effects of SiO2 protective layers and annealing on the laser-induced damage threshold (LIDT) of the films are investigated.The results show that SiO2 protective layers exert little influence on the electric field intensity(EFI)distribution,microstructure and microdefect density but increase the absorption slightly.Annealing iS effective on decreasing the microdefect density and the absorption of the films.Both SiO2 protective layers and annealing are beneficial to the damage resistance of the films and the latter is more effective to improve the LIDT.Moreover,the maximal LIDT of Ta2O5 films is achieved by the combination of SiO2 protective layers and annealing.     

Study of wave propagation in various kinds of plasmas using adapted simulation methods,with illustrations on possible future applications

The understanding of wave propagation in turbulent magnetized plasmas can be rather complex, particularly if they are inhomogeneous and time-dependent. Simulation can be a useful tool for wave propagation studies, provided that the “model” equations take into account the characteristics of the medium relevant for the studied problem and that the numerical scheme including boundary conditions is stable and accurate enough. The choices for the model equations and the corresponding schemes are analyzed and discussed as a function of various parameters, such as the order of the numerical scheme and the number of grid points per wavelength. A quick review of the up-to-date numerical developments is given on the sheath boundary conditions and on the perfect matching layer in anisotropic media. Possible developments of plasma diagnostics conclude this state-of-the-art of simulations of electromagnetic waves in plasmas.