相位掩模的近场衍射特性分析

用相位掩模法制造光纤光栅是一种简单、有效的方法.本文用标量衍射理论对相位掩模的近场衍射特性进行了分析,讨论了各级衍射光形成的干涉条纹的分布情况,得到了一些有益于光纤光栅制造的结论和有用公式.     

用相位掩模法制作光纤光栅的技术

准分子激光照射相位掩模后,在近场形成周期的条纹分布,利用近场光强对光敏光纤进行曝光,可以在纤芯中写人光栅。对光纤光栅折射率分布进行合理假设,运用耦合模理论计算了光纤光栅的反射率,对其反射率与相关参数的关系进行了讨论,并且分析了用相位掩模技术制造光纤光栅的影响因素,得出要获得窄带宽高反射率光栅需有适当的折射率调制和大的光纤光栅长度的结论。另外还导出了掩模板后表面的近场光强分布和光纤光栅的周期公式。     

闪耀光栅光强分布的一种求解方法

以反射式闪耀光栅为例,提出了一种根据多孔夫琅禾费衍射性质来计算闪耀光栅夫琅禾费衍射光强分布的方法,得到的结果和教材完全一致.     

用于检测线性啁啾相位板质量的一种方法—反射相位法

将相位掩模板的周期或衍射效率的随机误差等效地看作是在光栅中引入了相应的相移。利用同一光栅沿不同方向测量时的相位曲线的非对称性及程度，可粗略判断相位掩模板的周期或衍射效率的误差情况。     

X射线光栅相位成像的理论和方法

通过对X射线光栅相位衬度成像实验装置的理论分析,提出了光栅位移曲线的表达式,推导出了X射线光栅相位衬度成像方程.根据该成像方程,提出了基于光栅成像相位提取方法.这些理论结果将简化光栅相位衬度成像实验步骤,提高信息获取效率,并为X射线光栅相位衬度成像和计算机断层成像的结合,进一步提出光栅相位衬度CT的简化理论奠定基础. 关键词： X射线 相位衬度成像 光栅衍射 Talbot效应     

调相光栅的正交相干相位检测

本文提出了一种解调调相光栅相位的新方法.将一幅相位调制光栅图输入计算机,通过正交相干相位解调算法处理,能够高精度、快速地获得光栅的相位分布.本文详细论述了正交相干相位解调原理,并给出实验系统和处理结果,最后与其他类似的相位解调方法进行了比较.     

相位光阑对光学系统中焦深的影响

焦深在高密度光盘存储系统中具有十分重要的作用,大焦深可以使调焦伺服系统容易跟踪盘面。采用标量衍射理论和基于德拜近似条件的矢量衍射理论,分别在低数值孔径和高数值孔径两种情况下,系统研究相位光阑对聚焦光学系统的轴向光强分布和焦深的影响。研究结果表明：相位光阑对光学系统的焦深影响很大,高数值孔径系统中,选择适当的相位光阑几何尺寸可以使焦深提高约6倍。     

一种新的双频光栅轮廓术

物体含突变部分时,包裹相位很难准确恢复.若用双频光栅技术分两次测量,测量次数增加,不符合实时要求.提出用软件方法生成含两种不同频率的复合光栅,用液晶投影仪投影.针对不同物体突变情形,生成各种不同灵敏度的复合光栅.只一次采集,就达到过去双频多次采集的效果.两幅不同灵敏度的相位图可同时获取,相位去包裹时高精度光栅相位不确定性由粗光栅对应相位修正.最后,进行了实验测试.结果表明,新方法具有速度快、精度高、测试范围广等特点.     

基于相位跳变区划分的相位展开方法

提出了一种相位跳变区域的确定方法，在此基础上提出一种基于相位跳变区划分的相位展开方法。计算机模拟和实验结果均证明：此方法对噪声有很强的抗干扰能力，能有效地实现带噪声的主值相位图的相位展开。     

采用相位半角的两步相移法

针对经典两步相移算法对光强不均匀分布和物体不均匀反射率处理能力不强的问题,分析相移量为90°的情况,采用光强模型,直接对光强进行数据操作,利用三角关系,给出了求解折叠相位相位半角的计算方法,通过高度-相位差公式得到物体的三维形貌数据,避免了因归一化操作过程中取最值方法引起的误差.实验对比分析了经典四步相移法和两步移相法,表明在环境光强可以忽略不计或足够小的情况下,该方法误差范围为±0.2mm,结果优于经典两步相移法,接近于测量误差最小的四步相移法.     

相变温度场中无网格伽辽金法的应用

简述了无单元法的基础理论,推导出相变温度场的无单元法计算公式,采用罚函数法引入了第一类边界条件,编制了相应的计算程序.通过经典相变的应用例子,和有限元计算结果及解析解的比较,说明了无单元法应用于相变温度场具有连续性好,精度高,前后处理简单等优点.     

级数相位去包裹方法

提出了一个简单的相位去包裹方法－－条纹的极数相位去包裹算法,将其用来恢复物体的真实相位。与传统的条纹相位去包裹方法相比较,该方法能够消除光载频、物体边缘、阴影和盲点的影响。理论分析和实验结果证明该方法适用于条纹空间相位测量方法解调的包裹相位。     

复合相变材料应用于电子散热的热分析

基于显热容法,建立复合相变材料应用于电子散热的传热模型及相应的数值计算方法,利用Icepak软件进行数值计算,分析了温度场及流场分布。模拟结果与实验测量值相接近,其最大相对误差为8.8%,说明所采用的数值模型及相关简化处理正确。借助热分析方法可以真实地模拟系统的热状况,从而为电子设备的热设计和热管理提供依据。     

方腔内相变材料固液相变传热研究

基于相变材料(PCM,phase change material)的相变储能设备具有储能密度高的特点。本文建立了基于相变储能元件伪焓模型的固液相变格子Boltzmann模型,研究了内部管道位置、方腔倾斜角度对PCM融化过程的影响规律。结果表明,在内管道靠近方腔上部时,由于上部界面(固液相变界面或上壁面)对自然对流阻碍作用,使PCM的融化速率减慢。但是,在此时使方腔发生倾斜,会改变管道热流体到上部界面的距离,强化PCM的热质传递过程,使融化加快。     

超短激光打孔中快速相变的格子玻尔兹曼模拟

采用双重分布函数的格子玻尔兹曼模型，对单脉冲激光金属打孔过程中的快速相变传热进行研究.模型考虑了金属材料熔化后熔体的流动换热，并采用浸没移动边界方案对过程中的固液界面进行追踪.采用纯导热模型和考虑对流的换热模型计算，将结果和试验进行对比，结果表明：在激光打孔过程中熔体的流动对相变传热产生较大影响，采用考虑流动换热模型的结果与实验更接近.进而对熔化速度、熔化深度以及温度场的变化进行分析，并探讨不同激光工艺参数对相变过程的影响.模拟发现一个脉冲结束后，激光的脉宽越大，孔深越小，孔径越大，且最高温度较短脉冲激光越低.     

GeSbTe直接重写相变光盘动态写擦特性研究

ＧｅＳｂＴｅ体系是目前最适用于可重写相变光盘记录的材料，本文利用自己研制成功的相变光盘动态测试装置对本所研制的ＧｅＳｂＴｅ相变光盘进行了光盘动态写实验和材料性能研究，并实现了直接重写，取得了较大的进展。实验中发现脉冲擦除比直流擦除有较好的擦除效果和较多的重写次数。     

托贝莫来石晶体的高温相变规律研究

通过差热分析(TGA/DSC)、X射线衍射分析(XRD)、傅里叶变换红外光谱分析(FTIR)等测试技术,对实验室制备的纯净托贝莫来石的高温相变规律进行系统的研究。DSC结果表明,托贝莫来石结构中有四个层间分子水,加热到300 ℃时四个层间分子水逐渐失去。当温度升高到724 ℃时,部分Si—O—H键断裂,失去羟基。XRD结果表明托贝莫来石晶体结构在724 ℃时已经破坏,衍射峰基本消失,煅烧后的样品为无定形的非晶态。当温度持续升高到861 ℃时,发生晶型重构,硅灰石晶体出现,结构转变为有序的、稳定的晶体结构。当温度到达1 000 ℃的时候,完全转变为2M型硅灰石晶体结构。托贝莫来石的高温相变经历了“托贝莫来石→脱水托贝莫来石→脱羟基托贝莫来石→硅灰石”一系列转变过程。     

Study of Phase Change and Supercooling in Micro-Channels by Infrared Thermography

The present work presents a fast and simple new experimental method, designed to enhance the observation and characterization of thermal phenomena at microscale. Supercooling of water was carried out in micro-channels and recorded with a high-frequency infrared camera. The method is based on the coupling of microfluidics, infrared thermography, and inverse techniques. The objective is to extract a maximum of information from the experiment to perform advanced characterization of the system. First, a thermal modeling of such a system was written, then the image processing from infrared recordings allowed estimating the thermal properties (diffusivity) and the source term (energy released by the phase change). The novelty of the approach is the ability of measuring the heat released by the phase change and using this displacement to calculate the ice front propagation velocity and thermal properties. This method is appropriate for many other applications and is mainly devoted to the characterization of fluids during phase change at microscale.     

Modeling of Ice-Water Phase Change in Horizontal Annulus Using Modified Enthalpy Method

Phase change in ice-water systems in the geometry of horizontal cylindrical annulus with constant inner wall temperature and adiabatic outer wall is modeled with an enthalpy-based mixture model. Solidification and melting phenomena under different temperature conditions are analyzed through a sequence of numerical calculations. In the case of freezing of water, the importance of convection and conduction as well as the influence of cold pipe temperature on time for the complete solidification is examined. As for the case of melting of ice, the influence of the inner pipe wall temperature on the shape of the ice-water interface, the flow and temperature fields in the liquid, the heat transfer coefficients and the rate of melting are analyzed. The results of numerical calculations point to good qualitative agreement with the available experimental and other numerical results.     

移相干涉术的新方法—声光变频移相法

提出了一种变频移相的方法，并用声光器件作为变频移相器件进行了移相干涉实验，这种方法可以完成压电陶瓷移相方法无法实现的一些移相干涉测量。