全息波导显示系统中输出光栅的优化

全息波导显示系统中输出光栅的衍射效率、位置和长度对整个显示系统的光强输出均匀性及能量利用率有重要的影响.通常输出光强均匀性由输出光栅的衍射效率决定,能量利用率受多重光栅的位置和长度影响.本文以中心视场光束的输出光强均匀为目的,对相应输出光栅衍射效率的位置分布进行优化与曲线拟合,得到输出光栅衍射效率随输出位置连续递增的分布曲线,并应用到所有视场光束.计算结果表明,相比于传统阶梯状衍射效率分布输出光栅,全息波导显示系统中采用具有连续衍射效率分布输出光栅时的光强输出均匀性得到明显提升.针对部分衍射光束未能进入出瞳的现象,提出错位优化法,按照出瞳大小和使用距离优化各重输出光栅的位置和尺寸,减小了光栅的无效衍射区域,提高了出瞳范围内的能量利用率.     

基于第一性原理量子输运模拟的并行计算

为了解决基于第一性原理分析计算大尺度量子输运体系时遇到的耗时长久问题,挖掘密度泛函理论与非平衡格林函数相结合方法(DFT+NEGF方法)在自洽迭代过程中的计算热点,就计算电子密度矩阵时的能量点积分和计算格林函数时的矩阵求逆/乘法运算提出MPI/Open MP并行计算方案.能量点积分采用MPI多进程并行方案,在数据初始化时需要将稀疏矩阵和积分能量点依照轮询调度算法分配给各进程.矩阵求逆/乘法的并行化既可调用ScaLAPACK子程序实现又可调用IntelMKL数学库中的OpenMP多线程加速函数实现.由于不同能量点计算的独立性,能量点积分采用的MPI并行计算获得近乎线性的加速比曲线.由于Open MP多线程并行采用的是基于共享内存的数据交换机制以及线程间切换通信开销小,矩阵求逆/乘法运算的OpenMP并行实现在计算效率上要优于而在程序的可扩展性上要劣于MPI多进程并行实现.     

Predicting Polymorphism of Electrospun Polyvinylidene Fluoride Membranes by Their Morphologies

Although electrospinning of polyvinylidene fluoride (PVDF) has been studied for more than 10 years, the crystalline phase differentiation of the electrospun mats is still normally through the combination of different characterization techniques, and the relationship between polymorphism and morphology of the fibers in electrospun PVDF membranes has never been reported. Here, we show their close relationships by conducting room-temperature electrospinning experiments on various polymer/solvent systems. The electrospun membranes full of bead-free fibers have a very high fraction of β-phase, F(β), over 90%, and high orientation, whereas the membranes comprising beads and/or a large number of beaded fibers most often result in a low fraction of β-phase (F(β) normally below 50%) and low orientation. On the other hand, electrospun membranes consisting of both bead-free fibers and a very limited number of beaded fibers showed a medium high fraction of β-phase, F(β) more than 70% but less than 90%. These findings suggest the feasibility of intuitively predicting the crystalline phase of electrospun PVDF membranes directly by their morphologies, which is obviously simple, inexpensive and convenient for future investigations.     

Exploring Microstructures and Interphase Properties of Surface- Grafted Diblock Copolymers in a Homopolymer Melt by Self-Consistent Field Theory Simulations

Polymeric self-consistent field theory is used to investigate microstructures and interphase properties of diblock copolymers grafted onto solid surfaces in a homopolymer melt. The calculations show that the grafted diblock copolymers can self-assemble into hemispherical microstructures at low grafting densities of the diblock copolymers. The morphology transforms into hemicylinder-like and sandwich-like lamellar microstructures with an increase in the chain-grafting density. The effective thickness of the grafted block layer and the interphase width between the homopolymer melt and the grafted copolymers strongly depend on the physicochemical parameters of the system, such as the composition of the grafted copolymer, the chemical incompatibility between the different components, the length ratio of grafted copolymer to homopolymer, and the grafting density of the diblock copolymers. In addition, the above computational results of microphase-separated structures and interphase properties are qualitatively compared with our previous experimental observations. The comparison indicates that our theoretical results not only reproduce the general feature of the experimental observations, but also elucidate the internal structural information and complement the findings in the region of high grafting densities of diblock copolymers.     

基于瑞利-索末菲积分的大衍射角衍射光学元件设计方法

针对现有的衍射光学元件设计方法只适用于小角度衍射的情况,本文提出了一种基于瑞利-索末菲衍射积分的设计方法,可以用来设计具有大衍射角的衍射光学元件。先对目标光场进行坐标变换和强度调整,再利用改进的Gerchberg-Saxton算法优化得到衍射光学元件的相位分布。分别采用本文方法和原有的基于夫琅禾费衍射积分的方法设计衍射光学元件实现线条结构光和不同角度方框图形的光场重构,结果表明:原有的设计方法只适用于衍射角全角小于25°的情况,当衍射角大于25°时,重构光场会出现显著的枕形畸变和不均匀的强度分布。而本文方法在小角度和大角度衍射下都能重构出准确的衍射角和较为均匀的强度分布.     

研究类氦原子基态能量的参数微扰法

考虑了类氦原子中电子对核的屏蔽效应,建立了含有屏蔽效应参数的哈密顿算符,并应用微扰理论研究了类氦原子基态能量.通过参数微扰法计算的类氦原子一级近似基态能量与变分法得到的能量完全相同,比无参数微扰法计算的能量更加接近实验值.参数微扰法为研究多电子原子能级和原子能级精细结构提供了一种新的方法.     

实验室天体物理学简介

超短脉冲强激光与因体靶相互作用产生的高温高压、高密、高磁场、大加速度等性质与太阳及其他许多恒星中的物理条件非常相似,通过实验室 里模拟研究这种等离子体中的辐射输运、大尺度流体不稳定性、热核反应等过程,对于天体物理学家了解太阳和其他恒 中的物理过程提供了极好的实验手段。     

各向异性n模耦合谐振子的精确求解

利用量子变换理论,极其简洁地给出了种向异性耦合谐振子的能谱,从而提出了一种普遍的方法。     

流速比对颗粒在液固两相平板混合层中沉降的影响

本文采用流动显示的方法对平板混合层中上下层流体速度比对固体颗粒在混合层中沉降的影响进行了研究。实验中分别采用粒径小于 ４０ ｕｍ,粒径 ９８～１０４ｕｍ,粒径 １５４～１６０ｕｍ的玻璃微珠以及环氧树脂作为固相颗粒,对这些颗粒在速度比分别为１：１．２、１：２和１：２．８的液相混合层中的运动进行了显示。结果表明混合层中大涡结构对固体颗粒的沉降具有迟滞作用,其作用程度取决于混合层中上下层流体速度比。速度比越大,颗粒的沉降越慢。     

用改进的随机轨道模型数值模拟突扩液固两相流动

用改进的随机轨道模型数值模拟了突扩湍流液固两相流动。两相的轴向速度和湍动能的预报结果与实验符合得很好,同时还给出了不同计算截面上颗粒数密度和质量流量合理分布．预报结果对计算颗粒数敏感程度的研究表明：与通常的随机轨道不同,改进的随机轨道模型只需要很少的计算颗粒就可以给出合理正确的颗粒相分布。