激光辐照VO2薄膜温度场分布及透射特性研究

为了探究VO₂薄膜受激光辐照的温度场分布,以及1 064 nm激光直接辐照100 s内至相变的激光功率密度阈值,并比较近红外和中红外波段透过率调制特性差异。首先基于COMSOL建立了薄膜受激光辐照的模型并进行了温度场仿真,然后分别测试了薄膜正反面被不同功率密度的1 064 nm激光辐照100 s内激光透过率随时间响应特性。实验中的VO₂薄膜利用分子束外延法在Al₂O₃基底上制备得到。仿真结果表明,激光功率密度为25 W·mm^-2时,50 nm厚薄膜在被辐照1 ms时间内即达到相变温度。经激光辐照实验发现:50 nm厚的VO₂薄膜正反面受1 064 nm激光直接辐照100 s内至相变的功率密度阈值分别为4.1 W·mm^-2和5.39 W·mm^-2。30 nm厚VO₂薄膜对1 064 nmn激光的透过率调制深度约为13%,对3 459 nm激光透过率调制深度约62%,说明VO₂薄膜对近红外透过率调制特性不明显。     

一种有场旋转和集中功能的新型多功能电磁器件的设计与研究

基于变换光学理论设计了一种新型的多功能电磁器件—旋转集中器.它以特殊的方式引导电磁波使其传播方向在器件核心区发生指定角度的旋转,并同时实现电磁场能量向该核心区的集中.针对提出的三种等效的旋转集中器结构,分别推导了相应的本构参数表达式,并利用有限元软件对三种结构分别进行了全波仿真.仿真结果验证了本构参数表达式的正确性.这三种不同的结构中,前两种结构由三层介质构成,后一种简化为两层介质.对于给定的任意旋转角度和能量集中率,三种结构可以使电磁场发生等效的传播方向旋转和能量集中两种效果.这些结果有助于对旋转器和集中器机理的进一步理解,并为复合功能器件的设计奠定了更充分的理论基础.本文提出的旋转集中器在设计高效率接收天线和特殊电路封装互联器件等方面都有潜在的应用前景.     

用于气动输送装置的喷射器组优化设计

本文讨论了一种用于气动输送系统的喷射器组(jet-pair),由通过吸入口相联接的压空喷射器和真空喷射器组成,通过气液活塞式换能运动,产生脉冲液压做功以输送流体。该喷射器组在做功过程中不仅处于变工况状态,而且其设计尺寸及交替工作时间必须相互搭配,因此需要一套不同于传统喷射器设计的方法.本文基于对喷射器组的仿真试验结果,研究了压空喷射器不同于传统喷射器的设计思路,以及真空喷射器气源压力、喷嘴直径、面积比、喉管长径比对喷射系数的影响,得出了喷射器组优化结构的配套思路,为喷射器组的工业设计打下了基础.     

虚实结合、网络教学与线下实践相融的大学物理实验教学模式构建

信息化教学是近些年来教育改革的重心和热点.结合省虚拟仿真实验示范中心和省在线精品课程的建设经验以及此次疫情的实践教学经验,对信息化实践教学模式的必要性、整体目标与框架、建设内容和成效展开了讨论.提出了一种虚实结合、网络教学与线下实践相融的大学物理实验教学模式.此教学模式有利于增强学生的学习兴趣和实践创新能力,提高实验教...     

基于COMSOL的纳米傅里叶红外光谱系统数值模型

傅里叶红外光谱（FTIR）是材料表征的一种重要手段,然而受限于光的衍射极限,传统傅里叶红外光谱仪的极限空间分辨率在微米量级,无法应用于纳米材料的表征。纳米傅里叶红外光谱（Nano-FTIR）是一种新兴的超分辨光谱表面分析技术,其以纳米级空间分辨率、宽光谱范围和高化学灵敏性的特点在纳米材料表征研究中展现了巨大的潜力。定性及定量的研究Nano-FTIR信号高空间分辨的来源和系统中光谱信号的提取过程,可以为Nano-FTIR仪器的设计研发和样品光谱表征结果的解释提供重要依据。该研究从典型的仪器结构和基本的工作原理出发,在多物理场有限元分析软件COMSOL中建立了等效研究模型,并对模型的重要细节和数值计算过程分别进行了说明。在仿真研究中,首先基于麦克斯韦电磁波理论计算了模型空间的电磁场增强情况,再模拟了探针在介电常数差异巨大的两种材料交界处的“线扫”过程,探讨了针尖近场增强信号的空间分辨率。随后,以探针与样品的散射功率为数值模型的研究对象,仿真了探针“轻拍”对信号的调制和解调提取的过程,并讨论了不同入射倾角和解调频率对光谱信号提取的影响。最后,为了验证模型的合理性,仿真了20,100和300 nm三种厚度SiO₂薄膜样品在900～1 250 cm-1波数范围的光谱响应,并将仿真得到的光谱与实测结果进行了对比。结果表明随着样品厚度的增厚,光谱信号得到相应的增强,模型预测的谱图与实测谱图波形与波峰位置较为一致,且与以往一些文献中采用针尖-样品间电场强度表示针尖处散射信号强弱的方法相比,获得的谱图在峰形上更为接近。提出的数值模型可用于Nano-FTIR光谱的预测,此外,模型也具有一定的通用性,可以为其他基于散射型近场光学显微（s-SNOM）技术的太赫兹光谱技术和针尖增强拉曼光谱研究提供一定的借鉴。     

Rayleigh Scattering for An Electromagnetic Anisotropic Medium Sphere

Based on the scales theory of electromagnetic waves, the analytical expression of electrical fields inside an anisotropic medium sphere is studied. Differential scattering cross section and radar cross section （RCS） for an anisotropic spherical target are presented. The correctness of the obtained results is tested. The simulation results show that the scattering of an anisotropic sphere has the property of a dipole radiation under the condition of Rayleigh scattering. The larger the dielectric constant is, the stronger the dipole scattering is. Anisotropy in magnetism only has an effect on differential RCS. These results provide a theoretical base for the identification of anisotropic targets.     

基于后向散射模型的蒸汽湿度测量及仿真

为了更加准确地测量出汽轮机末级蒸汽湿度,为锅炉给水量提供依据,促进汽轮机内部除湿技术的发展,采用了后向角散射法的思路设计了湿蒸汽参数测量模型,并对模型所需物理量进行了详细的计算,为后向散射法测量蒸汽湿度的研究提供参考。通过对模型进行仿真模拟以及实验研究,得到了后向散射光光强数据。通过对比仿真模拟数据与实验数据,验证了该模型的可行性与有效性,对光散射法测量蒸汽湿度的实验分析以及工程实践具有重要意义。     

红外视景仿真技术及其研究进展

从红外视景仿真技术意义出发，介绍了其所包含的几个基本部分；从目标辐射建模、背景辐射建模和大气建模三方面，总结了国内外红外视景仿真技术发展历程和状况。其中列举了国外多个典型红外视景仿真软件和几个较完善红外辐射模型，并统计了2000年以来国内高校在红外视景仿真方面的研究情况。统计数据表明，多个发达国家的红外视景仿真技术已逐步趋于成熟和产品化，而国内尚未开发出功能较完善的红外视景仿真系统，只能仿真较简单场景。     

光学传递函数测定计算机仿真实验系统

在５８６微机上的Ｗｉｎ ９５／ＮＴ操作系统环境下实现了光学系统传递函数测定的仿真实验,克服了因缺少光学传递函数测定仪而无法开设实验的困难。本文阐述了光学传递函数测定实验计算机仿真系统的实验原理与步骤,以及软件结构与特点。     

低噪声通过特性的测量仿真研究

本文研究运用组合传感器和声压、振速联合信息处理技术进行低品声通过特性的测量。通过特性的背景噪声出非相干的各向同性白噪声和相干的交通干扰组成,交通干扰又分为平稳与非平稳两种,用平均声强器来抗非相干干扰;用交通干扰能量流中心方位抑制技术来抗平稳的相干干扰;对于非平稳的相干干扰而能量流中心方位抑制技术。仿真试验表明效果良好。