共形Mikaelian声透镜设计*

该文研究了利用共形变换设计声学器件的一般方法,在此基础上根据普通Mikaelian透镜的折射率分布规律,利用指数映射设计出了弧形的Mikaelian透镜,分析并讨论了弧形透镜的密度、模量和折射率分布规律。对160 k Hz的声波进行了仿真实验,仿真结果表明,在弧形透镜的理论预测焦点处出现能量汇聚的现象,即实现了弧形聚焦的效果。同时,声波在经过该透镜后传播方向产生了一定角度的偏转。该工作为实现弧形声学器件提供了理论方法,在水下声探测及水下声通讯等方面有着潜在的应用。     

太赫兹光谱技术用于干旱胁迫下大豆冠层含水量检测研究

近年来水资源短缺问题日益严重,部分地区由于农业灌溉用水不足导致庄稼减产农民利益受损。大豆是一种需水量较大的农作物,一旦水分亏缺将直接影响大豆植株的形态和生长发育,从而造成大豆品质降低和产量减少。大豆叶片的水分状况可真实地反映植株水分受土壤水分亏缺的影响程度,因此,大豆冠层叶片水分含量的快速获取成为一种需要。太赫兹辐射在水中的强烈衰减使其成为一种非常灵敏的非接触式探针,可以快速、无损地检测叶片含水量。因此基于太赫兹光谱这一新技术进行大豆冠层叶片含水量的检测研究,用于实时监测田间大豆的健康状况。实验选用中黄13号大豆进行栽培,为尽可能模拟田间不同程度的干旱胁迫状况,将开花期大豆进行5个不同梯度：正常供水、轻度干旱胁迫、中度干旱胁迫、重度干旱胁迫、严重干旱胁迫(分别占田间最大持水量的80%,65%,50%,35%,20%)的水分灌溉,每个梯度设置3个重复。利用人工称重法与便携式土壤水分速测仪结合将土壤含水量调控到各水分梯度要求。然后,将实验大豆植株运回实验室并利用透射式太赫兹时域光谱仪进行样本扫描,每个梯度采集18片冠层叶片,共90个样本,以2∶1的比例分为校正集和预测集。在获取各样本时域光谱数据后,根据Dorney和Duvillaret提出的模型进行了光学参数的提取,得到各样本的吸收系数谱以及折射率谱。定性分析了太赫兹时域光谱、吸收系数、折射率随水分胁迫程度不同的变化情况。实验发现：随着水分胁迫程度的降低,时域光谱的峰值呈不断衰减趋势,且均低于空白参考峰值,同时有明显的时间延迟。吸收系数值随干旱胁迫程度的加剧逐渐降低;折射率值同样随干旱胁迫程度的加剧逐渐降低。并利用偏最小二乘(PLS)和多元线性回归(MLR)方法定量研究了时域光谱、吸收系数、折射率光谱数据与叶片含水率的相关关系。结果表明,太赫兹波对大豆叶片水分差异十分敏感,基于时域光谱最大值和最小值的MLR预测精度最高,预测集相关性(r_p)达-0.939 3,均方根误差(RMSEP)为0.049 5。研究表明太赫兹光谱技术应用于大豆冠层叶片含水量观测具有良好的可行性,为开展大豆冠层含水量信息快速获取,实现科学节水管理与灌溉决策提供了新的检测手段和实验依据。     

高双折射Sagnac环透射特性的理论与实验研究

 采用传输矩阵分析法、数值模拟和实验研究相结合的方法研究了由光耦合器（OC）、偏振控制器（PC）和保偏光纤（PMF）组成的高双折射Sagnac干涉环的透射特性。理论分析了PMF特性和PC状态对输出特性的影响,并通过数值模拟得到了PMF长度、双折射率（Δn）和PC状态不同时所对应的透射光谱。最后通过实验验证得出了波长间隔只由PMF的长度和双折射率Δn决定,透射率大小只由PC状态决定,而透射谱的峰值位置由PMF和PC状态共同决定的规律。实验结果与理论分析结果非常一致,对Sagnac环透射规律的研究对这种可调谐滤波器在多波长光纤激光器中的应用具有一定的参考价值。     

光频段双层手征结构光学特性及负折射率研究

设计了一种工作在光波段的新型四重对称的双层手征结构,通过数值模拟得到透射系数和反射系数,反演计算了结构的圆二色性、旋光角、手征参数和折射率。结果表明该结构在谐振波长附近具有很强的旋光性,并且在椭偏度为零时,即透射光变成完全线偏振光时,旋光角达到了55°;在一定波段内可以实现左旋圆偏振光(LCP)和右旋圆偏振光(RCP)的负折射率,且不需要介电常数和磁导率同时为负,更重要的是,实现负折射率的左旋圆偏振光(LCP)具有较宽的频带,不局限于谐振波长附近,在椭偏度为零时,折射率也为负。考虑到具体的实验制作,对加衬底的手征结构进行了数值模拟,结果表明谐振波长向长波长方向产生了偏移,完全线性偏振光的旋光角仍然有40°。     

大气对流边界层光传输的实验室模拟

利用湍流池模拟大气对流边界层的光传输,同时测量了到达角起伏和光路上的温度脉动。结果表明,在混合层的上部,对数温度谱偏陡,和大气中的观测结果一致,到达角起伏谱也偏陡,但到达角起伏谱曲线反映了湍流在小尺度范围内具有各向同性的特征,此时利用温度脉动方法得到的折射率结构常数小。当边界层顶部逆温层消失,发展为完全对流状态时,温度谱幂率等于“－5／3”,到达角起伏谱害虫率等于“－8／3”,两种方法测量得到的折射率结构常数一致。     

聚合物波导型表面等离子体共振传感器的特性研究

基于表面等离子体共振理论,将SU-8作为波导芯层材料,以聚甲基丙烯酸甲酯(PMMA)为下包层材料,设计了一款聚合物波导型SPR传感器。理论计算了波导芯层折射率、被测物折射率、不同金属薄膜及其厚度等因素对表面等离子体共振曲线的影响。分析结果表明,在可测试范围内,被测物折射率越大,灵敏度越高;波导芯层折射率减小,共振峰向长波方向移动,被测物检测范围整体向折射率小的方向偏移,波导芯层折射率增大则相反。     

用等厚干涉测液体的折射率

在等厚干涉的实验中,加入了用劈尖干涉对比法测液体折射率的内容,在不改变劈尖膜的条件下,同时测得空气膜和液体膜的干涉条纹宽度,从而可方便地求出液体的折射率,也使得等厚干涉的实验内容更加丰富和充实．     

测量光折变非线性参量动态行为的一种新方法

在z扫描方法的基础上，提出了一种测量光折变非线性参量动态行为的新方法——时间扫描方法.理论和实验研究结果表明，这种新方法是精确、可行的. 关键词： 时间扫描方法 z扫描方法 非线性折射率 非线性吸收     

基于德拜理论的液柱参数彩虹反演算法研究

彩虹技术是一种可同时测量液柱折射率和粒径的实时、非接触方法.建立了定量描述彩虹信号的低频分量与德拜理论(p=2)模拟信号重合程度的目标函数,在此基础上提出一种基于德拜理论(p=2)的液柱参数彩虹技术反演算法.反演算法以经验公式的计算值为初始值,根据目标函数不断寻优获得优化结果,并通过米氏散射理论进一步优化得到反演结果....     

斜角入射沉积法制备渐变折射率薄膜的折射率分析

斜角入射沉积法是一种制备薄膜的新颖方法,它可以用来制备渐变折射率薄膜.本文首先探讨了膜料的沉积入射角为α,薄膜柱状生长倾斜角为β时的薄膜的填充系数;之后利用drude理论,分析研究了斜角入射沉积法制备渐变折射率薄膜的折射率与薄膜的入射角和生长方向的关系. 关键词： 斜角入射沉积 渐变折射率 填充系数