高阶贝塞尔-高斯脉冲光束相位奇点的演化

 推导出被光阑衍射高阶贝塞尔-高斯脉冲光束的场和光强分布的解析公式,对其相位奇点的演化特性做了计算和分析。结果表明,高阶贝塞尔-高斯脉冲光束经光阑衍射后,中心光涡旋始终存在,拓扑电荷守恒。随脉冲频率和脉冲宽度增加,等相位线均沿逆时针方向旋转,涡旋核随脉冲频率增加而减小,而脉冲宽度对涡旋核大小几乎无影响。等相位线随截断参数和传输距离的增加分别沿逆时针和顺时针方向旋转,涡旋核大小随截断参数增加而变化,随传输距离和光束阶数的增加而增大。     

TEA CO2激光器非对称电极系统的电场分布

 设计了一种非对称电极,这种非对称电极的阳极是Chang电极或Ernst电极,阴极是由直线和圆弧构成的简单电极。通过比较和分析非对称电极和对称电极的特点发现,非对称电极系统中简单电极的边缘电场起伏最大。采用有限元方法计算了非对称电极系统中的简单电极取不同的直线长度和弧线半径时,非对称电极系统的电场分布,给出了选择非对称电极系统中的简单电极参数的依据。结果表明：这种非对称电极系统结合了解析电极和简单电极的优点,通过选择非对称电极系统的简单电极参数,它可以在TEA CO₂激光器中产生边缘电场起伏小于0.06,且满足电极表面均匀场面积宽度要求的电场。     

涡旋光束经杨氏双缝干涉后的光谱变化

从完全相干光的传输定理出发,研究了完全相干涡旋光照射在双缝上,干涉场中的光谱变化。研究结果表明,和普通的完全相干光(平面波)经双缝干涉的光谱变化相比较,涡旋光束的光谱变化情况显得更加丰富。研究了相对平均频率的变化,发现相对平均频率将随着源光谱的宽度,拓扑荷数以及观察点位置的变化而变化。给出了对应于不同拓扑荷数,一个固定观察面的相对平均频率的分布情况。     

经光阑衍射的高阶贝塞耳光束位相奇点演化特性

推导出了高阶贝塞耳光束通过有光阑近轴ABCD光学系统传输的解析公式,用以研究了高阶贝塞耳光束被光阑衍射位相奇点的演化特性.结果表明:高阶贝塞耳光束经光阑系统衍射后,中心光涡旋始终存在,拓扑电荷守恒,但涡旋核大小会随光阑半径、传输距离和光束阶数而变化;随光阑半径和传输距离变化,圆刃型位错会消失或产生.     

聚焦部分相干涡旋光束的传输和相干特性

根据部分相干光的传输理论,研究了部分相干高斯-贝塞尔涡旋光束通过光阑透镜聚焦后的传输和空间相关性质.数值计算结果表明,涡旋暗核的大小和焦平面上的光谱相干度都取决于入射光的拓扑电荷n、截断参量δ、相对相干长度σg和参量α.当选择适当的参量,在几何焦点附近会出现局域空心光束.研究还发现在焦面上光谱相干度会产生一个或多个的相位奇点(相干涡旋),而且拓扑电荷和相对相干长度会对相干涡旋的位置和个数产生影响.在相干极限下,相干涡旋可逐渐演变为光学涡旋.     

液滴透镜在电场中的变形研究

利用电场作用操控液滴面形获得非球面液滴透镜,并实时检测其光学性能,利用紫外光固化技术使液滴透镜固化得到固体非球面透镜.实验测量了液滴透镜的面形并经过图像处理提取面形轮廓,经多项式拟合得出液滴透镜的面形表达式.比较了不同强度电场作用下的液滴透镜面形,计算了主曲率随电场的变化规律,讨论了液滴透镜在电场中的变形机制;根据透镜面形表达式,采用光线追迹法得出了液滴透镜的焦距随电场的变化规律,结合ZEMAX软件计算了3 550 V时液滴透镜的最大波像差为0.32个波长,Strehl Ratio为0.74,及光学传递函数等参数,计算了所制作的非球面透镜的像差,为低像差非球面透镜的研制提供了依据.     

小型生物电磁环境实验系统的设计及其应用

设计并制作了用于提供稳恒或低频交变的电场和磁场的小型生物电磁环境实验系统,应用该装置研究了稳恒电、磁场对氧化亚铁硫杆菌的生物刻蚀过程的影响. 实验结果表明:在定量实时控制下,电、磁场明显加快了细菌对材料的刻蚀速度,并且很好地抑制了超出掩膜的侧蚀和毛刺,使得生物刻蚀微加工的效果有明显提高.     

外电场作用下苯乙烯分子结构和电子光谱

采用密度泛函B3P86方法在6-311G基组水平上优化得到了在不同外电场(0—0.05a.u.)作用下,苯乙烯分子的基态电子状态、几何结构、电偶极矩和分子总能量.在优化构型下利用杂化CIS-DFT方法(CIS-B3P86)研究了同样外电场条件下对苯乙烯的激发能和振子强度的影响.计算结果表明,分子几何构型与电场大小呈现强烈的依赖关系,分子偶极矩随电场的增加而增大.分子总能量随着电场增加而降低.激发能随电场增加快速减小,表明在电场作用下,分子易于激发和解离. 关键词： 苯乙烯 电场 激发态 杂化CIS-DFT     

物性对电场下单气泡行为的影响

对电场作用下单气泡行为特点的研究有助于分析电场强化沸腾换热的机理.在本文中,利用VOF方法研究了气泡在直流电场下从壁面上升的过程,分析了液相相对介电常数及气液表面张力系数两种物性对单气泡行为的影响.研究发现,随着液相相对介电常数的增大,气泡脱离时间缩短,变形增加,内部对流增强.气液表面张力系数的增加能够延长气泡的脱离时间,但对气泡形态及内部流场的影响较弱.     

Mechanism of Carbon Nanotubes Aligning along Applied Electric Field

The mechanism of single-walled carbon nanotubes （SWCNTs） aligning in the direction of external electric field is studied by quantum mechanics calculations. The rotational torque on the carbon nanotubes is proportional to the difference between the longitudinal and transverse polarizabilities and varies with the angle of SWCNTs to the external electric field. The longitudinal polarizability increases with second power of length, while the transverse polarizability increases linearly with length. A zigzag SWCNT has larger longitudinal and transverse polarizabilities than an armchair SWCNT with the same diameter and the discrepancy becomes larger for longer tubes.