激光雷达系统快速准直的方法和光学装置

研制了一种能够方便、快速调节激光雷达收发光路准直的光学装置,分析了装置楔角的选取要求、准直误差及其相应的矫正方法。该装置结构简单,主要由两个楔形光学平板组成,通过电机转动两个楔板可使出射光束方向在一定范围内任意改变,该调节范围由楔板的楔角和折射率决定。利用折射定律,严格推导了装置中两个楔形光学平板的旋转角度与出射光束方向之间的关系。提出了将该光学装置插入到激光雷达发射光路,采用螺旋式粗扫、圆形和径向细扫相结合的光束扫描方式实现对激光雷达准直的方法,并给出了系统准直调节过程中的判断准则和具体的准直步骤。     

声波水平折射引起水平位移椭圆极化和声能流水平偏转

针对矢量水听器测向的应用要求,研究了三维水声传播问题中水平折射对声矢量场特性的影响。理论分析表明,水平折射可使质点水平位移从线性极化转变为椭圆极化,同时引起声能流方向的水平偏转。声能流方向的水平偏转导致波达方向偏离目标水平方位,对目标水平方位估计造成误差。采用虚源法仿真了倾角为2.86°的楔形波导中的三维声矢量场,并给出了空间各点处由水平折射引起的单矢量水听器目标方位估计误差。结果显示,部分区域中由水平折射引起的目标方位估计误差可达10°以上。     

高斯波束在双负媒质中的传播特性分析

提出了一种基于Drude色散媒质模型的2维TM模时域有限差分法,数值模拟了高斯波束从自由空间垂直入射和斜入射到双负媒质(介电常数和磁导率同时为负)平板后的折射现象,并给出了平板内外的电场强度分布。模拟结果显示：垂直入射时,双负媒质平板对高斯波束具有汇聚作用,通过改变媒质的折射率,可以控制高斯波束通过组合平板的传播时间而不发生衰减;斜入射时,折射波束与入射波束均位于法线的同一侧,高斯波束在双负媒质与空气交界面处发生了负折射。     

基于有限元模拟的超声应力系数标定及分析*

应力系数的标定作为超声应力检测最为关键的环节,直接决定应力检测结果的准确性。传统的应力系数试验标定对于被测物的表面粗糙度、耦合剂厚度、声匹配块与被测物接触力等因素十分敏感,但缺少基本参照值。基于COMSOL建立多物理场耦合的超声应力检测模型,施加不同的拉伸载荷,计算临界折射纵波到达时间与不同应力值之间的关系,模拟标定45#钢的超声应力系数为13.7MPa/ns。单轴水平拉伸试验标定的45#钢应力系数为16.5MPa/ns。结果表明,通过两种方法标定的应力系数较为接近,试验标定的应力系数偏大,这是由于有限元方法能够消除试验过程中各种不确定因素对声时精确测量所造成的影响,能够更加纯粹的反映材料的声弹性效应,因此具有作为基础数据的参考价值。有限元方法作为传统试验方法的补充,可以减小试验标定数据的离散性,提高超声应力检测结果的可信度。     

左手材料设计及透明现象研究进展

左手材料具有负的介电常数, 磁导率和折射率,它与电磁波相互作用的规律与传统材料有本质的区别.首先讨论了金属线点阵结构实现负介电常数和开口谐振环点阵结构实现负磁导率的内在机理,综述了目前实现左手材料的设计与制备方法,讨论了左手材料研究中能量如何定义以满足守恒律, 左手材料的宏观等效参数的确定,以及影响左手材料负折射相对频带带宽的因素。最后对左手材料在光子隧道效应和电磁波透明方面的应用进行了介绍,重点讨论了利用力学中的``中性夹杂'概念对电磁波透明的设计.论文还探讨了声波左手材料的概念和物理意义,介绍了用声波左手材料实现声波透明的方法.      

KDP晶体折射率非均匀性检测系统

基于正交偏振干涉法,建立了KDP晶体折射率非均匀性的检测系统,并可实现晶体相位失谐角的间接检测.波前检测系统实现了测试光偏振态的精密控制与切换,采用波长调谐相移的方法去除了测试过程中参考面倾斜引入的误差,优化了抗振动相移算法,提高了波前测试的测量准确度及重复性.通过折射率非均匀性分析算法的设计,解决了晶体厚度变化引入的误差等.小口径晶体元件的测试结果表明系统的折射率非均匀性检测准确度(均方根值)优于10~(-6).     

呼吸声分类技术研究及检测系统设计*

患有呼吸问题的病人由于呼吸道腺体不受意识控制、异物或者其本身肺部病变等原因会出现呼吸异常。医护人员通过病人的呼吸状况可以找寻和分析病人出现这种呼吸状况的原因。而以往呼吸声的诊断方式是专业的医护人员通过使用听诊器对病人进行肺部听诊。但是听诊的结果取决于医护人员的经验与相关参数。在初级诊断治疗阶段,初级医生识别听诊声的效率以及准确率很低,一般从20%到80%不等。因此会存在10%到20%的高误诊率（漏诊、错诊和延误）。本文提出了一种利用PVDF薄膜传感器提取语声特征的检测系统,该检测系统根据病人发出声音的不同,提取呼吸声特征值判断病人的呼吸状况。通过PVDF传感器采集的微弱呼吸声再经过KNN算法分类之后其识别率可达90.6%,对于细分种较类多的湿罗声,其识别率在80.2%左右。综上表明相比于传统听诊方式通过PVDF传感器采集识别的结果具有更高的准确性和可靠性,其判断呼吸状况的结果可以为医护人员提供参考,更好的为患有呼吸疾病的病人提供监测。     

一种新型非晶态分子材料的非线性光学折射率和吸收特性

用单光束扫描法测量了在532nm处一种新型非晶态分子材料5,5′Bis(dimesitylboryl)2,2′bithiophene的非线性折射率和吸收系数样品非线性透射特性的分析表明,在靠近线性吸收区的532nm处有饱和吸收存在由三能级饱和模型和Zscan法确定了饱和强度、非线性折射率的实部和虚部研究结果表明:这种新型非晶态分子材料具有非常好的光子学应用前景.     

红外镜反射光谱的测试与解析

红外镜反射（infrared specular reflection，简称SR）光谱与被测样品和衬底的折射指数、吸收指数以及入射角有密切关系，往往由之产生畸变。要从红外镜反射技术测得的光谱处理得到人们熟悉的吸收光谱，需要经过较复杂的计算机数学处理。本文通过几个比较特殊的镜反射例子，以说明镜反射光谱的测试和解析必须注意多种影响因素。     

利用集总L-C元件构造的一维metamaterials特性的实验研究

在普通微带传输线中周期性地加载集总L C元件能够构造一维特异性材料(metamaterials)，它具有与众不同的特异性质.通过实验证实了波在这种结构中传播具有相速度与群速度方向相反的左手性通带，其折射率为负值，并发现平均折射率为零的能隙.这种结构具有结构紧凑，参数可调，制作简单的优点. 关键词： 负折射率 特异性材料 周期性结构 微带线