多径向节次拉盖尔—高斯光束旋转多普勒效应分析

针对不同径向节次拉盖尔-高斯（LG）光束,首先阐述了其物理意义及强度分布规律,分析了高径向节次LG光束在横向偏移入射条件下的旋转多普勒效应（RDE）。其次,根据散射体模型,设计变量控制实验探究了不同径向节次LG光束对横移条件下RDE的影响,实验结果表明：不同径向节次LG光束虽然能够增强横向位移条件下旋转多普勒信号的光强及幅值,有助于转速信息提取,但二者并非线性关系;随着径向节次的增大,频域信号幅值呈现先增大后减小的规律,存在最佳径向节次值,使得信号幅值最大;LG光束的径向节次并不影响转速测量精度。最后,从理论上分析了LG光束的径向节次影响旋转多普勒信号强度的原因。本研究在拓展涡旋光测速应用范围,增加目标转速探测距离及提高准确度方面具有较大的应用潜力。     

基于双重傅里叶分析的光学旋转多普勒频移优化测量

从旋转多普勒频谱展宽的机理出发,根据轨道角动量模式展开的原理,分析了展宽频谱的特征,提出了一种双重傅里叶分析方法,将展宽的频谱进行处理,得到具有单一峰值的频谱,从而更加方便、清晰地提取目标转速,降低光学旋转多普勒测速技术对光束质量和入射条件的要求。该研究有助于进一步推动旋转多普勒测速技术在实际工程中的应用。     

旋转二维激子极化激元凝聚涡旋叠加态的动力学特性

研究了二维激子极化激元凝聚正反涡旋叠加态在半导体微腔极化激元波色爱因斯坦凝聚(Bose–Einstein condensate, BEC)体系旋转情形下的稳定性和动力学特性.在体系旋转情形下对单分量Gross-Pitaevskii方程进行重构,利用四阶龙格库塔方法和时域有限差分方法构建数值模型.利用实时演化方法研究在体系旋转的情况下,不同拓扑荷数的正反涡旋叠加态的实时演化过程及稳态局域粒子数和体系旋转角速率之间的关系.研究了涡旋叠加态激发区域的旋转速率与体系旋转速率的关系,并阐明了体系的旋转速率对涡旋叠加态相位稳定性的影响机理.研究表明,半导体微腔极化激元BEC体系的旋转速率对激子极化激元凝聚叠加态的演化过程及其动力学特性有重要影响.     

浅析电解质中离子输运的微观物理图像

解析离子在电解质中的输运特征所表现出的微观物理图像,对于调控离子传导行为具有重要的指导意义.本文系统总结了离子在液态、有机聚合物和无机固态电解质中的离子输运物理图像及其影响因素,通过分析各种输运物理模型并比较三类电解质中的离子输运机制,提炼出勾勒离子输运物理图像的相关描述因子.输运介质的物理形态从连续流体到柔性载体再到刚性骨架的演变过程中,离子输运图像由各类电解质的固有属性与外部条件共同刻画,其中介质无序性占据主导作用.揭示电解质结构和离子电导率及输运过程等动力学行为之间的科学规律,有利于发展基于离子输运微观物理图像的传导离子动力学性能调控方法.     

石墨烯形核初期Cu(111)面上CxHy团簇生成的理论研究

采用基于密度泛函理论的第一原理计算方法,我们研究了Cu(111)表面上石墨烯成核生长过程中CxHy小团簇的吸附和生成行为. 计算结果表明：随着氢原子饱和度、氢原子个数的增大,CxHy团簇的形成能减小,碳原子与铜表面的平均距离增加,C-C键的平均键长呈增大趋势. 然而,当生成的CxHy团簇具有空间对称结构时,在一定程度上打破了上述规律性. 令人惊奇的是,形成的C3H4和C3H5对称团簇具有类似石墨烯的空间结构,这类结构可能在石墨烯的形成过程中起着重要的作用.     

碱金属在磷烯表面吸附和迁移行为的第一性原理研究

利用基于密度泛函理论的平面波赝势方法研究了碱金属(Li、Na、K)-磷烯体系,分析了体系的吸附性质、电学性质和迁移行为.结果表明:碱金属在磷烯表面的最稳定吸附位都是H位.吸附过程中电荷由碱金属原子转移到磷烯,碱金属-磷烯体系表现出一定的离子性.碱金属-磷烯体系的吸附能从大到小为ΔE_(Li-磷烯)ΔE_(K-磷烯)ΔE_(Na-磷烯).Li→Na→K,随着原子序数的递增,体系的离子性逐渐增强;碱金属原子越来越容易在磷烯表面迁移.     

MATLAB/STK联合仿真方法研究及GUI设计

详细介绍了MATAB(矩阵实验室)与STK(卫星工具箱)软件互联的方法。STK提供了相应的二次开发接口,可供MATLAB等软件进行二次开发。利用MATLAB和STK软件组合搭建仿真环境,以某Walker星座的设计与优化算法为例,具体介绍了联合仿真步骤流程及GUI界面的设计方法,并综合考虑了卫星轨道、传感器以及卫星编队等相关参数对星座最优设计的影响。结果表明,利用MATLAB和STK组合仿真能够以图像及数据列表的形式方便直观的给出最优结果,通过联合仿真,较大程度上减小了MATLAB的编程工作量,同时通过GUI界面的设计,以可视化的形式对主体程序进行集成,只需输入参数,便可快速进行相应的轨道仿真与数据输出,避免了在进行卫星星座设计时需反复对STK参数进行调整的工作。在对卫星星座设计与运行轨道的问题分析中,MATLAB/STK联合仿真相较于使用单一软件进行问题分析而言,要更加便利、形象直观。     

基于纯相位空间光调制器和棋盘相格法制备高阶贝塞尔涡旋光束

当前,较为常用的光场复振幅调制方法主要是通过衍射效应来实现的,这造成了能量利用效率普遍较低,为此基于纯相位空间光调制器(SLM)和棋盘相格法在衍射零级实现了高阶贝塞尔涡旋光束的制备。首先,介绍了奈奎斯特光栅和棋盘相格法的基本原理,推导了在衍射零级制备贝塞尔涡旋光束的复振幅调制方法并编码了相应的全息图,分别模拟了通过该方法生成的低阶和高阶贝塞尔涡旋光束的光场分布。其次,基于纯相位SLM搭建了相应的实验光路,分别制备了低阶和高阶贝塞尔涡旋光束。最后,讨论了本文方法的优点和不足。实验结果表明,本文方法制备的高阶贝塞尔涡旋光束的模式纯度虽然不及衍射一级,但却可以将衍射效率提升约4.5倍。     

捷联惯导系统中卡尔曼滤波的应用研究

为提高捷联惯导系统初始对准精度,提出将卡尔曼滤波技术应用于系统初始精对准,用以估计系统的失准角和惯性误差。对卡尔曼滤波技术在捷联惯导系统中的应用进行分析,建立捷联惯导系统初始对准误差模型和卡尔曼滤波量测方程。分析不同条件下不同滤波方法的滤波原理和滤波精度。在此基础上,提出一种将预测扩展卡尔曼滤波应用于逆向导航技术的思路,并进行了理论分析和捷联惯导系统自对准流程设计,为后续进一步深入开展惯导系统初始对准奠定基础。     

乙二胺导向合成的微孔晶体磷酸钴的转化现象

以乙二胺为模板剂(SDA)合成微孔晶体磷酸钴, 可以得到多种不同的结构. 本文在合成四种不同结构类型的微孔磷酸钴(命名为CoPO-en-1, CoPO-en-2, CoPO-en-3, CoPO-en-4, en 为乙二胺的英文缩写)过程中发现, 它们之间不仅可以在水热合成条件下相互转化, 在焙烧处理条件下也能实现转化. 研究发现, 在水热合成过程中, CoPO-en-2、CoPO-en-4 分别是CoPO-en-1、CoPO-en-3 的晶化中间物, 在较低晶化温度下或者较高温度的晶化初期, 可以发现它们的身影. 一旦晶化温度升高或者晶化时间延长, 它们就分别转化为CoPO-en-1和CoPO-en-3. 在合成产物的热处理过程中发现: CoPO-en-2、CoPO-en-3、CoPO-en-4 都能够通过焙烧转化为CoPO-en-1. 这种现象表明, 几种微孔磷酸钴结构间的稳定性存在递变关系.