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关键词： 涡旋光束   空间光调制器   衍射光栅   轨道角动量  

摘要： 用空间光调制器模拟叉形光栅的方式产生高阶和分数阶涡旋光束,分离各阶涡旋光束并探究单级特性,探测其拓扑荷数以验证实验方法的正确性。设计了涡旋光束生成光路,编写了产生叉形光栅全息图的计算机程序,利用透射式空间光调制器模拟叉形光栅,以全息图的方式加载到空间光调制器上。调节参数改变全息光栅图样,得到拓扑荷数从1.0到100.0的整数阶与间隔为0.1的分数阶涡旋光束。利用孔径光阑分离出一级衍射,分析其特性并利用干涉法测量其拓扑荷数。实验发现,整数与分数阶光场分布与拓扑荷数为单调关系,拓扑荷数接近100时光束质量显著下降的特性,利用干涉法测得的拓扑荷数与计算全息图设置的参数完全相同。干涉测量结果验证了计算全息方法的正确性。该方法装置简易、参数可调,可为高阶和分数阶涡旋光的产生和应用提供一定的参考。

关键词： 物理光学   位相延迟器   全反射   虚折射率   光子晶体   带隙  

摘要： 为了设计制造新型的位相延迟器,利用1维光子晶体的特性,在折射率为1.52的玻璃上,镀制了由硫化锌(ZnS)与冰晶石(Na 3AlF 6)构成的多周期二次元一维光子晶体,进行了数值模拟计算及理论分析。结果表明,在带隙范围内,1维光子晶体的等效折射率是虚等效折射率;在斜入射时,带隙内的p光和s光的反射光各自位相增加,出现位相延迟,其偏振态发生改变,由线偏振光变为椭圆(圆)偏振光;在发生全反射时,光疏媒质的等效折射率是虚等效折射率;反射光出现位相增加,产生位相延迟,其偏振态发生改变,由线偏振光变为椭圆(圆)偏振光。该延迟器可以改变光的传播方向,改变偏振态的位相,克服了薄膜λ/4波片的缺陷。

关键词： 交通流量预测   张量分解   张量结构  

摘要： 交通流量预测可以提供未来交通状况的预测结果,为交通规划提供有力支持。为实现高效的实时短期交通流预测,必须综合考虑时间、空间、天、周等多个关键维度。这种多维数据的处理形成了一种复杂的高维结构。然而,传统的线性和非线性模型所使用的向量和矩阵结构已经不再适用于处理这样的高维数据。因此,在本研究中,我们提出了一种高维数据结构,即张量模型。这个模型不仅可以有效地捕捉多维数据之间的复杂关系,还能够提供实时且准确的交通流预测。通过引入张量模型,我们能够更好地理解和利用多维数据,为交通管理和规划提供了新的工具和视角。

关键词： 增强现实   近眼显示   体光栅复用   角度带宽扩展  

摘要： 为了提高光波导近眼显示成像系统的视场角,本文提出了一种等周期变倾角干涉条纹复用方法,用于扩展增强现实眼镜耦合元件体光栅的角度带宽。该方法通过复用等周期变倾角干涉条纹满足了不同入射角的布拉格条件,并且消除了体光栅周期变化对入射光衍射角度的影响,从而提升耦合元件体光栅的角度响应范围,降低光栅衍射引入的杂散光。利用严格耦合波理论对复用三幅等周期变倾角干涉条纹的体光栅进行模拟,在波长为530 nm的TE和TM偏振态下,复用后的体光栅角度带宽分别为3.6°和3.3°,与单幅干涉条纹体光栅相比,角度带宽扩展了1倍。该方法有望打破体光栅角度带宽受光栅材料的限制,用于扩展近眼显示成像系统的视场角,实现轻量化、高效率、大视场、低杂散光的增强现实眼镜。

关键词： 磁梯度张量   超导量子干涉器   二维傅里叶变换   二阶磁梯度计  

摘要： 针对传统超导磁梯度张量探头中多个磁梯度计间的噪声互扰会降低系统灵敏度的问题,本文提出了一种基于二维傅里叶变换的磁梯度张量探头结构优化方法。通过二维傅里叶变换及逆变换将磁场矢量Z分量沿着Z轴方向的二阶空间导数Bzzz转换为磁场矢量的3个分量以及一阶磁梯度张量的5个独立元素,把通常至少需要6个SQUID一阶平面磁梯度计的探头结构简化为只需要1个二阶SQUID磁梯度计的探头结构,消除了磁梯度计之间的噪声干扰,系统灵敏度提高了1个数量级。实验结果表明该探头具有良好的探测能力,证明了这种优化方法的可行性。

关键词： 偏振片   尼科耳棱镜   波片   振幅   光强  

摘要： 分析研究自然光通过偏振系统的偏振态和干涉必须清楚两偏振片(或尼科耳棱镜)透光方向之间的夹角、波片(或波晶片、晶片)光轴与偏振片透光方向之间的夹角、偏振片和波片的性质,波片及偏振片其中之一转动,干涉结果随之发生变化的分析,对于教学和学习都是重点和难点。基于偏振片和波片的性质,应用图解法分析自然光通过偏振系统的偏振态和干涉能明晰地解决此类问题。分析结果对于理解偏振态的变化和干涉原理及分析方法具有很好的教学参考价值,有利于学生学习和理解。

关键词： 榨汁机   期末考试   教室   快乐   柠檬   体育课   做题  

摘要： 临近期末考试,教室里充满着紧张、焦虑的氛围,往日活泼可爱的学生因为背书和做题变成了一个个“小苦瓜”。我忍不住在心底叹息:怎样让他们重新快乐起来呢?吃晚饭时,看着餐桌上的便携式榨汁机,我有了主意。星期三下午第二节课是体育课,趁同学们在操场上活动,我提前把榨汁机和柠檬带到教室,榨好了8杯柠檬汁,教室里瞬间弥漫着柠檬的香气。下课了,同学们大汗淋漓地回到教室。第一个进教室的同学惊叫一声:“哇!有果汁!”不出我所料,学生看到柠檬汁兴奋极了。

关键词： 光纤光栅   土体实时位移量   监控量测  

摘要： 为解决在开挖隧道过程中内外的土体由静止土压力转为主动土压力或被动土压力,应力状态的改变将导致隧道主体位移和变形问题。由于当这些位移量达到一定界限,必然对围护结构产生破坏,直接威胁施工及结构安全,特别是水池和地下压力水管,对沉降和位移相当敏感,常规对表体的监控量测已经不能满足要求。文章提出一种光纤光栅技术对深层土体(岩体)内部沉降位移量进行的监测方法,通过仿真结果表明:相比传统监测效果更好,具有一定的实际应用价值。

关键词： 高频数据波动率矩阵   张量CP分解   HAR模型   波动率矩阵   预测效果评价  

摘要： 随着计算机技术的高速发展,高频数据的获取与存储不再是件难事,研究发现由于高频数据波动率矩阵包含了更多的信息,基于其估计的协方差会更加准确。高频数据的使用带来了微观结构噪声影响,并且资产的波动性具有较强的记忆性和持续性,投资者有异质特征,传统波动率矩阵的估计方法效果并不理想。同时,当总体维数超过样本容量时,传统的估计方法会面临维数灾难的问题。与以往预测方法不同,本文利用张量能够存储多维度信息、结构稳定等优点,与HAR模型相结合提出CP-HAR模型预测高频波动率矩阵。该模型构建思路为:首先计算T天的高频波动率矩阵Σ1,Σ2,……,ΣT并按天数“堆积”得到一个三阶张量X∈RTxIxJ,随后对该三阶张量CP分解,对其中刻画时间维度方向的因子矩阵深入探究,即利用HAR模型对其中T个时间序列的向量进行动态自回归建模,得到预测矩阵。最后通过得到的预测矩阵与前面CP分解得到的另外两个因子矩阵合并组成新张量Xn∈RFxIxJ,拆分看为F个IxJ的高频波动率矩阵即为预测的高频波动率矩阵。实证分析部分,选取沪深300成分股每5分钟高频数据,在资本资产定价Fama-French三因子模型的基础上,利用市值、账面市值比两个具有强解释能力的因子将所有股票分为25组,以每组为单位计算波动率矩阵并通过CP-HAR模型进行高频波动率矩阵的预测,得到65个波动率预测矩阵,并选取常见指标RMSE、MAE、MAPE以及R2评价预测效果。

关键词： 水质预测   门控循环单元   延迟嵌入变换   Tucker   自注意力机制  

摘要： 针对现有水质预测模型对水质监测指标间存在数据特征利用不足,导致预测精度不高的问题,本文提出了一种基于张量分解融合门控神经网络(gate recurrent unit,GRU)和多头自注意力机制(Multi Head Self-Attention)的多指标水质预测模型(TGMHA)。该模型通过标准延迟嵌入变换(Standard delay embedding transform,SDT)将时序水质指标数据转换为张量数据,利用Tucker张量分解提取数据特征,然后结合多头自注意力机制挖掘多种水质指标数据特征之间的潜在关系,最后采用GRU模型实现多指标水质预测。对比实验证明了该模型预测相比传统GRU水质预测模型,得到的均方根误差(RMSE)、平均绝对误差(MAE)、平均绝对百分比误差(MAPE)和决定系数(R 2)四个指标有5-10%的提升,有效提升了水质预测的精度,具有较好的鲁棒性,为水质预测和环境监测管理提供了科学决策依据。