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关键词： Doppler effect   Light matter interactions   Optical force   Optical manipulation   Optical tweezers   Wave propagation  

摘要： A dielectric cylindrical shell material with an inner stationary absorptive core (or, equivalently, a concentric layered cylinder) illuminated by an axisymmetric wave field (in 2D) with arbitrary polarization will experience a time-averaged radiation force along the direction of wave propagation, whereas the transverse component vanishes as required by symmetry. Counterintuitively, the present analysis shows that when the inner absorptive core material rotates with an initial angular velocity Omega(0) around its main geometrical axis, a transverse radiation force component arises (in addition to a longitudinal force) as well as an axial radiation torque component in plane waves. This phenomenon is the analog of the classical hydrodynamic Magnus effect. In this analysis, the instantaneous rest-frame theory and the modal series expansion method in cylindrical coordinates are utilized to formulate the EM/optical scattering from a cylindrical shell with arbitrary thickness, and to compute the optical radiation force and torque vector components. Particular emphases are given on the size parameter of the cylindrical shell, the layer thickness, the angular rotation of the inner absorptive core, and the polarization (TM or TE) of the incident plane waves. Numerical computations illustrate the analysis and explicate the behaviors of the longitudinal, transverse, and axial radiation force and torque components. Related applications for the optical Magnus effect in radiation force and torque investigations can benefit from the results of the present analysis in spin-optics, rotational Doppler shift for optical waves, optical tweezers, optical manipulation of elongated spinning objects, and particle rotation. (C) 2022 Optica Publishing Group

关键词： 光学薄膜   短波通滤光膜   通带   截止带   等效折射率   对称  

摘要： 军用光电系统通常包含白光成像、微光夜视、激光测距、激光制导、红外探测等多项功能,而短波通滤光膜以其特有的光学特性可以对这些光谱区域进行区分选择,便于实现光电系统的多光路设计,因此得到了广泛的应用。通过阐述短波通滤光膜设计方法和对称膜堆等效折射率特性,分析了膜系结构产生高级次截止带的原因是高级次带等效折射率为虚数,提出了利用等效折射率法抑制高级次截止带展宽通带制备短波通滤光膜的技术,所设计出的多单元周期的短波通滤光膜膜系标准结构在高级次带等效折射率为实数,使得高级次截止带变为了通带,利用离子源辅助技术制备膜层后,达到了在45°倾斜测试下400~900 nm,Tave≥92%,1064 nm,Tave≥92%,1570 nm,Rave≥92%的分光水平,膜层质量满足JB/T 8226.8—1999检测标准。同时随着多单元周期膜系结构中周期次数的增加,可以在不影响通带宽度的情况下,进一步提升截止深度,抑制杂散光干扰,优化超宽带短波通滤光膜光谱性能。

关键词： 光栅   光吸收增强   Ag纳米凹坑   硅光栅结构   等离激元  

摘要： 针对二维硅光栅微结构在近红外光吸收率极低的特点,提出了一种利用等离激元增强金属Ag纳米凹坑-硅栅近红外光吸收的微纳组合结构,基于时域有限差分法研究了该组合结构在0.78~2.5μm宽波段的吸收率,分析了光栅结构与Ag纳米凹坑对光吸收效率的影响变化。模拟研究结果表明,当在周期为0.2μm、占空比为0.5的光栅间隙和栅柱表面均嵌入直径为0.1μm的Ag纳米凹坑时,该组合微结构在近红外宽波段吸收率均在23%以上,平均吸收率理论上可达到52.3%;当光栅表面增加Al;O;介质层时,宽波段吸收率均在41.3%以上,平均吸收率提高到65.1%,最终在近红外宽波长范围内提高了吸收效率。该研究为光电探测器、太阳能电池、光通信、雷达隐身、生物医疗等领域增强光吸收提供了一种新的方法。

关键词： 波动方程   五点中心差分法   数值精度   推导  

摘要： 利用五点中心差分法求波动方程的数值解,与经典的三点中心差分法相比较,提高了数值解的精度,位置变量的精度由二阶提高到四阶,时间变量的精度保持不变。该算法格式清晰,易迭代,易推广以提高波动方程求解的精度。

关键词： 光谱成像   凸面光栅   衍射效率   编码孔径  

摘要： 针对一款基于DMD的光谱维编码Offner光谱成像仪对凸面闪耀光栅的性能要求,提出了一种凸面闪耀光栅的宏观-微观一体化优化设计方法,利用三维偏振光追迹算法有机融合了宏观层面的Offner光学系统设计与微观层面的凸面闪耀光栅槽型设计。介绍了编码孔径Offner光谱成像系统的组成和工作原理,并结合系统的使用要求设计了一款平均衍射效率为85.47%的中波红外凸面闪耀光栅。在此基础上,采用超精密单点金刚石车床成功制备了曲率半径为120 mm、周期为99.945μm、闪耀角为1.178 3°、槽深为1.834μm的凸面闪耀光栅。测试结果表明,在3~5μm光谱范围内,最大衍射效率为93.46%,平均衍射效率为84.29%,与理论设计值较为吻合,验证了凸面闪耀光栅设计方法的有效性。

关键词： 弥散张量成像   脑部恶性肿瘤   诊断效能  

摘要： 目的:探究弥散张量成像(DTI)技术扫描对脑部恶性肿瘤诊断效能的影响。方法:选取2018年1月—2020年9月河南省洛阳东方医院92例脑部肿瘤患者作为研究对象。患者均经手术病理检查明确病情,均行核磁共振(MRI)检查、DTI检查。以手术病理检查为“金标准”,统计MRI检查、DTI检查诊断脑部恶性肿瘤的检查结果、诊断效能并比较脑部良恶性肿瘤不同区域FA值、ADC值、rFA值。结果:92例脑部肿瘤患者经手术病理检查证实,61例脑部恶性肿瘤,31例脑部良性肿瘤。DTI检查灵敏度、特异度、准确度高于MRI检查,差异有统计学意义(χ^(2)=7.678、7.631、16.962,P<0.05)。脑部恶性肿瘤患者肿瘤实质区、瘤边水肿区、水肿旁白质区各项异性分数(FA值)、扩散系数(ADC值)和相对FA值(rFA)值均小于脑部良性肿瘤,差异有统计学意义(F=92.218、199.677、212.378,P<0.05)。从肿瘤实质区到水肿旁白质区FA值、rFA值逐渐升高,瘤边水肿区ADC值大于肿瘤实质区、水肿旁白质区,差异有统计学意义(F=82.035、431.703、562.751,P<0.05)。结论:DTI检查应用于脑部肿瘤可通过FA值、ADC值、rFA值区分肿瘤部位,且可提高诊断灵敏度、特异度、准确度,为临床制定针对性治疗方案提供可靠依据。

关键词： 光纤布喇格光栅   长周期光纤光栅   级联双光纤光栅   传感器   温度  

摘要： 为了全面了解级联双光纤光栅(CFG)传感器的研究现状,从测量温度、应变和折射率的传感应用出发,详细介绍和对比了级联双光纤布喇格光栅(FBG)、级联双长周期光纤光栅(LPG)以及级联LPG+FBG这3种CFG传感器,总结出了现阶段CFG传感器的技术优势和存在的难点,最后对CFG传感器的技术发展进行了展望。

关键词： 张量不变   卫星引力梯度   线性化   重力场模型  

摘要： 应用张量不变理论对利用卫星重力梯度数据确定地球重力场的方法进行了研究,对张量不变观测方程的线性化处理、非全张量观测值的数据处理策略以及采用白噪声特性下的梯度观测值恢复地球重力场的精度等进行了数值分析。结果表明,张量不变解实现了不同观测值的联合求解,基于先验重力场模型的线性化方法在实现张量不变观测模型线性化处理的同时,提升了张量不变方法的模型解算精度,且初始参考模型的选择对解的收敛特性影响较小;在无噪声和白噪声条件下,利用先验位模型的球谐综合值代替低精度梯度分量实现非全张量梯度观测值的处理均是可行的,不会改变解的收敛速度和最终精度。

关键词： 冬奥会   资格赛   淡定从容   高难度动作   高手云集   期末考试   塑料袋   韭菜盒子  

摘要： 这一届冬奥会,一批年轻的小将尤为引人注目。结束资格赛第二跳等分的间隙,18岁的谷爱凌掏出塑料袋,拿出韭菜盒子,津津有味地吃了起来。小姑娘边吃还不忘对着镜头竖起大拇指,仿佛她参加的不是高手云集的冬奥会,等待的也不是关系到能否晋级的分数。17岁的苏翊鸣同样淡定从容:不管动作是否完美,小伙子对着镜头总是笑眯眯的,慢悠悠地说着他的开心、遗憾或者对未来的期许,仿佛这就是每学年都会来两次的期末考试,而他不过是一不留神露了手最高难度动作。这是让“大人”们大开眼界的一代年轻人。

关键词： 光栅   纳米颗粒   耦合   表面增强拉曼光谱   时域有限差分法  

摘要： 通过时域有限差分法模拟了银光栅/银纳米颗粒复合结构的消光光谱和分布于光栅槽底的银纳米颗粒周围的电场分布。光栅的周期显著影响光栅和纳米颗粒之间的耦合作用,复合结构的共振峰随周期的增加而红移;在不同激发波长下,纳米颗粒周围的电场随周期的变化呈现出不同的规律。为了考察这种复合结构在表面增强拉曼散射光谱(SERS)研究中作为基底时的增强效果,比较了复合结构在785,633,532nm激光激发下的光场增强随周期的变化规律,得到综合增强性能最优的光栅周期为520nm。为了进一步提高复合结构的光场增强效果,对光栅栅脊宽度进行了优化。在优化好光栅周期和栅脊宽度的基础上,从SERS基底化学稳定性的需求出发,仿真了在光栅表面添加4nm金膜层后的银-金光栅/银纳米颗粒复合结构的电场增强效果。