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关键词： 激光光学   散射光   漫反射板   成像   几何光学  

摘要： 为了在输出能量为100 kJ的激光装置集束平台上开展激光等离子体不稳定性(LPI)实验研究,建设了基于集束构型的散射光诊断系统。该诊断系统使用漫反射板作为主要拦光、反射、取样元件,利用成像方式将散射光分别成像至iCCD(intensifier Charge Coupled Device)相机等记录部件,采取取样测量方式得到散射光的空间分布、能量大小、光谱及时间波形等。在集束物理实验中,该系统获得了较完备的物理数据,与物理模拟计算程序的计算结果较为吻合,表明在当前条件下散射光的主要机制为子束机制,其作用过程主要集中于等离子体未排空的前期。

关键词： 相位提取   复移Morlet小波   连续小波变换   光栅条纹图像  

摘要： 面结构光三维测量中,变形光栅条纹的相位信息映射为物体表面的高度,为了提取变形条纹的相位,用复移Morlet小波作为母小波,并给出复移Morlet小波的参数带宽f_(b)和中心频率f_(c)的取值方法,对由物体表面高度调制而发生变形的条纹图像进行连续小波变换,利用最大值法确定小波变换的“脊”,进而提取条纹图像的相位。模拟和实验均表明:根据最小香农熵准则确定带宽f_(b),由f_(c)√2 f_(b)进而确定f_(c),所提出的方法提取条纹图像的相位是适合的,提取精度优于传统Morlet 1-1.5提取相位及傅立叶变换法,鲁棒性较好。

关键词： 光纤布拉格光栅   压力蒸汽灭菌器   气体质量监测   水分子密度响应   温度监测  

摘要： 基于光纤布拉格光栅(Fiber Bragg Grating,FBG)的灭菌全过程物理参数实时动态监测系统,提出基于聚酰亚胺涂覆的FBG(Polyimide-Coated FBG,PI-FBG)对灭菌器气体的质量进行监测,研究其可行性和监测方法。评估PI-FBG的温度稳定性及温度灵敏度,通过考查合格灭菌器排气期和干燥期传感器的响应,得出动态温度及压力条件下传感器对水分子密度的响应,提出由PI-FBG和毛细不锈钢铠装FBG温度传感器配合判断灭菌期水蒸汽是否合格的方法。在灭菌器工作温度范围内,传感器具有良好的温度稳定性,温度灵敏度为0.0143 nm/℃;动态温度及压力条件下传感器对水分子密度的响应可用分段线性关系表述,线性段灵敏度分别为8.9942×10^(-4),1.7837×10^(-5),2.2272×10^(-4)和1.6236×10^(-4)nm/(g·m^(-3))。在预真空期和灭菌期进行测试可有效地判断灭菌期水蒸汽的干燥及纯净特性。本研究及前期工作为压力蒸汽灭菌器物理参数的全面监测提供了全新的光纤传感方法,具有安全、便捷、成本低和免电磁干扰等优势。

关键词： 不及格   艾伯特   期末考试   游戏机   玩游戏   时间  

摘要： 艾伯特把游戏机塞进柜子里,他决定不再玩游戏了。距期末考试只剩一个月的时间了。艾伯特打算好好复习,如果这次考试再不及格,他就不能毕业了。“沃伦,我可以和你一起复习功课吗?”艾伯特向室友沃伦提出请求。

关键词： 数学题   实践操作   期末考试   复习数学   正确答案   长方形  

摘要： 临近期末考试,同学们都进入了紧张的复习状态,我也是其中一员。有一天复习数学时,我发现了这样一道题目:在一张长12厘米、宽8厘米的长方形纸上剪半径为1.5厘米的圆,能剪多少个?给出的正确答案是8个,先算出圆的直径为1.5×2=3(厘米),然后按照宽边剪圆:8÷3=2(个),长边剪圆:12÷3=4(个),总共能剪出圆形个数为:4×2=8(个)。我突发奇想,想通过实践操作来验证一下这个结果。

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。