课程文献中心 更多>>

关键词： 沉积角度   微观结构   光学性能   退火处理   界面粗糙度  

摘要： 精密光学系统制造技术的不断成熟,对光学系统的设计、制造和集成提出的技术要求难度急剧增加。光学薄膜技术作为其重要组成部分,必须制备出高性能光学薄膜来满足精密光学系统的超高需求。然而,光学系统中凹或凸光学元件真空镀膜时不同位置处的膜料沉积角度各不相同,导致其上光学薄膜的光学性能和微观结构发生变化,阻碍凹或凸光学元件表面高性能光学薄膜的实现。本文设计和制备光学薄膜沉积角为0°、10°、20°、30°、40°、50°、60°的夹具,排除了薄膜制备过程中膜料沉积角度以外的其他干扰因素。利用电子束蒸发设备制备了不同沉积角度下的单层氧化铪(Hf O)和氧化硅(Si O)薄膜,对其剖面结构、晶相、膜层厚度和表面形貌等微观结构以及光谱性能、折射率、散射和吸收损耗等光学性能展开了详细研究,沉积角度对Hf O和Si O单层膜性能的影响主要体现在剖面结构、膜层厚度、光谱性能、折射率和散射上。并将以上单层膜数据应用到中心波长365 nm的多层高反膜和增透膜设计中,仿真分析了沉积角度对该多层增透膜和高反膜的光谱性能影响。热退火作为常用的薄膜后处理手段,能够有效地改变光学薄膜的微观结构和光学性能。采用高温管式炉退火对不同沉积角度下的Hf O和Si O薄膜进行了200～400℃的退火实验,系统的研究了退火处理对于不同沉积角度下Hf O和Si O薄膜的微观结构和光学性能的影响,实验发现热退火处理可以在不增加薄膜表面粗糙度的前提下,提高膜层致密度,降低Hf O薄膜由于沉积角增加造成的光学损耗。电子束蒸发制备的氟化镁(MgF)和氟化镧(La F)薄膜表面粗糙度随着沉积角度的增加而增加,针对沉积角度带来的界面粗糙度变化,设计了193 nm窄角度和宽角度入射增透膜以及正入射高反膜,其中增透膜s、p偏振光透射率的最大偏差分别为0.17%和0.44%。结合标量散射理论和等效吸收层近似理论,将多层膜间的粗糙界面等效为薄的吸收层,并基于薄膜本征传输矩阵计算分析了不同界面粗糙度下的光谱性能。研究发现,薄膜光谱性能随着界面均方根粗糙度的增加急剧退化,高反膜反射带宽也随之降低。界面粗糙度的存在是影响高光谱性能真空紫外光学薄膜制备的重要因素。

关键词： Poisson代数   Poisson包络代数   多元Poisson-Ore扩张   Pseudo-unimodular Frobenius Poisson代数   Batalin-Vilkovisky代数  

摘要： Poisson代数来源于Poisson几何的研究,它同时具有结合代数与李代数两种代数结构.近几年来,Poisson代数已成为代数领域的一个重要研究分支,它在微分几何、代数几何、代数拓扑、代数表示论、数学物理等诸多领域发挥着重要作用.众多研究者在对Poisson代数的研究中获得了丰硕的成果,并针对不同需求作了多种形式的推广.本文主要研究Poisson代数在扩张下的Poisson包络代数结构和Poisson代数张量积的Poisson上同调的Batalin-Vilkovisky代数结构.Poisson代数的表示依赖于对Poisson模范畴的刻画,而该问题可转化为Poisson代数的Poisson包络代数,这一结合代数的模范畴研究.已有结论表明,Poisson-Ore扩张与双Poisson-Ore扩张的Poisson包络代数是累次Ore扩张和累次双Ore扩张.我们以结合代数的扭张量积为工具,考虑了多元Poisson-Ore扩张的包络代数结构,证明得到多元Poisson-Ore扩张的Poisson包络代数是两个Poisson包络代数的扭张量积.该结论包含了(双)Poisson-Ore扩张的结论,给出了统一的处理方法.Pseudo-unimodular Frobenius Poisson 代数的 Poisson 上同调具有 Batalin-Vilkovisky结构.我们发现两个pseudo-unimodular Frobenius Poisson代数的张量积依然是pseudo-unimodular Frobenius Poisson代数,于是张量积的Poisson上同调同样具有Batalin-Vilkovisky代数结构.我们进一步证明了作为Batalin-Vilkovisky代数,两个pseudo-unimodular Frobenius Poisson 代数张量积的 Poisson 上同调同构于它们 Poisson 上同调的张量积.

关键词： 管道腐蚀监测   光纤光栅   应变传递   管道厚度   磁吸力  

摘要： 随着能源市场的不断扩大,管道输送系统也不断结构化及规范化;管道尤其长输管道,运载的多是对城市、工业发展十分重要的能源原料,且其服役环境复杂,一旦发生破坏失效,造成的后果通常代价巨大,难以善后。而管道监测系统作为管道日常维护和失效预警的保护机制,其发展研究显得尤为必要。管道失效的原因通常包括第三方外力破坏、腐蚀、泄漏等,其中腐蚀引起的失效占有很大的比例。为了实现对管道腐蚀的实时监测,预防管道突然失效的发生,本文利用磁吸力大小随被测金属厚度变化而变化的特质,提出一种可实现管道腐蚀测量的方法,并基于光纤光栅传感技术设计了一种管道腐蚀测量传感器。主要内容及结论如下:1)建立光纤应变传递理论模型,对基体结构与光纤间的应变传递机制进行推导,得到光纤应变传递率与影响参数的理论关系式,并分析参数对应变传递的影响。2)为减少光纤应变传递过程中的应变损耗,基于影响参数的理论分析,利用分布式光纤传感器对主要影响参数进行试验研究,验证理论分析的正确性。试验得出不同影响参数下的应变曲线,总结出光纤应变传递规律,得到试验结论进而指导管道腐蚀测量传感器的设计。3)基于光纤光栅传感技术设计了一种管道腐蚀测量传感器,利用光纤光栅将设计传感器与被测金属间的磁吸力转换为光信号,实验验证了光纤光栅测量值与被测金属厚度间存在线性关系,验证了此种测量方法可以简单有效地运用在对管道腐蚀的测量上。基于此传感器进行了性能试验,得到不同金属厚度与测量距离下的光纤光栅应变值,并将实验值与理论值进行对比。

关键词： 铌酸锂薄膜   阵列波导光栅   可重构   波分复用器  

摘要： 近年来,随着网络强国战略的不断推进,下一代光通信网络技术正在朝着超高速率、高频谱效率、动态灵活的方向发展。阵列波导光栅(AWG)作为波分复用系统中关键的组网器件,使其具有可调谐、可重构的能力成为国际科研机构和设备制造商在技术研究中的重点需求。铌酸锂薄膜(LNOI)作为新兴的集成光电子材料平台,其优良的电光效应和更高的集成度引起了越来越多的科研人员的关注。基于LNOI平台的可重构AWG波分复用器,能够实现器件中心波长和通道带宽的动态可灵活重构,满足光通信网络灵活栅格的技术需求。本文基于LNOI平台对AWG波分复用器在中心波长和带宽可重构方面进行研究与设计,本论文的主要研究工作归纳如下:1.首先基于有效折射率法和时域有限差分仿真分析法设计LNOI脊波导单模传输结构。分析了基于LNOI波导的电光效应实现AWG可重构功能的设计方法,提出共面电极式LNOI脊波导的结构方案,并描述基于LNOI波导的AWG工艺可实现流程。介绍了 AWG的主要性能指标及相关计算公式,为后续章节对可重构AWG器件的设计及优化提供了理论基础。2.针对可重构AWG波分复用器的理论模型,本论文提出了 WDM-Phasar和Opti-BPM两款仿真工具联合研究的设计方法,首先得到器件静态特性时的输出光谱以及优化的器件结构参数设计,优化设计出1×48端口的可重构AWG波分复用器。器件在输出波长间隔为100 GHz时,得到主要性能指标参数包括插入损耗为-3.4 dB,3 dB带宽为81 GHz,0.5 dB带宽为37.5 GHz,相邻通道隔离度为20.3 dB,非相邻通道隔离度为31.86 dB,通道非均匀性小于0.5 dB。3.基于对AWG波分复用器的整体设计原理与分析方法,提出了可重构AWG波分复用器的中心波长与带宽调谐的设计方案,得到外加控制电场电压在-13.88V～13.88V的情况下,可重构AWG波分复用器4nm的中心波长移动量。并根据光通信网络带宽资源需求,分别设计“侧三角形”和“侧梯形”的带宽调谐电控区域,优化选取合适的控制电压值,得到可重构AWG波分复用器在200 GHz、400 GHz以及600 GHz波长间隔条件下相应程度的带宽展宽输出光谱,可重构AWG器件通道3 dB带宽可以展宽调谐至静态时的两倍、四倍甚至最高六倍的顶部平坦型输出频谱响应。最后对本文进行了总结,提出了可重构AWG波分复用器在应用中需要进一步解决的问题。

摘要： 一位哲人说过：“你的心态就是你真正的主人。”在我们的成长路上，要面对各种挑战。目前，学业和一些重要的考试是我们面临的最大、最多的挑战。有同学为考试焚膏油以继晷，也有同学视考试如家庭作业……准备考试的方法因人而异，迎接考试的心态也千差万别，但追求理想成绩的目标是一样的。那么，我们怎样成为自己心态的主人，让自己发挥出最好的水平呢？

关键词： 光纤光栅   水听器   抗加速度   减振结构  

摘要： 海洋是重要的国家战略资源基地,发展高性能的水声探测装备将为海洋资源勘探、维护国家海洋安全、实施海洋强国战略提供强有力的支撑。光纤光栅水听器是一种以光纤光栅为传感元件的水下声学传感器,因其独特的优势被用于拖曳线阵列对船只和水下潜艇、舰艇进行跟踪、定位和识别。然而,监测过程中拖曳线阵列的变速运动,使水听器输出信号中包含加速度信息,干扰了水听器对声信号的测量。为提高光纤光栅水听器的测量精度,推进其工程化应用,本文设计了一种抗加速度型光纤光栅水听器。首先,基于光纤光栅传感原理和弹性力学的薄板小挠度弯曲理论阐明了光纤光栅水听器的声压测量原理。在单自由度弹簧阻尼系统和C型弹簧减振模型的基础上提出抗加速度型光纤光栅水听器的设计思路,使其具有较高的声压灵敏度和较低的加速度响应。其次,建立抗加速度型光纤光栅水听器和参考光纤光栅水听器的模型,仿真分析了其特性,仿真结果表明,“C型弹簧”减振结构在不影响水听器的声压响应的同时可有效降低其加速度响应。再次,仿真分析了抗加速度型光纤光栅水听器的结构参数与水听器性能指标之间的关系,根据工程应用需求和仿真结果,优化了水听器的结构参数。选择弹性膜片半径6mm、厚度0.1 mm,C型弹簧数量4个、半径6 mm、厚度0.16 mm、宽度2.3 mm,固定帽半径1 mm、长度4 mm,封装了抗加速度型光纤光栅水听器。最后,搭建了声压和加速度测试系统,对抗加速度型光纤光栅水听器进行测试。结果表明,设计的抗加速度型光纤光栅水听器样品在100～1000 Hz频率范围内,声压-波长灵敏度为-23.19 d B ref pm/Pa,加速度灵敏度为-40.40 d B ref pm/g,比参考光纤光栅水听器加速度灵敏度减小了14.26 d B ref pm/g,证明本文提出的抗加速度型光纤光栅水听器可有效降低加速度信号的响应,为抗加速度型水听器设计提供了新的思路。

关键词： 微创手术   光纤Bragg光栅   多维力   有限元分析   传感实验  

摘要： 智能机器人的使用离不开力触觉传感器,其可帮助机器人更准确地感知环境信息,与外界进行交互。当今业内已诞生多种类型的力触觉传感器,而光纤Bragg光栅(FBG)力触觉传感器以其体积小、重量轻、结构简单和不受电磁场干扰等优点受到了广泛关注,尤其是医学微创手术领域。本文针对胸腔穿刺等微创手术中作用力感知缺乏及获取力觉信息方向单一的问题,设计了一款基于光纤Bragg光栅的多维力触觉传感器,其能同时精准测量手术中的轴向力、径向力与扭矩力,本论文围绕该FBG力触觉传感器展开了研究,进行了一系列工作。首先,本文设计了FBG力触觉传感器的结构,传感器模型总体可拆分为5个零件,模型包括轴向力、径向力与扭矩力传感结构,其中轴向力传感方面在穿刺针柱体上制有圆弧形凹槽;径向力传感方面将穿刺针尖设计为空心结构,并拆分为上下两部分,针尖内装载有4个空心圆管结构;扭矩力传感方面针柱装有轮辐式十字梁,十字梁上下两端对位方形切口。本文选取力传感光栅FBG1～FBG6分别集成于相应力传感结构处,通过测量FBG波长变化实现对应力的传感;此外选用FBG7作为参考光栅集成于模型结构上,可消除温度对传感效果的干扰。其次,本文进行了传感器的受力模拟仿真,将传统结构传感器与新型结构传感器模型导入相关有限元分析软件中,分别施加一定的轴向力、径向力和扭矩力载荷,仿真结果显示设计的新型传感器各个力的测量灵敏度皆有所提升,传感性能较好。最后,本文对传感器分别进行了轴向力、径向力和扭矩力传感实验,通过对实验结果数据进行分析,得出设计的传感器测量轴向力的线性度为0.9997,灵敏度为0.07234nm/N,重复性为1.84%FS;测量4组径向力的线性度分别为0.9998、0.9997、0.9998与0.9998,灵敏度分别为0.07999nm/N、0.07968nm/N、0.08022nm/N与0.07979nm/N,重复性分别为1.11%FS、1.20%FS、1.27%FS与1.19%FS;测量扭矩力的线性度为0.9991,灵敏度为0.01367nm/m N·m,重复性为0.80%FS。传感器具有较优越的传感性能,能够提升微创手术的安全性,为手术成功提供准确数据支撑。

关键词： 大学英语   期末考试   命题  

摘要： 大学英语期末考试是大学英语教学的重要一环。通过对高校大学英语期末考试设计与命题过程的分析，指出大学英语期末考试在形式上片面向全国性统考看齐，忽视了考试的信度与效度，依然受到传统高考应试模式的影响，未遵循语言学习的规律，并提出了纠正建议与措施。

关键词： 弹性成像法   波速反演   唯一可解性   椭圆切片采样算法   混合算法  

摘要： 生物学和医学表明,肿瘤等病变组织同周围健康组织在硬度上有着较为明显的区别.临床医学中的触诊技术作为一项基本且有效的检查方法,可使医生通过触摸发现人体组织中硬度异常的病变组织.然而触诊是一种定性的检查方法,且很大程度上受医生触觉敏感性的限制,应用范围较局限.随着科学技术的发展,出现了一种新型的医学影像技术—弹性成像法,它可以用来模拟实现触诊,对人体组织中的硬度异常部位进行发现诊断.弹性成像法的主要思想是先测量得到位于人体内部传播的弹性横波的位移量的信息,即内部测量值,再通过反演算法得到人体内部波速分布的信息,进而通过波速与硬度的对应物理关系得到人体组织的硬度分布,最后通过硬度的差异区分病变组织和非病变组织.本文基于简化后的一维弹性波模型,针对弹性成像法对应的正问题和反问题,进行了严谨的阐述.特别是对于反问题,即通过内部测量值反演波速的问题,进行了唯一可解性的证明.之后在数值反演部分,本文尝试采用一种统计反演算法—椭圆切片采样算法.该采样算法具有不依赖于初值,无需设定建议分布,拒绝率较低的优点.通过对波速为光滑函数形式和分片常数形式这两种情形下的数值反演算例,验证了该采样算法的有效性以及相较传统常用数值反演算法—Levenberg-Marquardt算法的优势.进一步,本文融合了这两种算法,提出了一种新的算法—混合算法.相关数值算例实验也显示该混合算法能够兼具椭圆切片采样算法不依赖初值和Levenberg-Marquardt算法反演速度快的优点,可用作弹性成像法的一种高效的数值反演算法.