【摘 要】
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随着量子霍尔效应(QHE)在凝聚态物理中的深入研究,一类具有非平庸特性的新型材料——拓扑绝缘体引起了人们极大的兴趣.与此同时,随着人工超材料的发展,一种可以产生新型单向传输模式且无背散射的拓扑光子晶体(Topological Photonic Crystals)引起非常大的关注.在本文中,根据时空反演对称性和量子自旋霍尔效应(QSHE)理论,我们构建了一个工作频率在太赫兹波段的拓扑光子晶体,当扩展
【机 构】
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天津大学太赫兹研究中心,精密仪器与光电子工程学院,光电信息技术教育部重点实验室,天津300072;俄克拉荷马州立大学电气和计算机工程学院,斯蒂尔沃特74078,美国
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随着量子霍尔效应(QHE)在凝聚态物理中的深入研究,一类具有非平庸特性的新型材料——拓扑绝缘体引起了人们极大的兴趣.与此同时,随着人工超材料的发展,一种可以产生新型单向传输模式且无背散射的拓扑光子晶体(Topological Photonic Crystals)引起非常大的关注.在本文中,根据时空反演对称性和量子自旋霍尔效应(QSHE)理论,我们构建了一个工作频率在太赫兹波段的拓扑光子晶体,当扩展或压缩六角蜂窝状晶格时,空间反演对称性会被打破,从而打破能带简并实现光子能隙结构,将具有相反拓扑特性的光
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提出了一种动目标空间位置精度的测量方法,并建立了一套测量系统.该系统采用非接触式测量方法,实现了动目标空间位置精度的测量.利用被测目标与测量系统的空间关系,确定测量系统的状态参数,根据该参数得到动目标在运动状态下的理论位置.将理论位置与被测目标实测位置进行比对,得到动目标的动态精度.分析了空间位置精度测量系统的各个误差源,得到该系统的总误差小于1.00“,满足测量系统的设计要求.利用该系统对某动态靶标进行动态精度测量,实验结果表明:该动态靶标以低速、中速及高速在不同空间位置运动时,最低动态精度为4.13”
选区激光熔化(SLM)在航空航天领域精密复杂结构件的制造中极具发展潜力,它突破了传统制造技术成本高、周期长、精度低等问题,可更加灵活地实现功能-结构-材料一体化.本文针对航空航天轻量化结构件广泛采用的铝合金及其复合材料的SLM技术进行探讨,并进一步总结了提升SLM铝基材料样品力学性能的方法,包括前期参数优化、成形件后处理和添加增强相.综述了国内外关于SLM铝合金在航空航天领域的研究进展、具体应用及其成果展示,并探讨了其未来的发展前景.
针对高功率双管级联薄管激光放大器的环域像差补偿需求,提出了一种环域像差自补偿方法.该方法通过一个直角锥镜使非理想薄管激光光路折转,利用往返光路共轭的特性实现畸变波前的自补偿.通过数值模拟仿真,验证了双管结构中单个薄管引入加工误差及光源对准误差时该自补偿方法的校正能力,并详细分析了该方法对双管配合误差的自补偿效果.在此基础上,进一步考虑了直角锥镜误差对双管级联结构波前环域像差补偿效果的影响.结果 表明,该自补偿方法能有效抑制双管级联薄管激光放大器中由加工误差和装调误差所引入的环域离轴像差,且对直角锥镜装调误
针对雨雾共存的特殊天气条件下现有大气衰减计算模型的不足,通过引入雨对雾的清除机制,对现有模型进行改进,提出一种更为精确、且能反映大气衰减动态特性的计算模型,并采用Monte-Carlo方法对激光在大气中的传输进行仿真分析.结果 表明:降雨强度与雾的清除效应呈正相关,由于雨雾共存天气的雨量不大,随着雨对雾的清除,大气透射率逐渐增大;在降雨率为1 mm/h的情况下,平流雾的透射率大约在降雨5h后趋于稳定,辐射雾则需要更长的时间.所提修正模型对无线光通信等相关领域中大气衰减的估计和评价具有参考意义.
提出了一种利用激光阴影图像探测大气湍流中二维横向风矢量的方法,并开展了数值模拟和实验研究.通过移动无限长的相位屏模拟光传输路径上的横向风,采用基于归一化互相关原理的整像素搜索算法计算激光阴影的移动速度,并分析了路径上的横向风及其非均匀分布对激光阴影移动速度的影响.100 m长的激光阴影成像探测对比实验结果表明,在采样频率足够大时,激光阴影的移动速度与平均横向风速之间满足线性关系.超声风速仪的实测值与激光阴影法的拟合值相关系数达到0.949,这表明利用短曝光激光阴影图像获取路径的平均二维横向风矢量是可行的;
针对便携式快反镜系统对小尺寸快反镜的需求,设计了一种紧凑型压电式驱动的快反镜结构.通过对快反镜的驱动元件、位移放大机构、解耦支撑的合理布局,具有75 mm通光口径的快反镜机械结构的外形尺寸为90 mm×90 mm×33 mm.最后对快反镜进行了实验检测,结果显示紧凑型快反镜的角行程为4.2 mrad,机械谐振频率为671 Hz,表明该快反镜系统性能好,可满足小尺寸快反镜光学系统的应用需求.
为解决零差对称(NPS)系统中三路输出信号交流分量系数实时偏差对解调的影响,提出一种实时修正NPS的方法,并应用于分布反馈式(DFB)光纤激光水听器的解调中.把NPS解调系统里干涉仪单臂缠绕在压电陶瓷(PZT)上,施加振幅大于π rad的正弦信号,使三路输出信号满幅.获取当前PZT振动周期内三路输出信号的最大值、最小值,计算各路直流分量系数的特征值,获得当前特征值与前面所有PZT振动周期的直流分量系数和的平均值,作为当前周期的直流分量系数;计算各路交流分量系数特征值,获得当前特征值与前面所有PZT振动周期
在传统的轴棱锥-透镜光学系统中,产生局域空心光束的入射光一般为圆高斯光束.随着局域空心光束的系统多样化和应用多样化,研究具有特殊形貌的初始光束对局域空心光束的调控有重要的意义.圆高斯光束被多边光阑调制为特殊形貌的多边形光束,经过轴棱锥-透镜光学系统后产生局域空心光束.利用不同多边光阑,包括正三角形、正方形及正六边形,调控光学系统中的光场分布,并通过理论研究和实验测量得到光阑后的衍射光场变化.结果 表明,利用多边光阑调控光场,产生的局域空心光束具有多个局部缺失部分.这些缺口的形成,对于多粒子捕获和精准捕获具
太赫兹(THz)波在生物医疗、天文、国防等领域具有潜在应用. THz辐射源是THz技术应用的关键器件.基于半导体的电泵浦THz量子级联激光器(Quantum Cascade Laser, QCL)具有输出功率高、频率可调谐、全固态等优点,因而备受研究人员的重视.但是,长期以来,传统基于砷化镓(GaAs)材料体系的THz QCL的较低工作温度一直制约着其广泛应用.通过研究不同材料中的纵向光学(Lon
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