PCF色散系数与场分布的近似特性分析

本文基于等效折射率模型将光子晶体光纤等效为传统阶跃光纤,通过对微结构中基模的本征方程的求解,得到了包层有效折射率、归一化频率、群速度色散系数以及电场分布等特性与波长的关系,并分别讨论了光子晶体光纤孔间距固定和孔半径固定的情况下对光纤特性的影响,分析表明,通过改变光子晶体光纤的结构参数可以适当地调整光纤的特性,从而对不同的应用场合下光子晶体光纤的定性设计提供了一定的理论依据。     

基于光子晶体光纤F-P腔的高压电器温度传感器系统

基于光子晶体光纤F-P的窄带滤波特性和液晶折射率对温度变化敏感特性,提出了一种用于高压电器温度测量的温度传感器系统.该系统主要由液晶填充的光子晶体光纤F-P腔传感器、光纤F-P滤波器、放大电路和显示模块组成.将向列型液晶填充在光子晶体光纤F-P腔内,温度变化引起最大反射光强点波长的变化,采用光纤F-P腔滤波器解调出光波...     

光子纳米喷流的性能及应用

光子纳米喷流是光照射直径与波长相当或略大于波长的无损电介质微颗粒时,会在微颗粒后表面一定距离处形成高强度、紧聚焦光束。光子纳米喷流具有大于照射光的强度、最小的半高宽值能够小于衍射极限的光束宽度、传播超出倏势场区域和较强的背向散射等优异特性,在光信号增强、微纳加工与制造、超分辨光学成像、超灵敏捕获和探测等领域具有重要应用。该文首先介绍了光子纳米喷流的源头和发现;其次,对光子纳米喷流的模型、理论、形貌特征、实验测量和主要特性进行了阐述;再次,调研和讨论了光子纳米喷流的几个重要应用;最后,对光子纳米喷流进行了总结和展望。     

一维光子晶体液晶微谐振腔的温度特性

在光子晶体中引入液晶缺陷,形成一维光子晶体液晶微谐振腔.用传输矩阵法研究了这种微谐振腔的温度特性,用E1液晶微谐振腔进行了模拟数值计算.计算结果表明,液晶微谐振腔的特性与温度和液晶分子排列密切相关;对于液晶排列沿平行介质表面的微谐振腔,当温度升高时缺陷峰波长向长波长方向漂移,半高宽度增大, 品质因子减小;而液晶排列沿介质表面法向的微谐振腔的温度变化情况则相反;温度灵敏度和透射峰高度均随温度升高而增大.温度特性为非线性关系,并随温度接近液晶相变点而变化迅速,与现有的各向同性材料微谐振腔的温度特性不同.     

向列相液晶缺陷光子晶体可调谐滤波器的研究

在一维光子晶体中引入向列相液晶作为缺陷层,用电场改变液晶分子的取向,形成光子晶体可调谐滤波器.用传输矩阵法研究了液晶缺陷光子晶体的可调谐滤波特性,模拟计算了电压和液晶材料参数对滤波器透射谱的影响.结果表明,改变电压能容易改变光子晶体滤波器透射峰的位置、强度、个数和带宽,表现出很好的调谐滤波功能.     

基于两台显微相机主动运动的微球孔姿态高精度测量方法

在一些微装配任务中, 对微器件姿态的测量是至关重要的一步. 带有微孔的球形微器件, 特征较少, 姿态测量困难. 为此, 本文提出一种基于双目显微视觉的微球孔姿态高精度测量方法. 设计了微球/微孔边缘提取方法, 实现了微球球心和微孔孔心的精确定位. 通过对两路显微相机聚焦轴方向的标定, 弥补了由相机聚焦轴运动引入的测量误差, 提高了微球孔姿态的测量精度. 通过两路倾斜正交的显微相机的主动运动, 计算出微球孔姿态向量在相机运动坐标系中的分解角. 根据相机运动坐标系与微球调整平台坐标系间的角度转换矩阵, 将相机运动坐标系中的分解角转换为微球调整平台坐标系中的旋转角, 从而计算出精确的微球孔姿态向量. 实验结果表明, 微球孔姿态测量的最大误差为0.08°, 验证了本文方法的有效性.     

微纳米高折射率涂敷层对长周期光纤光栅传输谱特性的影响

基于模式耦合理论,通过求解给定参数的覆盖高折射率微纳米涂敷层长周期光纤光栅( LPFG)的频谱,分析了四层模型LPFG中微纳米高折射率涂敷层对其传输谱特性的影响。研究结果表明：通过设计涂覆层厚度、涂覆层折射率变化范围以及LPFG包层厚度等参数,包层模将进入高折射率微纳米涂敷层中进行传输,在LPFG传输谱出现模式迁移现象;随着涂覆层折射率的增大,谐振峰波长向短波长方向漂移;LPFG包层半径越小,谐振峰波长对涂覆层折射率变化的响应灵明度越高。     

电磁流量计中涡旋电场分布的仿真分析

电磁流量计励磁过程中产生的涡旋电场能有效地克服浆液噪声干扰，对于电磁流量计中涡旋电场的基础理论研究变得日益重要。首先通过麦克斯韦方程与磁场元叠加的方法得出了涡旋电场的解析式及涡旋电场的三个分布特性。通过COMSOL对电磁流量计中的涡旋电场进行仿真，仿真结果表明，电磁流量计管道内的涡旋电场具有轴对称性，电场方向垂直于电极表面，且涡旋电场峰值位于电极附近。     

介电泳操控纳米材料及其在微纳传感器中的应用

要将纳米结构作为功能元件应用在微纳传感器、纳米电路等系统中,首先要解决材料的定位操作问题.在自行设计的几种电极的基础上,采用介电泳技术对SiO2微纳米材料进行操控,可以实现材料的沿电场方向的排布和电极间的跨接,为解决纳米结构的定位操作做了有益的尝试.初步测试了采用介电泳技术操控自行生长的ZnO纳米结构制作而成的湿度传感器的基本特性并取得很好的响应,表明介电泳技术可以很好得实现纳米材料在传感器领域中的应用.     

水溶液中超高速纳米齿轮的分子动力学模拟

本文根据在旋转电场的诱导下,悬浮于水溶液中的碳纳米管可以借助于水偶极子方向能够发生旋转这一原理提出一种超高速、易组装、摩擦力小的T型纳米马达转子,并在纳米马达转子的基础上设计出新型纳米齿轮传动系统。该纳米齿轮传动系统可应用于全部为水溶液或者部分为水溶液的工作环境。通过Gromacs软件仿真结果发现,调整旋转电场转速或者改变旋转电场场强可以减小纳米马达转子与水分子偶极之间的滞后角,使得纳米马达转子在最短时间内与旋转电场步调保持一致。该模拟仿真结果对于纳米齿轮的应用以及复杂机构纳米旋转设备的设计有着重要参考价值。     

微电铸中电场均匀性分布与控制方法

微电铸技术用来生产金属微器件,已经成为一种重要的和有效的加工方法.为了获得理想的电铸产品结构,电铸液中电场的分布起到了重要的作用.电铸液中电场的均匀性分布可以提高微电铸的铸层质量和尺寸精度,并能提高电铸微观结构的力学性能.本文基于三电极体系提出了一种新的电场测量方法,并通过改变阳极的形状和位置来提高阴极附近电位分布的均匀性.实验结果表明,采用半圆弧形板作为阳极时,电铸液空间电场分布均匀性和阴极附近电场分布均匀性有明显的提高.因此,在实际应用中半圆弧形阳极可以改善电铸微器件的微观结构,提高铸层表面均匀性.     

水溶液中颗粒输送器的分子动力学模拟

由于许多实际纳米颗粒的电荷和极性十分微弱甚至可以忽略不计,这阻碍了电场产生直接驱动纳米颗粒。基于在梯度电场诱导下的纳米颗粒可自发从电场强度高的位置迅速移动到电场强度低的位置这一原理,本课题使用不同斜率的垂直梯度电场驱动控制水溶液中纳米颗粒,实现纳米颗粒定向运动。根据分子动力学模拟结果得出当梯度电场斜率合适并且颗粒的大小与输送颗粒管道直径相匹配时,纳米颗粒可以达到较好的输送效果。该结果对于水溶液中分子马达、分子水泵、分子筛以及分子开关的设计有着重要的参考价值。     

小课堂 液晶显示器原理解析

“液晶”是一种介于固体与液体之间。具有规则性分子排列的有机化合物。一般最常用的液晶型式为向列液晶。分子形状为细长棒形，长宽约1nm-10nm。在不同电流电场作用下。液晶分子会做规则旋转90度排列，产生透光度的差别。如此在电源ON／OFF下产生明暗的区别。依此原理控制每个像素，便可构成所需图像。并且它很小，自身不发光，是利用外部的光线来形成像。因此一旦把它运用到显示屏中不但设备会很轻。而且耗电最低。     

基于虚拟仪器的舰船腐蚀电场仿真系统

舰船处于海洋中不可避免产生腐蚀，为防止腐蚀，舰船上采用阴极保护系统，从而由阴极保护系统就产生腐蚀静电场和轴频电场,这种腐蚀电场给舰船安全带来威胁，为此提出基于虚拟仪器的舰船腐蚀电场仿真系统。虚拟仪器具有效率高，性能好，控制灵活，精度高等特点，为此仿真系统采用PXI总线仪器和LabVIEW7．1可视化的虚拟仪器系统开发平台，把传统仪器的所有功能模块集成在一台计算机中，用户可以通过修改虚拟仪器的软件改变其功能与规模。舰船腐蚀电场仿真系统实现了腐蚀电场信号的自动采集，并通过仿真系统的计算机进行电场信号的处理和分析。仿真结果表明，腐蚀静电场与阴极保护系统的电极位置有关，而轴频电场产生与阴极保护系统的电流有关，轴频电场的频率与螺旋浆的转速成一定比例。     

基于半球式阵列模型的磁场聚焦线圈测试调节架装置的研制

根据麦克斯韦的电磁场理论,交变的电场可以感应出交变的磁场,在电力电子器件飞速发展的大背景下,我们可以利用相关的全控型器件来实现快速切断、连接导体中的电流,从而使得在一个线圈中的磁场大小保持稳定,聚焦后的磁场有着广泛的应用前景。为了在实验中确定一种性能最优的阵列模型,设计出一种基于半球式阵列模型的磁场聚焦线圈测试调节架装置。     

超高压微射流撞击壁面流动特性仿真研究

研究了超高压微射流撞击壁面动力特性优化控制问题,使微射流能最大限度地保持高压能量。为此提出一种集微射流、超高压技术和撞击流三者优势于一体的制备微乳液的新方法,针对超高压下微射流撞击壁面的流场基础研究数据缺乏的问题,分别用三种湍流模型:标准k-ε模型、RNG k-ε模型、Realizable模型对三个截面进行了计算,进行分析比较优缺点以及对超高压微射流撞击壁面流场的适用程度。仿真结果表明,高速射流的撞击会产生巨大破碎作用。通过对喷嘴出口到壁面的速度和动压的结果分析,最佳的距离能获得最大的碰撞能量,有效地解决了喷嘴出口到壁面距离的优化,以便得到更好的粉碎效果,为射流撞击动力学的研究提供了依据。     

光子晶体光纤模式折射率的分析

模式折射率是分析光子晶体光纤色散特性的一个基本参数,其快速而较准确的计算有助于对不同结构参数的分析比较,便于工程应用,但用时域有限差分法等数值方法分析传输特性通常需要较长的计算时间,为此,文中以六角形空气孔排列的光子晶体光纤为例,用时域有限差分法分析在不同的结构参数和传播常数的组合情况下的模式折射率,并利用分析所得数据,得到了模式折射率和结构参数、传播常数之间的拟合函数.利用所得拟合公式可得光子晶体光纤的模式折射率,并在通信和传感的应用场合下为PCF的设计提供一定的理论依据.     

基于Poisson-Nernst-Planck模型的微通道电渗流数值模拟

采用由电解质溶液离子输运Nernst-Planck方程、流体运动Navier-Stokes方程和电场Possion方程建立的Possion-Nernst-Planck模型,应用有限元分析方法研究二维光滑微通道电渗流输运特性和离子分布。对比分别基于Possion-Nernst-Planck模型和Poisson-Boltzmann模型数值模拟结果,结果表明:Possion-Nernst-Planck模型能更准确地模拟计算微通道中的电渗流输运特性和离子分布。     

基于虚拟仪器的海洋电场传感器系统设计

针对舰船上阴极保护系统产生极低频轴频电场问题,设计了一种基于虚拟仪器的海洋电场传感器系统,实现了极低频轴频电场的测量。由于海水的导电性,舰船在海水中产生的极低频电场,随着传播距离的增大衰减很快,容易被环境噪声所掩盖,从而提出了基于自适应谐波小波的谱线增强算法,实验结果表明:该算法可以有效地将微弱的窄带的轴频电场信号从背景噪声中分离出来。     

MZI型MOEMS压力传感器的研究

集成光学压力传感器利用幅度、相位、折射率分布、光程和光波极化方式的改变来感应外部压力。设计了马赫-曾德尔干涉仪（MZI）型微型光机电系统（MOEMS）压力传感器,探讨了工作原理,分析了弹性薄膜尺寸对应力的影响和波导中TE、TM模式的光对波导折射率的影响。通过设计弹性薄膜的尺寸和选用特定波长的单模激光,得到传感器的工作特性。