矩量法-物理光学混合算法计算多尺度复合目标电磁散射场

基于电流的矩量法（method of moments，MoM）和物理光学法（physical optics，PO）的混合算法是目前求解电中尺度和多尺度目标电磁散射和辐射的主要方法，在计算MoM区和PO区的耦合作用时需要对PO区域进行亮区判断.传统纯CPU亮区判断方法时间复杂度为O（N2），时间消耗随着面片数量N增加而急剧增大.文中通过GPU渲染功能及对深度缓冲区（zbuffer）的利用，对PO亮区判断过程进行加速，亮区消耗时间与面片数量无直接联系，在面片数量达到105数量级以上加速优势明显.将加速的MoM-PO混合方法应用于复杂目标与粗糙面的组合情况，对比多层快速多级子（multi level fastmultipole method，MLFMA）方法，相比于纯PO方法，获得较高的精度.相比于单一算法，混合算法有明显优势.     

多散射体电磁特性的物理光学推导及仿真

当多个散射体同时存在时,它们之间的耦合作用就不能再被忽视。考虑到散射体之间存在的相互作用,用物理光学算法并推导了多散射体情况下的稳定表面电流。并运用FEKO仿真软件仿真得到高频情况下多散射体对目标物体电磁特性的影响。     

聚焦强度可调的高数值孔径的双焦点超透镜

基于超表面对光波的振幅、相位和偏振进行调控来实现聚焦与成像的超透镜受到广泛关注。设计了一种聚焦强度可调的高数值孔径的双焦点超透镜，并进行了理论分析和仿真验证。仿真结果表明，该超透镜能有效地将圆偏振入射光聚焦到半高宽为0.44λ的光斑上，对应的数值孔径高达0.95。此外，通过改变入射光的偏振态，可以灵活地调制两个焦点的相对强度，而不同于以往的双焦点超透镜需要对光强进行重新组合。更重要的是，当圆偏振光入射时，它的聚焦效率可达65%，可适用在0.8~1.2 THz的较宽频率范围和0°~20°的入射角内，同时该工作为多焦点超透镜的设计提供了重要思路，也将在多成像系统、光学层析成像技术等许多领域具有较高的应用价值。     

空地协同视觉实现无人机自主降落研究

在深入分析了无人机视觉降落多种方式的基础上,结合无人机连续视觉图像的三维空间信息,提出了基于空地协同视觉信息的无人机自主降落方法,设计了一种多图形组合、多色彩导引、多方法识别的地面合作目标。从坐标系的转换、合作目标的选取、识别与处理等方面进一步细化论述空地协同视觉完成无人机自主降落的方式,通过灰度变换、HSV色彩变换、HU不变距匹配等方法保障了合作目标的准确识别率。     

一种基于二氧化钒材料的可调谐吸波器设计

为了在THz波段获得TE波下的可调谐吸收频谱, 采用全波仿真的方法, 设计了一款基于二氧化钒材料的可调谐THz吸波器, 对该吸波器的吸收频谱、电场图、表面电流图以及能量损耗图进行分析, 并讨论了结构参量h₄, k以及入射角度θ对吸收频域和吸收带宽的影响。结果表明, 通过外部温控的方式改变二氧化钒谐振单元的物理特性可以获得可调谐的吸收频谱并改善吸波器的吸收性能, 该吸波器在温度T≥68℃时, 可以实现在2.70THz~3.36THz频段的宽带吸收(吸收率在90%以上), 相对带宽达到21.8%;在T＜68℃时, 可以实现多个单频点的吸收; 改变结构参量h₄, k可以改变吸收频点的位置以及吸收带宽, 改变入射角度θ可以影响吸波器的吸收效果。该研究对可调谐太赫兹器件的进一步探究是有帮助的。     

常温下石英旋光晶体透射谱线的测试分析

为了研究常温状态下石英旋光晶体透射谱线,根据石英旋光晶体透射比的理论分析,采用UV-3101PC分光光度计实际测试,得到了300nm～1500nm波长范围特定厚度石英旋光晶体的连续透射谱线,并对所得谱线与理论结果进行了对比分析。结果表明,400nm以内由于石英晶体吸收比较明显,从而峰值透射比低于50%,由于旋光率随波长变化率很大,谱线周期很小;400nm～800nm之间峰值透射比60%,透射谱线的周期性及峰值个数受晶体厚度影响明显;波长大于1000nm时,由于旋光率随波长变化率很小从而谱线周期很大,并且谱线不规则,与石英材料波长选择吸收有关。     

球差对多色部分空间相干光衍射引起的光谱开关的影响

基于空间频率域交叉谱密度函数的传输公式,推导了有球差多色部分空间相干光被光阑衍射后轴上点光谱的解析表达式,而完全空间相干光的结果可作为本公式的特例。着重分析了球差对一阶光谱开关的影响,结果表明,球差会引起光谱移动的不同和光谱开关临界位置的变化。     

基于ZEMAX的气体光学吸收池的设计与优化

基于光谱吸收法的瓦斯实时监测系统的核心器件是开放式光学吸收池,根据矩阵传输理论和q参数的ABCD法则,设计了由2个相对的C-Lens组成的光学吸收池结构,并在ZEMAX的物理光学模式下实现仿真与优化。由理论分析得到结构的初步参数并在ZEMAX中进行优化,并使用合适的优化操作数对像差进行校正,经过逐步优化得到工作距离为100.39 mm的吸收池结构参数。高斯光束从一端光纤输出的束腰半经为5.2μm,经C-Lens聚焦和准直后,耦合到另一端光纤的束腰半经为5.48μm,该光学吸收池对甲烷近红外激光的耦合效率达到92%。通过实验验证了该光学吸收池的稳定性和高耦合效率,适用于甲烷气体的开放式光学气体传感和在线监测。     

典型场景下电波传播特性建模

为了解决某些典型场景(如海上、山区、丘陵、城区)下无法使用已有基础模型来全面表达电波传播特性的问题,建立了一种在典型场景下,基于确定性抛物方程、适用于多个传输场景的统一电波传播模型。把典型场景等效为损耗介质层来求解边界条件,利用Fourier分步步进法得到相应解,然后得到电波在典型场景下的传播损耗,并进行了理论分析和实验验证。结果表明,在不同传输场景下,将统一电波传播模型与Miller-Brown模型、射线追踪模型进行比较,结果较吻合,验证了其正确性。这一结果对建立一种求解典型场景下电波传播衰落问题的统一电波传播模型是有帮助的。