非均匀湍流路径下光束分层传输缩比实验研究

在非均匀湍流路径光束传输的研究中,设置合理的相位屏位置分布和数目尤为关键。在多层相位屏模型的基础上,建立了非均匀湍流路径下大气分层优化模型,结合两层相位屏的光束传输算例,在Hufnagel-Valley 5/7大气湍流廓线模型下,分别计算了相应的大气离散分层边界与相位屏的最优分布位置,并引入相应的最大Rytov判据。根据等菲涅耳数、等湍流效应和几何尺度缩比原则,计算了具体光束传输缩比实验参数,对比分析了光强起伏概率密度分布和相位结构函数的理论值与实验值。研究结果表明:不同天顶角下光强起伏概率密度分布实验拟合与理论曲线整体分布趋势一致,且呈现出对数正态分布的趋势;光强起伏的经验累积分布实验与理论曲线趋势保持一致,说明概率密度分布曲线拟合程度较好;而在所关注的低频区域,相位结构函数的实验曲线与理论曲线虽然存在一定的偏差,但其整体趋势仍然保持一致,且近似服从5/3幂律规律。     

光束在非轴对称非均匀媒质中传播的传输矩阵和流图结构

为解决激光技术中的几个疑难问题,我们导出了近轴光束通过非轴对称的、非均匀媒质的传输短阵和流图结构,并给出在特定条件下几种简化的形式.分析了传输空间折射率梯度对激光准直精度的     

光阑对非均匀偏振光传输特性的影响

从光束的相干-偏振(BCP)矩阵和传输理论出发,推导出了非均匀偏振(NUP)光通过光阑后的偏振度和光强分布的一般表示式。给出了一个光强均匀分布NUP光束的数值计算例。结果表明,通过光阑后光束的偏振度和光强分布发生了显著的变化。横平面上偏振度出现了振荡,光强剖面为非均匀分布。但在远场为均匀偏振。     

部分相干径向偏振扭曲光束在非均匀大气湍流中的传输特性

利用扩展的Huygens Fresnel原理以及维格纳分布函数(Wigner distribution function,WDF)的二阶矩理论,推导出部分相干径向偏振扭曲光束(partially coherent radially polarized twisted beam,PCRPTB)在非均匀大气湍流中的M2因子、空间扩展和角扩展的解析式。通过相应的数值模拟计算分析了初始相干长度、束腰宽度、波长、天顶角、扭曲因子、湍流内尺度等对光束传输质量的影响。研究表明具有扭曲相位的PCRPTB展现出更强的抗大气湍流的能力,且扭曲因子越大,光束抗大气湍流的能力越强。而且减小初始相干长度,增大束腰宽度,波长也可以有效降低PCRPTB在大气湍流中的相对M2因子,使光束具有更强的抗大气湍流的能力。研究还可以发现,PCRPTB在湍流内尺度与广义指数参数较大的大气湍流中以一个更小的天顶角传输,其相对M2因子更小,表明大气湍流对PCRPTB的影响更小。     

扫描非均匀性对点目标探测影响

为了深入研究物方扫描机构与点目标探测性能的关系,定义了度量扫描机构运动特性的扫描非均匀性指标。根据扫描成像的物理过程,建立了线阵探测器扫描成像模型,并以目标信噪比为核心分析了TDI探测器下扫描非均匀性的影响。首先,根据物方扫描工作特点设置了与扫描机构工作方式相配合的探测器积分时序,并建立了扫描非均匀性度量参量;其次,在经典成像模型的基础上建立了符合积分时序和TDI工作原理的点目标成像模型,并结合探测器噪声模型和TDI工作原理推导了目标信噪比计算公式,通过该公式分析了不同光学系统、TDI级数及目标尺度条件下目标信噪比与扫描非均匀性的关系;最后,从保证能够目标检测性能的角度给出了在相对信噪比限制条件下扫描非均匀性上限。所建立的成像模型准确反映了扫描探测系统各部分特性,分析结果对探测系统的总体设计和指标分配具有指导意义。     

非傍轴矢量衍射光束的能量传输

为了研究平面波经微小孔衍射的能量集中度,运用严格的矢量衍射理论以及非傍轴光束横截面上光强的精确表示和功率密度表示,进行了详细的数值计算和比较研究。研究结果表明,衍射光束的能量集中度与传输距离、衍射孔径、光斑半径等参量有关,通过对光学系统参量的控制,可得到合适的能量集中度。这些结果对光纤探针能量传输特性的研究具有重要意义。     

非傍轴衍射光束的传输特性

基于小衍射源和衍射远场的特点,简化了瑞利-索末菲标量衍射积分公式,并应用于分析非傍轴衍射光束的衍射远场总功率和光束传输因子特性。由于物理概念上的空间频谱的定义域局限在一定范围,基于此计算的非傍轴衍射光束的衍射远场总功率不满足能量守恒定律,基于此计算的非傍轴衍射光束的光束传输因子也与常识不符。当采用数学概念上的空间频谱分析上述特性时,两个符合常识的规律被重提,并以非傍轴基模高斯光束衍射远场总功率和光束传输因子的相对计算误差说明上述结论。     

基于相对辐射强度的非接触式LED结温测量法

提出了一种新的非接触式发光二极管(LED)结温测量的相对辐射强度法。利用该方法对不同功率、不同封装材料、不同颜色的LED进行结温测量,并与正向电压法测得的结果进行比较。结果表明,相对辐射强度法能准确地确定其结温,采用硅凝胶封装的大功率LED,误差在4℃以内;而采用环氧树脂封装的直径5mmLED,当其结温不超过80℃时,误差在6℃以内。     

直接探测多普勒激光雷达的光束扫描和风场测量

介绍了直接探测多普勒激光雷达的系统结构和主要参数,给出了该系统进行大气风场测量的光束扫描方法,详细推导了三维风场的计算公式,给出了其风速和风向误差的求解方法。在径向风速均为1 m/s和扫描角度误差均为1°的情况下,水平风速和风向的误差分别为1.155 m/s和0.707°。给出了合肥地区对流层风场的测量结果,结果表明,采用该方法测量大气风场是切实可行的。     

非傍轴余弦-高斯光束的传输

从功率密度的二阶矩方法出发,对非傍轴余弦一高斯(CoG)光束的传输特性进行了系统的研究.结果表明,基于二阶矩定义的束宽在传输过程中满足简单的双曲线变化规律.非傍轴CoG光束的M2因子不仅与偏心参数α有关,而且还与f参数有关.在1/f足够小时,M2因子可小于1.当1/f→0时,远场发散角趋于渐近值63.435°.对于α=0(Ω0=0)的特例,非傍轴CoG光束的M2因子退化为非傍轴高斯光束的M2因子.     

在非均匀水云中太阳辐射的传输

本文概述云的透过、吸收和反射数值计算的方法。该方法考虑到云中水汽和水滴吸收光谱的变化以及多次散射的影响，使用到达云顶的太阳辐射对云滴光学特性作加权平均，通过蒙特卡罗方法来模拟宽光谱间隔的太阳辐射在云内的传输。该模型对云内微物理特征的空间非均匀性作了考虑，计算结果已得到实测资料的证实。     

在非均匀水云中太阳辐射的传输

本文概述云的透过、吸收和反射数值计算的方法。该方法考虑到云中水汽和水滴吸收光谱的变化以及多次散散射的影响，使用到达云顶的太阳辐射对云熵光学特性作加权平均，通过蒙特卡罗方法来模拟宽光谱间隔的太阳辐射在云内的传输。该模型对云内微物理学特征的空间非均匀性作了考虑，计算结果已得到实测资料的证实。     

高斯光束对非均匀展宽介质环形腔失稳性质的影响

考虑入射光场为高斯光束的基模,其频率与腔共振频率和原子展宽线型的中心频率相等,原子横向弛豫速率等于纵向弛豫速率。取旋转级近似、慢变包络近似和平均场近似,由Maxwell-Bloch方程得到定态方程,由此得到输入光场与输出光场的关系曲线。通过定态线性稳定性分析,取瞬时介质响应近似、快速横向原子弛豫近似以及本征值与原子弛豫速率     

非线性自聚焦介质中光束的非傍轴传输

在标量近似下,将非傍轴项近似等效为四阶空间色散和五阶非线性效应,利用变分法研究了高斯光束的传输特性。结果表明,在非傍轴情形下,高斯光束不会崩塌,而是经历聚焦 -散焦的周期性传输过程;光束初始功率越高,则周期越小。此外,高斯光束的自聚焦过程可以通过改变啁啾参数来控制,正负啁啾分别使光束第一次聚焦的距离缩短和延长,但两者都使光束的聚焦 -散焦的周期增大,而且啁啾值越大,周期也越大     

基于Pade逼近的非迭代双向光束传输法

平方根算子有理逼近是双向光束传输法的必要步骤,其逼近精度决定了双向光束传输法计算结果的精度和有效性。采用Pade逼近有理化平方根算子,分别计算四种不同Pade逼近方式下的反射光场和透射光场,比较了基于不同Pade逼近方式的非迭代双向光束传输法计算结果的稳定性和有效性。     

非傍轴标量衍射光束的能量传输特性

在光束能量传输的分析中,对能量集中度的研究具有十分重要的意义,能量集中度是评价光束质量的手段之一.采用光强的精确定义给出了经圆孔衍射的非傍轴标量光束能量集中度η的精确积分表示.对平面波圆孔衍射的能量集中度η随着衍射孔径ρ0和传播距离z的变化进行了详细的数值计算,结果表明,η随着z的增加只是在特定条件下才单调减小,η随着ρ0的增加不是单调变化,ρ0取某个特定的孔径值时η取得极大值.根据该结果给出了通过控制参数ρ0和z的取值获得光斑最大能量或最大能量集中度的方法.     

采用焦平面上非均匀性校正技术的红外成像系统

美国专利US RE40249 (2008年4月22日授权)本发明提供一种红外成像系统,它采用了一个上面包含探测器元件、读出电路和非均匀性校正电路的焦平     

直线法分析一维非均匀矩形波导的传输特性

用直线法对一维非均匀矩形波导进行了分析,由传递矩阵获得了该波导不同模式的特征方程.以部分非均匀介质填充的矩形波导为例,对其色散特性和截止特性进行了数值计算和分析,验证了该方法的正确性.对研究非均匀波导问题有参考价值.