报道了国际上关于硅基光子集成的最新研究进展和本课题组在该领域的研究成果，包括对一些光收发模块、Ⅲ-Ⅴ族／硅基激光器等集成器件的结构改进和工艺的探索，展示了兼容互补金属氧化物半导体工艺的硅基光子集成在信息技术领域中的巨大前景．可以预见，硅基光子集成己成为硅光子学的主要研究内容，硅光子学及硅基光子集成的发展目标是趋向更高...
Lyapunov指数是判定系统非线性行为的重要工具，然而目前的大多算法并不适用于切换系统．在传统Jacobi法的基础上，提出了一种新算法，可以直接计算得到n维切换系统的n个Lyapunov指数．首先，根据切换面处相邻轨线的动态变化规律，从相空间几何推导出切换面处轨线变化的Jacobi矩阵；然后，对该矩阵进行QR分解，从而利用R的对角线元素实现Lyapuno...
研究了在内噪声、外噪声（固有频率涨落噪声）及周期激励信号共同作用下具有指数型记忆阻尼的广义Langevin方程的共振行为．首先将其转化为等价的三维马尔可夫线性系统，再利用Shapiro-Loginov公式和Laplace变换导出系统响应一阶矩和稳态响应振幅的解析表达式．研究发现，当系统参数满足Routh-Hurwitz稳定条件时，稳态响应振幅随周期激励信号频...
研究考虑重力梯度扰动的自由漂浮空间机器人姿态动力学建模方法．以二连杆空间机器人模型为基础，对机械臂构型固定时系统俯仰姿态受扰运动的非线性特征进行了深入分析．利用相平面轨迹和Poincaré截面对受扰运动特征进行了描述，反映出受扰运动对轨道偏心率的变化比较敏感，在圆轨道时仅有周期摆动和翻滚两种形式，而在椭圆轨道时出现了准周期运...
基于复杂非线性系统的相空间重构理论，提出了一种基于遗传算法的支持向量机预测方法．利用改进的自相关法和饱和关联维数法确定混沌信号的时间延迟和嵌入维，从而实现相空间重构．通过遗传算法优化支持向量机中的惩罚系数和核函数参数，并结合支持向量机建立混沌序列的单步预测模型，从预测误差中检测出淹没在混沌背景中的微弱信号（包括瞬态信...
采用光学频率梳的高精度绝对距离测量技术在航空航天、科学研究和工业生产等领域都发挥着重要作用．提出一种利用光学频率梳技术，通过检测光强实现绝对距离测量的新方法，研究了光学频率梳发出脉冲的时间相干性，分析了光强与被测距离之间的关系、干涉条纹峰值点位置与被测距离之间的关系．建立了基于Michelson干涉原理的测距系统，通过测量光...
为满足红外成像光谱仪大光通量、高稳定性的应用需求，提出了一种基于多级阶梯微反射镜的静态化、无狭缝式、新型红外时空联合调制型傅里叶变换成像光谱仪结构．对其工作原理和光程差的产生方式进行了分析．作为该成像光谱仪的重要部件，前置成像系统决定了光程差的分布，其性能直接影响到目标物体的图像质量．根据系统光程差的产生方式，分析和...
提出了一种双外延高能离子注入的单片集成有源像素探测器的传感器结构，以提升传感器对电荷的收集性能和辐射加固，并进行了三维工艺模拟和物理级器件仿真计算．研究结果表明，所提出的传感器结构改善了内部电场和电势的分布，且目标电极的电荷收集效率提高70％，电荷收集时间减少64％．此外，当等效中子辐射流通量在10^12-10^15cm^-2范围内时，...
以在可见光区有吸收峰的C8构型的Si2N2分子团簇为研究对象，利用密度泛函B3LYP方法，在aug—cc-pVTZ基组水平下优化得到了处于不同外电场中的Si2N2分子团簇的稳定结构．分析发现：在不同的外电场中，Si2N2分子构型对称性没有发生改变，均为C8对称性，且都有6种振动模式；随着外电场强度的逐渐增大，Si2N2分子振动频率较低的前三种振动模式的频率...
利用准经典轨线方法计算了O＋DC1→OD＋C1反应的动力学性质．所得到的积分反应截面反映出该反应为典型的放热反应，这与势能面反应路径上没有能垒的特点一致．其微分反应截面的分布表明反应产物的前向散射和后向散射是不对称的，前向散射强于后向散射，因此该反应遵循间接反应机理，此机理通过对反应轨线进行抽样分析得到验证．反映两矢量K-J’...
利用瑞利散射方法研究了超声喷流Ar-CH4混合团簇和超声喷流Ar—H2混合团簇的特性．通过测量不同混合比例和不同背压下所形成混合团簇的散射信号发现，当用Ar气和CH4的混合气体进行超声喷流时很容易形成Ar—CH4混合团簇，当Ar气含量为50％时混合团簇尺度最大且大于相同气压下纯Ar团簇尺度和纯CH4团簇尺度．实验发现，与纯H2团簇只能在低温条件下...
飞秒强激光与团簇相互作用产生多价离子的现象己被广泛报道，然而近期多个研究小组发现当功率密度低至10^10W／cm^2的纳秒激光照射团簇时，同样也观察到了多价离子的存在．虽然可以用“多光子电离引发-逆韧致吸收加热一电子碰撞电离”电离机理对这种现象进行解释，但是缺乏相应的数值模拟．建立了一个简化的数值模型，根据有质动力势Up计算团簇...
根据Debye模型、Drude模型和Lorentz模型3种常见色散介质模型频域极化率的特点，利用频域到时域的转换关系jω→Э/Эt，将极化矢量P与电场强度E的频域关系转换成时域内关于P的二阶微分方程，其对3种色散介质模型皆适用，具有统一的形式．然后采用相比于中心差分具有更高精度的Newmark两步算法（Newmark-β-γ法）求解该方程，进而得到E→P的递推公式...
根据光束扩展理论，以部分相干的电磁高斯-谢尔光束为研究对象，分析了电磁光束传输时其偏振特性的变化机理．结果表明，光源参数和大气湍流对电磁光束分量扩展的影响是导致传输过程中电磁光束偏振特性变化的原因．在真空中传输时，电磁光束两分量的相干性存在差异，导致传输时电磁光束两分量扩展快慢不同，从而引起传输路径上光束谱偏振度的变...
随着高性能第三代同步辐射光源的建成开放，基于X射线相干特性的实验方法得到了快速发展和广泛应用．作为一个典型的例子，X射线相位衬度成像已经成为常规的X射线实验方法并向用户开放．相干散射、相干衍射成像、光子关联谱等x射线实验方法正日益受到重视，在高空间分辨、时间分辨等研究领域已显示出其独特的优越性．因此，研究和测量第三代同步...
在低双折射光纤中，利用线偏振光满足的包含拉曼效应的非线性耦合模传输方程，通过引入斯托克斯参量，导出了斯托克斯参量所满足的耦合模传输方程．利用庞加莱球图示法，描述了拉曼增益效应作用下光波偏振态的演化，研究分析了拉曼效应对低双折射光纤中光波偏振态演化规律的影响．结果表明，当输入功率与运动常量满足一定关系时，拉曼增益效应改...
导出了高斯光束在梯度负折射率介质中的ABCD矩阵，据此得到光束在此介质中的传输模型．并利用此模型分析了高斯光束在梯度负折射率介质中的传输特性，发现它能产生空间孤子及呼吸子形式的传输，并发现光束的束腰半径不一定是最小束宽半径．还研究了梯度系数对介质聚焦能力的影响，据此可以设计出相应聚焦能力所需要的折射率分布．最后分析了传输...
不同的图像采集策略下，基于分析晶体相衬成像技术的折射信息提取方法（衍射增强成像法、广义衍射增强成像法、多图成像法1的折射角提取结果有明显的差异．与摇摆曲线腰位作为图像采集位置的传统策略相比，采集位置靠近摇摆曲线中轴时，衍射增强成像法能够提取得到更好的折射角结果．广义衍射增强成像法的三个图像采集位置相对摇摆曲线中轴对称...
提出了一种双Lloyd镜数字全息显微测量技术．其基本思想是将Lloyd镜的共光束自干涉特性与双波长光学相位解包裹方法相结合，使用两个Lloyd镜调节参考光与物光夹角以形成共光束白干涉，从而获得一张双波长复合全息图，再通过角谱法再现得到每个波长对应的包裹相位，利用两波长的相位差求得解包裹后的相位图和三维高度分布图．采用532和632nm两波...
微片激光器由于自身的内应力会输出频率分裂的正交偏振的两个模式．研究了回馈对微片激光器频差的影响．研究发现：在回馈的作用下微片激光器的频差大小呈现出以初始频差为中心的类正弦的频差调制，周期为λ／2；频差调制曲线的幅度与回馈水平成正比，但是当回馈水平过强时会出现偏振态跳变，从而使频差消失；在一定的回馈外腔范围内，频差调制曲...
通过仿真计算和实验研究了一种基于频率选择表面的双层改进型互补结构太赫兹带通滤波器．对四裂缝互补型电感电容式谐振单元结构进行了改进，可以在提高滤波性能的同时增加单晶石英介质衬底的厚度．利用电磁仿真技术设计并加工了中心频率为0．28THz的带通滤波器，并利用太赫兹时域光谱仪测试了在0．1—0．6THz范围内此滤波器的传输频谱特性，实...
基于Gyrator变换，推导了广义双曲正弦-高斯光束场分布的解析表达式，研究了广义双曲正弦-高斯光束在Gyrator变换平面上的光强分布和相位特性．结果表明，在Gyrator变换过程中，具有边缘位错相位特性的双曲正弦-高斯光束能转换为具有涡旋的暗空心光束，并确定产生的暗空心光束的拓扑荷指数为一，而不具有边缘位错相位特性的双曲余弦-高斯光束则...
针对高能量千赫兹重复频率飞秒激光的应用需求，设计了一套采用线性再生腔结构的高效率飞秒钛宝石激光啁啾脉冲放大系统．通过优化腔型设计，在重复频率为1kHz、单脉冲能量为20mJ的527nm激光抽运下，将展宽后的800nm啁啾脉冲激光的能量放大到5．8mJ，对应斜效率达到30．7％．进一步通过色散补偿压缩脉冲宽度，获得了单脉冲能量为4mJ、脉冲宽度为...
为了进一步深入了解超高功率光纤激光深熔焊接过程中等离子体特征，试验拍摄了深熔小孔内外等离子体形态，并采用光谱仪检测分析了光纤激光致等离子体光谱信号．利用检测得到的等离子体光谱信号，计算研究了等离子体的电子温度、电子密度、电离度以及等离子体压力特征，并分析了在小孔内不同深度处及孔外等离子体的变化规律．结果表明，孔内等离...
建立了利用激光诱导击穿光谱（LIBS）技术分析脐橙中Pb含量的多元线性回归定量分析模型．选用脐橙中CaⅡ393．37nm与CaⅡ396．84nm特征谱线强度之和、PbⅠ405．78nm特征谱线强度、在405．03—405．96nm范围内Pb元素的谱线积分强度作为自变量，得到了回归关联式，通过方差分析和回归统计验证了关联式的可行性．结果表明，多元线性回归模型预测值...
研制了一套接收硬目标回波的差分吸收激光雷达系统以用于全天候监测大气CO2浓度变化．系统采用10和12kHz正弦波分别对处在CO2吸收峰内和吸收峰外的波长进行强度调制，利用单频检测技术提取回波信号．提出了一种利用激光扫频推算系统精度的方法，从而弥补了长期以来只能在理论上计算差分吸收激光雷达系统精度的不足，给实际系统自定标问题提供了...
从产生大气湍流随机相位屏的功率谱反演法原理出发，分析了均匀采样造成的随机相位屏大量低频信息泄漏的不足，提出利用非均匀采样方法对功率谱进行滤波产生随机相位屏．建立了非均匀采样模型，并分析比较了两种采样方法覆盖的采样频率范围和单边采样频率区域的湍流功率，理论证明了非均匀采样功率谱反演产生大气湍流随机相位屏的可行性和有效性...
针对线性调频信号同步相关的旁瓣、m序列扩频同步的序列自噪声和二进制相移键控调制信号在主瓣周围一个码片范围内存在较强烈的旁瓣三个问题，提出了一种基于二进制偏移载波（BOC）调制信号的无干扰窗水声同步方式．利用互补序列的非周期自相关函数之和为零的特殊性质，实现了在主瓣周围一个码片范围外，零相关窗范围内的无干扰窗．使用BOC（1，...
近几十年来，匹配场处理技术得到了广泛深入的研究，并针对实际应用提出了一系列的具体处理算法．当感兴趣的水下目标信号被水面强干扰信号掩蔽时，对水下目标的匹配场处理定位性能显著下降．现有的广义空域滤波器可以抑制水面强干扰，但计算速度较慢并且内存消耗较大．提出了一种基于压缩拷贝场算法的空域滤波器设计方案，并通过非相干叠加处理...
为了利用声场中少量测点声压数据精确重建复杂结构的辐射声场，提出了源强密度声辐射模态分析理论和声场重建公式．在结构表面定义的空间上，利用以源强密度分布函数为参量的结构辐射声功率泛函表达式定义了一个线性自伴正辐射算子，该算子的特征函数为结构的源强密度声辐射模态．然后通过对矩形平板和带有半球帽的圆柱体的源强密度声辐射模态的...
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