物理光学中多光束叠加强度求解方法的探讨

大学物理光学中多光束相遇叠加强度的求解问题占据了课程内容的很大比重,涵盖了叠加原理、干涉、衍射、互补屏原理、复振幅、共轭波和偏振等理论和概念。为了使非光学特色工科大专院校的学生在有限的课程学习期间内快速方便地解决多光束叠加强度求解问题,有效地对实际的干涉测量设备原理进行分析,总结了一套“叠加强度求解六步法”的程序化解题流程,通过杨氏实验、单矩形孔夫琅禾费衍射、巴比涅互补屏系统和一个复杂习题解答为例对该方法的使用进行了充分举例说明,有效地论证了该方法的有效性和通用性。

“物理光学”课程思政教学研究与实践探索

将思政教育元素融入专业课程中,实现协同育人,着重培养大学生的理想信念、价值取向、社会责任感,提升文化自信与民族自豪感,使学生成为德才兼备、全面发展的人才。“物理光学”作为光电类专业学生的专业基础课,在课程体系中起着承上启下的作用。依据课程特点,结合“天问一号”深空探测器工程实例,开展“物理光学”课程思政教学研究与实践探索工作。将课程思政元素融入课程知识点,配合工程实例设计教学案例并开展实践教学。实践教学结果表明,“物理光学”课程将专业理论教学与课程思政有效结合,充分发挥了其专业基础作用及德育作用,进一步通过“物理光学”课程实现了育人育才的教学目的。

基于学生中心的个性化仿真实验项目设计——以《物理光学》光波的叠加与分析为例

“以学生为中心”(student center,SC)的教学改革理念涉及以学生发展为中心、以学生学习为中心、以学习效果为中心三个方面。以《物理光学》课程光波的叠加与分析为例,设计个性化虚拟仿真实验项目,激发本校光电信息科学与工程专业学生的好奇心,鼓励学生合作、积极学习,引导学生通过思考、探索从舒适区进入发展区。随着项目的深入和完成,在实践中学会,在项目活动中获得经验,用经验改变大脑,进而实现自身能力的提高和自我发展。项目完成后,通过对光电信息科学与工程专业21级60名学生问卷调查得到的反馈结果也表明创新型个性化仿真项目激发了学生的学习热情,得到学生较高的评价,为接下来教学的持续改进提供依据和支撑。

物理光学课程教学改革探讨

物理光学课程隶属我校物理学院光学课程体系,是光学课程开设后继课光学实验后的第二门后继课程.在光学课程建设及光学教学团队建设的过程中,教学团队结合我校的学生实际和国内外物理光学课程的教学现状,从"以学生为本"的教学理念出发,对物理光学课程开展了改革实践.该文从教学思想、教学内容设置、教学手段和方法等几个方面简要介绍探索与实践的具体措施.

基于迭代物理光学和等效边缘电流方法的S形进气道雷达散射截面研究

为了研究进口形状对S形进气道唇口边缘绕射场与其腔体内部散射场电磁特性的影响,在S形进气道偏心距、面积变化规律、中心线变化规律不变的条件下,采用迭代物理光学法(IPO)与等效边缘电流法(EEC)方法,对圆形、椭圆形、矩形、菱形、W形等5种不同进口形状的S形进气道进行了雷达散射截面(RCS)的数值分析。结果表明,进口形状对进气道的RCS特性影响较大;在较大的探测角范围内,W形进口S形进气道的RCS值明显低于其它进口形状的S进气道;菱形进口进气道的RCS在唇口未做修型S形进气道中最低。W形唇口修型可有效降低唇口边缘绕射场的RCS;而在负探测角时,斜切唇口修型可大大降低S形进气道总散射场的RCS。

物理光学迭代法的子域连接法

本文提出的物理光学迭代法的子域连接法不但适用对电大尺寸一般腔体雷达截面的计算 ,而且能有效降低数值计算时间 .它是将腔体分成若干个子腔体 ,每个子腔体用物理光学迭代法分析 ,子腔体之间电磁耦合通过对整个腔体循环迭代计入 .

基于NURBS建模技术的物理光学方法的遮挡判断

研究了基于非均匀有理B样条曲面建模的物理光学方法中的遮挡判断算法,提出了在凸曲面和凹曲面情况下分别考虑自身遮挡以及相互遮挡的详细算法,使得非均匀有理B样条曲面建模的物理光学方法可应用到复杂电磁目标的分析.在三角形平面片的物理光学方法中结合非均匀有理B样条曲面建模并采用该遮挡判断算法可提高计算速度.

用FDTD和物理光学混合法分析毫米波抛物面天线

抛物面天线通常的分析方法是几何光学法和物理光学法 ,对于电大尺寸的抛物面天线这两种方法都可以得到较好的结果 ,对于电小尺寸馈源的抛物面天线 ,馈源方向图不仅取决于辐射器本身的辐射特性 ,其馈电结构对馈源方向图也有较大的影响 ,在此情况下 ,用上述方法得到的结果与实验结果之间有较大的误差 .利用FDTD可以把整个馈电结构纳入计算域中 ,得到辐射器完整的近区场 ,由等效原理可求出抛物面上电流分布 ,从而用物理光学方法计算抛物面天线远区场 .本文用这种混合方法分析计算了毫米波波导裂缝作为辐射器的抛物面天线 ,计算结果和测试结果相当吻合 ,证明了方法的有效性 .

物理光学实验仿真平台的开发

为了提高学习者的学习兴趣和积极性,打破传统物理光学实验受时间和场地的限制,利用Matlab图形用户界面的设计与开发功能,制作了简洁美观、可拓展性强的物理光学实验仿真平台,实现了对多个经典光学实验的计算机仿真,包括光学拍、球面波干涉、杨氏干涉、等倾干涉、等厚干涉、夫琅和费衍射、菲涅耳衍射、光栅衍射、空间滤波、光的偏振和全息照相等。实验结果表明,该平台具有实验参数可灵活设置和良好的人机交换功能,并且通过mcc编译可以脱离Matlab环境使用。

基于改进物理光学法的电大目标双站RCS的预估

研究了电大尺寸目标双站电磁散射的改进物理光学法。针对以往双站高频算法由于忽略阴影区电流影响,导致大双站角下计算误差有所增大的问题,提取电流步进法中的迭代算子,考虑阴影区不同面元的耦合影响,与图形电磁计算方法相结合,推导出了改进的物理光学公式。分别提取照明区和阴影区面元,按照入射波方向进行排序迭代求解,快速有效地计算了电大目标的双站雷达散射截面(RCS)。通过与多层快速多极子,以及高低频混合方法进行对比,验证了该方法的有效性和准确性。

4-(2,6-二甲基苯氧基)邻苯二腈的合成与物理光学研究

合成出一种具有荧光性质的小分子有机分子,用1HNMR,IR和元素分析进行了表征.研究了该有机分子的荧光性质,在浓度为1×10-3mol/L时,激发波长为340nm,发射波长是459nm;浓度对发射光谱的峰位和强度有影响.

用物理光学方法计算面元模拟涂覆体的雷达截面

给出了一种用物理光学方法计算面元模拟的电大尺寸涂覆体雷达截面的方法，导出了涂覆多边形平板散射场的物理光学计算公式．为验证该方法的有效性，给出了数值计算结果．

应用改进迭代物理光学方法分析电大尺寸开口腔体散射

为了克服用 IPO法处理电大尺寸形状相对复杂的腔体散射时会出现迭代收敛慢甚至发散现象 ,本文引入松弛因子、异步迭代以及继承迭代等措施改进迭代的收敛性 。

基于物理光学法的再入等离子体包覆体空间散射特性分析

建立十一组元模型,数值模拟再入体化学反应绕流流场,得到流场参数随再入高度、马赫数变化的分布特性。基于绕流流场,采用等效输入阻抗方法及分层介质模型,应用物理光学法计算再入等离子体包覆体雷达散射截面。分析流场特性变化对散射特性的影响。对电磁波在等离子体鞘套内传播特性及电磁波与等离子体相互作用机理进行了初步分析。计算结果对再入体目标识别、等离子体隐身及再入通信具有一定的参考价值。

瑞利索莫菲衍射与物理光学积分的应用比较

针对准光学中电磁场传播的计算问题,研究了从不同角度出发所采用的瑞利索莫菲标量衍射积分公式和基于矢量的物理光学积分公式内在的一致性与区别.首先从物理概念上区分这两种积分方法,然后在平行口面间电磁场传播的条件下,讨论两种积分公式的一致性.借助高斯波束传播解析解作对比,分别应用两种积分方法实现了高斯波束传播的数值仿真,给出了二者在处理电磁场传播问题时的精度与处理矢量衍射时的不同应用.

适用于裁剪NURBS曲面RCS预估的改进的物理光学法

分析了驻相法(SPM)计算裁剪非均匀有理B样条(NURBS)曲面上物理光学积分失效的原因;在此基础上综合驻相法和Gordon算法的优点,提出了SPM-Gordon算法来准确快速计算裁剪NURBS曲面上的物理光学积分.与完全采用高斯积分计算裁剪曲面上物理光学积分的传统方法相比,新算法避免了繁琐耗时的数值积分,计算速度快,所需内存少.数值结果表明,当裁剪曲面被裁去区域与有效域面积之比小于0.5时,在同等精度下,对于采用裁剪曲面建模的大多数目标,SPM-Gordon算法计算RCS所需的时间仅仅为传统方法的10%以下.

基于时域物理光学法的涂覆目标瞬态散射分析

为了对涂覆雷达吸波材料(RAM)的电大尺寸目标的时域瞬态散射特性和宽带RCS进行快速计算,以满足工程上对目标电磁散射特性的计算向宽频带、向时域靠拢的需求。通过引入阻抗边界条件(IBC),计算了涂覆RAM目标表面的等效反射系数,将等效反射系数代入频域物理光学法(PO)的表达式,并进行逆傅里叶变换(IFT),推导出了适用于涂覆RAM的目标的时域物理光学法(TDPO)积分表达式。使用OpenGL控制图形处理器(GPU)来对目标的面元模型进行消隐处理,提高了运算速度。最后通过两个仿真算例,对TDPO与频域PO计算所得的时域瞬态响应和宽带RCS进行对比,验证了TDPO计算结果与频域PO计算结果具有同等精度。

时域物理光学法分析均匀介质目标的瞬态散射

提出将时域物理光学法(TDPO)应用于计算电大均匀介质目标的时域散射场。将菲涅尔反射系数应用到频域物理光学近似中,由逆傅里叶变换推导出介质TDPO的表达式,从而使TDPO能够分析电大均匀介质目标的瞬态响应。同时给出了三角面片建模下入射波的遮挡消隐方法。计算了典型目标的瞬态散射响应和宽带雷达散射截面(RCS),与其他方法求得的结果吻合良好,验证了介质TDPO的正确性。

计算物理光学积分的几种数值方法的分析

分析了几种用于求解物理光学积分的数值方法 ,对其计算速度和准确性进行了评估 .用Gordon方法、驻相法、快速傅里叶变换方法分析了一个无穷薄的导电平板的散射问题 ,比较了各种方法的准确性 ,其结果可推广至弯曲结构的电磁散射的分析 .

机载超宽带天线罩物理光学分析方法

该文提出了机载超宽带天线罩口径积分-表面积分-自适应网格(AI-SI-AG)分析方法。给出了用AI-SI-AG的 计算和实测结果。理论分析和实验结果表明,该算法能够高效地预测定向和全向天线的带罩方向图,理论计算与实 际测试符合较好,在工程应用中有较大的实用价值。