超表面光场调控专题导读

作为一种新概念,超(构)表面通过对亚波长尺寸的单元结构进行优化设计和合理排列,能够控制光的振幅、相位、偏振等光参量及其色散特性,进一步可以控制宏观波前分布,提供了一种强大的光场调控方式。得益于小像素尺寸和强光场调控能力,超表面在超透镜、分光器、雷达天线等应用领域已经展露锋芒,为解决现代光学系统体积重量较大、集成度较低等难题提供了全新的技术途径。

碱热改性粉煤灰对含氟废水的吸附性能研究

在碱性条件下,利用水热法制备改性粉煤灰,用于去除废水中的氟离子。采用XRD和SEM对碱热改性前后的粉煤灰进行表征,对比了改性前后粉煤灰对模拟废水中氟离子的吸附性能,并研究了改性粉煤灰投加量、初始pH值和反应温度对吸附性能的影响。结果表明,粉煤灰碱热后改性表面吸附位点增多且孔隙增加,吸附潜力明显提升。当改性粉煤灰投加量为2 g/L、废水初始pH值为7.6、反应温度20℃时,氟离子的去除率高达94.7%。反应在60 min达到吸附平衡,该吸附反应是一个吸热过程。碱热改性的粉煤灰处理含氟废水不存在二次污染风险。

电磁超构材料色散调控研究进展

超构材料通常由亚波长的周期性谐振单元组成,具有自然材料所不具备的超常电磁特性,为操控电磁波提供了全新的技术途径。色散是材料的固有属性,调节亚波长结构的电磁共振可以实现奇异的色散特性,从而突破传统定律限制,实现对电磁波的任意操控,由此产生了一系列全新的应用,如超分辨成像/光刻、高效电磁吸收/辐射、平面光子器件等。本文总结了超构材料中色散调控的基本理论和几种典型方法,介绍了其在相关领域的应用,并对超构材料的发展前景作出展望。

超构天线:原理、器件与应用

自从电磁波被发现和应用以来,利用各种材料或者结构调节电磁波的辐射行为、构造高性能的电磁辐射器件一直是研究人员的追求目标.经过百余年的发展,电磁辐射器件的方向性提高、带宽拓展等技术逐渐达到瓶颈.受自然材料电磁特性的限制,微带天线、喇叭天线等传统电磁辐射器件存在体积重量大、工作带宽窄、无法快速动态调控等缺陷,难以满足日益发展的通信技术的需求.近年来出现的亚波长结构可在深度亚波长尺度下调控电磁波的传输行为,出现了多种奇异的电磁现象,完善了传统的电磁学理论,在一定程度上突破了传统材料电磁特性的限制,形成全新的电磁辐射技术,有效解决了传统天线存在的口径大、厚度高、带宽窄等难题,促进了电磁学、光子学、材料学等领域的发展.这种基于超构材料的新型天线可以被称为超构天线,具有高方向性、低副瓣、超宽带、可重构等传统天线难以实现的功能.本文主要回顾了近年来基于亚波长超构材料的超构天线技术的发展现状和取得的成果,介绍了超构材料在亚波长尺度下对电磁波振幅、相位、偏振态等的衍射调控机理,以及在此基础上形成的新型辐射器件,例如相控阵天线、高方向性天线、低雷达散射截面天线,基于亚波长结构的多种偏振调控器件及其在天线中的应用等.在衍射极限尺度下,这种亚波长结构的调控行为可有效提升电磁辐射器件的方向性、带宽,并可重构天线的工作频率、偏振态等性能.

级联槽型腔表面等离子体滤波器

提出一种中心波长随槽型腔腔长线性变化、透射率随耦合距离可调的级联腔表面等离子体滤波器。该滤波器由输入波导、两个级联的介质槽型腔和输出波导组成。通过级联两个相同的槽型腔,共振模被分离从而实现窄带的双通道滤波器;进一步调节输出波导的位置,能够将双通道分离,实现单通道的滤波。通过时域有限差分法和耦合模理论对模型进行仿真分析,结果表明,该滤波器的最小半高宽低至20nm。同基于单槽型腔的滤波器相比,半高宽显著减小。

三相光伏并网逆变器的控制算法

分析了三相光伏并网逆变器的电路拓扑结构、数学模型和控制结构。控制结构采用同步旋转坐标系下的基于PI控制,采用电压外环和电流内环双闭环控制,实现有功功率与无功功率解耦控制,能够灵活方便地实现单位功率因数并网。

基于传输相位和几何相位协同调控的消色差超透镜

超透镜是超表面在成像领域中具有较大应用潜力的平面光学器件,但限于色差和较窄的工作带宽,通常难以应用于彩色成像及显示技术。本文设计了一种相位调控型透射式超透镜,实现了400 nm^650 nm波段的宽带消色差聚焦功能,带宽范围内焦平面处的平均聚焦效率约为29%。该方法利用具有低损耗、高折射率优势的二氧化钛(TiO2)介质柱结构,在可见光波段内获得了类似截断波导产生的传输相位响应。同时分析了几何相位和传输相位相结合的色散调控机制,并使用粒子群算法对构建的相位响应仿真数据库进行优化,完成了实际波面与理想聚焦波面的相位匹配。设计的宽带消色差器件有望在显微成像、计算机视觉和机器视觉等领域发挥作用。

用于可见光波段切趾成像的宽带消色差超表面滤波器

切趾在成像和光通信领域得到了重要的应用。传统的切趾方法基于相位或者振幅调制,存在工作带宽窄或者分辨力低的问题。本文提出了一种宽带消色差的超表面滤波器,可以在不损失空间分辨力的情况下实现切趾成像。通过该滤波器在整个可见光波段完成了几乎无色散的相位调制。仿真结果表明,超表面滤波器的聚焦效率是相位滤波器的两倍;其成像对比度可以提升至高斯滤波器的三倍。通过我们的方法,在400 nm到700 nm的可见光波段内,点扩散函数的旁瓣能被压缩到10^(-5)数量级,同时能够实现衍射极限甚至超衍射的分辨力。

基于非对称光子自旋—轨道相互作用的超构表面

光子自旋—轨道相互作用是经典光学所忽略的重要现象,近年来研究发现该现象可通过人工亚波长结构显著增强并进行按需调控。传统超构表面仅支持对称光子自旋—轨道相互作用,存在共轭对称性限制,难以将不同自旋态用于多功能集成、复杂光场调控、信息加密及存储等领域。非对称光子自旋—轨道相互作用能够使左右旋圆偏振光解耦,为突破上述理论和应用限制带来新契机。本文首先介绍了非对称光子自旋—轨道相互作用的原理及实现方法,其次介绍非对称光子自旋—轨道相互作用的代表性应用以及特点,最后对非对称光子自旋—轨道相互作用研究面临的挑战和未来的研究方向进行展望。

一种新型贝塞尔光束器件的设计方法

悬链线型亚波长结构可以实现连续的相位调控。但是,普通悬链线孔径两端较窄,不易于加工。另外,以往直接在仿真软件CST中建立复杂模型较为困难,仿真过程较为繁琐。本文提出了用等宽悬链线狭缝替代普通悬链线狭缝,并设计了用于产生贝塞尔光束的等宽悬链线超表面,为二维光电器件的设计提供了新思路。在建模仿真过程中使用Matlab调用CST进行联合仿真,直接在Matlab中完成所有建模、仿真、修改参数等操作。该方法可以用于设计复杂结构,同时结合Matlab数值优化能力得到更理想的仿真效果。

弱手性超表面中的超常极化旋转

本文介绍了一种能够产生超强旋光性的弱手性极薄(λ/10)亚波长结构的超表面。该超表面的单元结构由介质层以及设置在介质层上下表面的两层椭圆金属贴片组成,两层椭圆金属贴片之间存在一个扭转角的关系。当扭转角为80°时,超表面在谐振频点11.89 GHz处能将入射线偏振电磁波转换为交叉极化透射波,其透过率超过94%。这种超表面重量轻、体积小,为极化旋转提供了一种可靠的方法。若将其拓展到光波波段,该超表面在弱手性分子的生物学检测中有潜在的应用。

基于二次相位超表面的大视场紧凑型全Stokes偏振测量方法

偏振是光的固有属性之一,然而传统的光强、光谱探测技术会造成电磁波的偏振信息的丢失。同时,基于偏振测量的器件及技术不仅存在视场局限的问题,而且系统复杂。基于介质型超表面设计了一种紧凑型大视场偏振探测器件,实现了对入射光的角度及偏振态的探测。该器件由2×2的二次相位超表面组成,每个超表面可实现对特定偏振的对称性变换,即将入射角旋转对称性转变为焦平面内焦点平移对称性。二次相位的对称性变换理论使得此文可以在宽角度范围内(-40°^+40°)通过测量焦点的偏移量实现对入射角的表征。在此基础上,分析了斜入射对测量Stokes参数的影响,得到矫正的Stokes公式。利用4个焦点的强度和矫正的Stokes公式可计算出入射光的Stokes参数。在视场角为0°、20°、40°时,测量的Stokes参数与理论值吻合良好。

基于相关性选择的微型计算光谱探测技术

得益于体积小、结构紧凑、易集成等优势,基于超构表面的微型光谱探测技术近年来被广泛研究。然而,现有基于超构表面的微型光谱探测系统设计过程中,通常缺乏对超构表面透射光谱相关性均值与重建质量的定量分析。现有设计过程中采用随机选择方法,无法保证重建质量最优。本文定量分析了超构表面透射光谱的相关性均值与重建质量的关系,提出了一种用于微型光谱探测的超构表面设计方法。此外,本文还验证了基于超构表面的微型光谱探测技术的光谱特性,相较于随机选择设计方法,本文所提出方法可提高宽带光谱和图像光谱的重建质量。

单相光伏并网逆变器的控制算法

首先分析了并网逆变器拓扑结构及数学模型,然后将并网控制策略进行了分类,针对直接电流控制进行了进一步深入研究,详细阐述了滞环控制和无差拍控制两种控制策略。

传播游戏理论视阈下的互动广告体验性特征与价值

社会化媒体的发展重塑了新的媒介环境。在社会化媒体平台上,传受双方界线正在模糊化,在这个新的媒介环境中,广告传播也有了新的姿态。本文以威廉·斯蒂芬森的传播游戏理论为基础,探究传播游戏理论视阈下的互动广告的体验性特征与价值。

“互联网＋”时代纺织产业创新驱动发展突破路径研究

为获取纺织产业协同创新发展的具体路径，分析“互联网＋”对纺织产业创新发展提出的新要求，以及纺织产业的发展现状；首先，借助协同学理论，构建纺织产业创新驱动发展系统，从主体创新、客体创新、环境创新及资源创新四个方面对其创新与发展子系统之间的相互作用机制进行建模；其次，提出一种符合纺织企业协同创新的协同算法，对纺织产业创新驱动发展的具体路径进行求解；最后，利用《2014～2018年中国纺织服装行业产销需求与发展前景预测分析报告》数据，结合实验与仿真方法，对创新驱动发展路径体系进行仿真和验证。提出：“互联网＋”给纺织产业创新发展提出新要求，纺织行业应整合创新资源，构建纺织产业科技服务云平台，实现优势互补、资源共享；搭建纺织产业协同创新平台，促进科研成果与企业需求的有效对接；完善创新环境，构建集信息交流、科技资源共享、科技成果转化功能为一体的“纺织产业创新预警体系”，对企业需求与科技创新成果的匹配度进行预警，从而加速纺织产业的协同创新发展。

南宁市清真餐饮业品牌意识的现状及提升研究

南宁作为壮族少数民族自治区首府,少数民族餐饮是其多民族融合的体现之一。清真餐饮业作为南宁较具特色的民族餐饮之一,深受民众的喜爱。但南宁市的清真餐饮业发展多年,仍然处在较低的发展水平。本文从清真餐饮业的品牌意识着手,通过对企业品牌意识的实证调查,分析其发展阶段存在的瓶颈,通过企业主自身品牌意识的增强、政府引导及行业协会的扶持等方式,以提升其品牌观念,走上差异化竞争的发展道路。

基于ANSYS的立体车库载车板参数化优化设计与疲劳分析

从ANSYS中参数化优化设计和疲劳分析两个方面建立立体车库载车板设计体系,并与实际加工的载车板做对比提出了设计零件的参数化优化与疲劳分析的思路,采用参数化建模法建立立体车库载车板模型,通过材料特性设定优化边界条件获得了优化设计的最终结果,并进行了疲劳仿真。结果表明该优化设计的载车板与实际相比具有较高的一致性,设计方法具有较高的应用性。

互联网时代网络语言在新闻标题中的应用

“题好一半文”已经被不少新闻从业人员奉为圭臬.随着互联网的普及和应用,网络语言也逐渐成为一种新兴的语言形态,并影响着包括新闻媒体行业在内的各个业态.本文主要就网络语言在新闻标题中的应用展开研究,主要探讨其在应用过程中的利弊,最后就网络语言在新闻标题中的规范使用给出本文的建议.

计量标准和测量设备的期间核查

依据JJF 1033-2008《计量标准考核规范》和JJF1069-2007《法定计量检定机构考核规范实施指南》的要求,简要介绍了计量标准和测量设备的期间核查。