泊松亮斑的实验与仿真研究

为实现对泊松亮斑的精确调控,探究这一重要的波动光学实验现象。基于实验和仿真研究入射光波长、圆屏直径和衍射距离等因素对泊松亮斑直径大小和强度的影响。结果表明,圆形障碍物的直径越大,衍射形成的泊松亮斑直径越小,入射光波长和衍射距离越大,衍射形成的泊松亮斑直径越大。泊松亮斑强度与圆形障碍物的直径呈负相关,在一定范围内与衍射距离和入射光波长呈正相关。当衍射距离或入射光波长逐渐增大时,泊松亮斑强度增幅减小,甚至出现强度波动;圆屏直径越小或入射光波长越大,形成泊松亮斑所需的衍射距离越短。

基于泊松亮斑效应的紫外曝光制备纳米针尖阵列

使用电子束曝光或者聚焦离子束设备制备纳米针尖,虽然精度高但不能大面积快速制备;使用紫外曝光设备可以大面积快速制备,但制备精度达不到纳米量级。该文基于泊松亮斑效应,提出在常规紫外曝光设备中制备大面积、可控的纳米针尖阵列的方法。通过调控掩膜版图形和曝光剂量得到了直径小于100 nm的光刻胶的纳米针尖阵列,然后用反应离子刻蚀将光刻胶图案转移到硅衬底上得到了直径小于50 nm、径高比达1∶10的超细纳米针尖阵列。泊松亮斑曝光能极大地提高紫外曝光机的分辨率,该方法可操作性强并可大面积制备,是一种可行的曝光技术。

泊松亮斑演示实验的数值研究

泊松亮斑是由于光衍射而产生的经典光学现象,在“大学物理”课程中经常被用来说明光的波动性,并作为典型的演示实验在课堂中展现。对圆屏衍射图样进行了数值计算,系统分析了光源波长l、圆屏半径R、圆屏和接收屏间距z,以及圆屏粗糙度对泊松亮斑的影响。结果显示,圆屏对接收屏中心遮蔽的半波带数k是影响泊松亮斑的重要参数。在保证亮斑光强和对比度的前提下,k越小,越有利于演示。

参数可控长距无衍射光束的生成方法研究

为了消除光学器件几何参数对无衍射光束传播特性调整的限制,实现长距空间中无衍射光束传播时特性参数的可控性,首先,通过研究axicon折射阴影区的电场分布特征,发现axicon无衍射区外过临界面后的近轴区域虽处于几何折射阴影近轴区域内,但仍存在光强服从第一类零阶贝赛尔函数分布的球面波;以此为基础,提出了一种不受传播空间距离限制的无衍射光束的生成方式;最后,在近12 m的尺度范围内进行无衍射光传播特性参数测试,发现其实验参数与理论计算值的差值不超过0.1μm。该无衍射光通过对第一类零阶贝塞尔函数分布的球面衍射光斑准直生成,本质上区别于传统的干涉无衍射光束生成方式,易于生成大尺度空间无衍射光束。该无衍射光生成方式适合用于非能量使用情况下大尺度空间的直线基准、光束空间通讯等领域,具有较大的价值与意义。

关于泊松亮斑的理论研究

研究了泊松亮斑问题.用基尔霍夫积分和菲涅尔半波带法对圆屏后光轴上的光强在近轴和远轴条件下进行了计算,根据实验数据,对圆屏成像公式中的焦距与半径、圆屏遮挡的半波带数及光源波长之间的关系进行了理论分析和讨论.并将圆屏衍射成像与透镜成像作了分析比较,用计算机绘制了物距、像距与圆屏半径关系曲线图,给出的计算数据可在圆屏成像演示实验时作参考.得到圆屏衍射轴上处处有亮点和圆屏位置移动量的计算公式.

基于YPD-Zoeppritz方程的杨氏模量和泊松比直接反演方法

为解决非常规油气勘探中"甜点"的有效识别问题,开展了杨氏模量和泊松比直接反演方法研究。针对Zoeppritz近似方程精度有限的问题,对精确Zoeppritz方程进行重新推导,建立了以杨氏模量、泊松比和密度的自然对数为未知参数的YPD-Zoeppritz方程;在此基础上,结合广义线性反演和贝叶斯理论,引入一阶差分矩阵和三变量柯西分布,构建更为合理的反射系数稀疏约束项,提高了广义线性反演的适定性;引入低频软约束项进一步稳定反演结果的低频成分,提高了反演剖面的横向连续性。模型数据和实际数据试算结果表明,该方法反演精度较高,而且能够逐步压缩子波旁瓣,使反演结果呈现明显的"块化"效果,降低了子波旁瓣对反演结果的影响。基于YPD-Zoeppritz方程的杨氏模量和泊松比直接反演方法适定性强,具有较好的稳定性。

相干彩虹的形成机制(续)

将白光激光聚焦照射不同液体,可以形成不同形状的彩色干涉环,即“相干彩虹”.形成相干彩虹的原因是激光加热使液体局部温度分布发生变化,影响了折射性质,形成了光程差,从而使不同波长的光各自发生干涉(热透镜效应).本文确定了激光束的波前曲率对相干彩虹的形状和大小的影响,揭示了样品(纵向厚度很薄的液体)在凸透镜焦点前后相同距离处产生的相干彩虹有显著差别的原因:焦点前波前曲率为负,焦点后波前曲率为正.通过构建一个包含波前曲率和热透镜效应的函数,很好地拟合了实验结果.数值模拟还定量说明了激光加热导致的液体不稳定性(发生对流)使得相干彩虹的形状具有上下不对称性,而中心过热区(产生气泡)使得相干彩虹的内部出现暗区,以及在这个暗区中观察到的内疏外密的衍射环和泊松亮斑.

带复合泊松跳扩散模型的点波动率门限估计量的渐近性质

本文研究了带复合泊松跳扩散模型的点波动率门限估计量的渐近性质.利用门限方法和核函数技术,构造并证明了此模型点波动率估计量的渐近正态性.同时,应用Grtner-Ellis定理及大偏差中的Delta方法,得到了估计量的中偏差原理.

基于点过程模型连续语音关键词检测

提出了基于点过程模型(PPM)的连续语音关键词检测方法。该方法首先利用时态模式(TRAP)特征和多层感知器(MLP)计算每个音素的帧级后验概率,在此基础上,将语音可看作多个相互独立的事件(音素),利用泊松过程对事件建立点过程模型,最后通过计算似然比达到关键词检测目的。实验结果表明,对8 kHz采样语音,关键词平均召回率和准确率分别可达69.5%和82%以上。

叠前反演在西湖凹陷致密砂岩储层“甜点”预测中的应用

在西湖凹陷B构造,高孔渗的储层“甜点”是该区花港组成藏的主控因素之一,利用地震资料开展致密砂岩背景下的储层“甜点”预测是该区增产增效的重要措施。研究区内4口井的弹性参数全面筛选分析结果表明,对花港组砂岩最敏感的弹性参数是泊松比,对储层“甜点”最敏感的弹性参数是密度。在叠前道集优化处理的基础上,由叠前AVO三参数反演得到最敏感的弹性参数数据体(泊松比和密度数据),以此为基础开展定量解释并预测砂体及储层“甜点”的分布。通过与沉积相对比分析,预测的花港组砂体平面展布特征与沉积相相吻合,储层“甜点”的分布受沉积相带的控制作用明显。基于砂体及储层“甜点”预测结果,在花港组新增落实一系列构造岩性圈闭,累计面积为102.6km2,为该区提高储层“甜点”钻遇率、扩展隐蔽油气藏勘探提供了有力的生产支撑。

泊松亮斑的模拟仿真研究

泊松亮斑是证明光波动性的一个重要实验现象。我们根据菲涅尔衍射理论,利用计算机Matlab程序编程,对泊松亮斑形成的衍射过程进行了模拟仿真。通过改变入射光的波长、圆盘的直径、圆盘后成像位置,来研究泊松亮斑及其衍射环的变化规律。研究表明,采用合适的入射波长、圆盘和成像位置,可以实现单暗环或多暗环的光场分布,在半导体微纳加工方面具有一定的应用价值。

四川盆地昭通区块龙马溪组页岩气“甜点”预测方法及应用

中国四川盆地昭通区块龙马溪组页岩气资源丰富。为了厘清该区页岩气甜点分布,指导水平井位部署,利用三维地震数据开展甜点关键参数研究,利用地震叠后数据及分方位叠前数据预测裂缝的发育强度和方向,利用测井交会分析建立TOC/脆性与杨氏模量×密度(E×Rhob)的关系,以叠前弹性参数反演为基础,利用弹性参数组合结果E×Rhob反映页岩储层脆性及TOC展布。最后对页岩储层裂缝、TOC、脆性展布、优质页岩厚度进行综合分析,优选"甜点"。实际研究表明,利用三维地震资料能有效预测页岩甜点区,有效指导示范区水平井轨迹设计,降低勘探开发风险,为研究区的下一步勘探开发提供地球物理依据。

泊松阻抗属性在陆丰南古近系低渗砂岩储层“甜点”识别中的应用

陆丰南地区古近系储层纵横向非均质性较强,沉积成岩演化复杂,寻找具有经济产能的“甜点”储层是古近系高效勘探的关键。基于岩石物理分析及坐标旋转明确了泊松阻抗为识别“甜点”储层最敏感的弹性参数。在协克里金低频建模基础上,开展叠前弹性参数反演直接获得了相关弹性参数(纵波速度v_(p)、横波速度v_(s)和密度ρ),进而构建了泊松阻抗等弹性参数数据体并以此为基础开展砂岩储层及“甜点”储层的定量解释及预测。反演结果表明,目标层文昌组“甜点”储层分布明显受沉积相带的控制,岩性主要为水下分流河道沉积微相砂岩,沉积相特征与钻井资料吻合。此技术方法的应用可实现古近系“甜点”储层由定性到定量的转变,提高了古近系深层勘探成功率,为古近系“增储上产”提供了有力的支撑。

“泊松亮斑”中的物理学史及其对教育的启示

在物理教学中渗透物理学史知识,是提升学生物理学科核心素养的基本途径.以“泊松亮斑”为例,梳理了“泊松亮斑”的发现过程,并论述了“泊松亮斑”发现过程中的物理学史对教育的启示.

二次击穿效应

论述了半导体器件工作在二次击穿区域内的特性，研究和总结了可见效应及电效应，这些效应与器件结构及各种工作条件下的电场及载流子分布有关，证明在具有中等和高电阻率的厚集电极情况下，可见损坏面积大，而电变化及损坏较之薄集电极外延层的情况小．

带Poisson跳和杠杆效应的资产价格时点波动非参数估计

本文采用时间序列核平滑技术和跳消除方法,对带Poisson跳和杠杆效应的资产格时点波动(Spot Volatility)进行估计。采用随机阵列极限理论,证明了估计量存在杠杆效应时的一致性和渐进正态性,采用门限方法消除资产价格中Poisson跳对时点波动估计的影响,对现有文献中资产价格连续并且无杠杆效应假设下的时点波动估计量进行了实质性改进和推广。本文分析估计量的有限样本偏差并给出了纠偏的方法。蒙特卡洛模拟表明,本文给出的估计量明显优于文献中现有估计量。

特征向量空间滤波方法在室外盗窃空间分析中的应用

在犯罪空间分析和空间建模过程中,模型残差中的空间自相关问题对模型参数估计的准确度和犯罪相关因素的分析构成了极大的阻碍,模型残差存在显著空间自相关会导致模型的有偏估计及误导性的推断,甚至导致错误的研究结论。本研究采用一种较为新颖的空间统计方法,即特征向量空间滤波方法(Eigenvector Spatial Filtering),来消除犯罪回归模型估计过程中的残差自相关问题,以及由此引发的模型参数有偏估计问题。以此为基础,立足犯罪模式理论和社会解组理论,以浙江省海宁市主城区为研究区,采用2018年1月—2021年9月室外盗窃警情立案数据、海宁市建成环境数据、珞珈一号夜间灯光遥感数据以及WorldPop人口网格数据,在网格尺度上构建基于特征向量空间滤波的泊松回归模型,在消除模型残差自相关、纠正模型参数估计偏误的基础上,识别出海宁室外盗窃犯罪的影响因素。研究发现:(1)基于特征向量空间滤波的泊松回归模型提取出了模型残差中的自相关部分,确保残差无显著空间自相关,将显著的空间滤波加入回归模型,较大幅度提升了模型拟合优度,纠正了系数估计偏误问题,缓解了过度离散问题,并找回了遗漏变量。该方法可推广至其他计数模型和广义线性回归分析场景中,有助于提升模型参数的准确估计水平,找回因自相关等原因而被遗漏的变量;(2)新兴时空热点分析显示,室外盗窃绝对数量随疫情到来呈递减趋势,室外盗窃热点持续于海宁市主城区中部,冷点呈多点分布;(3)人均夜间灯光所表征的城市相对剥夺水平对室外盗窃有显著正向影响;(4)由各类建成环境所刻画的犯罪吸引地、产生地、促成地对室外盗窃有显著影响,本文同时也对与以往研究结论不一致的地方进行了讨论。

基于门限双幂变差的资产价格时点波动非参数估计

估计带跳资产价格的时点波动时,需要用门限过滤方法消除跳的影响。在有限样本下,门限过滤会产生错滤偏误和漏虑偏误,降低估计精度。跳错滤产生的偏误可通过对错滤样本进行补足的方法进行纠偏,但由于发生时点未知,跳漏滤产生的偏误无法纠正,只能通过估计量设计来减少漏滤偏误。本文首次提出基于门限双幂变差的时点波动估计量,采用核平滑方法对资产价格时点波动进行非参数估计,有效减少跳错滤导致的偏误。采用随机阵列极限理论,本文证明了估计量的一致性和渐进正态性,在分析有限样本偏误的基础上,给出估计量的纠偏方法。蒙特卡洛模拟表明,本文给出的估计量,漏滤偏误明显小于基于二次变差构造的估计量,对时点波动估计的性质具有实质改进。采用Kupiec动态VaR精度检验对沪深300指数的实证分析表明,本文给出的时点波动估计更能描述资产收益的波动特征。

由轴锥镜折射阴影区产生的泊松衍射斑

为完善轴锥镜衍射场分布描述与认识,根据积分渐进理论处理了含大数且稳相点不在积分域中的衍射场积分函数,获得了轴锥镜折射阴影区的近轴域衍射场的近似解析解,且发现了该衍射场分布服从泊松散射分布这一新奇的现象。实验结果表明:在其阴影近轴区域的光强分布很好地服从零阶贝塞尔函数,并且中心光斑直径正比于传播距离,但其强度随纵面传播而衰减。由于照射光束与衍射斑的直径都随传播距离线性增大,二者永远不会重叠,所以理论上这个泊松衍射可传播到无穷远。相对于传统的圆屏衍射实现方式,轴锥镜透镜为超远距离空间中泊松衍射斑的产生提供了一种新的、更便捷的方法。