光学焦散线的任意无衍射结构光场调控

从几何光学焦散角度,利用谱相位调制原理,提出一种通用且高效的无衍射结构光场调控方法。利用驻相近似和焦散线原理建立了谱相位与光束横截面分布轨迹之间的数学模型。提出一种谱相位叠加的改进算法,实现构建任意结构的无衍射光束,理论模拟和实验结果相吻合。与现有方法相比,本文方法能够实现对无衍射光场形状分布的灵活调控,其丰富的结构及无衍射特性将极大地拓展其在光学微加工及微操纵等领域的应用。

集中载荷作用下正交复合材料板奇异应力场的焦散线模拟实验

本文利用焦散线理论和复合材料力学的弹性理论封闭解,对集中载荷作用下半无限正交复合材料板的奇异应力场进行了光力学可视化分析.系统地推导了奇异区域应力集中问题的焦散线及初始曲线参数方程,建立了应用集中载荷与焦散斑特征尺寸的相互依赖关系,并对不同类型正交复合材料在集中载荷作用下应力奇异区的焦散线与初始曲线进行了模拟,分析了集中载荷作用区域的应力奇异特征.并与实验结果进行了比较.

碳布补强含裂纹梁的断裂特性实验

为了解采用纤维复合材料加固含裂纹结构的断裂机理,通过光学焦散线方法对碳纤维布加固含裂纹梁进行3点弯荷载下的断裂实验,研究了其补强效果及断裂特性。实时记录了不同载荷状态下裂纹尖端应力集中引起的焦散斑光学图像,确定了不同初始裂纹长度的试件在粘贴加固不同长度碳布的情况下裂纹尖端的应力强度因子演化规律,分析了初始裂纹和粘贴碳布两种因素对加固效果的影响。实验结果表明:加固碳布可以大幅度地提高含裂纹梁强度,在该文实验中强度最大增加了近2倍。

可调谐的非傍轴自加速光束

采用谱相位调制的方法,在理论上提出可调谐非傍轴自加速光束的产生方法,并通过实验对该理论进行验证。利用驻相近似和光学焦散线原理建立了谱相位与光束传输轨迹之间的数学模型。理论模拟和实验结果表明所提方法突破了传统傍轴近似的限制,产生了非傍轴自加速光束。这类轨迹灵活可控的自加速光束在光学微粒操纵、微粒运输和引导、超分辨成像等领域具有潜在的应用价值。

基于维格纳函数的非傍轴自加速阵列光束设计

提出了一种可调谐非傍轴自加速光束产生方法,该方法可以使光束在不需要傍轴近似的情况下沿任意凸轨迹传播。利用维格纳函数和焦散线原理,导出了傅里叶空间振幅相位和自加速传播轨迹之间的显式表达式。通过设计傅里叶空间的初始角谱产生了具有自聚焦特性的非傍轴自加速阵列光束,分析了光束数量、阵列半径和光束参数大小等对焦点位置和自聚焦性能的影响。结果表明,该方法产生的自聚焦光束突破了傍轴近似限制,且光束轨迹和调控方式更加灵活高效。