论Bessel波束超光速现象

Bessel波束具有奇异的特性,例如在传播中不发生衍射,而且实验测量证明其群速比光速c要大。对其超光速运动可以用球面波前在对称轴上的干涉作简单解释。2006年有研究人员指出,不仅通常的实宗量Bessel波,虚宗量修正Bessel波也有群速超光速现象。

Bessel波二次谐波声场的仿真研究

为了研究有限衍射Bessel波的二次谐波特性,通过频域有限差分方法求解Bessel边界条件下的KZK方程,对吸收媒质中零阶Bessel波的基波和二次谐波分量进行计算和仿真,研究了二次谐波沿传播方向的分布规律.结果表明二次谐波声场同样具有有限衍射特性,且相对于基波分量而言,二次谐波在远场具有更窄的主瓣,而在近场则具有更大的主、副瓣比值,对比发现研究结果与实验结果吻合.研究验证了由KZK方程拟线性形式解析解得出的关于二次谐波是非衍射波的论断,并且指出了解析解的适应范围.利用二次谐波的远场特性进行超声成像可以获得更高的图像分辨率,而利用其近场特性进行成像则可以更有效地抑制副瓣产生的伪像.

水下任意刚性散射体对Bessel波的散射特性分析

本文利用Bessel波的谐波展开式,采用T矩阵方法的推导思路,建立了水下任意刚性散射体在Bessel波照射下的声散射场计算公式.以水下刚性椭球体和两端附连半球的刚性圆柱体为例,计算了在不同波锥角β下的反向散射形态函数,同时,依据镜反射波和绕行波的干涉物理模型,给出了预报Bessel波照射下的反向散射形态函数峰峰间隔值的计算模型.仿真结果表明本文提出的Bessel波照射下反向散射形态函数峰峰间隔值预报方法是准确有效的,同时也说明,本文建立的基于T矩阵法计算水下任意刚性散射体在Bessel波束下的声散射场方法是有效的,这拓展了T矩阵法的应用领域.

基于Fourier-Bessel分解的环型超声换能器设计

傅立叶-贝塞尔级数方法可以将声场描述成一系列零阶贝塞尔波的加权组合,采用该方法设计超声换能器得到一种期望辐射声场的新方法,新方法根据预先给定的某些空间位置的期望声压计算出贝塞尔波的权值,然后拟合出换能器的表面声压分布,从而设计出期望的环形超声换能器.

一种脉冲贝塞尔波的构造及其非线性声场的仿真

为了获得物理可实现的脉冲非衍射波,构造了一种脉冲贝塞尔超声波,并对其非线性声场传播特性进行了仿真研究.通过分析声压幅度、声场分布等参数得知,所构造的脉冲贝塞尔波在非线性介质中具有良好的非衍射特性,并且在一定的传播深度内保持良好的非衍射特性,这对研究超声医学检测具有重要的意义.

基于Fourier-Bessel级数的Bessel型超声场二次谐波近场特性研究

将Fourier-Bessel级数引入KZK方程的求解,用于计算黏滞媒质中零阶Bessel型超声场的二次谐波声场,得到其级数形式的解析解,并由此得出二次谐波声场在近场分布的一个新结论.设声源表面声压分布为J0(α0r),则二次谐波声压在近场的径向分布服从J02(α0r)函数规律.这一结论合理解释了相关的实验结果,表明二次谐波声场在近场和远场有不同的径向分布,从而解决了非线性Bessel型超声场二次谐波的近场分布问题.研究还发现二次谐波声场具有类似基波声场的有限衍射特性.给出了一个数值计算和仿真实例.

部分Bessel形电磁波

给出了满足Maxwell方程的自弯曲电磁波解(部分Bessel函数),其可以通过发射调制初始相位和发射方向的一组平面波干涉合成来实现.自弯曲电磁波在一定传播距离内保持波束形状不变,其传播轨道接近圆形.这类曲线加速的电磁波不同于Ariy波束,其中部分Bessel波束的弯曲角度可以远大于Ariy波.半Bessel波束的Poynting矢量表明主瓣能够保持能量不扩散且偏转接近180.此外,同时发射一对半Bessel电磁波能够在一定区域内实现对消,即在该域内实现电磁波自屏蔽.