雷电间接效应多重脉冲组电流产生装置的设计

针对雷电间接效应多重脉冲组电流模拟需求,完成了雷电间接效应多重脉冲组模拟源的设计,采用20个Crowbar电路支路,通过分时放电的方式实现1个脉冲串内多脉冲输出需求,每个支路可以实现最小间隔30 ms的重复频率放电,从而实现3个脉冲串的输出需求。对放电支路的参数进行了详细设计,分析了电容、波尾电路电感、波尾电路电阻参数变化对输出特性的影响。分析了采用并联大电容实现放电电容重复频率快速充电的可行性,完成了装置的初步结构设计并结合装置结构简要分析了电路模拟参数设置的合理性。该装置建成后,可为电子、电气设备等开展测试提供技术支持。

基于物理信息神经网络的光波衍射问题求解

用物理信息神经网络方法数值求解间断系数光波衍射问题.结果表明:用光滑函数近似间断系数可大幅度提高物理信息神经网络求解精度;用物理信息神经网络求解散射场比直接求解总场效果更好.最后通过数值实验验证理论结果的正确性.

基于强化学习的空间引力波探测望远镜系统外杂光抑制研究

引力波望远镜其收集的空间目标光信号能量远小于杂散光能量,为了保证引力波望远镜的正常工作,需要保证较好的杂光抑制效果。又由于散射光线的不确定性,光机系统本身的复杂性,杂光抑制方案的确定往往需要复杂的数学公式计算以及丰富的经验与充足时间进行仿真迭代。本文提出了一种基于强化学习的杂光抑制策略,针对空间引力波探测望远镜系统中的环境杂光问题,采用蒙特卡洛光线追迹方法进行分析和处理。通过制定有效的杂光抑制措施,实现了对该系统中杂光的有效控制。仿真结果验证了该方法在空间引力波探测望远镜系统中杂光抑制方面的优异性能,展示了其具有良好杂光抑制效果的潜力。这一研究为解决空间引力波探测和其他高精度光学系统中的杂光问题提供了一种高效、灵活的新方法,具有广泛的应用潜力。

红外与可见光双模导引头光学系统设计

为了提升导弹在复杂环境下的寻的制导能力,设计了一种红外与可见光双模式导引头光学系统。该方案中采用分光镜透射红外光反射可见光,使结构布局更加紧凑,实现红外与可见光共口径,同时配合红外材料选取,实现光学被动消热差设计。中红外模式视场角3°×2.3°,可见光模式视场角5°×4°,工作温度20℃条件下,双模式在截止频率处,MTF(Modulation Transfer Function)值均大于0.4。红外与可见光双模式光学系统适合应用于复杂环境的导弹制导,对温度有良好的适应性,具有较好的成像质量,满足系统的性能要求。

Y波导温致半波电压特性对谐振式光纤陀螺的影响

针对基于宽谱光源的谐振式光纤陀螺(resonant fiber optic gyroscope, RFOG)中Y波导调制器半波电压的温度影响,开展了Y波导温致半波电压特性对谐振式光纤陀螺影响的研究。建立了Y波导温致半波电压特性对基于宽谱光源的谐振式光纤陀螺系统标度因素的影响规律模型,模型表明:Y波导调制器的温致半波电压特性会导致基于宽谱光源的谐振式光纤陀螺系统的标度因素发生变化。搭建了用于宽谱光源的Y波导调制器半波电压测试系统,系统测试精度达1 mV。实验测试了全温范围内Y波导的温致半波电压特性在基于宽谱光源的谐振式光纤陀螺系统中的影响,测试结果表明:Y波导调制器的半波电压与温度呈线性负相关;Y波导调制器的温致半波电压特性导致基于宽谱光源的谐振式光纤陀螺系统的标度因素的最大相对变化误差为1 266.01×10^(-6)。

高分辨率探测器短中波红外滤光片的设计及其光谱特性研究

短中波红外滤光片是航天光学遥感相机上的关键器件之一。高分辨率探测器的光谱响应由滤光片的光谱特性决定,其中短中波红外占有很大比重,传统方式制备的短中波红外滤光片与理论值存在差距,使得短中波红外滤光片发生光谱角漂或温漂等现象,在高分辨率探测器中形成高频和低频光谱混合叠加导致复原光谱失真。本文提出了一种高透过率低漂移高分辨率探测器短中波红外滤光片的设计及研制方法。为了达到短中波红外滤光片特定波长滤光特性的要求(在3.5~4.1μm波段范围内实现98%以上透过率,在2.4~3.35μm、4.25~6.4μm两个波段范围内实现截止),以Si材料为滤光片的基底材料,采用模拟染色体遗传交叉算法以带通滤光高低反射率膜堆结构进行了结构迭代设计,薄膜的高折射率材料采用TiO_(2),低折射率材料采用SiO_(2),该结构设计使得膜层数量大为减少,通过温漂测试、角漂测试、光谱特性分析及面形测试,短中波红外滤光片达到了前后双波段截止、高通带透过率的目标。环境测试试验表明,短中波红外滤光片膜层与基底材料匹配性适宜、膜层稳定性较高,适用于空间严酷的温度变化、高能粒子辐照环境。

本科量子物理实验课程探索

近20年,国际量子科技取得重大进展,在未来科技发展中占据重要地位.因此,在物理专业本科实验教学中设置量子物理实验,让学生深入理解微观量子物理基本原理,掌握一定的量子前沿技术非常必要.华东师范大学物理学专业自主开发量子物理本科实验教学仪器和虚拟仿真实验,在物理学专业拔尖班开设量子物理实验,取得了优异的成果.本文详细介绍了华东师范大学量子物理实验课程设置以及实施过程,分析开展相关本科量子物理实验的可能性及其普及性,为全国高校开设量子物理实验课程提供参考.

海藻酸钠溶液的动静态光散射和扩散波谱研究

海藻因其优异特性,被广泛用于食品、生物医学等领域。海藻水溶液的性质很大程度受到溶液环境的影响。本文基于动静态同步光散射和扩散波谱技术分别研究pH和盐对于海藻酸钠稀溶液和浓溶液形态的影响,从溶液构象和网络结构多个尺度深入探讨宏观性能差异背后的作用机制。研究发现,溶液pH和盐的变化带来的海藻的电离平衡的改变,使得氢键和静电作用权重发生变化,这是不同溶液环境下粘度差异、凝胶化现象的根本原因。

基于正交设计模型的雷电反击侵入波研究

雷击事故是影响电网系统安全稳定运行的重要因素,尤其是雷电反击事故,较大的雷电反击侵入波是引发电力设备故障的主要原因。国内外学者就侵入波的研究很多,但缺乏对诸多影响因素的综合分析。因此,在单独分析影响因素的基础上,采用正交设计法对雷击点、杆塔冲击接地电阻R_(d)及门型构架冲击接地电阻R_(m)进行正交建模和交叉分析。研究发现,反击侵入波过电压最严重的情况为A2B0C0(雷击#3、R_(d)=10Ω及R_(m)=10Ω)和A2B0C2(雷击#3、R_(d)=10Ω及R_(m)=0.5Ω)。

On Electron Clouds and Light

The wave equation of the electron, recently improved, allows physics to obtain all the quantum numbers and other results explaining the hydrogen spectrum. The Pauli exclusion principle then gives the description of electron clouds used in chemistry. The relativistic wave equation is associated with a Lagrangian density, thus also with an energy-momentum tensorial density. The wave of an electron cloud adds these energy-momentum densities, while photons in light are precisely those differences between such energy-momentum densities.

太赫兹波调控技术:驾驭太赫兹之光

随着研究的不断深入,太赫兹科学与技术在多个基础研究及工程应用领域的重要地位日益凸显。辐射源、传输与控制及探测感知是太赫兹技术进一步发展需要继续探索的三个重要方面。太赫兹波应用的共同基础是使其与物质发生有效的相互作用以携带信息、传输能量等,实现这些过程往往需要对太赫兹信号的振幅、相位、频率、偏振、波前等电磁特性及自旋角动量、轨道角动量等光子特性在时空维度上进行调控。上述调控可以直接在辐射源处进行,也可以在传输过程中引入额外的功能器件。文章介绍了几种最具代表性的、基于源及器件的太赫兹波调控技术,并总结其基本原理、发展历程及最新进展。太赫兹波调控技术的发展将为太赫兹波的进一步应用奠定坚实的基础。

利用单一波片将椭圆偏振光转换为线/圆偏振光

基于琼斯矩阵,推导了利用单一波片将右旋椭圆偏振光转换为线偏振光的条件,即该波长下波片的等效相位延迟满足δ′∈[2β,π-2β],同时可以计算得到波片快轴(或者出射线偏振光偏振方向)与入射椭圆偏振光长轴的夹角.另外,给出了右旋椭圆偏振光转换为右旋圆偏振光的条件为:选择等效相位延迟δ′=π/2-2β的波片,且按其快(慢)轴与入射椭圆偏振光长轴的夹角为±π/4的位置摆放.依据文中的参量范围,可以快速判定现有波片是否能实现偏振态的转换.

声控发光驻波实验仪研制与应用

声音驻波实验是高校大学物理实验必修内容之一,但其传统实验仪器存在不足。深入分析声驻波产生机理和特性,自主设计声光转换电路,该电路可以把声驻波信号有效精准地转化为二极管发光信号,并将其应用在驻波管内,成功研制出一种声控发光驻波实验仪器。该仪器不仅实现了驻波现象定性演示和定量测量的有机结合,具有操作简便、直观性强、运行稳定、测量精度高的优点,而且对高校同类实验教学仪器研制具有重要的借鉴意义。

光纤传感技术研究进展

光纤传感作为一种新型传感技术,由于具有高绝缘性、抗电磁干扰等独特优势,已经广泛应用于工业、国防、医疗以及环保能源等领域。按被调制的光波参数,光纤传感可以分为强度调制型、相位调制型、波长调制型、偏振态调制型和频率调制型。本文对几种典型的光纤传感技术工作原理、技术特点及研究进展进行了比较分析,并探讨了光纤传感技术应用中面临的问题和未来的发展趋势。

基于图解法分析自然光通过偏振系统的偏振态和干涉

分析研究自然光通过偏振系统的偏振态和干涉必须清楚两偏振片(或尼科耳棱镜)透光方向之间的夹角、波片(或波晶片、晶片)光轴与偏振片透光方向之间的夹角、偏振片和波片的性质,波片及偏振片其中之一转动,干涉结果随之发生变化的分析,对于教学和学习都是重点和难点。基于偏振片和波片的性质,应用图解法分析自然光通过偏振系统的偏振态和干涉能明晰地解决此类问题。分析结果对于理解偏振态的变化和干涉原理及分析方法具有很好的教学参考价值,有利于学生学习和理解。

轮廓波变换的可见光与红外图像抗晕光方法

为保证夜间行驶的安全,需有效消除晕光现象,提出轮廓波变换的可见光与红外图像抗晕光方法。采用非下采样双树复轮廓波变换获取可见光和红外图像的低频和高频分量系数;采用区域能量-直觉模糊集和自适应双通道脉冲耦合神经网络分别融合低频和高频系数,利用离散曲波变换重构低频和高频系数,获取抗晕光图像。测试结果显示:与其他方法相比,该方法分解效果更好,两种图像的空间频率指标最高值达到22.74和24.03,可获取更佳的图像融合效果,晕光消除度均在0.88以上,改善融合图像后的晕光现象的程度更加突出。

基于哈特曼探测器的光波相位三维显示方法

相位是描述光波状态的重要参数,但却无法直接观察。本文基于哈特曼探测器的波前快速探测功能,研究了光波相位三维显示的方法,并研制出相位三维显示系统。首先,利用Zemax软件对系统的光源、准直透镜等光学参数进行优化设计;然后,基于模式法波前重构理论,根据探测的Zernike多项式离焦量和像散项系数,实现了对3个不同类型镜片的相位三维显示,并给出相应屈光度的测量方法;最后,实验验证了光波相位的三维显示和屈光度测量的有效性,-2.00 D的近视镜测量值为-2.07 D,1.00 D的远视镜测量值为0.91 D,0.50 D的散光镜测量值为0.56 D。实验结果表明,此系统能够较准确地测量屈光矫正镜的屈光度,并实现相位的三维显示。本文设计的基于哈特曼探测器的相位三维显示方法具有更好的环境适应能力,便于研究者直观观测光的相位分布。

论电磁学中的负波速和超前波

波动是物质运动的特殊形式,波动力学具有独特的内容、方法和意义,其概念和内涵都和经典力学有重大区别。例如,波速度(无论相速或群速)都是标量,“负波速”并不表示运动方向反了过来,而是一种从表面上看与因果性不相符的特殊现象。无论如何,最近几十年的研究已证明,负波速不仅在理论上可行,在实验中也多次证明其存在。而且,负波速是超光速的一种特殊形态。……本文指出,具有负波速的波动是超前波。它对应电磁场与电磁波基本方程的超前解;过去的做法是抛弃超前解,这是不合适的!关于超前波,虽然早就有这一概念,但从未有人明确指出这个波是真实存在的。本文认为已有的许多负群速实验正是超前波存在的证明。有人用“违反因果律”作为理由,说超前波不可能存在。但是,中国科学家已经对因果性作了更深刻、更全面的解释,这对波动力学和量子光学都是重要的贡献。众所周知,在量子力学中经典的因果律已丧失其合理性和至高无上的地位。2022年的Nobel物理学奖被授予Alain Aspect等3人是很不平常的,因为Aspect的关于Bell不等式的实验完成于1982年,今天来看它仍然是一个证明Einstein的EPR论文错了、而量子力学正确的关键性实验。2022年对Aspect的授奖表明,主流物理学界已不得不承认量子纠缠确实存在,而狭义相对论中的“光速极限论”是一种错误的理论。本文深刻地阐明了负波速与超光速的关系。2013年本文作者提出“电磁波负性运动”这一概念,指出它不仅包含三方面的内容——负波速、负折射、负GH位移;甚至扩展到负物理参数(ε<0、μ<0)的研究。这是过去的电磁理论中前所未有的概括和总结,对未来的科学发展有重要意义。本文指出,电磁波负性运动是自然界固有的一种反映对称性的物理现象。另外,对天线的近区场,文章作了深刻分析和阐述,指出天线近场区就有负速度和超前波现象,这应引起重视。本文创造性地把消失场理论和消失波理论引入到天线近场的分析中,这在过去无人做过。此外,论文对Einstein的负速度理论作了批评;对Sommerfeld-Brillouin的经典波速理论作批判性的继承,指出其不足之处。最后,本文对时间旅行有新的见解,指出其在经典理论中的不可实现性,以及在量子理论中的价值和意义。

论电磁学中的负波速和超前波

波动是物质运动的特殊形式,波动力学具有独特的内容、方法和意义,其概念和内涵都和经典力学有重大区别。例如,波速度(无论相速或群速)都是标量,“负波速”并不表示运动方向反了过来,而是一种从表面上看与因果性不相符的特殊现象。无论如何,最近几十年的研究已证明,负波速不仅在理论上可行,在实验中也多次证明其存在。而且,负波速是超光速的一种特殊形态。……本文指出,具有负波速的波动是超前波。它对应电磁场与电磁波基本方程的超前解;过去的做法是抛弃超前解,这是不合适的!关于超前波,虽然早就有这一概念,但从未有人明确指出这个波是真实存在的。本文认为已有的许多负群速实验正是超前波存在的证明。有人用“违反因果律”作为理由,说超前波不可能存在。但是,中国科学家已经对因果性作了更深刻、更全面的解释,这对波动力学和量子光学都是重要的贡献。众所周知,在量子力学中经典的因果律已丧失其合理性和至高无上的地位。2022年的Nobel物理学奖被授予Alain Aspect等3人是很不平常的,因为Aspect的关于Bell不等式的实验完成于1982年,今天来看它仍然是一个证明Einstein的EPR论文错了、而量子力学正确的关键性实验。2022年对Aspect的授奖表明,主流物理学界已不得不承认量子纠缠确实存在,而狭义相对论中的“光速极限论”是一种错误的理论。本文深刻地阐明了负波速与超光速的关系。2013年本文作者提出“电磁波负性运动”这一概念,指出它不仅包含三方面的内容——负波速、负折射、负GH位移;甚至扩展到负物理参数(ε<0、μ<0)的研究。这是过去的电磁理论中前所未有的概括和总结,对未来的科学发展有重要意义。本文指出,电磁波负性运动是自然界固有的一种反映对称性的物理现象。另外,对天线的近区场,文章作了深刻分析和阐述,指出天线近场区就有负速度和超前波现象,这应引起重视。本文创造性地把消失场理论和消失波理论引入到天线近场的分析中,这在过去无人做过。此外,论文对Einstein的负速度理论作了批评;对Sommerfeld-Brillouin的经典波速理论作批判性的继承,指出其不足之处。最后,本文对时间旅行有新的见解,指出其在经典理论中的不可实现性,以及在量子理论中的价值和意义。

多孔硅制备及在太阳能电池中的应用研究进展

多孔硅是通过对单晶硅片进行电化学腐蚀或适当的化学腐蚀而形成的一种纳米结构半导体材料。多孔硅纳米材料因其巨大的表面积、可调谐的光学性质和良好的相容性,被广泛应用于电子器件、生物传感、化学传感、药物传递、生物芯片等诸多领域。当前研究的挑战主要在于开发更简单高效的多孔硅纳米材料合成方法以及提高其在实际应用中的表现。综述了多孔硅纳米材料的制备方法及其光致发光在太阳能电池领域中的应用。