A single diffractive optical element implementing spectrum-splitting and beam-concentration functions simultaneously with high diffraction efficiency

In this paper,a novel method is proposed and employed to design a single diffractive optical element（DOE） for implementing spectrum-splitting and beam-concentration（SSBC） functions simultaneously.We develop an optimization algorithm,through which the SSBC DOE can be optimized within an arbitrary thickness range according to the limitations of modern photolithography technology.Theoretical simulation results reveal that the designed SSBC DOE has a high optical focusing efficiency.It is expected that the designed SSBC DOE should have practical applications in high-efficiency solar cell systems.

基于重构距离向分谱法的时序InSAR电离层校正及分析

合成孔径雷达干涉技术(InSAR)受电离层延迟影响较大,特别是在低高纬地区,用于时序InSAR解算的干涉对数量大大减少,严重影响了低频合成孔径雷达(SAR)系统的监测精度.针对该问题,引入重构距离向分谱法(RRSSI),将其扩展为时序InSAR电离层误差估计与校正方法.为测试方法性能,获取2006年6月至2010年8月间覆盖阿拉斯加Anaktuvuk河区域的ALOS-1 PALSAR数据进行实验.实验结果表明:本文方法能够有效估计时序InSAR结果中的电离层误差,且对小空间尺度电离层扰动具有较高的敏感性;经提出方法校正后,研究区域的年平均形变速率均值从校正前的1.46 cm/a降至0.49 cm/a,而标准差则从1.16 cm/a降至0.65 cm/a,精度显著提升;选取时序点的累积形变由校正前的大幅波动变得更加平稳,更符合形变规律.

水基Ag-SiO_(2)纳米流体分频光伏/光热集热器功能单元性能实验研究

以纳米流体分频的光伏/光热(PV/T)集热器能使光伏和光热模块的工作温度解耦,从而获得更高的太阳能综合利用效率。以水基Ag-SiO_(2)纳米流体为分频液和集热工质,设计新型的分频PV/T集热器结构,研究在Ag-SiO_(2)纳米流体4种质量浓度和运行条件下,分频PV/T集热器功能单元的热、电性能。结果表明:Ag-SiO_(2)纳米流体的质量浓度显著影响PV/T集热器功能单元的性能,质量浓度为0.025%时,综合效率约为63.21%,比水为分频流体时的综合效率提升约38.04%;得出水基Ag-SiO_(2)纳米流体分频时PV/T集热器功能单元的热、电效率和综合效率与不同纳米颗粒质量浓度的拟合关系式,为通过控制纳米流体质量浓度参数从而调节PV/T集热器的热、电输出提供理论依据。

连续频率量子射频电场测量技术研究

针对里德伯原子EIT-AT法射频电场测量方案中,测量频点带宽窄的问题,提供了一种宽带连续射频电场测量方法,并在TEM室中演示了量子射频电场探测系统的测量技术。该方法通过在TEM室内放置电场探头,基于非共振射频与里德伯原子的相互作用模型,在外加射频电场作用下,里德伯原子的能级产生偏移,根据光谱偏移变化量,反推出射频电场的强度大小。基于该方案实现了50~500 MHz范围内的连续频率不间断电场测量,极大的扩展了量子场强的应用范围,该方案同样可扩展至1 GHz以上的微波电场测量,该量子场强探头为光纤可解耦的结构,可以实现管道机箱等狭小空间的电场环境探测。

三参数W变换的可逆性

三参数W变换(TPWT)是分析非平稳信号的有效工具,已成功应用于油气储层识别。然而,前人没有详细论述TPWT的可逆性。为此,首先回顾了TPWT的基本原理,然后从理论上探讨了TPWT的可逆性。理论分析与数值计算结果表明:(1)TPWT既解决了S变换(ST)的低频时间分辨率低与时—频谱能量分布中心向高频偏移的问题,也克服了W变换(WT)时—频谱在主频处的振幅分裂现象,能更准确地描述油气储层,更有利于地震解释。(2)在理论上TPWT不是严格可逆的,而是一种近似可逆的变换工具,这与傅里叶变换(FT)、ST不同。(3)合成地震数据与实际地震记录的数值计算结果显示,与原始地震数据相比,利用逆TPWT重建地震数据的相对误差为11.47%~21.35%,即理论上的不可逆导致较大的重建误差,严重影响TPWT的应用范围,在去噪、高分辨率处理等需要重建数据的处理领域不宜使用。

分体式导波雷达液位计测量组件抗震方法研究

通过对某型号分体式导波雷达液位计测量组件结构的数学模型进行模态分析、静力分析和反应谱分析,得到了测量组件在各载荷工况下的位移和应力结果,并对螺栓的拉伸应力和剪切应力进行了校核。计算结果表明,测量组件结构满足规范和技术要求。

地星大气湍流路径三层传输模型数值模拟

星地激光通信具有高带宽通信的潜力,但大气湍流会显著影响卫星对地和地对卫星这类通信系统的能力。星地通信系统的室外实验费用昂贵且难以重现,现有的数值仿真大都基于水平均匀路径,不适用于星地链路长距离且不均匀的湍流路径,为了评估湍流对通信系统的影响,因此开发适用于星地链路的数值仿真是非常重要的。在数值仿真中,模拟湍流的相位屏数量太多会增加系统的复杂度,通过计算传统的Kolmogorov谱下相位屏为2层、3层、6层、11层以及21层时观测面光场的互相干因子并将其与理论值比较,发现三层模型能够在保证传输准确性的同时降低系统的复杂度。在此基础上,提出了地星大气激光传输三层模型,分析了不同湍流谱模型下(Kolmogorov谱与Non-Kolmogorov谱)的高斯光束辐度轮廓变化以及接收光束相干性的变化。仿真结果表明,在相同的大气条件下,与Kolmogorov谱相比,谱指数随高度变化的Non-Kolmogorov谱对传输光束的幅度以及相干性的影响更大。

基于LSB的低复杂度时域音频隐写算法

为了进一步保护秘密音频在传输过程中的安全,提出了一种基于时域极值(Time Domain Extremum,TDE)低有效位(Less Significant Bit,LSB)、拆分-合并运算(Split Operation-Merge Operation)和扩频编码(Spread Spectrum Coding,SSC)相结合的低复杂度音频隐写算法。该算法首先对秘密音频进行采样点的按位拆分,并通过特定扩频码扩频得到两组秘密比特流;其次对载体音频降采样处理后的时域序列自适应定位采样点极值位置;最后将两段秘密音频比特流分别按照极大值采样点和极小值采样点幅值从大到小的顺序嵌入其不重要位。在提取秘密信息时,按照相对应的逆操作得到秘密音频。在音频验证实验中,该算法透明性达到39.97 dB,隐写容量比其他相关文献算法提高了84倍。

分离谱处理方法在L(0,2)模式超声导波管道检测中的应用

超声导波无损检测技术在管道检测过程中,由于超声导波存在频散和多模式特征,其遇到管道边界和不规则缺陷通常会发生模式转换,导致检测信号分辨率降低。为了将L(0,2)模式导波与其他模式导波分离,提升检测信号分辨率,提出使用分离谱处理方法处理L(0,2)模式超声导波检测信号。在分析该方法工作原理的基础上,优化了其滤波器参数,处理管道不同周向缺陷的检测信号,以信噪比和缺陷杂波比为标准,选择了具有最佳分离效果的SSP信号重组方法。研究结果表明:SSP可以将L(0,2)模式导波与其他模式导波分离,并只保留L(0,2)模式导波;与处理前信号相比,分离谱处理方法信号的分辨率得到了提升,信噪比和缺陷杂波比分别提高了约1.08倍和4.39倍。

Janus二维双层MoSSe/WSSe异质结光电性质的第一性原理研究

通过第一性原理计算研究了四种二维双层MoSSe/WSSe范德瓦耳斯异质结的光电性质。声子谱表明四种结构具有可靠的热力学稳定性。根据堆垛方式的不同,双层MoSSe/WSSe异质结可以是间接或直接半导体。而且,两种Janus型MoSSe/WSSe异质结具有1.22和1.88 eV的适中带隙、显著的可见光吸收系数、跨越了水氧化还原电位的带边位置。因此,Janus型的MoSSe/WSSe异质结构在光催化水分解领域具有一定的应用前景。

太阳能分频利用电热联产初步研究

本文对太阳能聚光分频利用电热联产的机理进行了探讨,给出了太阳能光谱有效能函数以及太阳能聚光分频利用电热联产的设计方案,并对该系统进行了热力性能分析,发电投资和成本比较。结果表明,对30倍聚光分频的光伏/光热系统,光伏发电效率约0.095,250～280℃热量利用效率0.14,折算为电的总发电效率为0.139;与普通光伏发电系统相比,单位面积硅光电池发电功率提高约16倍,投资成本仅0.33倍,每千瓦时的发电上网成本可从3.52元降到0.84元,考虑税收后的上网成本将从5.1元降到1.18元。

绿柱石通道中配合物的振动光谱和辐照裂解

以四川平武富碱型绿柱石为研究对象 ,采用 IR和 L RM测试方法 ,重点对通道中氢化物和多聚合离子的配位构型、辐照裂解及热致转型进行了较深入系统的研究。研究表明 ,在该区成矿作用条件下 ,绿柱石通道中的钠离子趋向与氢离子化合反应生成 Na H氢化物 ,并占据通道中的 C2 位。在垂直 c轴方向上 ,以 3165 cm-1,3114 cm-1及 30 31cm-1伸缩振动弱吸收谱带为特征。[Fe2 ( OH) 4 ] 2 +多聚合离子占据通道中的 C1位 ,以 32 34 cm-1伸缩振动锐吸收谱带为特征 (∥ c轴 )。辐照作用导致上述多聚合离子的裂解 ,并形成不稳定的 [H0 ] i心和相对稳定的 [Fe3+] OH心。与之对应的吸收谱带分别出现在 3110 cm-1(⊥ c轴 )和 335 5cm-1(∥c轴 )处。通道中 Na H和 [Fe2 ( OH) 4 ] 2 +多聚合离子的存在 ,可视为该类型绿柱石的一个重要的成因标志。

二次反射聚光分频光伏系统的光学分析

建立了考虑太阳张角影响的抛物槽式二次反射聚光分频系统的光学模型,给出了系统的集中比和太阳影像尺度与聚光镜相对口径和分频反射镜的相对焦距的无量纲关系式,并绘制了设计参数关系图表,举例设计了两种二次反射聚光分频系统.本文推导的结果对二次反射聚光太阳能光伏系统的光学结构设计有实际指导意义.

分光型太阳光光纤传输照明系统

针对太阳光光纤照明技术中的光污染、光纤老化、聚光区温度过高等问题,设计了一种分光型太阳光光纤传输系统。介绍了利用光的色散性进行光谱分光、变径光纤低温聚光、传输可见光及各项参数的确定方法。分析了影响系统光传导效率的各种因素及后续解决方法。实现了紫外光及红外光与可见光的分离,滤除了光污染,消除了塑料光纤在太阳光长期照射下容易老化的问题,有效地降低了聚光区温度,实现了低温聚光和波长范围在400~700nm的可见光绿色照明。

透0.45μm～1.6μm反8μm～12μm宽光谱分色滤光片的制备

光谱分色滤光片对成像光谱技术至关重要,是实现光电仪器体积小、质量轻的一个重要器件。根据金属膜具有高反射率的特点和可以进行诱增透的原理,介绍了透0.45μm^1.6μm反8μm^12μm光谱分色滤光片的膜料选择和膜系设计,并应用JGP560A2型磁控溅射镀膜机制备出了光谱性能和理化性能较好的宽光谱分色滤光片,其光谱性能达到0.45μm^1.6μm波段范围内,平均透过率大于80%;8μm^12μm波段范围内,平均反射率大于91%。

基于回波空间特性的潜艇目标识别研究

本文阐述了基于波束分裂的互谱法定向理论 ,给出了水下体目标的亮点模型。在此基础上 ,提出了一种利用体目标回波的空间方位分布信息识别水下目标的方法。通过对亮点模型目标回波的方位角和俯仰角进行估计 ,估算出目标的线性尺度 ,实现体目标的识别 ,最后通过计算机仿真给出了估计量的估计方差并进行了相应的分析。

N1取代基结构对菲并咪唑荧光色纯度的影响

以1,2-二苯基菲并咪唑(PPI)为模型化合物,通过改变N1苯环上取代基结构制备了2类PPI衍生物,并采用核磁共振谱对其化学结构进行了确认.通过对PPI及其衍生物的单分子荧光光谱精细结构的分析,比较了取代基位置和结构的变化对菲并咪唑类化合物荧光过程中发射主峰精细振动结构及所占比例的影响.其中,N1链接苯环中R4位的取代基效应最显著,当引入推电子或弱的吸电子取代基时,菲并咪唑类衍生物的低能级发射比例降低,荧光色纯度提高;当引入强吸电子取代基时,低能级发射比例增加,光谱半峰宽加大.本文结果为菲并咪唑基'蓝光'材料的设计提供了一定数据的支持与科学依据.

基于双通道短时互谱法的水下目标识别技术研究

分析了水下探测设备目标方位走向法的目标识别技术,提出了双通道短时互谱法的目标方位精确测定方法,并对其进行计算机仿真。

预裂缝对爆破振动频谱分布特征的影响

预裂孔首先起爆形成贯通预裂缝对随后主爆孔爆破的振动频谱特征和能量分布产生重大影响。依托金沙江白鹤滩水电站左岸坝肩边坡开挖爆破试验,通过对预裂孔爆破和主爆破(主爆孔+缓冲孔)的振动信号进行小波包分析,获得预裂孔爆破和主爆破的功率谱和能量谱。通过对比发现:爆破振动的能量主要集中于40 Hz以内且分布极不均匀,存在多个主振频带。而在同一次爆破试验中,不同测点预裂孔爆破的主振频带比主爆破的主振频带分布更广,主爆破的主振频带集中于低频段,并且主爆破的能量和功率向低频的主振频带集中,反映出预裂孔爆破形成的预裂缝能很好地阻挡主爆破能量的传播,并存在高频滤波效应,频率较高、波长较短的振动应力波被预裂缝过滤,而频率较低、波长较长的应力波能更好地穿透预裂缝。试验结论对揭示预裂缝和对爆破振动传播及其频谱特征变化的影响具有参考价值。

基于频谱感知的业务分割-合并的弹性光网络资源分配策略

针对弹性光网络中业务分割的资源分配策略消耗更多保护带与设备端口,浪费频谱资源和增加网络能耗的问题,该文提出一种频谱感知的业务分割再合并的资源分配策略。为新业务分配频谱资源时,先计算路径上总链路剩余频谱连续度,选择使剩余频谱连续度最大频谱块传输业务;当路径上频隙数不满足业务传输需求空闲频谱块时,将该业务分割为多个子业务,尽可能选取使剩余频谱连续度最大的多个频谱块承载各子业务。当监视到子业务传输路径上有可用频隙数满足业务传输所需空闲频谱块时,计算剩余频谱连续度作为子业务合并触发的判决条件,将子业务再合并后继续传输。仿真结果表明该文提出的策略能有效降低网络的带宽阻塞率,并节约网络的能耗。