Asymmetrical spiral spectra and orbital angular momentum density of non-uniformly polarized vortex beams in uniaxial crystals

To explore the effect of non-uniform polarization on orbital angular momentum(OAM) in anisotropic medium, in this work investigated are the evolution of the spiral spectra and OAM densities of non-uniformly polarized vortex(NUPV)beams in uniaxial crystals propagating orthogonal to the optical axis, and also the case of uniformly polarized vortex(UPV)beams with left-handed elliptical polarization. In the input plane, the NUPV beams present their spiral spectra of m-mode concentrated at m = l ± 1 modes rather than m = l mode, and reveal the relation among topological charge l, mode of spiral spectra m and the power weight value Rmexpressed by l=∑^(∞)_(m)=-∞Rm. is still satisfied for UPV beams in uniaxially anisotropic crystals, whereas for NUPV beams their relations are no longer valid owing to non-uniform polarization. Furthermore, the analysis indicates that the asymmetrical distribution of power weight of spiral spectra and the non-zero value in the sum of longitudinal OAM densities originate from the initial non-uniform polarization and anisotropy in uniaxial crystals rather than topological charges. In addition, the relation between spiral spectrum and longitudinal OAM density is numerically discussed. This work may provide an avenue for OAM-based communications,optical metrology, and imaging by varying the initial non-uniform polarization.

基于频谱分析的煤矿螺旋滚筒洗煤机故障振动诊断

洗煤过程一个多因素、多参数相互耦合的复杂过程,会对洗煤机的两轴产生干扰,使两轴出现不同心问题,使洗煤机联轴器出现故障,导致出现振动现象。为及时发现和解决设备故障、避免因设备故障导致的生产停滞和产品质量下降,提出基于频谱分析的煤矿螺旋滚筒洗煤机故障振动诊断方法。该方法利用最小熵解卷积、小波去噪及自回归线性预测对不同种类的煤矿螺旋滚筒洗煤机振动信号特征实施增强处理,加强洗煤机振动信号,使之更加清晰可辨,凸显其故障特征。在此基础上,对振动信号进行频谱分析,获得信号的时域波动,从而更直观地观察振动信号的频谱特征,克服振动信号非线性和非平稳行的特点,实现精准的煤矿螺旋滚筒洗煤机故障振动诊断。实验结果表明,该方法的异常振动信号频谱分析能力强,能够精准诊断不同故障。

斜程湍流大气中矢量涡旋光束的OAM特性研究

基于螺旋谱理论推导出矢量涡旋光束在斜程大气湍流传输中的轨道角动量(orbital angular momentum,OAM)谱,讨论了修正Kolmogorov大气湍流对不同阶矢量涡旋光束光场分布及光束OAM谱的影响。利用旋转毛玻璃作为随机相位屏,实验采集了矢量涡旋光束通过旋转毛玻璃后的光强图像与归一化强度。结果表明:经大气湍流斜程传输后,矢量涡旋光束的光强分布产生畸变且OAM谱发生弥散,OAM谱弥散程度随传输距离的增大而增大。传输距离不变时,天顶角越大,主OAM模相对功率越小,湍流内尺度减小与折射率结构常数增大均会导致主OAM模相对功率减小。同一传输路径下,随着湍流强度的增大,矢量涡旋光束中心相位奇点的强度逐渐增大,并且拓扑荷不变时,偏振阶数高的矢量涡旋光束受到的湍流影响较小。

崇左和防城港两地的台风韦帕(201907)降雨雨滴谱对比分析

利用崇左国家气象观测站、防城国家基准气候站的雨滴谱观测数据,结合观测站雨量数据及雷达观测资料,分析2019年8月2~3日台风“韦帕”影响期间内陆背风侧(LSI)、近海岸迎风侧(WSC)不同降水阶段的雨滴谱结构特征及其差异。结果显示,台风“韦帕”降雨以中、小雨滴贡献为主,尤其中雨滴贡献率稳定在70%以上。LSI处以层状云降水为主,雨强相对平缓,WSC处表现为积层混合云降水,雨强较大且波动剧烈。因强烈的对流上升运动导致WSC的雨滴数浓度、雨滴直径明显大于LSI。LSI处在台风登陆后雨势增强的最主要因素是雨滴直径增大,WSC处由台风眼墙转变为强对流螺旋雨带影响后其雨势增强则主要是由于雨滴数浓度增加。台风“韦帕”对流降水的质量加权平均直径均值为1.85 mm,对数标准化数浓度均值为3.95 mm^(-1)m^(-3);LSI处对流降水位于海洋性对流区域内,而WSC处则介于海洋性和大陆性对流之间。

用光束轨道角动量实现相位信息编码

光束轨道角动量的本征态可实现高维量子信息的传输,将此特性用于信息的编码,可以提高数据编码的密度.提出了对八台阶结构相位编码的方法,根据相位旋转角的不同,来控制入射光束的相位延迟,进而实现相位信息的编码.讨论了基模高斯光束经过不同台阶后的螺旋谱分布,通过阵列功率探测器检测特定编码台阶结构对应的螺旋谱,区分不同的编码数据态,实现相位信息的解码.每个存储单元理论上可编码24 bits数据信息,是四台阶结构编码信息的3倍.

大气湍流下轨道角动量复用态串扰分析

以加载QPSK调制信号的轨道角动量(OAM)光束为传输载波,以多个相位屏模拟大气湍流,研究不同大气湍流强度下OAM复用态的串扰情况。通过对复用光束光强和相位研究,得出在OAM复用态光强受到湍流影响时会发生明显的闪烁现象,光功率分散,相位发生旋转弯曲,且湍流强度越大,受到的影响越大。选用螺旋谱分析不同湍流强度下各OAM复用态之间的弥散程度,当大气湍流强度增加时,OAM态之间的弥散程度增加,且较强湍流会导致OAM复用态失真。同时,考虑OAM复用态之间的模式串扰以及每路携带信息的OAM态因大气信道引起的混合噪声而造成的码间干扰,对比研究了不同大气湍流强度下系统误码率随传输距离的变化,结果表明:系统误码率随传输距离的增长而增大,强湍流之下光束误码率会随着传输距离增长到一定程度后趋于平稳,弱湍流之下光束误码率会随着传输距离的增长而增大。

大气斜程传输中高阶贝塞尔高斯光束轨道角动量的研究

大气湍流引起大气折射率随机变化,导致空间不均匀性。高阶贝塞尔光束在大气湍流中传输时,空间不均匀性会使光子波函数改变,形成不同的光子态引起轨道角动量的弥散。在Rytov近似下,计算了高阶贝塞尔光束在大气斜程传输中各分量所占光束总能量的权重。讨论并对比折射率结构常数,光束波长,天顶角,轨道角动量数,接收孔径和光斑大小等参数对螺旋谱的影响,并给予相应的物理解释。结果表明:随着折射率结构常数,天顶角和传输距离的增加以及光束波长的减小,螺旋谐波主分量对应的谱减小,轨道角动量弥散越大,而且望远镜接收孔径和光斑大小对轨道角动量弥散的影响非常小。

傅立叶变换红外光谱对灰指甲组织结构的研究

对健康指甲和灰指甲的红外光谱特征吸收峰进行了指认,并对其相应官能团的吸收峰进行了对比分析。结果表明,灰指甲增厚、变脆的原因系α-角蛋白螺旋结构遭到破坏,肽链伸展并发生断裂,形成了不同化学环境的氨基酸,同时蛋白质分子的有序排列也发生了改变。

能谱CT用于肝细胞肝癌诊断的灵敏性及准确性分析

本研究探讨能谱CT在肝细胞肝癌诊断中的价值。选取110例肝占位性病变患者,均给予能谱CT、螺旋CT检查。110例患者中,确诊肝细胞肝癌患者88例,局灶性结节增生患者22例。能谱CT诊断肝细胞肝癌的灵敏性、准确率和阴性预测值高于螺旋CT(P<0.05);在肿瘤直径<3 cm中,能谱CT检出率高于螺旋CT(P<0.05)。肝细胞肝癌患者动脉期病灶碘摄取比值(IUR)、门静脉期IUR、动脉期标准化碘浓度(NIC)、动脉期病灶能谱曲线斜率(S)和门静脉期S明显低于局灶性结节增生患者(P<0.05)。动脉期IUR、门静脉期IUR、动脉期NIC、动脉期S和门静脉期S诊断肝细胞肝癌的ROC曲线的曲线下面积(AUC)分别为0.846、0.767、0.753、0.811和0.715(P<0.05),上述参数联合诊断的AUC为0.921,灵敏性和特异性分别为90.00%和88.00%。能谱CT在肝细胞肝癌诊断中有较好的应用价值,值得临床使用。

基于Matlab的水下OAM光通信仿真实验设计

选取拉盖尔-高斯光束作为实验研究对象,采用功率谱反演法产生海洋湍流随机相位屏,构建海洋湍流模型。通过Matlab仿真分析拉盖尔-高斯光束在海洋湍流下传输的可行性,分析了海洋湍流对轨道角动量螺旋谱分布的影响。结果表明:随着C_(n)^(2)和α的逐渐增大,轨道角动量螺旋谱分布的弥散程度也会增大。螺旋谱分布特性的相关结论在构建轨道角动量键控或轨道角动量复用系统时,可为轨道角动量的模态选取提供参考。

高速动车组弧齿锥齿轮齿面疲劳点蚀失效分析

为解决高速动车组弧齿锥齿轮齿面疲劳点蚀故障,统计了点蚀故障发生的位置,并对点蚀断口进行了宏观、微观分析.在此基础上,基于动车组实际运行工况编制齿轮载荷谱,按ISO 10300-2—2001标准分析了齿面接触应力,利用试验台进行多工况加载试验,获得了接触面积的变化规律和趋势;确定了等效载荷扭矩下,接触区域当量圆柱齿轮与齿宽中点法线当量圆柱齿轮的赫兹接触线长度和分度圆直径,并分析了齿面接触应力与接触面积间变化规律.研究结果表明:在变载荷运行工况下,从动齿轮锥齿小端凹面为常接触区域;在等效扭矩载荷下,实际接触区域偏离齿宽中心线,当量接触线长度和分度圆直径小于理论计算值时,实际接触应力(972.23 MPa)大于理论接触应力(777.26 MPa),将等效扭矩载荷下齿轮凹面接触区域调整到齿宽的中部是解决齿轮点蚀故障的有效措施.

直埋式蜗壳结构动力响应特性真机测试分析研究

水电站直埋式蜗壳的钢衬和外围混凝土完全联合承载,蜗壳内部的静动态内水压力很大的比例可以外传至外围混凝土结构,从而引起蜗壳结构较大的振动反应。采用数学统计和Welch法的功率谱估计分析方法,针对机组升负荷运行时蜗壳振动测试信号进行分析处理。结果表明,在升负荷运行时,尾水管脉动压力为主要水力振源;蜗壳内部脉动压力、蜗壳外围加速度与尾水管脉动压力变化趋势基本相同;同时揭示了直埋式蜗壳脉动压力振动能量的衰减、传递规律。可为直埋式蜗壳的机组与厂房的振动评估及动力反馈分析提供可靠的依据。

闭式电感耦合等离子体特性对比实验研究和光谱分析

ICP反应室或ICP质谱仪不同,ICP在用于衰减微波时,其腔体采用全密封石英结构,同时缺少静电屏蔽、金属衬底和磁场约束等条件,研究其内部电子密度等参数的分布对于等离子体局部隐身技术具有重要意义。利用光谱分析法,对两种典型ICP源（螺旋型和盘香型）在密闭石英立方体腔内H模式下稳定放电的电子密度分布展开了对比试验研究。使用Ar离子谱中476.45nm谱线相对光谱强度变化研究了不同型ICP源的E—H模式跳变和功率耦合效率,通过非H谱线（Ar）的Stark展宽法,诊断了两种源的天线垂直平面上的二维电子密度分布。实验发现ICP在H模下的电子密度分布受交变磁场产生的趋肤电流影响较大,趋肤深度随着放电功率的增大而减小,同时主等离子体区域体积缩小、电子密度增加,在天线的垂直面上,螺旋型源ICP电子密度呈中心轴对称型分布,盘香型源ICP呈双峰型分布。功率耦合效率受源天线形状及其容性耦合效应影响较大,光谱相对强度显示螺旋型源的功率耦合效率低于盘香型源。通过该实验方法,可以在石英立方腔体内得到最高电子密度范围为1.4×10^17～2.5×10^17 m^-3的螺旋型ICP源和范围1.8×10^17～3.0×10^17 m^-3的盘香型ICP源。

螺旋CT、能谱CT和MRI诊断原发性肝癌的对比研

目的:探究螺旋CT、能谱CT和MRI诊断原发性肝癌的应用价值。方法:37例原发性肝癌患者,分别采用螺旋CT、能谱CT和MRI三种不同的方式进行诊断,比较三种方式在原发性肝癌诊断中的准确率。结果:三种方式的检出率数据没有明显差异。结论:在对原发性肝癌的的诊断中,能谱CT和MRI相对优于螺旋CT,对于不同直径大小的肿瘤检测具有明显的优势。其次良好的护理可最大程度避免并发症的发生,提高了患者生存质量。

通用采集卡在锥齿轮传动误差测量中的应用

为降低螺旋锥齿轮传动链机构的传动误差测量成本,在传统测量的基础上,提出了一种使用多通道采集卡对齿轮传动误差进行检测的新方法。利用采集卡获取固联在齿轮滚动检查机主动箱末端的旋转编码器产生的脉冲信号,然后,通过数值分析的方法实现了对齿轮传动误差的测量,并依靠滤波后的传动误差数据实现对传动误差的频谱分析。试验结果表明:此测量方法稳定可靠、精度高,能够提取出螺旋锥齿轮啮合状态下的周期特征,为进一步研究齿轮的振动噪声与传动误差之间的关系奠定了基础。

数控机床刀塔锥齿轮振动噪音分析

由于数控机床刀塔部件的可靠性会影响数控机床的加工精度,以某公司生产的弧齿锥齿轮为研究对象,在齿轮啮合理论的基础上,利用激光扫描逆向工程技术、公差测量技术、装备故障诊断噪音分析技术,以弧齿锥齿轮啮合质量的数字化检测为突破口,从而得到一种齿轮结构参数分析方法,用以探究其产生振动的原因。通过实验提取样件弧齿锥齿轮和改进弧齿锥齿轮实际运行过程中的噪音音频,对比分析两对齿轮的噪音频谱图来验证理论方法的正确性与有效性。分析得到样件弧齿锥齿轮产生噪音的主要原因为弧齿锥齿轮模数过大、齿数过少,重合度低。其研究结果可指导设计与加工,以提高国产弧齿锥齿轮的啮合质量,进而提高机床的加工质量。

多层螺旋CT联合能谱CT对肺结节病变性质的评估价值

目的:分析多层螺旋计算机断层扫描(MSCT)联合能谱计算机断层扫描(CT)对肺结节病变性质的评估价值。方法:回顾性分析2019年1月至2021年1月南阳市第二人民医院接治的121例肺结节患者的临床资料,患者入院时均行MSCT和能谱CT检查,择期进行病理组织活检检查,记录肺结节性质,比较恶性病变与良性病变肺结节MSCT参数〔血流量(BF)、血容量(BV)、平均通过时间(MTT)〕和能谱CT参数〔70 keV、80 keV单能量图像CT值、标准化碘浓度(NIC)〕,分析MSCT联合能谱CT对肺结节病变性质的诊断价值。结果:病理组织活检结果显示,121例患者的肺结节中,恶性病变30例,良性病变91例;恶性病变肺结节的MSCT参数BF、能谱CT参数NIC均大于良性病变肺结节,差异均具有统计学意义(P<0.05);MSCT、能谱CT单独及联合检测评估肺结节良恶性的曲线下面积(AUC)分别为0.836、0.831、0.838,当BF、NIC分别取97.570 mL·min^(-1)、0.315时,可获得最佳评估价值。结论:MSCT联合能谱CT对肺结节病变性质的评估价值较高。

相干合成涡旋光束的螺旋谱分析及应用研究

应用螺旋谱分析理论,推导了相干合成涡旋光束螺旋谱分量的位置和大小,数值分析验证了理论推导的正确性.基于上述谱分析理论,可将螺旋谱分析结果作为相干合成涡旋光束质量评价函数并指导相干合成参数优化.结果表明:随着子光束数量和束腰半径的增加、组束环半径的减少可提高目标合成拓扑荷的模式纯度,同时获得高质量涡旋光束.这与采用桶中功率等传统评价函数得到的结论具有一致性.

基于平面螺旋电感的微型ICP激发源

随着微电子机械系统(MEMS)技术的发展,基于MEMS的光谱仪分光系统和光电检测系统研究报道日益增多,但是微型激发源的研究报道相对较少。文章介绍了一种基于表面微机械加工技术的微型电感耦合等离子体(ICP)激发源,其RF功耗在数瓦以下、氩气消耗量远低于常规ICP激发源。阐述了这种激发源的结构、加工工艺流程及性能指标。同时还介绍了作者设计制作的基于PCB工艺的微型ICP激发源,采用了平面螺旋电感线圈和平面梳状交指电容,在100 Pa氩气气压下用13.56 MHz,3.5 W射频功率激励点燃了等离子体火炬,给出了装置的外观微型ICP火炬的照片。最后展望了该微型的ICP激发源在光谱仪中的应用前景。

螺旋锥齿轮振动信号产生机理与检验系统设计

针对螺旋锥齿轮振动检测的重要性和检验手段的落后现状,在分析齿轮振动信号产生机理的基础上,基于混合编程的思路,阐述了检验系统硬件平台搭建和软件编程的具体步骤,该系统对齿轮振动的数字化控制具有一定的实用价值。