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棱镜波导结构的古斯-汉欣位移模拟（英文）被引量：1: 2016年; 模拟并分析了波长为633 nm的偏振光通过Kretschmann-Raether微米级棱镜波导结构时的古斯-汉欣位移.在金膜厚度为45 nm的条件下,当入射角为44.1°时,利用稳态相位理论,得到的最大柬位移为+120μm;当入射角为44.1°时,利用COMSOL Multiphysics5.1软件中的波动光学模块,得到的最大束位移为+3.37μm.在共振角附近,COMSOL Multiphysics5.1模拟软件与稳态相位理论均得到正的古斯-汉欣位移,但是COMSOL Multiphysics5.1软件模拟的结果远小于稳态相位理论仿真的结果.该研究对设计基于古斯-汉欣位移测量的高灵敏度传感器具有指导意义.; 张文静张志伟杨鹏朱祥戴一帆魏玉芸; 关键词：集成光学表面等离子体共振非线性光学

基于管状声学超透镜的近场点声源成像研究被引量：1: 2016年; 在局域共振型声子晶体和负折射理论的相关基础上,结合声透镜发展现状和声成像的需要,提出了一种新型的管状声学超透镜结构并建立了模型;通过层多散射法分析了该透镜内声波的传输过程,然后利用COMSOL Multiphysics软件模拟了近场点声源通过不同厚度的管状声学超透镜后的声波传输和聚焦情况,得到了透射率和反射率的关系曲线,确定了最佳成像效果时透镜的厚度;在此厚度下,观察到入射波和出射波的波形基本接近,弥散现象很弱,很好的验证了该透镜可以实现对近场点声源的高分辨率成像。; 巩一帆温廷敦许丽萍韩建宁; 关键词：声子晶体负折射声透镜

基于超声频段的声子晶体负折射率成像规律分析被引量：1: 2014年; 声子晶体的负折射率研究是突破透镜衍射极限,实现声透镜超高分辨率的最重要手段.通过局域共振声子晶体的振动模型分析,在系统共振频率附近得到了负的质量参数,并以此为原胞构建了声透镜.利用Comsol软件模拟了近场点声源通过声子晶体平板的负折射率成像过程,很好地验证了该透镜负折射率的实现.观察到入射波和出射波的波形基本接近,弥散现象很弱,解释了声子晶体可以突破衍射极限,实现了超高分辨率的特性.仿真结果表明:该模型的原胞尺寸为0.000 5 m,传输声波的波长为0.025 86 m,实现了利用小尺寸结构调控大尺寸波长的声学信号处理的目的.; 杨鹏张志伟韩建宁; 关键词：声子晶体负折射率高分辨率

用于电磁超声测温的脉冲激励电源研制被引量：1: 2016年; 针对电磁超声测温需求,利用串联的功率MOSFET为开关器件,设计一种同步驱动MOSFET的新型高速高压脉冲激励电源。该电源通过现场可编程门阵列(FPGA)产生脉冲触发信号,经专用驱动电路驱动功率MOSFET实现幅值0~1.5 k V、脉冲频率10 Hz^1.5 k Hz、脉冲宽度3~30μs及脉冲个数在1~100的内高压的精确控制。实验数据表明,该电源系统设计合理,上升时间达到纳秒级,基本能满足电磁超声应用要求。; 郭亚飞王高魏艳龙梁海坚石佳周汉昌; 关键词：脉冲电源 MOSFET 光纤隔离 FPGA

超声频段内声子晶体滤波器的设计与仿真被引量：1: 2015年; 目前,超声技术被广泛使用,超声频段内期望信号的质量成为关键因素.利用平面波展开法设计一种局域共振型声子晶体结构的带阻滤波器,对10 MHz以内的超声频段进行仿真分析.得出频率在4.5 MHz以下和7.25-10MHz为通带,该频段内亦可实现信号增强;4.5 - 7.25 MHz为禁带,具有较好的滤波作用.所设计的声子晶体结构体积较小,可适用于小尺寸的超声探头前端,实现原始的非电量信号直接滤波.; 张璐孟立凡韩建宁杨鹏; 关键词：声子晶体平面波展开法带隙

基于改进型弹光调制结构的VOC气体浓度检测系统被引量：2: 2017年; 由于传统弹光调制系统受调制晶体尺寸的限制,光谱分辨率较低,致使其气体浓度探测精度不高。为了提高系统光谱分辨率,设计了一种改进型弹光调制系统,通过使入射光在晶体内多次反射增大光程差,从而获取更高的光谱分辨率。整个系统由激光器、弹光调制器、起偏器、检偏器及光电探测器构成。弹光晶体上加工一个楔角θ,并在两个面上镀反射膜从实现增大有效光程的效果。计算了楔角对光程、调制相位以及能量的函数关系。最终确定了合适的楔角值,并给出了相应的光程函数表达式。实验分别对三种常见的VOC气体进行浓度分析,样气浓度采用PTM400-VOC型气体分析仪定标,并与传统弹光调制系统进行对比。结果显示,改进型弹光调制系统气体浓度检出限可达0.010mg·m-3,相比传统弹光调制系统高一个数量级以上,气体浓度检测误差为3.4%,也优于传统型。综上所述,改进型弹光调制系统不但具备静态结构高稳定性的优点,同时还大幅提高了系统的光谱分辨能力及浓度检测精度。; 岳保旺丁伟杰; 关键词：挥发性有机物

声子晶体的负折射成像分析被引量：3: 2014年; 声子晶体的负折射成像已成为当今国内外研究的热点问题.首先通过分析弹性波激励声子晶体元胞的局域共振响应特性,计算了局域共振型声子晶体的带隙特性,以此为基础构建了声子晶体相应的实验模型.然后基于Comsol仿真平台,把声子晶体元胞在XY平面内排列成声子晶体板后,模拟了近场点声源通过声子晶体板的负折射声成像过程.同时计算了模拟两个理想点声源经过声子晶体板后负折射成像的特性.仿真结果表明:声子晶体能较好地分辨两个点声源所成的像,点像的最小分辨率可达到0.2λ,很好地突破了声学成像中的衍射极限.; 韩建宁温廷敦杨鹏张璐张驰; 关键词：声子晶体负折射分辨率

基于微透镜阵列的高效率光纤耦合系统设计被引量：9: 2015年; 光纤耦合是半导体激光器集成光源进一步改善输出光束质量和远距离传输的重要手段。然而,由于半导体激光器单管体积和散热的限制,合成后激光光源的输出光束光参量积仍较大,不利于与单根多模光纤的耦合;直接与光纤束耦合又受到光纤束填充比的限制。针对多个半导体激光器单管集成的光源,采用倒置前端光学放大系统,对合成光束直径进行压缩;并采用六方排列的微透镜阵列作为耦合元件,使其光瞳成像在光纤端面,从而实现微透镜与光纤的一对一耦合,得到理论无损耗的高效光纤耦合系统。为了改善光场边缘像差影响,采用空心光管进一步匀化光场分布,且减小了边缘光线的发散角,提高了边缘光线的成像质量,优化后的系统耦合效率达98%。这一系统利用微透镜阵列将光束分束、成像,克服了集成光源输出光束光参量积较大不易与单根光纤耦合的缺点;通过使微透镜的入瞳成像在光纤端面,且光纤束的排列与微透镜阵列排列相同,提高了光束与光纤束的耦合效率。; 王艳红王海伟王高; 关键词：光学设计光纤耦合微透镜阵列

声子晶体的传输特性研究被引量：2: 2015年; 为探究声子晶体的声波控制机理,研究了声波在声子晶体中的传播行为.通过分析声波激励声子晶体元胞的局域共振响应特性,计算了局域共振型声子晶体的频率响应.运用comsol软件模拟线声源激励在声子晶体薄板后汇聚成点声源.基于光外差测量平台进行了声传输实验,测量汇聚点的声压,并利用NE564组成中心频率为40 MHz锁相环电路来解调声子晶体表面振动信息.运用Matlab处理数据得到声子晶体的频率响应函数,即声子晶体传输特性.实验结果表明,共振频率可以确定声子晶体带隙,减小包覆层橡胶的刚度以降低带隙频率.; 杨鹏张志伟韩建宁张璐; 关键词：声子晶体传输特性锁相环频率响应

用于超声导波测温技术的数据采集系统设计被引量：1: 2016年; 探讨了在超声导波温度测量中一种对超声回波信号进行高速采集的技术。系统采用了两块高速A/D转换芯片在不同的时钟相位条件下,对单个超声回波信号进行采集。在USB芯片读取FPGA片上FIFO中存储的数据时,对两个FIFO中的数据读出进行乒乓操作,从而实现了两倍于A/D转换芯片速率的高速数据采集。该系统由上位机设置采样频率等不同的参数,并传递给FPGA以控制数据采集时序,这样设计极大地提高了系统的灵活性和适应性。该方案尤其适合于高速、高精确度的超声导波测温技术中。; 郭亚飞王高梁海坚康宇晨王艳红; 关键词：高速数据采集现场可编程门阵列

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国家自然科学基金(11304289)

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