物理學

換熱器性能分析新方法

柳雄斌，過增元

物理學

換熱器性能分析新方法

柳雄斌，過增元

鑒于以加熱或冷卻為目的的熱量傳遞過程，其不可逆性應以火積 的耗散率來度量，為此可以用換熱器中的火積 耗散率定義換熱器的當量熱阻，它既包含換熱器中的傳熱熱阻，還包含了由非逆流形式和非平衡流引起的附加熱阻。換熱器當量熱阻的倒數稱之為換熱器的當量熱導。通過火積 耗散定義的換熱器當量熱阻建立了傳熱不可逆性與有效度的聯系，并導得了換熱器有效度與當量熱導（熱阻）和熱容量流比的統一函數關系式，它適用于不同流程布置的換熱器。因此，有效度-熱導（熱阻）方法能更方便于不同類型換熱器性能的分析和比較。

換熱器；熱阻；NFDA；火積 耗散；熵產

來源出版物：物理學報, 2009, 58(7): 4766-4771

入選年份：2013

構造變系數非線性發展方程精確解的一種方法

套格圖桑，斯仁道爾吉

摘要：給出構造變系數非線性發展方程精確解的一種函數變換，并和第二種橢圓方程相結合，借助符號計算系統Mathematica，以帶強迫項變系數組合KdV方程為例，得到了該方程新的類Jacobi橢圓函數精確解以及退化后的類孤子解和三角函數解。

關鍵詞：輔助方程；函數變換；變系數非線性發展方程；精確解

來源出版物：物理學報, 2009, 58(4): 2121-2126

入選年份：2013

一類廣義非線性擾動色散方程孤立波的近似解

莫嘉琪，陳賢峰

摘要：采用了一個簡單而有效的技巧，研究了一類非線性擾動色散方程，首先引入求解相應典型方程的孤立波解。然后利用同倫映射方法得到了原非線性擾動色散方程奇異孤立波的近似解。

關鍵詞：孤立波；擾動色散方程；同倫映射

來源出版物：物理學報, 2010, 59(3): 1403-1408

入選年份：2013

離子束濺射Ge量子點的應變調制生長

楊杰，王茺，靳映霞，等

摘要：采用離子束濺射技術制備了單層和雙層 Ge量子點，通過原子力顯微鏡對比了不同Si隔離層厚度和不同掩埋量子點密度情況下表層量子點的尺寸和形貌差異，系統研究了掩埋 Ge量子點產生的應變對表層量子點的浸潤層及形核的影響，并用埋置應變模型對其進行解釋。實驗結果表明，覆蓋Ge量子點的Si隔離層中分布著的應變場，導致表層量子點浸潤層厚度的降低，從而增大點的體積；應變強度隨隔離層厚度的減小而增加，造成表層量子點形狀和尺寸的變化；此外，應變還調控了表層量子點的空間分布。

關鍵詞：Ge量子點；埋層應變；離子束濺射

來源出版物：物理學報, 2012, 61(1): 016804

入選年份：2013

基于微分同調和混沌分析的集成三相變流電路的降階方法

查曉明，張揚，孫建軍，等

摘要：本文針對兩單元并聯集成三相交直流變流電路，推導出其在正弦脈寬調制（SPWM）下的一般仿射方程。通過微分同調原理得到了降階化簡的判定條件和主要等值參數算法。通過混沌分析的軌跡圖描述了系統參數與不同條件的關系，并針對該電路進行特征值計算，證實該方法可以回避特征值的直接求解而降階系統。最后，根據上述參數進行仿真分析，驗證了近似化簡方法的有效性和適用范圍。

關鍵詞：微分同調；混沌分析；降階方法；集成三相變流電路

來源出版物：物理學報, 2012, 61(2): 020505

入選年份：2013

一種新型的雙向長距離光纖混沌保密通信系統性能研究

劉宇然，吳正茂，吳加貴，等

摘要：基于兩個在驅動混沌信號注入下的響應半導體激光器之間的混沌同步，提出了一種新型的可實現信息雙向、長距離保密傳輸的系統，并建立了相應的理論模型。利用該理論模型，研究了系統的雙向傳輸性能、安全性能以及系統性能隨傳輸距離的變化。結果表明：兩個響應激光器在受到發自同一驅動混沌激光器的混沌光注入下，其混沌輸出雖然與注入混沌信號相差很大，但兩個響應激光器的混沌輸出卻能實現非常好的無時間延遲的等時同步；對竊聽者可能獲取信息的各個途徑進行了考察，結果顯示該系統具有很好的安全性；采用普通單模光纖作為傳輸信道，信息經過50 km傳輸后，解調信息Q因子可達到6以上；采用色散位移光纖，信息經過200 km的傳輸，解調信息Q因子還可達6以上。

關鍵詞：半導體激光器；混沌同步；雙向通信；光纖

來源出版物：物理學報, 2012, 61(2): 024203

入選年份：2013

基于負氫離子源的全三維PIC/MCC模擬算法研究

楊超，劉大剛，王小敏，等

摘要：在分析負氫離子源中等離子體物理機理基礎下，研究并優化粒子模擬算法，設計高效的粒子存儲方法。研究并運用粒子碰撞蒙特卡羅方法，考慮等離子體勢以及帶電粒子間庫侖碰撞，研制了全三維粒子模擬/蒙特卡羅算法（PIC/MCC）。采用磁荷模型，運用時域有限差分方法計算多峰磁場，并結合國外負氫離子源JT-60U，考慮負氫離子源中主要反應，對全三維 PIC/MCC模擬算法模擬驗證。

關鍵詞：負氫離子源；粒子模擬；蒙特卡羅

來源出版物：物理學報, 2012, 61(4): 045204

入選年份：2013

中國近58年溫度極端事件的區域特征及其與氣候突變的聯系

龔志強，王曉娟，支蓉，等

摘要：運用動力學自相關因子指數Q分析中國溫度的時空變化特征，得到8個不同的動力學溫度變化特征區：準噶爾區、東北區、西北區、西南東區、西南西區、華北區、東南區和中南區。初步討論了這些特征區的年均溫度變化和極端溫度年出現天數及其與溫度突變的關系，以及不同溫度段對中國近58年增暖的可能影響。研究結果表明：1）準噶爾區、東北區等 7個溫度特征區近 58年的年均溫和極端高溫的年出現天數均表現為增長趨勢，極端低溫天數則為降低趨勢，極端高溫的變化與溫度增暖呈正相關，與極端低溫則呈負相關。同時，北方濤動、南方濤動、北太平洋濤動和ENSO與中國北方及西南各區域溫度變化相關性較顯著，El Ni?o與中國東南區和中南區溫度變化的相關性較顯著；2）對中國各區域（除東南區外）的溫度增暖起主要作用的溫度段為極端/相對高溫段年發生天數的增加和極端/相對低溫段年發生天數的減少，而常溫段的作用相對較?。徽沁@種兩頭變化較大，中間變化較小的蹺蹺板現象導致了中國各區域的增溫；3）極端高溫/低溫突變發生的時間較溫度突變的時間晚 3～4年，即溫度突變的過程可能是極端溫度事件由一個相對穩定狀態向另一個穩定狀態演變的過程。

關鍵詞：Q指數；溫度段；極端溫度；溫度突變

來源出版物：物理學報, 2009, 58(6): 4342-4353

入選年份：2014

一個新的超混沌系統

劉明華，馮久超

摘要：基于一個新三維混沌系統，通過引入非線性控制器，構造出一個新的四維超混沌系統，并對該系統的動

力學行為進行了研究，包括它的 Lyapunov指數譜、分岔圖等。分析表明，新的四維系統隨著新引入的參數變化呈現周期、復雜周期、混沌及超混沌動力學行為；設計的硬件電路的實驗結果也證實了相關結果。

關鍵詞：超混沌；Lyapunov指數；分岔圖；混沌電路

來源出版物：物理學報, 2009, 58(7): 4457-4462

入選年份：2014

滑動去趨勢波動分析與近似熵在動力學結構突變檢測中的性能比較

何文平，吳瓊，張文，等

摘要：近似熵（ApEn）被認為是一種有效的動力學結構突變檢測方法。將一種新的動力學結構檢測方法-滑動去趨勢波動分析（MDFA）與ApEn的檢測結果進行了比較，檢驗了新方法的性能。結果表明，新方法的檢測結果幾乎不依賴于子序列的長度，而ApEn雖然能在一定程度上識別系統的動力學結構突變，但其檢測結果依賴于子序列長度，且不能準確地檢測出突變點的位置。因此，相對于ApEn方法而言，MDFA方法更適合于動力學結構突變檢測，其優越性是顯而易見的。

關鍵詞：滑動去趨勢波動分析；近似熵；動力學結構突變

來源出版物：物理學報, 2009, 58(4): 2862-2871

入選年份：2014

氮鐵共摻銳鈦礦相TiO2電子結構和光學性質的第一性原理研究

張學軍，高攀，柳清菊

摘要：本文采用基于密度泛函理論的平面波超軟贗勢方法研究了N，Fe共摻雜TiO2的晶體結構、電子結構和光學性質。研究表明，N，Fe共摻雜TiO2的晶格體積、原子間的鍵長及原子的電荷量發生變化，導致晶體中產生八面體偶極矩，并因此光生電子-空穴對有效分離，提高TiO2的光催化活性；N，Fe共摻雜同時在導帶底和價帶頂形成了雜質能級，使TiO2的禁帶寬度變窄，光吸收帶邊紅移到可見光區，這些雜質能級可以降低光生載流子的復合概率，提高TiO2的光催化效率；與Fe摻雜TiO2的態密度相比，共摻雜位于價帶頂的雜質能級的態密度峰明顯增大，導致電子從雜質能級躍遷到導帶的概率增加，使其對太陽能的利用率提高；在不考慮雜質能級的情況下，與純TiO2相比，N，Fe共摻雜TiO2的帶邊位置只有微小變化，因此N，Fe共摻雜TiO2的強氧化還原能力得以保持。

關鍵詞：第一性原理計算；氮鐵共摻雜銳鈦礦相TiO2；電子結構；光學性質

來源出版物：物理學報, 2010, 59(7): 4930-4938

入選年份：2014

量子粒子群優化算法的收斂性分析及控制參數研究

方偉，孫俊，謝振平，等

摘要：通過分析粒子群優化算法的特點，將粒子放在量子空間來描述，建立粒子的量子勢能場模型，并結合群體的群集性推導了量子粒子群優化（QPSO）算法。在隨機算法全局收斂定理的框架下，討論了QPSO算法的收斂性，證明QPSO算法是一種全局收斂的算法。針對QPSO算法的唯一控制參數，提出了三種控制策略，結合標準測試函數的仿真結果給出了具有實際指導意義的控制參數選擇方法。

關鍵詞：量子系統；勢阱；全局收斂；粒子群優化

來源出版物：物理學報, 2010, 59(6): 3686-3694

入選年份：2014

基于改進混合蛙跳算法的認知無線電協作頻譜感知

鄭仕鏈，樓才義，楊小牛

摘要：提出了一種改進的混合蛙跳算法（shuffled frog leaping algoritbm，SFLA），并提出了基于改進SFLA的認知無線電協作頻譜感知方法，通過仿真對改進 SFLA算法性能與傳統SFLA算法性能進行了比較，并對本文提出的基于改進SFLA的協作感知方法與已有的基于修正偏差因子（modified deflection coefficient，MDC）的協作感知方法性能進行了比較。結果：表明改進 SFLA算法性能優于傳統SFLA；基于改進SFLA的協作感知方法比MDC方法能獲得更大的檢測概率，驗證了基于改進SFLA的協作感知方法的優越性。

關鍵詞：認知無線電；頻譜感知；混合蛙跳算法

來源出版物：物理學報, 2010, 59(5): 3611-3617

入選年份：2014

對稱型單負交替一維光子晶體的能帶結構

張正仁，隆正文，袁玉群，等

摘要：構造了（AB）N（BA）N對稱型兩種單負材料交

替一維光子晶體，利用傳輸矩陣法進行數值模擬。結果：表明：這種單負交替對稱型一維光子晶體具有一種特殊帶隙結構，該帶隙不敏感于入射角和晶格的無序性。在該帶隙內出現了兩個隧穿模，該隧穿模不敏感于入射角的改變和晶格的無序性，但能帶及帶隙內的隧穿模卻敏感于晶格標度和周期數的變化；隨著入射角的改變，帶隙兩側的隧穿模趨于簡并。這些特性對在利用此結構光子晶體設計雙重超窄帶濾波器時，具有一定的參考價值。

關鍵詞：光子晶體；單負材料；光子帶隙

來源出版物：物理學報, 2010, 59(1): 587-591

入選年份：2014

黃土高原地表能量不閉合度與垂直感熱平流的關系

張強，李宏宇

摘要：地表能量不平衡問題一直是陸面過程研究的一個重要科學難題。本文利用在隴中黃土高原觀測的陸面過程資料，分析了氣候地表能量不閉合度和短期地表能量不閉合度的分布特征，研究了地表能量不閉合度與垂直速度之間的關系，發現地表能量不閉合與垂直速度具有很好的相關性。并且，估算了近地層垂直感熱平流通量，分析了考慮垂直感熱平流后的地表能量平衡的特征，發現引入垂直感熱平流輸送對地表能量不閉合度有明顯的改進。

關鍵詞：黃土高原；非均勻性；垂直感熱平流；能量不閉合度

來源出版物：物理學報, 2010, 59(8): 5888-5895

入選年份：2014

的微觀表述

程雪濤，梁新剛，徐向華

摘要：在近獨立粒子組成的系統中，Boltzmann發現了系統熵與其微觀狀態數的對數之間的正比關系，為熵這一物理概念提供了微觀解釋，Planck將其總結為著名的Boltzmann熵公式S=k lnΩ。與此對應，給出了單原子理想氣體系統中火 積 的微觀表達式，證明了火 積 為廣延量。分析討論了孤立系統從不平衡態發展到熱平衡態過程中系統微觀狀態數、熵、火 積 的變化情況，結果表明在該過程中系統的微觀狀態數、熵向著增加方向發展，而火 積 則向著減小方向發展，從而在微觀角度證明了火 積 減原理。微觀狀態數是度量系統無序度的基本量，其增加是該過程不可逆的本質原因，火 積 與熵既是微觀狀態數的單值函數，又能反映系統在該過程中發生的狀態變化，因此均可反映該過程的不可逆性。

關鍵詞：微觀狀態數；熵；火積；不可逆性

來源出版物：物理學報, 2011, 60(6): 060512

入選年份：2014

研究一維摻雜聲子晶體缺陷模的解析方法

劉啟能

摘要：為了對一維摻雜聲子晶體的缺陷模進行解析研究，利用多波束干涉原理和布洛赫定理，推導出一維摻雜聲子晶體的缺陷模頻率的解析公式。利用它對一維摻雜聲子晶體的缺陷模進行了解析研究，得到了缺陷模頻率的變化規律。該方法克服了其他方法不能對缺陷模進行解析研究的不足，是一種研究一維摻雜聲子晶體的缺陷模的精確、有效方法。

關鍵詞：聲子晶體；聲波；缺陷模；解析方法

來源出版物：物理學報, 2011, 60(4): 044302

入選年份：2014

各向異性圓柱摻雜光子晶體的缺陷模及其量子效應

劉啟能

摘要：利用光波在一維各向異性圓柱摻雜光子晶體中徑向受限的條件，研究了光波在其中出現的模式量子效應，并利用特征矩陣法計算了TE波和TM波各模式的缺陷模的變化規律，得出了一些一維各向異性圓柱光子晶體缺陷模的新結構。缺陷模的頻率和透射角都隨模式量子數的增加而增大。同一模式缺陷模的頻率隨圓柱半徑的增加而減小。

關鍵詞：圓柱光子晶體；各向異性介質；量子效應；缺陷模

來源出版物：物理學報, 2011, 60(1): 014217

入選年份：2014

幾種不同類型土壤的VIS-NIR光譜特性及有機質響應波段

紀文君，史舟，周清，等

摘要：利用高光譜遙感技術估測土壤有機質含量是精準農業發展的必然要求。本研究測量并分析了7組不同地

區不同類型共791個土壤樣品在350～2500 nm的光譜反射率及一階微分曲線，并對土壤有機質含量和光譜反射率進行相關性分析，同時對前人研究中有關有機質的光譜響應波段進行了總結。結果：發現，600～800 nm波段可以作為研究區域內不同類型土壤共同的有機質光譜響應波段，這對進一步建立不同土壤類型相對統一的有機質預測模型具有一定意義。研究還發現，有機質含量高于 2%并不是高光譜預測土壤有機質含量必要的前提條件。

關鍵詞：高光譜；土壤有機質；響應波段；相關分析

來源出版物：紅外與毫米波學報, 2012, 31(3): 277-282

入選年份：2014

合成孔徑激光成像雷達（Ⅴ）：成像分辨率和天線孔徑函數

劉立人

摘要：基于合成孔徑激光成像雷達（SAIL）二維數據收集方程和成像算法，研究了圓形孔徑和矩形孔徑光學望遠鏡天線的方位向成像分辨率，導出了點擴展函數的解析表達式，分析了理想成像點尺寸及其光學足跡中心偏離、相位二次項匹配濾波失匹、空間采樣寬度、采樣周期等的影響；也研究了距離向成像分辨率并分析了非線性啁啾補償等的影響。對于各種影響因素都給出了數學判據，特別是發現了矩形孔徑的光學望遠鏡可以產生適合于SAIL掃描方式的矩形光學足趾并消除方位向分辨率不均勻降低，可以設計最佳的矩形孔徑的尺度分別控制光學足趾在方位向及其垂直方向上的尺度，得到大掃描寬度和高方位向分辨率；也發現了目標外差延時必須盡量小以克服非線性啁啾和初始光頻不穩定性相位誤差。

關鍵詞：合成孔徑激光成像雷達；圓形孔徑；矩形孔徑；點日標激光雷達數據收集方程；方位向分辨率；距離向分辨率；點擴展甬數；外差接收方向性函數；光束發散度函數

來源出版物：光學學報, 2009, 29(5): 1408-1415

入選年份：2014

尺度縮小合成孔徑激光雷達的二維成像實驗

周煜，許楠，欒竹，等

摘要：在尺度縮小的合成孔徑激光成像雷達實驗室裝置上，實現了一個二維圖案目標的同時方位向和距離向的二維成像，達到掃描條帶寬度≤10 mm和分辨率約為1.2 mm×2 mm。

關鍵詞：合成孔徑激光成像雷達；二維成像；方位向；距離向

來源出版物：光學學報, 2009, 29(7): 2030-2032

入選年份：2014

角譜衍射公式的快速傅里葉變換計算及在數字全息波面重建中的應用

李俊昌

摘要：從取樣定理出發，對角譜衍射公式及逆運算的快速傅里葉變換（FFT）進行了研究?；谘芯拷Y果。討論數字全息研究中物光通過一個光學系統到達 CCD探測器的波面重建問題。提出物光場的逆運算追跡重建及像空間波面重建兩種方法。最后，通過數字全息實驗及波面重建計算，對兩種波面重建方法的可行性作出證明。

關鍵詞：衍射計算；數字全息；波面重建

來源出版物：光學學報, 2009, 29(5): 1163-1167

入選年份：2014

基于傾斜刃邊法的調制傳遞函數計算及圖像復原

李鐵成，陶小平，馮華君，等

摘要：調制傳遞函數（MTF）是描述光學成像系統信息傳遞頻率特性的一個關鍵指標。在成像系統滿足線性和空間不變性的條件下，對于含有點、狹縫和邊緣等不同特征的圖像，可以使用相應的方法計算得到成像系統的MTF。采用了傾斜刃邊法來計算得到成像系統的MTF，分析了成像器件和算法步驟對計算結果產生的影響，進行了相應的校正，提高了汁算結果的準確性。運用MTF補償（MTFC）技術，分別使用了鏡頭MTF的設計值、測量值和計算值對實際拍攝得到的圖像進行了復原。通過對以上 3種復原圖進行對比，實驗結果證明了 MTF計算值的可靠性和用于降質圖像復原時的有效性。

關鍵詞：圖像處理；調制傳遞函數；傾斜刃邊法；邊緣擴展函數；線擴展函數

來源出版物：光學學報, 2010, 30(10): 2891-2897

入選年份：2014

艦船尾流激光后向散射特性研究

王向偉，周田華，陳衛標

摘要：根據尾流氣泡群的密度隨深度和時間的變化規律

以及尾流氣泡的浮升運動規律，建立了一種尾流氣泡分布模型。基于單個氣泡的米氏散射理論，利用多層介質蒙特卡羅模擬方法，對I，IA，IB類海水下的尾流氣泡激光后向散射特性進行了模擬。對激光發射深度分別位于海面以下20 m和30 m處，綜合考慮浮游植物影響的散射結果進行了分析。結果：表明，沿尾流縱向，由尾流遠區到艦船尾流中心區的激光后向散射逐漸增強；海水中浮游植物對后向散射光有顯著影響。同時也證明了可利用尾流氣泡群的激光后向散射做為魚雷的引信。

關鍵詞：散射；艦船尾流；蒙特卡羅方法；氣泡群；浮游植物

來源出版物：光學學報, 2010, 30(1): 14-18

入選年份：2014

8～12 μm折-衍混合物鏡超寬溫度消熱差設計

陳瀟，楊建峰，馬小龍，等

摘要：介紹了一個大視場大相對孔徑紅外物鏡的消熱差設計。該系統工作波段為8～12 μm，全視場角為40°，焦距為6 mm，相對孔徑為1.25，總長為50 mm，后工作距為15 mm。系統采用三片式結構，僅使用了鍺和硒化鋅兩種材料。引入了一個衍射面和兩個二次非球面，使結構簡單化，輕量化，并很好地提高了成像質量。在–80℃～200℃溫度范圍內利用衍射元件實現了消熱差設計，并給出了–80℃～200℃下系統的像質評價結果。設計結果表明，在空間頻率為16 lp/mm處，各個溫度下的系統傳遞函數（MTF）值均大于0.7，接近于衍射極限，成像質量良好，實現了在超寬溫度范圍的消熱差設計。

關鍵詞：紅外光學系統；消熱差；衍射元件；非球面；大視場

來源出版物：光學學報, 2010, 30(7): 2089-2092

入選年份：2014

紅外搜索與跟蹤系統中光學系統的設計

薛慧

摘要：完成了紅外搜索與跟蹤（IRST）系統中光學系統的設計，工作波段為8～12 μm。首先分析了IRST系統的特性，詳細介紹了其光學系統的組成。系統結構采用卡塞格林反射式，通過折/衍混合元件校正剩余像差，完成了二次成像。通過簡單機電方式補償熱差，使系統在–40℃～+60℃溫度范圍內性能均接近衍射極限。通過對主鏡和次鏡加遮光罩的措施抑制系統雜散光，使紅外探測系統的信噪比得以提高，圖像對比度得到增強。實驗結果表明，此系統性能良好。

關鍵詞：成像系統；光學系統設計；卡塞格林；衍射光學元件；熱平衡；雜散光抑制

來源出版物：光學學報, 2010, 30(8): 2383-2386

入選年份：2014

大視場高分辨力星載成像光譜儀光學系統設計

薛慶生，黃煜，林冠宇

摘要：大視場、高分辨力星載成像光譜儀已成為空間遙感的迫切需求。根據大視場、高分辨力的研究目標，提出了先視場分離分光再用分色片分光的設計方法，分析了視場分離分光的原理。設計了一個全反射式星載成像光譜儀光學系統，該系統由指向鏡、11.42°遠心離軸三反消像散（TMA）前置望遠系統和4個Offner凸面光柵光譜成像系統組成，通過恰當選擇4個光譜成像系統的變倍比來實現 2種探測器的匹配。運用光學設計軟件CODE V對成像光譜儀調制系統進行了光線追跡和優化，并對設計結果進行了分析。分析結果表明，光學系統在各個譜段的光學傳遞函數均達到0.7以上，完全滿足設計指標要求；同時證明了設計方法是可行的。

關鍵詞：光學設計；成像光譜儀；離軸三反消像散；凸面光柵；Offner光譜成像系統

來源出版物：光學學報, 2011, 31(8): 0822001

入選年份：2014

基于S變換的解相技術研究

蔣模華，陳文靜，鄭志平

摘要：S變換結合了窗口傅里葉變換和小波變換的優點，是一種很有應用前景的時-頻信號分析技術。相比窗口傅里葉變換，S變換的窗口大小隨頻率調整，具良好的時-頻分辨能力；與小波變換相比，它的時-頻表示形式更加直觀，且與傅里葉頻譜保持聯系。在空間/時間方向上，所有位置S變換譜的疊加構成完整的傅里葉譜，而小波變換并不具備頻譜的概念。討論了一維S變換在基于條紋投影的光學三維測量中的應用，研究了基于濾波方式的S變換輪廓術；嚴格推導了條紋圖的S變換表達式，完善了基于“脊”處理思想的S變換輪廓術，利用表達式中的調制度信息，研究了基于調制度排序的可靠度相位展開算法在S變換輪廓術的應用；討論了一維廣義S變換對條紋處理的影響。

關鍵詞：測量；光學三維測量；條紋時頻分析；S變換；相位計算

來源出版物：光學學報, 2011, 31(4): 0412001

入選年份：2014

聚焦函數性能評價指標設計及最優函數選取

翟永平，周東翔，劉云輝，等

摘要：顯微鏡自動聚焦其核心問題在于聚焦函數的設計及選取，針對目前自動聚焦函數選取缺乏客觀定量標準的問題，在分析聚焦函數曲線特征的基礎上，設計了陡峭區寬度、清晰度比率、陡峭度、平緩區波動量、局部極值因子和靈敏度等6個定量評價指標，這些指標不僅能用于最優函數的選取，還可以為新的聚焦函數的設計提供理論依據。然后，以這些指標為依據，對目前已經提出的12種典型聚焦函數的性能進行了定量評估，評估過程考慮了圖像內容多寡對聚焦函數性能的影響。最后以兩階段聚焦過程為例給出了最優函數：在粗聚焦階段，方差函數為最優函數，在精細聚焦階段，Brenner函數為最優函數。

關鍵詞：顯微術；自動聚焦；聚焦函數；評價指標；圖像內容密度；最優函數

來源出版物：光學學報, 2011, 31(4): 0418002

入選年份：2014

基于數字微鏡器件的壓縮感知關聯成像研究

陸明海，沈夏，韓申生

摘要：將數字微鏡器件（DMD）應用于壓縮感知（CS）關聯成像，在該成像方案中，只需用無空間分辨能力的桶探測器，并結合相應的算法就能得到物體的像；將此成像方案應用于多光譜成像，僅需用線列探測器就能得到物體多光譜像，簡化了多光譜成像探測的光電記錄過程。通過對關聯成像和CS理論的介紹闡明了成像原理。在實驗平臺上搭建演示裝置，分別用強度關聯算法和CS算法計算得到物體像，通過比較表明CS算法提取信息的效率更高；且實驗表明在透鏡口徑足夠大時，成像系統的分辨率由DMD面元大小決定。在原成像裝置上，對桶探測器接收的光強信號進行譜分辨測量，線列探測器記錄各光譜信號，利用CS關聯成像方法得到物體多光譜像。

關鍵詞：成像系統；關聯成像；壓縮感知；多光譜成像；數字微鏡器件

來源出版物：光學學報, 2011, 31(7): 0711002

入選年份：2014

薄膜太陽能電池異型布拉格背反射結構設計與制作

周舟，周健，孫曉瑋，等

摘要：根據多光束干涉原理設計出用于薄膜太陽能電池的異型布拉格背反射器（IDBR）。該異型布拉格背反射結構由兩對非晶硅（36.5 nm）/二氧化硅（81 nm）分布式布拉格反射器（DBR）結構與三對非晶硅（73 nm）/二氧化硅（162 nm）DBR結構組合而成。討論了不同結構的背反射器性能，分析了IDBR中心波長與層數的選擇依據。采用迭代法計算了IDBR的反射性能。用等離子體增強化學氣相沉積法（PECVD）在硅襯底上生長出具有5對α-Si：H/SiO2結構的IDBR，并測試其反射光譜曲線。實驗證明該反射器在420～1400 nm的光譜范圍內設計反射率達到87%，在600～1300 nm波長范圍內的平均反射率高達91.6%，從而具有顯著提高太陽能電池的寬譜吸收效率的潛力。

關鍵詞：薄膜；薄膜太陽能電池；異型布拉格背反射鏡；迭代法；等離子體增強化學氣相沉積

來源出版物：光學學報, 2011, 31(7): 0731002

入選年份：2014

大數值孔徑產業化極紫外投影光刻物鏡設計

劉菲，李艷秋

摘要：極紫外光刻技術（EUVL）是半導體制造實現22 nm及以下節點的下一代光刻技術，高分辨投影物鏡的設計是實現高分辨光刻的關鍵技術。為設計滿足22 nm產業化光刻機需求的極紫外光刻投影物鏡，采用6枚高次非球面反射鏡，像方數值孔徑達到 0.3，像方視場寬度達到 1.5 mm。整個曝光視場內的平均波像差均方根值（RMS）為0.0228 λ，不采用任何分辨率增強技術的情況下，75 nm光學成像的焦深內，25 nm分辨力的光學調制傳遞函數（MTF）大于45%。在部分相干因子為0.5～0.8的照明條件下，畸變小于 1.6 nm，線寬變化小于1.6%。物面到像面的距離為1075 mm，像方工作距大于30 mm。該物鏡結合離軸照明或相移掩模等分辨率增強技術，能夠在更大的焦深內實現22 nm光刻分辨率的光刻膠成像，滿足半導體制造中22 nm節點技術對產業化極紫外光刻物鏡的需求。

關鍵詞：光學設計；投影物鏡；高次非球面；極紫外光刻（EUVL）

來源出版物：光學學報, 2011, 31(2): 0222003

入選年份：2014

沙塵氣溶膠粒子群的散射和偏振特性

郝增周，龔芳，潘德爐，等

摘要：根據Mie散射理論，以對數正態分布函數描述沙塵氣溶膠粒子群的粒徑尺度分布，計算了沙塵氣溶膠粒子群在 0.2～40 μm波段間對太陽短波輻射和地球大氣長波輻射的單次散射反照率、散射相矩陣函數，揭示了不同相對濕度時，沙塵粒子群對入射輻射的散射和偏振的特征。結果：表明，沙塵粒子群的單次散射反照率隨著入射波長的增加有較大起伏，不同相對濕度條件下，變化趨勢基本一致；在可見光、近紅外波段單次散射反照率隨濕度增加而變大，濕度95%時非常接近于1；大于10 μm的熱紅外波段單次散射反照率隨相對濕度增加而減小，具有較強的吸收輻射能力。散射輻射強度受濕度影響較小，隨散射角的增加呈現先減小后增大的趨勢，且增大的趨勢隨著波長的增加而減弱；不同波段上，線偏振和圓偏振隨散射角和相對濕度變化存在差異；在前向和后向僅對入射輻射為圓偏振輻射產生圓偏振散射；散射光的偏振特性及其濕度差異主要表現在后向散射區，多以拱形形式體現。拱頂峰值散射角位置存在差異，且峰值散射角隨相對濕度的降低向后向漂移。

關鍵詞：大氣光學；散射偏振；Mie理論；沙塵粒子群；單次散射反照率；相矩陣

來源出版物：光學學報, 2012, 32(1): 0101002

入選年份：2014

一維光子晶體的全反射隧穿效應的解析研究

劉啟能

摘要：為研究一維光子晶體全反射隧穿效應的解析理論，利用多光束干涉理論推導出一維光子晶體的全反射隧穿導帶頻率滿足的解析公式，從理論上解釋了一維光子晶體的全反射隧穿效應產生的物理機理。利用頻率的解析公式對全反射隧穿導帶的頻率隨周期數、入射角以及周期光學厚度的變化規律進行了解析研究。并與傳輸矩陣法的計算結果進行了比較，結果發現兩種方法得出的結論是吻合的，從而證明了解析理論的正確性。解析理論便于對各參量間的依賴關系進行解析研究，彌補了一維光子晶體研究中數值計算方法的不足。

關鍵詞：光電子學；光子晶體；全反射；隧穿效應；解析法

來源出版物：光學學報, 2012, 32(2): 0219002

入選年份：2014

實現均勻照明的LED系統設計方法

李林，王光珍，王麗莉，等

摘要：針對醫用無影燈的應用要求，提出了一種利用非球面透鏡實現對目標平面均勻照明的方法?；谀芰渴睾愣傻玫焦庠闯錾浣桥c目標面之間的關系，利用Zemax的宏語言編寫優化操作數使透鏡優化滿足上述關系，在非序列模式中對結果進行模擬和優化，并分別對透鏡的前表面三種情況進行模擬，提出并模擬了LED球面陣列，并分析了角度及距離的偏移對照明均勻度的影響。結果表明，1 m距離處實現了直徑為25 cm的平面內的均勻照明，均勻度（平均照度/最大照度）達到96%以上；球面陣列的設計可以滿足無影燈的光分布要求，照明深度達到1 m。

關鍵詞：光學設計；非球面；均勻照明；無影燈；Zemax軟件

來源出版物：光學學報, 2012, 32(2): 0222002

入選年份：2014

基于斯托克斯參量的光彈性應力分布及成像方法研究

李志誠，唐志列，陳萍，等

摘要：提出了一種基于斯托克斯參量測量的實時光彈性應力測量及其成像的新方法，對該方法的原理及參量測量方法進行了深入研究。根據分振幅斯托克斯參量測量原理設計一個實驗系統，利用Equator-Poles（E-P）法定標系統，采用4個性能一致的光電探測器實現光束斯托克斯參量的快速實時測量。用實驗系統測量單色平面偏振光通過光彈性樣品后的斯托克斯參量，求得出射與人射偏振光的相位延遲量，再求得樣品的應力值。運用該方法對有應力分布的平板玻璃和軸向受壓有機玻璃進行測量并掃描成像，得到它們的應力分布圖像。結果：表明，該方法能夠準確、快速和無損地測量光彈性樣品任意位置的應力，實現對應力的實時測量。

關鍵詞：測量；光彈性應力；分振幅斯托克斯參量測量法；應力分布

來源出版物：光學學報, 2012, 32(5): 0512005

入選年份：2014