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基于角谱法的振幅型光子筛的设计和分析

光子学报 2008年第9期37卷 1734-1738页

作者：姜骥付强朱效立刘兴华徐熙平谢常青刘明中国科学院微电子研究所纳米加工与新器件集成实验室北京100029 长春理工大学光电工程学院长春130022

对光子筛的聚焦成像原理作了分析,并用平面波角谱方法对光子筛聚焦成像进行了数值模拟.模拟结果表明,光子筛聚焦具有提高分辨率和抑制高级衍射的优点.在理论分析和计算机模拟的基础上,设计并制作了Fresnel波带片、未平滑处理和平滑处理... 详细信息

对光子筛的聚焦成像原理作了分析,并用平面波角谱方法对光子筛聚焦成像进行了数值模拟.模拟结果表明,光子筛聚焦具有提高分辨率和抑制高级衍射的优点.在理论分析和计算机模拟的基础上,设计并制作了Fresnel波带片、未平滑处理和平滑处理后的光子筛.用波长为532nm激光光源对波带片和光子筛聚焦光斑进行检测.结果表明,光波通过光子筛聚焦后的光斑比波带片的光斑更细,成像对比度更高.

关键词：衍射光学微光学设计光子筛 Fresnel波带片角谱法

改进的带限缩放角谱法在长距离衍射计算的应用

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激光与光电子学进展 2023年第23期60卷 130-136页

作者：郑昕张玉莹戴深宇赵帅季华实验室光电科学与技术研究部广东佛山528200

针对角谱法在远距离衍射计算时的失真问题,分析其原因为有效频谱成分减少和频谱混叠造成的计算误差。结合带限角谱法的频域采样特性,对缩放角谱法进行了改进,并应用于大尺寸方形长焦透镜、圆形轴锥透镜和平顶光束衍射光学元件的衍射场... 详细信息

针对角谱法在远距离衍射计算时的失真问题,分析其原因为有效频谱成分减少和频谱混叠造成的计算误差。结合带限角谱法的频域采样特性,对缩放角谱法进行了改进,并应用于大尺寸方形长焦透镜、圆形轴锥透镜和平顶光束衍射光学元件的衍射场分布计算。结果表明,相较于原始的带限角谱法和缩放角谱法,改进算法获得的衍射场分辨率更高且不存在边缘失真现象,在大尺寸口径、长距离、小衍射场精确计算方面具有重要的应用潜力。

关键词：衍射角谱法失真带限角谱法缩放角谱法

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角谱法的等价形式与近似公式

量子电子学报 2004年第1期21卷 7-10页

作者：邓小玖张士杰胡继刚储德林合肥工业大学物理系安徽合肥230009

运用坐标变换非常简明地证明了平面波角谱衍射理论与第一类瑞利-索末菲衍射积分的等价性,并由角谱表示直接导出衍射的近似公式-菲涅耳-基尔霍夫衍射、菲涅耳衍射、夫琅和费衍射。

关键词：角谱法近似公式等价形式平面波菲涅耳-基尔霍夫衍射菲涅耳衍射夫琅和费衍射

飞行物体对微波链路遮挡效应的角谱法分析(邀请)

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光学技术 2019年第1期45卷 1-5页

作者：黄德丰匡瑛刘娟 Department of Electrical Electronic and Computer Engineering The University of Western Australia 北京理工大学光电学院北京100081

利用包括低轨卫星星座及同步轨道卫星等无线通信空中平台所发出的微波信号,提出一种基于飞行物体对微波的遮挡效应进行飞行物体监测的方法。如何定量分析遮挡效应是这种新方法需要解决的一个关键问题。由于微波衍射和光衍射本质上是相同... 详细信息

利用包括低轨卫星星座及同步轨道卫星等无线通信空中平台所发出的微波信号,提出一种基于飞行物体对微波的遮挡效应进行飞行物体监测的方法。如何定量分析遮挡效应是这种新方法需要解决的一个关键问题。由于微波衍射和光衍射本质上是相同的,提出利用光学分析的方法来解决这一问题。通过将整个微波链路系统用一个简化的光学系统来描述,用角谱法计算并分析了飞行物体相对于微波传播路线的移动速度、飞行物体高度等参数对接收机接收的微波强度的影响,为进一步研究这种新的监测方法奠定了基础。

关键词：角谱法低轨卫星通信衍射地球同步轨道卫星飞行物体的检测、识别和跟踪

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改进的带限缩放角谱法应用于长距离衍射计算

激光与光电子学进展 2023年

作者：郑昕张玉莹戴深宇赵帅季华实验室光电科学与技术研究部

针对角谱法在远距离衍射计算时遇到的失真问题，分析认为其来源于有效频谱成分减少和频谱混叠等计算误差，本文结合带限角谱法的频域采样特性，对缩放角谱法进行了改进，并应用于大尺寸方形长焦透镜、圆形轴锥透镜和平顶光束衍射光学元... 详细信息

针对角谱法在远距离衍射计算时遇到的失真问题，分析认为其来源于有效频谱成分减少和频谱混叠等计算误差，本文结合带限角谱法的频域采样特性，对缩放角谱法进行了改进，并应用于大尺寸方形长焦透镜、圆形轴锥透镜和平顶光束衍射光学元件的衍射场分布计算。结果表明，相较于原始的带限角谱法和缩放角谱法，改进算法获得的衍射场分辨率更高且不存在边缘失真现象，在大尺寸口径、长距离、小衍射场精确计算方面具有重要的应用潜力。

关键词：衍射角谱法失真带限角谱法缩放角谱法

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基于角谱法分析圆形活塞声源近场声特性

压电与声光 2018年第2期40卷 257-261页

作者：张一澍马宏伟王浩添王星西安科技大学机械工程学院陕西西安710054

圆形活塞的声辐射应用较广,大多数超声检测应用中所用的声源,都可视为活塞式辐射器。利用角谱法分析了传播波和倏逝波在声场轴线上的分布与空间位置、声源半径及辐射频率间的关系,通过比较两种波的声压幅值确定了倏逝波的有效传播距离... 详细信息

圆形活塞的声辐射应用较广,大多数超声检测应用中所用的声源,都可视为活塞式辐射器。利用角谱法分析了传播波和倏逝波在声场轴线上的分布与空间位置、声源半径及辐射频率间的关系,通过比较两种波的声压幅值确定了倏逝波的有效传播距离。利用近场声全息(NAH)理论计算了倏逝波在换能器近场空间的声压分布,并对结果进行误差分析。仿真结果表明,基于空间傅里叶变换的角谱法和NAH法均可准确反映圆形活塞辐射近场声压呈现数衰减的分布规律。

关键词：圆形活塞倏逝波角谱法近场声全息(NAH) 换能器

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基于角谱法活塞辐射体近场声压的研究

基于角谱法活塞辐射体近场声压的研究

作者：卫相润陕西师范大学

学位级别：硕士

纵振换能器具有高效大功率的特点,弯曲振动辐射体具有低辐射阻抗和大辐射面积等特点,因而由两者组成的纵弯复合超声辐射系统在实际中广泛应用。纵弯复合超声辐射系统前端的辐射体主要有圆形薄盘和矩形薄板两大类。辐射体受到换能器的激... 详细信息

纵振换能器具有高效大功率的特点,弯曲振动辐射体具有低辐射阻抗和大辐射面积等特点,因而由两者组成的纵弯复合超声辐射系统在实际中广泛应用。纵弯复合超声辐射系统前端的辐射体主要有圆形薄盘和矩形薄板两大类。辐射体受到换能器的激励作用会产生振动响应,从而引起周围空气波动,形成声波和声场,这就是声辐射。辐射声场包括近场和远场。近场处在声源附近,声压与质点速度不同相。在近场范围内,声源辐射的声压随距离的分布比较复杂。由于辐射声场的近场分布不均匀,声压起伏变化较大,因而研究近场声场分布规律对于超声技术的应用具有重要意义,同时也是设计及实际应用超声辐射系统的重要理论基础。波动方程的稳态平面波解由普通的平面波和倏逝波两部分构成。近场声全息技术在声源的近场区域内进行测量,即能获得传播波成分,也能获得倏逝波成分。受此启发,本文利用角谱法对圆形活塞和矩形活塞的声场进行了计算,通过传播波和倏逝波的叠加得到其近场声压的分布,并通过实验进行了验证。具体工作如下:(1)对平面波与倏逝波理论进行了介绍,简单明了地说明了传播波与倏逝波的物理概念,在此基础上介绍了角谱法的基本原理。在频域中对亥姆霍兹方程求解,可以得到平面波的解包括普通的平面波(即传播波)和倏逝波两大类。传播波的相速度比声速大,即为超声速声波,可以通过普通平面波的叠加而得到。倏逝波的相速度比声速小,即为亚声速声波,传播过程中倏逝波的幅值随距离以指数的形式衰减。在一个波长的范围内倏逝波就衰减到很小,可以忽略不计。所以,在近场检测即能获得传播波成分,也能获得倏逝波成分,而在远场检测只能获得传播波成分。角谱法的基本思想是将波分解成无数个平面波,通过平面波的叠加来计算声场的传播。依据角谱法的基本思想,声场中某一点的声压可以唯一且完整地由平面波和倏逝波的叠加来表达。(2)利用角谱法对圆形活塞和矩形活塞的辐射声场进行了计算,通过平面传播波和倏逝波的叠加来得到其近场声压的计算方法。结合数值分析方法,选定声源半径及频率,得到了圆形活塞声源的近场声压分布曲线。结果表明:用角谱法与点源组合法计算得到的近远场分界点一致;声压幅值随着声源半径的增大有所增加,近远场临界距离随着声源半径的增大而增大;声压幅值随着辐射频率的增大有所增加,近远场临界距离随着辐射频率的增大而增大。(3)阶梯盘在辐射理论上应等于对应活塞的辐射,即阶梯盘是活塞式辐射体。本文用阶梯圆盘代替圆形活塞进行了近场声压分布的测试。首先,通过计算得到了单阶梯圆盘的频率方程。其次,编制程序得到单阶梯圆盘的尺寸参数。设计了一个45#钢材的单阶梯圆盘,用超声波发生器激励纵振换能器,阶梯圆盘中心与换能器相连,阶梯圆盘作弯曲振动。记录距阶梯圆盘中心不同距离处的声压级值,最后换算得其声压值,即可得到阶梯圆盘声轴线上的近场声压分布。经测试,实验测试结果与理论计算结果的趋势基本吻合。

关键词：角谱法圆形活塞矩形活塞传播波倏逝波声压

基于角谱法的高频声场重建及其可视化技术研究

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基于角谱法的高频声场重建及其可视化技术研究

作者：邵严锋浙江大学

学位级别：硕士

为实现对高频声场有效地定量评估,推动基于超声辐射力的非接触微操纵技术的发展,本文结合国家高技术研究发展计划(863计划)资助项目《基于超声辐射力的微纳构件三维遥操纵关键技术研究》(2006AA04Z329),在讨论基于角谱法声场重建理论的... 详细信息

为实现对高频声场有效地定量评估,推动基于超声辐射力的非接触微操纵技术的发展,本文结合国家高技术研究发展计划(863计划)资助项目《基于超声辐射力的微纳构件三维遥操纵关键技术研究》(2006AA04Z329),在讨论基于角谱法声场重建理论的基础上,将角谱法引入到高频声场重建中,重点解决了影响高频声场重建精度的四个关键因素,发展了一种基于角谱法的高频声场高精度重建技术,同时结合当前科学计算可视化技术的最新研究成果,将声场重建得到的数据在三维空间内以直观、友好的方式显示出来。同时开发了一套集测量、重建和可视化功能于一体的三维超声场重建实验平台,并利用该平台开展实验研究验证了本文所提出技术的可行性和有效性。具体工作在于:第一章,首先综合论述开展高频声场重建及其可视化技术研究的重要意义,全面论述声场重建及其可视化技术的研究现状和发展趋势,指明了高频声场重建及其可视化技术的研究方向,并提出了本论文的研究内容及各章节的安排。第二章,发展了一种基于角谱法的高频声场重建技术,在重点分析高频声场中测量间距与全息孔径的选取、信息消噪以及逆问题的不适定性等影响重建精度关键因素的基础上,提出了相应的解决方案,提高了高频声场重建精度。开展了几类典型高频辐射声场重建仿真研究,证实了本文提出方法的可行性和有效性。第三章,在完成声场可视化技术总体方案设计的基础上,重点研究了声场可视化过程中测量数据的预处理技术以及实现三维声场可视化的软件关键技术,并采用Visual C++与MATLAB混合编程开发了一套三维声场可视化软件系统。第四章,利用上述研发成果,开发了一套基于针式水听器的声场多点同步测量、重建和可视化实验平台,开展超声场的重建实验研究,并对重建结果与实际测量结果进行了分析比较,证实了本文所提出技术的可靠性与优越性。最后为论文的结论与展望,对全文进行了总结,并展望了下一步研究工作的重点。

关键词：高频声场重建角谱法信号消噪不适定性声场可视化混合编程

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电磁衍射理论中的角谱法

武汉大学学报（自然科学版） 1993年第5期39卷 123-125页

作者：梁宏宇吴庆麟吴世才武汉大学空间物理与电子信息学系

求解电磁波的衍射问题,通常有惠更斯法和角谱法~[1]两种方法,前者为大家所熟知,本文主要用角谱法解电磁波的衍射问题.1角谱法的基本原理将空间某一平面(通常设为 z-0平面)

关键词：电磁波衍射角谱法