物理学

换热器性能分析新方法

柳雄斌，过增元

物理学

换热器性能分析新方法

柳雄斌，过增元

鉴于以加热或冷却为目的的热量传递过程，其不可逆性应以火积 的耗散率来度量，为此可以用换热器中的火积 耗散率定义换热器的当量热阻，它既包含换热器中的传热热阻，还包含了由非逆流形式和非平衡流引起的附加热阻。换热器当量热阻的倒数称之为换热器的当量热导。通过火积 耗散定义的换热器当量热阻建立了传热不可逆性与有效度的联系，并导得了换热器有效度与当量热导（热阻）和热容量流比的统一函数关系式，它适用于不同流程布置的换热器。因此，有效度-热导（热阻）方法能更方便于不同类型换热器性能的分析和比较。

换热器；热阻；NFDA；火积 耗散；熵产

来源出版物：物理学报, 2009, 58(7): 4766-4771

入选年份：2013

构造变系数非线性发展方程精确解的一种方法

套格图桑，斯仁道尔吉

摘要：给出构造变系数非线性发展方程精确解的一种函数变换，并和第二种椭圆方程相结合，借助符号计算系统Mathematica，以带强迫项变系数组合KdV方程为例，得到了该方程新的类Jacobi椭圆函数精确解以及退化后的类孤子解和三角函数解。

关键词：辅助方程；函数变换；变系数非线性发展方程；精确解

来源出版物：物理学报, 2009, 58(4): 2121-2126

入选年份：2013

一类广义非线性扰动色散方程孤立波的近似解

莫嘉琪，陈贤峰

摘要：采用了一个简单而有效的技巧，研究了一类非线性扰动色散方程，首先引入求解相应典型方程的孤立波解。然后利用同伦映射方法得到了原非线性扰动色散方程奇异孤立波的近似解。

关键词：孤立波；扰动色散方程；同伦映射

来源出版物：物理学报, 2010, 59(3): 1403-1408

入选年份：2013

离子束溅射Ge量子点的应变调制生长

杨杰，王茺，靳映霞，等

摘要：采用离子束溅射技术制备了单层和双层 Ge量子点，通过原子力显微镜对比了不同Si隔离层厚度和不同掩埋量子点密度情况下表层量子点的尺寸和形貌差异，系统研究了掩埋 Ge量子点产生的应变对表层量子点的浸润层及形核的影响，并用埋置应变模型对其进行解释。实验结果表明，覆盖Ge量子点的Si隔离层中分布着的应变场，导致表层量子点浸润层厚度的降低，从而增大点的体积；应变强度随隔离层厚度的减小而增加，造成表层量子点形状和尺寸的变化；此外，应变还调控了表层量子点的空间分布。

关键词：Ge量子点；埋层应变；离子束溅射

来源出版物：物理学报, 2012, 61(1): 016804

入选年份：2013

基于微分同调和混沌分析的集成三相变流电路的降阶方法

查晓明，张扬，孙建军，等

摘要：本文针对两单元并联集成三相交直流变流电路，推导出其在正弦脉宽调制（SPWM）下的一般仿射方程。通过微分同调原理得到了降阶化简的判定条件和主要等值参数算法。通过混沌分析的轨迹图描述了系统参数与不同条件的关系，并针对该电路进行特征值计算，证实该方法可以回避特征值的直接求解而降阶系统。最后，根据上述参数进行仿真分析，验证了近似化简方法的有效性和适用范围。

关键词：微分同调；混沌分析；降阶方法；集成三相变流电路

来源出版物：物理学报, 2012, 61(2): 020505

入选年份：2013

一种新型的双向长距离光纤混沌保密通信系统性能研究

刘宇然，吴正茂，吴加贵，等

摘要：基于两个在驱动混沌信号注入下的响应半导体激光器之间的混沌同步，提出了一种新型的可实现信息双向、长距离保密传输的系统，并建立了相应的理论模型。利用该理论模型，研究了系统的双向传输性能、安全性能以及系统性能随传输距离的变化。结果表明：两个响应激光器在受到发自同一驱动混沌激光器的混沌光注入下，其混沌输出虽然与注入混沌信号相差很大，但两个响应激光器的混沌输出却能实现非常好的无时间延迟的等时同步；对窃听者可能获取信息的各个途径进行了考察，结果显示该系统具有很好的安全性；采用普通单模光纤作为传输信道，信息经过50 km传输后，解调信息Q因子可达到6以上；采用色散位移光纤，信息经过200 km的传输，解调信息Q因子还可达6以上。

关键词：半导体激光器；混沌同步；双向通信；光纤

来源出版物：物理学报, 2012, 61(2): 024203

入选年份：2013

基于负氢离子源的全三维PIC/MCC模拟算法研究

杨超，刘大刚，王小敏，等

摘要：在分析负氢离子源中等离子体物理机理基础下，研究并优化粒子模拟算法，设计高效的粒子存储方法。研究并运用粒子碰撞蒙特卡罗方法，考虑等离子体势以及带电粒子间库仑碰撞，研制了全三维粒子模拟/蒙特卡罗算法（PIC/MCC）。采用磁荷模型，运用时域有限差分方法计算多峰磁场，并结合国外负氢离子源JT-60U，考虑负氢离子源中主要反应，对全三维 PIC/MCC模拟算法模拟验证。

关键词：负氢离子源；粒子模拟；蒙特卡罗

来源出版物：物理学报, 2012, 61(4): 045204

入选年份：2013

中国近58年温度极端事件的区域特征及其与气候突变的联系

龚志强，王晓娟，支蓉，等

摘要：运用动力学自相关因子指数Q分析中国温度的时空变化特征，得到8个不同的动力学温度变化特征区：准噶尔区、东北区、西北区、西南东区、西南西区、华北区、东南区和中南区。初步讨论了这些特征区的年均温度变化和极端温度年出现天数及其与温度突变的关系，以及不同温度段对中国近58年增暖的可能影响。研究结果表明：1）准噶尔区、东北区等 7个温度特征区近 58年的年均温和极端高温的年出现天数均表现为增长趋势，极端低温天数则为降低趋势，极端高温的变化与温度增暖呈正相关，与极端低温则呈负相关。同时，北方涛动、南方涛动、北太平洋涛动和ENSO与中国北方及西南各区域温度变化相关性较显著，El Niño与中国东南区和中南区温度变化的相关性较显著；2）对中国各区域（除东南区外）的温度增暖起主要作用的温度段为极端/相对高温段年发生天数的增加和极端/相对低温段年发生天数的减少，而常温段的作用相对较小；正是这种两头变化较大，中间变化较小的跷跷板现象导致了中国各区域的增温；3）极端高温/低温突变发生的时间较温度突变的时间晚 3～4年，即温度突变的过程可能是极端温度事件由一个相对稳定状态向另一个稳定状态演变的过程。

关键词：Q指数；温度段；极端温度；温度突变

来源出版物：物理学报, 2009, 58(6): 4342-4353

入选年份：2014

一个新的超混沌系统

刘明华，冯久超

摘要：基于一个新三维混沌系统，通过引入非线性控制器，构造出一个新的四维超混沌系统，并对该系统的动

力学行为进行了研究，包括它的 Lyapunov指数谱、分岔图等。分析表明，新的四维系统随着新引入的参数变化呈现周期、复杂周期、混沌及超混沌动力学行为；设计的硬件电路的实验结果也证实了相关结果。

关键词：超混沌；Lyapunov指数；分岔图；混沌电路

来源出版物：物理学报, 2009, 58(7): 4457-4462

入选年份：2014

滑动去趋势波动分析与近似熵在动力学结构突变检测中的性能比较

何文平，吴琼，张文，等

摘要：近似熵（ApEn）被认为是一种有效的动力学结构突变检测方法。将一种新的动力学结构检测方法-滑动去趋势波动分析（MDFA）与ApEn的检测结果进行了比较，检验了新方法的性能。结果表明，新方法的检测结果几乎不依赖于子序列的长度，而ApEn虽然能在一定程度上识别系统的动力学结构突变，但其检测结果依赖于子序列长度，且不能准确地检测出突变点的位置。因此，相对于ApEn方法而言，MDFA方法更适合于动力学结构突变检测，其优越性是显而易见的。

关键词：滑动去趋势波动分析；近似熵；动力学结构突变

来源出版物：物理学报, 2009, 58(4): 2862-2871

入选年份：2014

氮铁共掺锐钛矿相TiO2电子结构和光学性质的第一性原理研究

张学军，高攀，柳清菊

摘要：本文采用基于密度泛函理论的平面波超软赝势方法研究了N，Fe共掺杂TiO2的晶体结构、电子结构和光学性质。研究表明，N，Fe共掺杂TiO2的晶格体积、原子间的键长及原子的电荷量发生变化，导致晶体中产生八面体偶极矩，并因此光生电子-空穴对有效分离，提高TiO2的光催化活性；N，Fe共掺杂同时在导带底和价带顶形成了杂质能级，使TiO2的禁带宽度变窄，光吸收带边红移到可见光区，这些杂质能级可以降低光生载流子的复合概率，提高TiO2的光催化效率；与Fe掺杂TiO2的态密度相比，共掺杂位于价带顶的杂质能级的态密度峰明显增大，导致电子从杂质能级跃迁到导带的概率增加，使其对太阳能的利用率提高；在不考虑杂质能级的情况下，与纯TiO2相比，N，Fe共掺杂TiO2的带边位置只有微小变化，因此N，Fe共掺杂TiO2的强氧化还原能力得以保持。

关键词：第一性原理计算；氮铁共掺杂锐钛矿相TiO2；电子结构；光学性质

来源出版物：物理学报, 2010, 59(7): 4930-4938

入选年份：2014

量子粒子群优化算法的收敛性分析及控制参数研究

方伟，孙俊，谢振平，等

摘要：通过分析粒子群优化算法的特点，将粒子放在量子空间来描述，建立粒子的量子势能场模型，并结合群体的群集性推导了量子粒子群优化（QPSO）算法。在随机算法全局收敛定理的框架下，讨论了QPSO算法的收敛性，证明QPSO算法是一种全局收敛的算法。针对QPSO算法的唯一控制参数，提出了三种控制策略，结合标准测试函数的仿真结果给出了具有实际指导意义的控制参数选择方法。

关键词：量子系统；势阱；全局收敛；粒子群优化

来源出版物：物理学报, 2010, 59(6): 3686-3694

入选年份：2014

基于改进混合蛙跳算法的认知无线电协作频谱感知

郑仕链，楼才义，杨小牛

摘要：提出了一种改进的混合蛙跳算法（shuffled frog leaping algoritbm，SFLA），并提出了基于改进SFLA的认知无线电协作频谱感知方法，通过仿真对改进 SFLA算法性能与传统SFLA算法性能进行了比较，并对本文提出的基于改进SFLA的协作感知方法与已有的基于修正偏差因子（modified deflection coefficient，MDC）的协作感知方法性能进行了比较。结果：表明改进 SFLA算法性能优于传统SFLA；基于改进SFLA的协作感知方法比MDC方法能获得更大的检测概率，验证了基于改进SFLA的协作感知方法的优越性。

关键词：认知无线电；频谱感知；混合蛙跳算法

来源出版物：物理学报, 2010, 59(5): 3611-3617

入选年份：2014

对称型单负交替一维光子晶体的能带结构

张正仁，隆正文，袁玉群，等

摘要：构造了（AB）N（BA）N对称型两种单负材料交

替一维光子晶体，利用传输矩阵法进行数值模拟。结果：表明：这种单负交替对称型一维光子晶体具有一种特殊带隙结构，该带隙不敏感于入射角和晶格的无序性。在该带隙内出现了两个隧穿模，该隧穿模不敏感于入射角的改变和晶格的无序性，但能带及带隙内的隧穿模却敏感于晶格标度和周期数的变化；随着入射角的改变，带隙两侧的隧穿模趋于简并。这些特性对在利用此结构光子晶体设计双重超窄带滤波器时，具有一定的参考价值。

关键词：光子晶体；单负材料；光子带隙

来源出版物：物理学报, 2010, 59(1): 587-591

入选年份：2014

黄土高原地表能量不闭合度与垂直感热平流的关系

张强，李宏宇

摘要：地表能量不平衡问题一直是陆面过程研究的一个重要科学难题。本文利用在陇中黄土高原观测的陆面过程资料，分析了气候地表能量不闭合度和短期地表能量不闭合度的分布特征，研究了地表能量不闭合度与垂直速度之间的关系，发现地表能量不闭合与垂直速度具有很好的相关性。并且，估算了近地层垂直感热平流通量，分析了考虑垂直感热平流后的地表能量平衡的特征，发现引入垂直感热平流输送对地表能量不闭合度有明显的改进。

关键词：黄土高原；非均匀性；垂直感热平流；能量不闭合度

来源出版物：物理学报, 2010, 59(8): 5888-5895

入选年份：2014

的微观表述

程雪涛，梁新刚，徐向华

摘要：在近独立粒子组成的系统中，Boltzmann发现了系统熵与其微观状态数的对数之间的正比关系，为熵这一物理概念提供了微观解释，Planck将其总结为著名的Boltzmann熵公式S=k lnΩ。与此对应，给出了单原子理想气体系统中火 积 的微观表达式，证明了火 积 为广延量。分析讨论了孤立系统从不平衡态发展到热平衡态过程中系统微观状态数、熵、火 积 的变化情况，结果表明在该过程中系统的微观状态数、熵向着增加方向发展，而火 积 则向着减小方向发展，从而在微观角度证明了火 积 减原理。微观状态数是度量系统无序度的基本量，其增加是该过程不可逆的本质原因，火 积 与熵既是微观状态数的单值函数，又能反映系统在该过程中发生的状态变化，因此均可反映该过程的不可逆性。

关键词：微观状态数；熵；火积；不可逆性

来源出版物：物理学报, 2011, 60(6): 060512

入选年份：2014

研究一维掺杂声子晶体缺陷模的解析方法

刘启能

摘要：为了对一维掺杂声子晶体的缺陷模进行解析研究，利用多波束干涉原理和布洛赫定理，推导出一维掺杂声子晶体的缺陷模频率的解析公式。利用它对一维掺杂声子晶体的缺陷模进行了解析研究，得到了缺陷模频率的变化规律。该方法克服了其他方法不能对缺陷模进行解析研究的不足，是一种研究一维掺杂声子晶体的缺陷模的精确、有效方法。

关键词：声子晶体；声波；缺陷模；解析方法

来源出版物：物理学报, 2011, 60(4): 044302

入选年份：2014

各向异性圆柱掺杂光子晶体的缺陷模及其量子效应

刘启能

摘要：利用光波在一维各向异性圆柱掺杂光子晶体中径向受限的条件，研究了光波在其中出现的模式量子效应，并利用特征矩阵法计算了TE波和TM波各模式的缺陷模的变化规律，得出了一些一维各向异性圆柱光子晶体缺陷模的新结构。缺陷模的频率和透射角都随模式量子数的增加而增大。同一模式缺陷模的频率随圆柱半径的增加而减小。

关键词：圆柱光子晶体；各向异性介质；量子效应；缺陷模

来源出版物：物理学报, 2011, 60(1): 014217

入选年份：2014

几种不同类型土壤的VIS-NIR光谱特性及有机质响应波段

纪文君，史舟，周清，等

摘要：利用高光谱遥感技术估测土壤有机质含量是精准农业发展的必然要求。本研究测量并分析了7组不同地

区不同类型共791个土壤样品在350～2500 nm的光谱反射率及一阶微分曲线，并对土壤有机质含量和光谱反射率进行相关性分析，同时对前人研究中有关有机质的光谱响应波段进行了总结。结果：发现，600～800 nm波段可以作为研究区域内不同类型土壤共同的有机质光谱响应波段，这对进一步建立不同土壤类型相对统一的有机质预测模型具有一定意义。研究还发现，有机质含量高于 2%并不是高光谱预测土壤有机质含量必要的前提条件。

关键词：高光谱；土壤有机质；响应波段；相关分析

来源出版物：红外与毫米波学报, 2012, 31(3): 277-282

入选年份：2014

合成孔径激光成像雷达（Ⅴ）：成像分辨率和天线孔径函数

刘立人

摘要：基于合成孔径激光成像雷达（SAIL）二维数据收集方程和成像算法，研究了圆形孔径和矩形孔径光学望远镜天线的方位向成像分辨率，导出了点扩展函数的解析表达式，分析了理想成像点尺寸及其光学足迹中心偏离、相位二次项匹配滤波失匹、空间采样宽度、采样周期等的影响；也研究了距离向成像分辨率并分析了非线性啁啾补偿等的影响。对于各种影响因素都给出了数学判据，特别是发现了矩形孔径的光学望远镜可以产生适合于SAIL扫描方式的矩形光学足趾并消除方位向分辨率不均匀降低，可以设计最佳的矩形孔径的尺度分别控制光学足趾在方位向及其垂直方向上的尺度，得到大扫描宽度和高方位向分辨率；也发现了目标外差延时必须尽量小以克服非线性啁啾和初始光频不稳定性相位误差。

关键词：合成孔径激光成像雷达；圆形孔径；矩形孔径；点日标激光雷达数据收集方程；方位向分辨率；距离向分辨率；点扩展甬数；外差接收方向性函数；光束发散度函数

来源出版物：光学学报, 2009, 29(5): 1408-1415

入选年份：2014

尺度缩小合成孔径激光雷达的二维成像实验

周煜，许楠，栾竹，等

摘要：在尺度缩小的合成孔径激光成像雷达实验室装置上，实现了一个二维图案目标的同时方位向和距离向的二维成像，达到扫描条带宽度≤10 mm和分辨率约为1.2 mm×2 mm。

关键词：合成孔径激光成像雷达；二维成像；方位向；距离向

来源出版物：光学学报, 2009, 29(7): 2030-2032

入选年份：2014

角谱衍射公式的快速傅里叶变换计算及在数字全息波面重建中的应用

李俊昌

摘要：从取样定理出发，对角谱衍射公式及逆运算的快速傅里叶变换（FFT）进行了研究。基于研究结果。讨论数字全息研究中物光通过一个光学系统到达 CCD探测器的波面重建问题。提出物光场的逆运算追迹重建及像空间波面重建两种方法。最后，通过数字全息实验及波面重建计算，对两种波面重建方法的可行性作出证明。

关键词：衍射计算；数字全息；波面重建

来源出版物：光学学报, 2009, 29(5): 1163-1167

入选年份：2014

基于倾斜刃边法的调制传递函数计算及图像复原

李铁成，陶小平，冯华君，等

摘要：调制传递函数（MTF）是描述光学成像系统信息传递频率特性的一个关键指标。在成像系统满足线性和空间不变性的条件下，对于含有点、狭缝和边缘等不同特征的图像，可以使用相应的方法计算得到成像系统的MTF。采用了倾斜刃边法来计算得到成像系统的MTF，分析了成像器件和算法步骤对计算结果产生的影响，进行了相应的校正，提高了汁算结果的准确性。运用MTF补偿（MTFC）技术，分别使用了镜头MTF的设计值、测量值和计算值对实际拍摄得到的图像进行了复原。通过对以上 3种复原图进行对比，实验结果证明了 MTF计算值的可靠性和用于降质图像复原时的有效性。

关键词：图像处理；调制传递函数；倾斜刃边法；边缘扩展函数；线扩展函数

来源出版物：光学学报, 2010, 30(10): 2891-2897

入选年份：2014

舰船尾流激光后向散射特性研究

王向伟，周田华，陈卫标

摘要：根据尾流气泡群的密度随深度和时间的变化规律

以及尾流气泡的浮升运动规律，建立了一种尾流气泡分布模型。基于单个气泡的米氏散射理论，利用多层介质蒙特卡罗模拟方法，对I，IA，IB类海水下的尾流气泡激光后向散射特性进行了模拟。对激光发射深度分别位于海面以下20 m和30 m处，综合考虑浮游植物影响的散射结果进行了分析。结果：表明，沿尾流纵向，由尾流远区到舰船尾流中心区的激光后向散射逐渐增强；海水中浮游植物对后向散射光有显著影响。同时也证明了可利用尾流气泡群的激光后向散射做为鱼雷的引信。

关键词：散射；舰船尾流；蒙特卡罗方法；气泡群；浮游植物

来源出版物：光学学报, 2010, 30(1): 14-18

入选年份：2014

8～12 μm折-衍混合物镜超宽温度消热差设计

陈潇，杨建峰，马小龙，等

摘要：介绍了一个大视场大相对孔径红外物镜的消热差设计。该系统工作波段为8～12 μm，全视场角为40°，焦距为6 mm，相对孔径为1.25，总长为50 mm，后工作距为15 mm。系统采用三片式结构，仅使用了锗和硒化锌两种材料。引入了一个衍射面和两个二次非球面，使结构简单化，轻量化，并很好地提高了成像质量。在–80℃～200℃温度范围内利用衍射元件实现了消热差设计，并给出了–80℃～200℃下系统的像质评价结果。设计结果表明，在空间频率为16 lp/mm处，各个温度下的系统传递函数（MTF）值均大于0.7，接近于衍射极限，成像质量良好，实现了在超宽温度范围的消热差设计。

关键词：红外光学系统；消热差；衍射元件；非球面；大视场

来源出版物：光学学报, 2010, 30(7): 2089-2092

入选年份：2014

红外搜索与跟踪系统中光学系统的设计

薛慧

摘要：完成了红外搜索与跟踪（IRST）系统中光学系统的设计，工作波段为8～12 μm。首先分析了IRST系统的特性，详细介绍了其光学系统的组成。系统结构采用卡塞格林反射式，通过折/衍混合元件校正剩余像差，完成了二次成像。通过简单机电方式补偿热差，使系统在–40℃～+60℃温度范围内性能均接近衍射极限。通过对主镜和次镜加遮光罩的措施抑制系统杂散光，使红外探测系统的信噪比得以提高，图像对比度得到增强。实验结果表明，此系统性能良好。

关键词：成像系统；光学系统设计；卡塞格林；衍射光学元件；热平衡；杂散光抑制

来源出版物：光学学报, 2010, 30(8): 2383-2386

入选年份：2014

大视场高分辨力星载成像光谱仪光学系统设计

薛庆生，黄煜，林冠宇

摘要：大视场、高分辨力星载成像光谱仪已成为空间遥感的迫切需求。根据大视场、高分辨力的研究目标，提出了先视场分离分光再用分色片分光的设计方法，分析了视场分离分光的原理。设计了一个全反射式星载成像光谱仪光学系统，该系统由指向镜、11.42°远心离轴三反消像散（TMA）前置望远系统和4个Offner凸面光栅光谱成像系统组成，通过恰当选择4个光谱成像系统的变倍比来实现 2种探测器的匹配。运用光学设计软件CODE V对成像光谱仪调制系统进行了光线追迹和优化，并对设计结果进行了分析。分析结果表明，光学系统在各个谱段的光学传递函数均达到0.7以上，完全满足设计指标要求；同时证明了设计方法是可行的。

关键词：光学设计；成像光谱仪；离轴三反消像散；凸面光栅；Offner光谱成像系统

来源出版物：光学学报, 2011, 31(8): 0822001

入选年份：2014

基于S变换的解相技术研究

蒋模华，陈文静，郑志平

摘要：S变换结合了窗口傅里叶变换和小波变换的优点，是一种很有应用前景的时-频信号分析技术。相比窗口傅里叶变换，S变换的窗口大小随频率调整，具良好的时-频分辨能力；与小波变换相比，它的时-频表示形式更加直观，且与傅里叶频谱保持联系。在空间/时间方向上，所有位置S变换谱的叠加构成完整的傅里叶谱，而小波变换并不具备频谱的概念。讨论了一维S变换在基于条纹投影的光学三维测量中的应用，研究了基于滤波方式的S变换轮廓术；严格推导了条纹图的S变换表达式，完善了基于“脊”处理思想的S变换轮廓术，利用表达式中的调制度信息，研究了基于调制度排序的可靠度相位展开算法在S变换轮廓术的应用；讨论了一维广义S变换对条纹处理的影响。

关键词：测量；光学三维测量；条纹时频分析；S变换；相位计算

来源出版物：光学学报, 2011, 31(4): 0412001

入选年份：2014

聚焦函数性能评价指标设计及最优函数选取

翟永平，周东翔，刘云辉，等

摘要：显微镜自动聚焦其核心问题在于聚焦函数的设计及选取，针对目前自动聚焦函数选取缺乏客观定量标准的问题，在分析聚焦函数曲线特征的基础上，设计了陡峭区宽度、清晰度比率、陡峭度、平缓区波动量、局部极值因子和灵敏度等6个定量评价指标，这些指标不仅能用于最优函数的选取，还可以为新的聚焦函数的设计提供理论依据。然后，以这些指标为依据，对目前已经提出的12种典型聚焦函数的性能进行了定量评估，评估过程考虑了图像内容多寡对聚焦函数性能的影响。最后以两阶段聚焦过程为例给出了最优函数：在粗聚焦阶段，方差函数为最优函数，在精细聚焦阶段，Brenner函数为最优函数。

关键词：显微术；自动聚焦；聚焦函数；评价指标；图像内容密度；最优函数

来源出版物：光学学报, 2011, 31(4): 0418002

入选年份：2014

基于数字微镜器件的压缩感知关联成像研究

陆明海，沈夏，韩申生

摘要：将数字微镜器件（DMD）应用于压缩感知（CS）关联成像，在该成像方案中，只需用无空间分辨能力的桶探测器，并结合相应的算法就能得到物体的像；将此成像方案应用于多光谱成像，仅需用线列探测器就能得到物体多光谱像，简化了多光谱成像探测的光电记录过程。通过对关联成像和CS理论的介绍阐明了成像原理。在实验平台上搭建演示装置，分别用强度关联算法和CS算法计算得到物体像，通过比较表明CS算法提取信息的效率更高；且实验表明在透镜口径足够大时，成像系统的分辨率由DMD面元大小决定。在原成像装置上，对桶探测器接收的光强信号进行谱分辨测量，线列探测器记录各光谱信号，利用CS关联成像方法得到物体多光谱像。

关键词：成像系统；关联成像；压缩感知；多光谱成像；数字微镜器件

来源出版物：光学学报, 2011, 31(7): 0711002

入选年份：2014

薄膜太阳能电池异型布拉格背反射结构设计与制作

周舟，周健，孙晓玮，等

摘要：根据多光束干涉原理设计出用于薄膜太阳能电池的异型布拉格背反射器（IDBR）。该异型布拉格背反射结构由两对非晶硅（36.5 nm）/二氧化硅（81 nm）分布式布拉格反射器（DBR）结构与三对非晶硅（73 nm）/二氧化硅（162 nm）DBR结构组合而成。讨论了不同结构的背反射器性能，分析了IDBR中心波长与层数的选择依据。采用迭代法计算了IDBR的反射性能。用等离子体增强化学气相沉积法（PECVD）在硅衬底上生长出具有5对α-Si：H/SiO2结构的IDBR，并测试其反射光谱曲线。实验证明该反射器在420～1400 nm的光谱范围内设计反射率达到87%，在600～1300 nm波长范围内的平均反射率高达91.6%，从而具有显著提高太阳能电池的宽谱吸收效率的潜力。

关键词：薄膜；薄膜太阳能电池；异型布拉格背反射镜；迭代法；等离子体增强化学气相沉积

来源出版物：光学学报, 2011, 31(7): 0731002

入选年份：2014

大数值孔径产业化极紫外投影光刻物镜设计

刘菲，李艳秋

摘要：极紫外光刻技术（EUVL）是半导体制造实现22 nm及以下节点的下一代光刻技术，高分辨投影物镜的设计是实现高分辨光刻的关键技术。为设计满足22 nm产业化光刻机需求的极紫外光刻投影物镜，采用6枚高次非球面反射镜，像方数值孔径达到 0.3，像方视场宽度达到 1.5 mm。整个曝光视场内的平均波像差均方根值（RMS）为0.0228 λ，不采用任何分辨率增强技术的情况下，75 nm光学成像的焦深内，25 nm分辨力的光学调制传递函数（MTF）大于45%。在部分相干因子为0.5～0.8的照明条件下，畸变小于 1.6 nm，线宽变化小于1.6%。物面到像面的距离为1075 mm，像方工作距大于30 mm。该物镜结合离轴照明或相移掩模等分辨率增强技术，能够在更大的焦深内实现22 nm光刻分辨率的光刻胶成像，满足半导体制造中22 nm节点技术对产业化极紫外光刻物镜的需求。

关键词：光学设计；投影物镜；高次非球面；极紫外光刻（EUVL）

来源出版物：光学学报, 2011, 31(2): 0222003

入选年份：2014

沙尘气溶胶粒子群的散射和偏振特性

郝增周，龚芳，潘德炉，等

摘要：根据Mie散射理论，以对数正态分布函数描述沙尘气溶胶粒子群的粒径尺度分布，计算了沙尘气溶胶粒子群在 0.2～40 μm波段间对太阳短波辐射和地球大气长波辐射的单次散射反照率、散射相矩阵函数，揭示了不同相对湿度时，沙尘粒子群对入射辐射的散射和偏振的特征。结果：表明，沙尘粒子群的单次散射反照率随着入射波长的增加有较大起伏，不同相对湿度条件下，变化趋势基本一致；在可见光、近红外波段单次散射反照率随湿度增加而变大，湿度95%时非常接近于1；大于10 μm的热红外波段单次散射反照率随相对湿度增加而减小，具有较强的吸收辐射能力。散射辐射强度受湿度影响较小，随散射角的增加呈现先减小后增大的趋势，且增大的趋势随着波长的增加而减弱；不同波段上，线偏振和圆偏振随散射角和相对湿度变化存在差异；在前向和后向仅对入射辐射为圆偏振辐射产生圆偏振散射；散射光的偏振特性及其湿度差异主要表现在后向散射区，多以拱形形式体现。拱顶峰值散射角位置存在差异，且峰值散射角随相对湿度的降低向后向漂移。

关键词：大气光学；散射偏振；Mie理论；沙尘粒子群；单次散射反照率；相矩阵

来源出版物：光学学报, 2012, 32(1): 0101002

入选年份：2014

一维光子晶体的全反射隧穿效应的解析研究

刘启能

摘要：为研究一维光子晶体全反射隧穿效应的解析理论，利用多光束干涉理论推导出一维光子晶体的全反射隧穿导带频率满足的解析公式，从理论上解释了一维光子晶体的全反射隧穿效应产生的物理机理。利用频率的解析公式对全反射隧穿导带的频率随周期数、入射角以及周期光学厚度的变化规律进行了解析研究。并与传输矩阵法的计算结果进行了比较，结果发现两种方法得出的结论是吻合的，从而证明了解析理论的正确性。解析理论便于对各参量间的依赖关系进行解析研究，弥补了一维光子晶体研究中数值计算方法的不足。

关键词：光电子学；光子晶体；全反射；隧穿效应；解析法

来源出版物：光学学报, 2012, 32(2): 0219002

入选年份：2014

实现均匀照明的LED系统设计方法

李林，王光珍，王丽莉，等

摘要：针对医用无影灯的应用要求，提出了一种利用非球面透镜实现对目标平面均匀照明的方法。基于能量守恒定律得到光源出射角与目标面之间的关系，利用Zemax的宏语言编写优化操作数使透镜优化满足上述关系，在非序列模式中对结果进行模拟和优化，并分别对透镜的前表面三种情况进行模拟，提出并模拟了LED球面阵列，并分析了角度及距离的偏移对照明均匀度的影响。结果表明，1 m距离处实现了直径为25 cm的平面内的均匀照明，均匀度（平均照度/最大照度）达到96%以上；球面阵列的设计可以满足无影灯的光分布要求，照明深度达到1 m。

关键词：光学设计；非球面；均匀照明；无影灯；Zemax软件

来源出版物：光学学报, 2012, 32(2): 0222002

入选年份：2014

基于斯托克斯参量的光弹性应力分布及成像方法研究

李志诚，唐志列，陈萍，等

摘要：提出了一种基于斯托克斯参量测量的实时光弹性应力测量及其成像的新方法，对该方法的原理及参量测量方法进行了深入研究。根据分振幅斯托克斯参量测量原理设计一个实验系统，利用Equator-Poles（E-P）法定标系统，采用4个性能一致的光电探测器实现光束斯托克斯参量的快速实时测量。用实验系统测量单色平面偏振光通过光弹性样品后的斯托克斯参量，求得出射与人射偏振光的相位延迟量，再求得样品的应力值。运用该方法对有应力分布的平板玻璃和轴向受压有机玻璃进行测量并扫描成像，得到它们的应力分布图像。结果：表明，该方法能够准确、快速和无损地测量光弹性样品任意位置的应力，实现对应力的实时测量。

关键词：测量；光弹性应力；分振幅斯托克斯参量测量法；应力分布

来源出版物：光学学报, 2012, 32(5): 0512005

入选年份：2014