物理光学

摘要： 介绍了课题组设计的一种物理光学综合实验仪,文中先对物理光学综合实验仪的设计光路进行了介绍,接着对设计制作好的物理光学综合实验仪进行了性能测试,实验表明物理光学综合实验仪满足了预期设计功能.

摘要： 课程思政是实现“三全育人”的有效途径,也是高校落实立德树人的必然要求.课程思政要求专业课的知识传授、能力培养和思想塑造的内在功能同时实现.物理光学是光电信息技术类专业重要的专业基础课.对课程中蕴含的思政元素与具体教学实施,以及教学效果进行了阐述.实践结果表明将课程思政元素融入课堂教学当中,实现了专业课育才育人的目的.

摘要： 基于多坐标变换技术,依次对一维艾里光束、二维艾里光束以及艾里涡旋光束进行不同坐标系下的变换,实现了艾里光束的两个边瓣方向和嵌入的光学涡旋方向在0到2π范围内的自由调控。分析了边瓣夹角分别为钝角和锐角时的艾里光束以及边瓣垂直时的艾里涡旋光束在传播距离0、2、6、10 cm处的传播动力学特性。理论与实验研究结果表明,通过边瓣夹角的变化,可以使调控后的光束沿任意抛物线轨迹及传播方向运动。此外,当边瓣方向相反时,通过添加位移因子d,实现了嵌入的光学涡旋拓扑荷的原位测量。该方法不需要额外的光学元件,并且不受环境振动和寄生干扰的影响。本文方法将促进艾里涡旋光束在微粒捕获和光学清扫等领域的应用,并且具有普适性,可用于不同复合光场的组合与拆解,为其多维调控提供了新的解决思路。

摘要： 《临床光学》是美国眼科协会AAO的基础与临床科学教程BCSC,国家医学考试的ICO考试点的第二步必考科目必考书。之前考ICO,大家都需要读英文原版教材,因为一直没有中文版,所以很苦恼。石一宁教授经过数年的协商和努力,终于取得了美国方面的许可,并集合国内视光学方面一流的专家团队,将此书翻译为中英文对照版。便于大家学习。该书中英文对照排版,共计678页,10章,包括:导言、光学快速入门指南和如何验光;第1章几何光学;第2章物理光学;第3章人眼光学;第4章临床屈光学;第5章接触镜;第6章人工晶状体;第7章屈光手术中需要注意的光学问题;第8章光学仪器;第9章视觉康复。每章后附1-10道复习题,书末附39道总复习题。该书由高祥璐教授为总审校,6位国内专家和IOC中国项目和考试主考官为此书作序。

摘要： 涡旋光场是一类具有螺旋型波前的特殊结构光场,因其携带相位奇点、轨道角动量以及拥有中央暗核结构等物理特性,被广泛应用于光学微操纵、大容量光通信、超分辨成像等领域。通过对涡旋光场传统的物理维度(振幅、偏振、频率)进行调控,可以得到模式更加丰富、应用领域更广泛的新型涡旋光场。此外,涡旋光场还有一个非常重要的调控维度,即相干性。近年来,研究人员通过对涡旋光场的相干性进行调控得到了一类新型涡旋光场,即部分相干涡旋光场。相比于完全相干涡旋光场,部分相干涡旋光场在某些领域更具优势,如具有较高的抗湍流大气干扰性、更丰富的光束整形、更高的自修复能力和更强的微粒捕获能力等。本综述介绍了近年来整数阶和分数阶涡旋光场相干性调控方面的研究进展,重点对部分相干涡旋光场的理论模型、产生方法、传输特性、拓扑荷测量、应用等方面进行了详细阐述。

摘要： 目标雷达散射截面积(Radar Cross Section,RCS)计算在隐身设计、电子对抗、目标探测、识别和成像等方面具有重要的研究价值,是目标电磁散射特性的重点研究方向。针对复杂目标RCS估计问题,基于属性散射中心模型的单一方法在估计大角度范围的目标RCS时会产生较大误差,而物理光学方法需要在每个观察角度对目标表面的面元进行遮挡判别才能准确得到目标RCS,计算量大。因此,本文提出一种联合属性散射中心模型和物理光学的处理方法,在部分观察角度通过物理光学方法分析确定目标的属性参数集,再通过属性散射中心模型分析快速估计任意观察角度、不同频率下的目标RCS,获得在大角度范围的结果更加准确、计算量更小。最后采用FEKO软件仿真验证了所提方法的有效性。

摘要： 基于由倾斜角余弦平方根表达的倾斜因子,在直角坐标系中分别给出适用于分析对称小平坦波面衍射源的衍射远场特性和适用于分析对称会聚波面衍射源的焦平面光场特性的非傍轴衍射积分公式。阐明上述两个非傍轴衍射积分公式的互易性及满足互易性的光场条件。结合透镜对光波波面法线的变迹功能,验证满足正弦条件的透镜物像共轭平面之间的小平坦波面光场尺度变换特性,并明确了尺度变换关系的适用条件。

摘要： 作为表征光具有振动偏向性的本征参量,一直以来偏振都是光场空域调控中重要的研究对象。相较于传统标量光场,具有偏振非均匀分布的矢量光场强调了这种振动偏向性会存在空间差异。早期研究者对矢量光场的调控研究仅限于单个二维平面,主要实现单一偏振参量的模式控制;在此基础上研究人员又对其振幅与相位进行控制,实现了涵盖三个基本调控自由度的多模态矢量光场生成。近年来随着多模态矢量光场在光信息传输、焦场设计、光学微操纵等领域的深度应用,其调控效率的提高与调控维度的纵向延伸两方面研究内容备受关注。研究人员一方面减少调控过程中不必要的能量损耗,另一方面对多模态矢量光场在三维空间中的的空间构型与传播演化过程进行了研究,总结了纵向变化规律,阐明了纵向调控机制,论证了纵向调控可行性。本文回顾了近年来多模态矢量光场的三维空域调控研究进展,首先介绍了数个近年来提出的具有高效化、紧凑化特点的新型矢量场生成装置;之后概述了三种目前相对有效的可实现三维空域多模态控制的矢量场调控方法及其相关调控案例,第一种方案考虑衍射过程,后两种方案则适用于聚焦过程;最后进行了简要总结与展望。

摘要： “物理光学”是北京工业大学测控技术与仪器专业的学科基础必修课程,是测控技术与仪器专业知识体系中不可或缺的部分,也是培养一流仪器科学与技术人才的重要支撑课程。该课程以“学生为中心、成果导向、立德树人、价值引领”为核心目标,将基于BLOOM模型的教学目标设计和基于BOPPPS模型的教学方法设计进行有机结合;以高阶性综合性问题为牵引,以解决问题为中心,培养学生创新思维能力和创新思维方法,培养学生高效获取知识的能力;面向工程教育专业认证需求,持续改进,把学生作为教学的出发点和落脚点,有效支撑专业培养目标的达成,推动人才培养模式的整体创新;同时将“思政元素”有机融入教学,构建“知识—能力—创新—价值”四维度一体化的高质量课堂。

摘要： 为了提高量子安全传输效率,采用n粒子Greenberger-Horne-Zeilinger(GHZ)态的特性,对其与单光子混合的量子安全直接通信进行了研究,设计了通信的执行过程,讨论了通信的传输效率、量子比特利用率和编码容量,并对其安全性进行了理论分析。结果表明,该方案可以将信息的编码容量提升至(n+1)bit,将传输效率提升至200%。该协议能够抵御截获重发和测量重发攻击、特洛伊木马攻击和拒绝服务攻击以及辅助粒子攻击和纠缠攻击。

摘要： 风电场邻近雷达系统时,会对雷达的定位及追踪等性能造成严重影响,其干扰水平通常采用风电机雷达散射截面(RCS,Radar Cross Section)为参量进行评估.由于雷达一般工作于微波频段,因此风电机RCS的传统求解算法均采用用于高频近似求解的物理光学法.为解决物理光学法(PO,Physical Optics)无法计算风电机绕射场及阴影部分散射场,而引起风电机RCS求解误差过大的问题,提出采用物理光学法与矩量法(MoM,Methods of Moments)相结合的混合算法求解风电机RCS.通过引入MoM算法并充分考虑PO区与MoM区之间的耦合作用,从而保证了算法中PO区与MoM区边界处的感应电流连续性.计算结果表明,与物理光学法的求解结果相比,采用PO-MoM混合方法可更为准确地求解风电机RCS.

摘要： 以虚幻引擎4为工具,对虚拟现实建筑模型进行加工处理,生成具有物理光照阴影效果以及物理重力效果的虚拟现实模型集合.并且具有现实世界与虚拟场景之间的交互性,通过模型的移动与摆放,实现三维动态效果以及物理光学体验的物理模型.

摘要： 矩量法(MoM)与物理光学方法(PO)混合时,需要准确快速地判断PO区域在点光源照射下的亮区和暗区,为此需要构造一种高效率的遮挡消隐算法.传统的遮挡消隐算法是判断每两个三角形之间是否遮挡,需要耗费大量时间.本文对基于计算机图形学中的Z-buffer算法进行了改进.通过对比模型三角面片被遮挡的面积比,在保证精度情况下判断三角面片是否遮挡,并利用包围盒作为投影背景平面降低内存用量.经数值实验测试,这种算法在保证精度的前提下,相比传统Z-buffer算法计算速度有了较大提升,内存使用量也相应减少很多.

摘要： 通过在一定边界条件下解非齐次项为δ函数的Helmholtz方程得到三类Green函数,按照无界空间以及Dirichlet边界条件和Neumann边界条件对Green函数分类.明确它们的物理意义.它们是所考察区域内的单位点源在一定的边界条件下所产生的场.从而在Green函数分类的基础上理解Kirchhoff以及第一和第二RayleighSommerfeld3个衍射积分公式之间的关系.

摘要： 通过在一定边界条件下解非齐次项为δ函数的Helmholtz方程得到三类Green函数,按照无界空间以及Dirichlet边界条件和Neumann边界条件对Green函数分类.明确它们的物理意义.它们是所考察区域内的单位点源在一定的边界条件下所产生的场.从而在Green函数分类的基础上理解Kirchhoff以及第一和第二RayleighSommerfeld3个衍射积分公式之间的关系.

摘要： 通过在一定边界条件下解非齐次项为δ函数的Helmholtz方程得到三类Green函数,按照无界空间以及Dirichlet边界条件和Neumann边界条件对Green函数分类.明确它们的物理意义.它们是所考察区域内的单位点源在一定的边界条件下所产生的场.从而在Green函数分类的基础上理解Kirchhoff以及第一和第二RayleighSommerfeld3个衍射积分公式之间的关系.

摘要： 通过在一定边界条件下解非齐次项为δ函数的Helmholtz方程得到三类Green函数,按照无界空间以及Dirichlet边界条件和Neumann边界条件对Green函数分类.明确它们的物理意义.它们是所考察区域内的单位点源在一定的边界条件下所产生的场.从而在Green函数分类的基础上理解Kirchhoff以及第一和第二RayleighSommerfeld3个衍射积分公式之间的关系.

摘要： 通过在一定边界条件下解非齐次项为δ函数的Helmholtz方程得到三类Green函数,按照无界空间以及Dirichlet边界条件和Neumann边界条件对Green函数分类.明确它们的物理意义.它们是所考察区域内的单位点源在一定的边界条件下所产生的场.从而在Green函数分类的基础上理解Kirchhoff以及第一和第二RayleighSommerfeld3个衍射积分公式之间的关系.

摘要： 大学物理教材中对杨氏双缝干涉实验作了理想化处理,对于缝宽、缝间距、光源的单色性等因素都不考虑.实际的光源不是严格的单色光源,即使辐射最锐的谱线也是具有一定带宽的准单色光,因此,实际的准单色无限窄的缝光源所产生的干涉属于完全相干和完全非相干两种极端情况之间的部分相干.通过对两相干波光振动的叠加情况进行讨论,从而建立部分相干的概念,有助于更好地理解时间相干性.

摘要： 大学物理教材中对杨氏双缝干涉实验作了理想化处理,对于缝宽、缝间距、光源的单色性等因素都不考虑.实际的光源不是严格的单色光源,即使辐射最锐的谱线也是具有一定带宽的准单色光,因此,实际的准单色无限窄的缝光源所产生的干涉属于完全相干和完全非相干两种极端情况之间的部分相干.通过对两相干波光振动的叠加情况进行讨论,从而建立部分相干的概念,有助于更好地理解时间相干性.

摘要： 本发明公开了一种基于光学透镜的图像加密物理光学系统及方法，该系统包括：沿光轴方向依次设置的转换透镜L1和N组过滤加密组件；每一组过滤加密组件沿光轴方向依次包括：光学滤波器和透镜；待加密的图像经转换透镜L1聚焦入射到N组过滤加密组件，经每一组过滤加密组件进行层层过滤和传播，输出综合频谱图像，实现图像加密。本系统最终输出的加密图像信息中，周围环境信息和人的具体样貌信息均被过滤掉，最后仅保留人的轮廓，从该轮廓中获得人的动作、姿态等信息，并进行行为判断、活动捕捉，判断该区域内的人是否存在异常。从而实现了从图像采集源头进行数据信息过滤与加密，且该过程不可逆，从根本上解决了隐私保护问题。

摘要： 本发明公开了一种减小几何光学与物理光学混合算法误差的方法，所述减小几何光学与物理光学混合算法误差的方法采用划分入射波能量的方法，将入射波束的横截面划分成多个矩形，矩形波束与像素阵为一一对应的关系；计算出每个矩形波束的散射场后进行叠加就得到最终目标的散射场；将入射波按像素矩阵划分成多个矩形波束后，通过公式推导，每个矩形波束的散射场通过矩形波束的参数计算出来。本发明将入射波按像素矩阵划分成多个矩形波束后，通过公式推导后，每个矩形波束的散射场可以通过矩形波束的参数计算出来，与面元的形状、大小无关。计算结果的精度就由每个矩形波的计算精度决定，与电磁波的频率无关。

摘要： 本发明公开了一种基于光学透镜的图像加密物理光学系统及方法，该系统包括：沿光轴方向依次设置的转换透镜L1和N组过滤加密组件；每一组过滤加密组件沿光轴方向依次包括：光学滤波器和透镜；待加密的图像经转换透镜L1聚焦入射到N组过滤加密组件，经每一组过滤加密组件进行层层过滤和传播，输出综合频谱图像，实现图像加密。本系统最终输出的加密图像信息中，周围环境信息和人的具体样貌信息均被过滤掉，最后仅保留人的轮廓，从该轮廓中获得人的动作、姿态等信息，并进行行为判断、活动捕捉，判断该区域内的人是否存在异常。从而实现了从图像采集源头进行数据信息过滤与加密，且该过程不可逆，从根本上解决了隐私保护问题。

摘要： 本发明公开了一种减小几何光学与物理光学混合算法误差的方法，所述减小几何光学与物理光学混合算法误差的方法采用划分入射波能量的方法，将入射波束的横截面划分成多个矩形，矩形波束与像素阵为一一对应的关系；计算出每个矩形波束的散射场后进行叠加就得到最终目标的散射场；将入射波按像素矩阵划分成多个矩形波束后，通过公式推导，每个矩形波束的散射场通过矩形波束的参数计算出来。本发明将入射波按像素矩阵划分成多个矩形波束后，通过公式推导后，每个矩形波束的散射场可以通过矩形波束的参数计算出来，与面元的形状、大小无关。计算结果的精度就由每个矩形波的计算精度决定，与电磁波的频率无关。

摘要： 本发明公开了一种基于等效偶极矩和物理光学法的高效电磁散射方法，属于电磁场建模仿真技术领域。本发明所述方法将目标划分为矩量区(MoM区)和物理光学区(PO区)。MoM区满足表面电场积分方程，利用高阶阻抗边界条件构造表面等效电流和等效磁流的关系式，引入等效偶极矩方法加速计算；PO区利用物理光学法计算，同时将MoM区的等效电磁流以等效偶极矩的形式作为额外入射波；MoM区和PO区的互耦作用也利用等效偶极矩计算。本发明克服了积分过程中高斯求积阶数对计算速度的影响，采用等效偶极矩方法和高阶阻抗边界条件加速计算，适用范围广，可以用来分析各向同性或各向异性介质涂敷目标的电磁特性，具有高效、高精度、内存占用少等优点。

摘要： 本发明涉及光学实验技术领域，且公开了一种物理光学实验装置，包括底座和控制组件，所述底座顶端固定安装有嵌座，所述嵌座顶端固定安装有滑轨，所述滑轨的顶部滑动连接有滑座，所述控制组件设置在滑座底端，所述滑座顶端固定安装有第一平面镜，所述嵌座内部右端固定安装有固定座，所述固定座内部转动安装有螺纹杆，所述嵌座左侧固定安装有观察座，所述观察座左侧转动安装有粗动手轮，所述嵌座左端顶部固定安装有固定板，所述固定板顶端固定安装有分光板，所述嵌座左端正面设置有第二平面镜，在需要对第一平面镜进行初步校准时，需要长距离的移动第一平面镜，通过控制组件可以使第一平面镜不再被螺纹杆束缚，可以自由移动，达到快捷移动的效果。

摘要： 一种几何光学－物理光学演示仪，其特征是激光光源装置由直流低压电源1、半导体激光器2、激光光束压缩器3组成，激光光束压缩器3由2—4个倒置的望远镜串接而成。同现有技术比较，本实用新型的优点：无需高压电源及氦氖激光器，使用安全可靠，运输方便，功耗低，温升小，造价低，防震性能好，具有广泛推广使用价值。

摘要： 本实用新型公开了一种用于物理光学实验的教学仪器，具体涉及光学实验领域。一种用于物理光学实验的教学仪器，其包括：底座、刻度尺、指示组件以及装有水介质的透明容器；底座的顶端与透明容器转动连接，刻度尺套设在透明容器的外壁上并与透明容器连接，使得透明容器带动刻度尺与底座转动连接，刻度尺上至少设有一个指示组件；指示组件包括指示器以及滑动组件，滑动组件的一端设有指示器，滑动组件的另一端与刻度尺滑动配合。本实用新型的透明容器带动刻度尺与底座进行旋转，使所有的学生都可以观察到实验现象，全方位的展示实验现象，并且旋转过程中晃动程度轻微不易影响观察结果。

摘要： 本申请公开了一种新型大学物理光学实验装置，包括箱体和设置在箱体内腔的移动机构，所述箱体顶端转动连接箱盖，所述箱盖顶端中心处固定连接提手；所述移动机构包括升降板，所述升降板底端四角分别固定连接滑轮，四个所述滑轮分别贯穿箱体底端四角，所述升降板顶端固定连接坡板，所述坡板凹陷处嵌有下定位槽。通过转动第一转盘，第一转盘带动转轴转动，转轴带动第一锥齿轮转动，和第一锥齿轮啮合配合的第二锥齿轮随之转动，第二锥齿轮带动第一螺纹杆转动，和第一螺纹杆螺纹配合的两个L型板沿着螺纹杆方向上升，使L型板推动升降台上升，升降台带动实验台上升，使实验台脱离箱体内腔，方便学生进行实验操作。

摘要： 本实用新型提供了一种大学物理光学折射实验用展示装置，属于物理实验设备技术领域，包括外壳，外壳包括顶面敞开且不透明的壳体，壳体的顶部活动设置有不透明的顶盖,壳体的前侧或后侧设置有观察器,壳体内设置有实验单元和控制器；实验单元包括固定杆，固定杆设置在壳体的底部，固定杆上设置有发光单元和折射单元，控制器与发光单元和折射单元电连接。壳体设置一个暗室空间，在该空间内，发光单元发射光源，折射单元对原始光源进行折射，通过发光单元对光源的角度和高度进行调节，通过折射单元对透明折射板与光源之前的距离以及透明折射板的角度和高度进行调节，使学生能够在不同影响变量作用的情况下观察光的折射现象，全方位的了解该现象。