聚焦特性

摘要： 超声表面波是检测激光熔覆层质量的重要手段,为提高检测分辨率,采用可达到声束聚焦效果的相控阵表面波对激光熔覆层进行检测。建立了单探头与相控阵表面波传播的有限元模型,基于Fermat原理研究超声波传播路径并分析了阵元延时特性,实现了相控阵表面波的聚焦和偏转,研究了熔覆层厚度对相控阵表面波聚焦特性的影响。结果表明,对于基体材料为铝,熔覆层材料为45#钢时,熔覆层厚度在2.5 mm内,聚焦点的能量随厚度增加而减小,如1 mm厚相对于0.2 mm厚的聚焦点能量减小了58.8%;当厚度大于2 mm时,聚焦点处能量变化不明显,表明超声相控阵表面波对薄的熔覆层具有较好的检测效果。

摘要： 相位共轭法可实现声波反向传播和自适应聚焦，用于声源成像。从理论的角度梳理分析基于测量声压使用单极子源（PC/M）、基于测量声压梯度使用偶极子源（PC/D）、基于测量声压和质点速度使用单极子源和偶极子源（PC/P）这3种相位共轭阵列及其形成的相位共轭声场之间的关系，以及PC/P相位共轭声场与源声场的关系。从倏逝波和传播波角度给出上述3种阵列能否突破衍射极限的理论依据，并基于线列阵进行数值仿真，给出阵与源的距离、阵元间距、阵元偏移对各阵聚焦的影响。结果表明：当阵长一定时，在近距离处PC/D聚焦效果最佳；在阵与源距离较远处，以半波长阵元间距的PC/M聚焦效果最佳。%Phase Conjugate(PC)arrays can make sound waves travel backwards to converge,which can then be used to build the image of a noise source. This paper reviews and analytically studies three types of PC array(monopole PC array(PC/M),dipole PC array(PC/D)and perfect PC array(PC/P))and the phase-conjugated fields produced by the arrays. The relationship between the sound field produced by the source and the phase-conjugated fields produced by the arrays are discussed. The various PC schemes are compared and analyzed from the evanescent wave component and the propagating wave component. The metrics of the focusing properties of PC arrays and the effects of the array element spacing on the focusing properties are discussed. The spatial resolutions of various PC schemes with different distances between array and source are studied numerically with linear arrays. The element deviation is also discussed. A numerical simulation shows that PC/D with half-wavelength element spacing is effective at near field focusing,and PC/M with half-wavelength element spacing is effective at a greater distance.

摘要： 电子束聚焦特性是影响电子束焊接束流品质的主要因素之一,对焊缝质量影响较大.本文采用束流品质测量系统,在不锈钢材料上研究了不同聚焦特性下电子束能量密度分布及焦斑特性等束流品质特征,并采用金相显微镜对焊缝成形特性进行了表征.研究结果表明:在一定的电子束电流下,当束流在试件表面为表面聚焦状态时,电子束焦斑直径最小,平均束流密度最高,所得到的焊缝深度最大;随着束流在表面状态向上聚焦或下聚焦状态流散转变,电子束在工件表面焦斑直径增大,平均束流密度降低,焊深减小.

摘要： High order axially symmetric polarized beams (ASPBs)have complex polarization distributions,and multi-ple very small focal spots can be obtained under the condition of high NA focusing.ASPBs can be used in many fields because of its focusing characteristics,such as microscopy,material processing and particle trapping,etc.The research results about focusing properties and applications of ASPBs in recent years are summarized.The basic concept of AS-PBs is introduced,and the mathematical expressions of focused fields are given based on vector diffraction theory.Finally,some typical applications of ASPBs in particle trapping and parallel microscopy are described in de-tails.%高级次轴对称偏振光束具有更为复杂的偏振分布，在高数值孔径聚焦情况下可获得多个超小聚焦光斑，这样的聚焦特性使其在显微成像、材料加工、粒子捕获等领域体现出一定的应用价值，引起了广泛关注。综述了近年来关于高级次轴对称偏振光束的聚焦特性及主要应用的研究成果。介绍了高级次轴对称偏振光束的基本概念，并基于矢量衍射理论给出了聚焦场的数学表达式，最后介绍了该类型光束在粒子捕获与操控、并行光学显微成像方面的典型应用。

摘要： 基于三能级速率方程理论,结合惠更斯-菲涅尔衍射积分公式,利用分步光束传播方法建立了半导体泵浦碱金属蒸气激光器(DPAL)端面泵浦3D理论计算模型,用于模拟研究铷蒸气激光器的泵浦阈值特性.该模型将光束传播、光与物质相互作用独立考虑,利用迭代算法求解.考虑激光器腔内模式与泵浦光模式匹配对阈值特性的影响,模拟了单端泵浦铷蒸气激光器内部的三维动力学过程.在具体算例中研究了模式匹配最佳时,在阈值工作状态下铷蒸气室中的三维粒子数分布,以及沿不同轴线的增益分布.仿真了在最佳模式匹配位置附近,泵浦光模式变化对阈值特性的影响.根据蒸气池中粒子数分布和光场分布具体分析了模式匹配影响阈值特性的机理.同时还模拟了不同长度蒸气池对阈值特性的影响.结果表明,腔参数与泵浦光模式之间存在一定的关系,对于特定的泵浦光模式,存在恰当的腔参数,使得阈值达到最小.

摘要： Based on two-dimensional IX nelwork. a zero-electric and zero-magnetic material (ZEM) focuser is designed, and the equivalent node voltage distribution matrix is derived. The focuser with triangular, quadrilateral, hexagonal and octagonal contours is investigated, and the effects of shape and size on its performance are simulated. The results show that, the focusing effect is independent of the shape of tihe focuser when the size of the focusing area is smaller than twice the wavelength; energy at the focus point increases gradually with the focusing area; when the size of the focusing area is bigger than twice the wavelength, the main focusing area disappears and a number of sub-focusing points are generated at the same time.%基于二维LC网络,设计了一种零电磁材料聚焦器,导出了该器件等效节点电压分布矩阵,研究了聚焦区域为三角形、四边形、六边形、八边形的电磁聚焦器,并在此基础上仿真了形状和尺寸对其聚焦特性的影响.结果表明:当聚焦区域小于两倍波长时,该器件的特性与聚焦区域的形状无关；当聚焦区域逐渐增大时,焦点的能量也随之增强；当聚焦区域大于两倍波长时,主焦点逐渐消失,同时将产生多个副焦点.

摘要： A new type of focusing thermo-acoustic transducer, which is composed of a heating surface, an insulation layer and a thermal storage substrate, was designed. When alternative voltage signal is input to the heating surface, due to the Joule heating effect and thermodynamic characteristic of material in each layer, the pressure of the air near the heating surface will oscillate, and the radiation sound will be focused in a small region by the concave spherically heating surface. Through numerical simulation and experimental study of the device, the variations of the focusing area and the sound pressure at the focusing point with acoustic frequency were given. The device can be used as a new type of acoustic-focusing and energy-exchanging device. It can radiate sound in the audible and ultrasonic regions without resonances and moving components. This study has a practical significance and an application prospect.%设计了一种新型的聚焦型热声转换装置,主要由加热层、绝缘层和储热层三层结构构成.当加热层输入交变电信号时,由于焦耳热效应及各层材料的热力学特性,其表面附近区域内气体压力产生交变的振荡,加热层的凹球表面会使产生的声波在某一区域聚焦.通过对装置进行数值模拟与实验研究,得出声波聚焦区域及聚焦点声压强度随声波频率的变化情况.装置可作为一种新型的声学聚焦换能装置,工作频率涉及可听及超声频域,无共振,无运动部件.这一研究具有一定的应用价值.

摘要： 由于可有效降低高热负载的影响，Laue弯晶是插入件辐射高通量密度硬X射线（30keV以上）聚焦、准直和单色化的最有效的光学元件．研究其聚焦光学特性，对发展高性能、高稳定的Laue弯晶单色器具有重要意义．采用自行发展的光线追迹软件较为系统地研究了Laue弯晶的聚焦特性，分析了入射光性质及弯晶参数对聚焦光斑、焦距、发散度等主要光学参数的影响．结果表明，衍射能量越高，聚焦光斑越小，并趋于稳定值；弯曲半径越小，聚焦光斑越小，并在其达到一阈值时得到聚焦光斑的极小值，之后随着弯曲半径的变小，由于像差等因素的影响，聚焦光斑反而变大；晶体越厚，聚焦光斑越大，呈线性正比关系．对于衍射光发散度，其随着衍射能量的增大而变小，并趋于稳定值；其与晶体曲率呈线性正比关系．同时通过研究得到弯晶各参数的合理选择范围．%The lane bent crystal is the most effective optical element of focusing, collimating and monochromating of high flux density hard X-rays （above 30 keV） from the insertion device radiation, because of reducing the high heat load effectively. So the study of the focusing optical properties is important for developing high performance and stability lane bent crystal monochromator. We give a systematic research of the focusing properties of laue bent crystal by X-ray trace program self-developed, analyze the effects of the mode of incident beam and crystal parameter on focusing spot size, focal length, diffracted beam divergence, etc., and obtain the following results： the higher the diffracted energy, the smaller the spot size is and the spot size tends to be a constant; the smaller the bend radius of crystal, the smaller the spot size is, and the spot size reaches a minimum when the bend radius is a threshold, then as the bend radius decreases, the spot size becomes larger because of aberration; the spot size is linearly directly proportional to the thickness of crystal. For the divergence of diffracted beam, it becomes smaller as the diffracted energy is high, and tends to be a constant; it is linearly directly proportional to the curvature of bent crystal. Also we obtain a reasonable range of bent crystal parameters from the study by ray-tracing.

摘要： To analyze focalization character of Gaussian beams passing through optical system with misaligned lens,an approximate expanded formula of misaligned circular aperture function and an generalized diffraction formula were used. The dependence of field distribution of output beam maximum value on the landscape orientation displacement and angle displacement were given. Result shows that various misaligned components have effects on the field distribution of reflection beam. Based on a specific lens system, the impact of maladjustment factors on output beams maximum value field distribution was analyzed quantitatively. The results show that the transverse-displacement has more impact than the angle-displacement on the focalization character when the parameter is small.%为分析透镜系统中圆孔光栏和透镜失调对高斯光束聚焦特性的影响,利用椭圆光栏近似展开式和失调光学系统的广义衍射公式,推导高斯光束经含圆孔光栏失调透镜系统传输的近似解析式,得到输出光束光强极大值场分布与光束参量、孔径尺寸、光栏和透镜失调量之间的关系.针对特定透镜系统,定量分析失调量对输出光束聚焦特性的影响.结果表明:各元件的失调对输出光束聚焦特性均产生影响,在失调量较小时透镜横位移对输出光束聚焦特性的影响比透镜角位移对输出光束聚焦特性的影响更明显.

摘要： 电子束聚焦特性是影响电子束焊接束流品质的主要因素之一,对焊缝质量影响较大.本文采用束流品质测量系统,在不锈钢材料上研究了不同聚焦特性下电子束能量密度分布及焦斑特性等束流品质特征,并采用金相显微镜对焊缝成形特性进行了表征.研究结果表明:在一定的电子束电流下,当束流在试件表面为表面聚焦状态时,电子束焦斑直径最小,平均束流密度最高,所得到的焊缝深度最大;随着束流在表面状态向上聚焦或下聚焦状态流散转变,电子束在工件表面焦斑直径增大,平均束流密度降低,焊深减小.

摘要： 对于室内环境中的定位,由于存在大量的多径,传统方案并不适用.为了解决室内场景的定位问题,本文提出了一种基于时间反演的室内定位方案.时间反演具有时空的聚焦特性,当在多径丰富的环境中使用时,会有很好的聚焦效果,为了评估时间的性能,本文构建了一个原型系统来进行实验验证.实验结果表明,在2.4GHz带宽下,时间反演指纹方法可以在实验区域内实现10-cm定位精度.

摘要： 根据时间反演电磁波的空、时聚焦特性,设计了一种具有6个端口的低剖面小型化密集多端口天线.该天线的整体尺寸仅为0.3λ×0.3λ×0.008λ,此处λ为该天线的工作频率2.5GHz所对应的自由空间波长.该天线的每个端口在工作频带内都具备很好的TR超分辨率聚焦特性,可以用于TR大容量通信系统的移动终端中.

摘要： 龙虾眼(lobster-eye)是一种模仿龙虾视觉的光学系统.Angel型龙虾眼结构具有集光面积大、灵敏度高、轻小型化等优点,非常适合应用于卫星平台上的X射线脉冲星导航探测.在掠入射原理的基础上,从理论上分析了在不同金属镀膜和X射线能量下的临界反射角和反射率,并通过算法计算得出相应的Angel型龙虾眼结构的有效探测面积.

摘要： 医用超声换能器性能的提高对医学超声诊断和治疗仪器的发展起着决定性的作用。针对圆环形聚焦声场的需求，本文提出一种超声圆环形相控阵结构，以其解决圆环形聚焦特性的需求。本文将对该结构的指向性和聚焦特性进行系统的分析，研究激励信号相位差对超声圆环形相控阵结构聚焦特性的影响。可知通过改变各圆环线阵元激励信号的相位，可以实现声场偏转与聚焦，当改变聚焦焦点的位置时，聚焦圆环也同步发生一定位置的变化。

摘要： 本文研究了电离层闪烁效应对中高轨SAR成像的影响.针对中高轨SAR系统的长孔径时间聚焦的特点,首先通过中高轨SAR系统参数的仿真,分析了中高轨SAR配置下电离层影响的特殊性;然后通过多相屏方法,仿真分析了电离层闪烁产生的随机起伏对中高轨道SAR系统斜入射情况下对成像质量的影响,最后结合MonteCarlo仿真,给出了不同电离层起伏条件下直接进行长时间合成孔径处理的最优积累时间.分析结果表明,相同中高轨道SAR系统条件下,电离层闪烁起伏越大,合成时间越长,成像质量结果越差,甚至无法聚焦。

摘要： 为更好地理解声波经过时反处理后的时空聚焦特性,对接收到的频散导波进行时反处理,使时反频散导波反向传播,本文对原声源处检测得到的时反导波进行了详细的分析,得到了聚焦时反导波信号时长和脉冲激励导波信号时长的关系:发现聚焦时反导波时长是脉冲激励导波时长的两倍,这有助于实验上进行时间反转的时窗选择.

摘要： 皮秒脉冲电场以其独特的生物电效应和超宽带特性在无创治疗领域展现出诱入的应用前景,通过匹配冲激脉冲辐射天线可以实现皮秒脉冲电场在均匀无损介质中的有效聚焦,但其在复杂损耗介质(生物组织)中衰减、分散特性明显,极大地限制了其实际应用范围.利用CST Microwave Studio软件建立长椭球型天线模型和介质透镜模型,并首次引入Hugo大脑模型,仿真计算皮秒脉冲电场经冲激脉冲辐射天线发射后在其中的聚焦特性.结果表明,传播至大脑组织深度6 cm焦点F2处的电场能够保持输入波形的时域特性;冲激脉冲辐射天线耦合非损耗介质透镜能够进入深度8 cm的脑组织,但其电场随进入深度的增加而不断衰减,无法达到聚焦的效果;创造性引入损耗介质透镜能够实现皮秒脉冲电场在深度6-8 cm脑组织的良好汇聚,且在深度8 cm的脑组织中形成的焦斑尺寸为3 cm×1cm×1 cm.

摘要： 超材料具有自然界物质无法媲美的特殊的电磁响应,通过合理设计可以实现特殊的电磁效应,进而制备出相应的功能器件.利用相位不连续可得到具有独特功能的二维超材料,又被称为metasurface.基于此,提出并实验验证了了宽带的太赫兹透镜阵列.这对于发展太赫兹波段功能器件具有重大意义.

摘要： 超材料具有自然界物质无法媲美的特殊的电磁响应,通过合理设计可以实现特殊的电磁效应,进而制备出相应的功能器件.利用相位不连续可得到具有独特功能的二维超材料,又被称为metasurface.基于此,提出并实验验证了了宽带的太赫兹透镜阵列.这对于发展太赫兹波段功能器件具有重大意义.

摘要： 本发明提供一种激波聚焦点火以及相应点火特性测量装置，包括双膜激波管、安装于双膜激波管上的PCB压力传感器和光电倍增管，以及与PCB压力传感器和光电倍增管相连的数据采集系统；所述双膜激波管包括依次连接的驱动段、中间段和被驱动段，被驱动段的一侧端面上设有端面组件，所述端面组件由端面法兰和面向被驱动段的内部的可拆卸反射面组成，可拆卸反射面均为收缩形反射面；所述驱动段和中间段设有第一PET膜，中间段和被驱动段设有第二PET膜。本发明还提供了相应的方法。本发明的装置利用可拆卸反射面产生激波聚焦，方便研究发射面与激波聚焦的关系，且结构简单，操作性好，可重复性高，解决了对激波聚焦效果有效监测的难题。

摘要： 本发明涉及一种基于聚焦超声声振信号的弹性特性检测方法，所采用的检测系统包括信号发生器、超声脉冲收发器、功率放大器、激励探头、跟踪探头、NI采集卡和计算机，通过激发激励探头，使其在聚焦区域产生ARF，引起聚焦区域介质的振动，进而发射二次超声波，检测二次超声波的幅值信息，评估介质的弹性特性。

摘要： 本发明公开了一种产生焦点特性可调的多焦点自聚焦光束方法，所述方法包括以下步骤：通过焦散线方法构造自聚焦光束；叠加多组自聚焦光束对应的波前；将波前的复振幅分布编码为纯相位形式；在空间光调制器加载得到的相位分布，对入射光场进行调制；利用透镜对调制后的光场进行傅里叶变换。本发明有益效果在于本发明可以使光场经过一次调制后就可以沿不同轨迹汇聚到多个焦点，且能够同时实现对焦点的个数、位置和焦点间相对强度的调控，从而实现了对光场能量更灵活的控制。本发明提出将产生多焦点自聚焦光束所需的复波前利用双相法编码为纯相位的形式，降低了对光场调控设备的要求。

摘要： 本发明涉及一种改进半导体等离子体刻蚀工程特性的聚焦环。所述聚焦环为圆环形，在所述聚焦环的下部形成有沿周向彼此间隔开的多个狭槽，每个所述狭槽沿所述聚焦环的轴向从上到下逐渐增大或变小，使得所述狭槽具有不同尺寸的上部间距和下部间距，以使等离子气体均匀且迅速地扩散并排出。该聚焦环不仅可以改进半导体等离子体刻蚀工程的特性、时间和部件使用寿命，而且可使等离子气体迅速且均匀地扩散以改进刻蚀工程的均匀性，还能减少或省略刻蚀的前序工程中不必要的陈化工程。

摘要： 本发明提供了一种用于研究聚焦超声激发液滴喷射特性的实验系统和检测方法，使用自聚焦超声换能器，搭配源流体池阵列使用，利用超声移液过程中各种试剂在不同超声驱动参数下的液滴形成、脱离与飞行特性的观测实现液体特性的预测，并建立数据集，在激发未知试剂时可以根据液滴聚结时对液滴飞行速度的要求，直接给出激发功率的设计方案，不仅节约时间，还能实现高通量试剂分配，为小型化、微量试剂转移装置的构建提供关键技术方案。

摘要： 本发明提供一种激波聚焦点火以及相应点火特性测量装置，包括双膜激波管、安装于双膜激波管上的PCB压力传感器和光电倍增管，以及与PCB压力传感器和光电倍增管相连的数据采集系统；所述双膜激波管包括依次连接的驱动段、中间段和被驱动段，被驱动段的一侧端面上设有端面组件，所述端面组件由端面法兰和面向被驱动段的内部的可拆卸反射面组成，可拆卸反射面均为收缩形反射面；所述驱动段和中间段设有第一PET膜，中间段和被驱动段设有第二PET膜。本发明还提供了相应的方法。本发明的装置利用可拆卸反射面产生激波聚焦，方便研究发射面与激波聚焦的关系，且结构简单，操作性好，可重复性高，解决了对激波聚焦效果有效监测的难题。

摘要： 本实用新型公开了一种基于轴锥透镜与聚焦镜特性的非球面镜安装结构，包括非球面镜、镜框与辅助杆，非球面镜的外侧壁开设有卡槽，非球面镜通过卡槽与镜框卡扣安装，镜框的侧壁开设有插槽，辅助杆的侧壁安装有支杆的一端，支杆的另一端安装有插柱，本装置可通过插柱插入到插槽内，使其通过辅助杆对非球面镜进行安装，使其避免非球面镜的外表面留有指纹，防止对其透光性产生影响，本装置还在其镜框的侧壁设置了胶环，当对非球面镜进行安装时，胶环侧壁的凸条可插入外部安装筒内侧的凹槽内，使其镜片安装的更加牢固，另外本装置通过在其副杆的一端设置弹力弓与绒布，使其可对非球面镜的外表面进行擦拭。

摘要： 本发明一种具有聚焦特性的相控阵线阵探头楔块，包括自上而下依次设置的第一子楔块和第二子楔块，第一子楔块的声速及声阻抗分别为c1和Z1，第二子楔块的声速及声阻抗分别为c2和Z2，第一子楔块的声速c1大于第二子楔块的声速c2，第一子楔块的声阻抗Z1小于第二子楔块的声阻抗Z2；第一子楔块与第二子楔块的界面为圆弧面，圆弧面中心轴线水平位置位于楔块水平中心。本发明的楔块通过对第一子楔块和第二子楔块声阻抗的匹配，提高了线阵探头晶片/第一子楔块界面、第一子楔块/第二子楔块界面和第二子楔块/被检工件界面的超声波透射率，比传统的相控阵楔块具有更好的透声效果；楔块与被检工件表面的接触面为平面，最大限度保证了检测过程中的耦合效果。

摘要： 本发明提供一种具有聚焦特性平板型高场非对称波形离子迁移谱仪，依次包括：离子源；迁移区，包括上下间隔设置的下极板和上极板，以及与下极板相连的地电极和与上极板相连的射频电源；检测区，包括法拉第筒，和与法拉第筒连接的偏转电压源和微弱电流检测电路；上极板和下极板之间的间隔缝隙形状为半圆形状和水平通道形状交替地间隔设置，且半圆形状统一位于下极板上。本发明改进了高场非对称波形离子迁移谱仪中迁移区的结构，将圆筒型迁移区与平板型迁移区相结合，使离子迁移区在具备小气体流道间隙的同时，具有离子聚焦的功能，可提高高场非对称波形离子迁移谱仪的分辨力和灵敏度。同时解决了小气体流道间隙圆筒型迁移区加工困难的问题。

摘要： 本实用新型提供一种具有聚焦特性平板型高场非对称波形离子迁移谱仪，依次包括：离子源；迁移区，包括上下间隔设置的下极板和上极板，以及与下极板相连的地电极和与上极板相连的射频电源；检测区，包括法拉第筒，和与法拉第筒连接的偏转电压源和微弱电流检测电路；上极板和下极板之间的间隔缝隙形状为半圆形状和水平通道形状交替地间隔设置，且半圆形状统一位于下极板上。本实用新型改进了高场非对称波形离子迁移谱仪中迁移区的结构，将圆筒型迁移区与平板型迁移区相结合，使离子迁移区在具备小气体流道间隙的同时，具有离子聚焦的功能，可提高高场非对称波形离子迁移谱仪的分辨力和灵敏度。同时解决了小气体流道间隙圆筒型迁移区加工困难的问题。