摘要：本文介绍了以建构主义的学习理论为设计思想的大学物理网络教学软件的研制与开发。该软件以Delphi作为多媒体设计与集成的主要环境,综合运用了一系列计算机多媒体制作和集成技术。本文着重描述了它的设计思想、主要内容、功能和开发中所涉及到的技术手段,并讨论了该软件所体现的教学特色。

摘要：量子Fourier变换(QFT)是许多量子算法的关键子例行程序,核磁共振系统(NMR)是目前最有希望实现量子计算的物理系统之一。在介绍QFT,并对其进行进一步分析,得到了多量子位QFT的实现逻辑线路后,应用多量子算符代数理论,给出了基本量子逻辑门的核磁共振实现,分解了QFT各相应的逻辑操作,设计了相应的核磁共振脉冲序列。并通过量子计算仿真程序进行了实现多量子位QFT的实验验证,证明了所设计的NMR脉冲序列的合理性和实用性。

摘要：为满足LED均匀照明要求,提出了一种实现面光源下自动优化的设计方法。根据点光源近似理论建立可实现均匀照明的反射器初始结构,用COB(Chips on board)型LED面型光源替代点光源,基于TracePro中Scheme语言编写了自定义均匀照明优化函数,实现了目标面上均匀照明的自动优化设计。模拟结果表明:在光源为直径20mm的朗伯体发光LED时,能够在300 mm处实现均匀照明,照明均匀度(平均照度与最大照度的比值)达到85%以上,光学效率在96%以上。本设计方法简单易用,具有广泛的应用价值。

摘要：通常的商用和民用LED照明都期望照明器件小型化,同时具有高光通量和照明均匀度。近年市场出现的板上芯片(COB)-LED可以具有较高的光通量,但在有限的区域实现特定的照度分布就需要通过二次光学设计来实现。针对大面型COB-LED加紧凑型自由曲面透镜的小型照明器件,提出了一种在圆形照明区域内实现均匀照明的快速优化设计方法。优化设计时,以等弧长方法有效减少优化点的选取,提高优化效率。结合三次样条插值理论和自定义优化函数,在Trace Pro软件二次开发环境中实现了目标区域的均匀照明,照明均匀性和光能利用率分别达到90%和95%以上。该方法还适用于COB-LED芯片一次封装匀透镜的设计。

摘要：为解决LED扩展光源照明系统设计时,优化时间较长且多软件数据传输繁琐等问题,提出了一种仅用Matlab软件进行快速优化设计的方法。该方法将成像设计中的序列光线追迹原理应用于照明设计中,并利用菲涅尔公式与照度补偿理论,提高了照度拟合速度。同时,通过该方法可将光线追迹与反馈优化紧密相连,实现对照明系统的一站式优化设计。以一紧凑型(h/d=2.5:1)匀光透镜设计为例进行试验,结果表明:给定光源和目标面的参数后,获得匀光透镜数值解的优化时间仅为8min,优化时间缩短近一个数量级;经SolidWorks成型和TracePro仿真测试,目标面上的均匀度和光效分别达到86.75%和88.42%,照明效果提高明显。

摘要：通常反射器照明器件结构对面光源出射光线难以有效控制,用透镜又存在不可避免的色散问题。采用面光源置于反射器杯口,出光面背对目标面的结构,提出一种分点、分区控制光线的自由曲面反射器的设计方法。利用有限元法划分面光源,将微面光源视为点光源,根据矩形匀光照明配光条件,建立面光源与目标面的能量对应关系。根据微分几何理论和Snell定律,建立反射器的数学模型,只要给定参数,无需进行反馈优化,即可用Matlab软件给出自由曲面反射器的数值解。以台灯照明为例,用光学设计软件对其性能进行了模拟应用分析,结果表明,在有效照明区域内均匀度可达到80%以上,光能利用率达到90%。

摘要：为实现对导光板发光质量快速、精准的评判,找出亮度差异较大的区域进行优化设计,提出了一种新的基于图像处理技术的导光板优化设计方法,深入研究了导光板发光质量的评判标准。以灰度直方图表征光能分布,进而给出均匀度的评判公式,提出了均匀度评判精度P的概念,并且通过编程给出离散灰度级所对应的网点位置,从而实现精准优化。以184mm×314mm×0.55mm的导光板为例进行仿真验证,针对优化过程中三个不同阶段的照度图,基于灰度直方图对其进行评价分析,给出了均匀度与精度的变化关系,并与现有评价方法作了比较。结果表明:以精度为前提的灰度直方图评判法能定量、客观、全面地评价导光板的发光质量,避免了现有评价法可能出现的偶然性偏差,同时提升了导光板的优化速度、精度;比较优化前后的导光板,其均匀度可提升64%,随着优化的递进,TracePro软件和九点法存在的偶然性误差逐渐减小,三者的评判结果趋于一致。

摘要：为了实现紧凑结构下光的主动调控,设计了一种基于表面等离激元解复用器结构的双通道全光开关。该器件由金属-克尔非线性材料-金属的波导结构和谐振腔组成,具有主动光控功能。通过对该开光结构进行优化,实现了735 nm抽运光调控1310 nm信号光。该信号光在左右两个端口可实现输出与截止,消光比可达到29.4 d B,开关响应时间可达到50 fs。该双通道开关具有结构简单紧凑、易于集成、响应速度快等优点,将在纳米集成光学中具有重要的应用价值。

摘要：提出一种基于自然选择的粒子群算法(SelPSO)的扩展光源匀透镜设计方法。该方法通过DDE技术,将TracePro的光线追迹功能与Matlab的信息处理功能有机结合,建立以点光源透镜轮廓为对象的优化模型,进而利用加入平滑度约束的SelPSO算法对模型进行全局优化。以h/d=2.5∶1的紧凑型匀光透镜为例,结果表明:SelPSO算法与PSO算法在相同参数下进行优化,SelPSO算法具有更强且更快的全局收敛能力,优化后透镜表面光滑易加工,且均匀度、光效分别达到87.566%、89.536%;对透镜安装公差进行分析后,将横向、纵向位移误差分别控制在[0mm,2mm]内,对照明效果产生的影响较小;此方法还具有较强普适性,可针对不同照明范围的照明系统进行优化,且整体照明效果良好。

摘要：为了获得LED扩展光源大角度均匀照明,采用双自由曲面,设计了大角度紧凑型透镜。利用角度扩大函数使内自由曲面对光线发散,根据矢量Snell定律确定点源透镜的外自由曲面。采用交叠法优化双自由曲面扩展光源透镜模型,通过BreedPSO算法进一步优化。对于h/d=2.5的紧凑型系统,均匀度和光效分别为88.12%和84.54%,照明均匀度明显提高。照明系统横向安装位移误差在[0,0.3mm]内,均匀度及光效分别在85%及84%以上,纵向安装位移误差在[-0.04mm,0.05mm],均匀度及光效均在82%以上。