摘要：为了提高微型无人机(MUAV)的续航时间,基于二轴扫描振镜的工作原理,设计了一套激光对MUAV的远程实时跟瞄充电系统。系统采用硅光电池阵列作为光斑位置传感器,其信号经扫描跟踪算法处理后,在地面与MUAV间建立起无线数传反馈链路,控制二轴扫描振镜改变激光发射方向,实现激光束对MUAV的扫描与实时跟踪;同时硅光电池阵列也作为充电器件,实现对MUAV的实时充电。结果表明,当MUAV在高度为80m、直径50m圆形区域内以低于2m/s速率飞行时,可实现激光对MUAV的准确跟踪,跟瞄精度小于0.63mrad。该系统具有跟踪速度快、瞄准精度高的特点,为激光对移动目标的远程实时能量传输提供了一种有效的解决方案。

摘要：基于复合波片消色差设计方法，结合矢量光场衍射受限的大数值孔径聚焦理论，以600 nm 为中心波长，提出了一种适用于宽波带的全晶体型光瞳滤波器。该滤波器由三片具有同心分区环带的复合延迟波片构成，每分区波片具有各自的方位角及环带参数，且相邻环带光轴垂直。在轴对称偏振矢量光场入射下，通过调节光瞳滤波器的方位角，经聚焦后，在550-650 nm 波长范围内，均可获得轴向焦深的扩展、横向压缩的光针场以及衍射受限的三维光管场。研究结果表明，该光瞳滤波器在100 nm 波段内实现了宽波带矢量光场的调控，这种光瞳滤波器的设计对发展矢量光场的聚焦理论和拓展矢量光在宽波带光场应用方面有重要意义。

摘要：基于非对称光纤悬臂结构的Lissajous扫描光纤探头可实现低电压驱动下的大范围扫描成像.本文研究了全封装的小型化预标定Lissajous扫描光纤探头.通过优化设计与数值仿真,选择了能实现高填充率Lissajous扫描的正交谐振频率,确定了非对称光纤悬臂的结构参数.全封装探头在5 mm工作距离处的焦点直径为25μm,视场大小达到1.5 mm×1.5 mm,总刚性长度和外径分别为35 mm和3.5 mm.研究了全封装探头扫描轨迹的稳定性、可重复性与扫描成像的旋转稳定性.结合实验室搭建的50 kHz扫频光学相干层析(OCT)系统,对硬币和生物组织进行高质量成像,验证了用于内窥OCT成像的小型化预标定Lissajous扫描光纤探头具有良好的成像性能.

摘要：本文用第一性原理方法研究了过渡金属Mn掺杂MoSe_(2)单层(Mo_(0.75)Mn_(0.25)Se_(2))的晶体结构、电子结构和磁性质,发现上下自旋电子分别呈现金属特性和绝缘特性,即体系具有半金属性.结合轨道态密度图,发现两个邻近Mn原子之间通过Mo4d和Se 4p轨道耦合.在广义布洛赫条件下,计算了单层Mo_(0.75)Mn_(0.25)Se_(2)的自旋螺旋能量与波矢的色散关系,通过海森堡相互作用(HBI)模型拟合计算值得到Mn原子间各种邻近的HBI参数J_(2)(i=1,2,3,4),发现虽然第一近邻交换耦合系数J_(2)起主导作用,但J_(2)的作用不可忽略.鉴于单层Mo_(0.75)Mn_(0.25)Se_(2)属于易氧化的二维金属材料,而单层MoSe_(2)具有绝缘性质,我们构建了异质结MoSe_(2)/Mo_(0.75)Mn_(0.25)Se_(2)/MoSe_(2),计算结果表明异质结两侧的MoSe_(2)可有效保护中间层Mo_(0.75)Mn_(0.25)Se_(2)的半金属铁磁性.该研究可深化对二维半金属铁磁性产生机制的理解,为设计稳定的二维半金属铁磁性材料提供普适方法.

摘要：超颖表面是一种基于亚波长结构的光学平板膜层,可在亚波长传输范围内调控入射光束的相位、振幅和偏振。为了代替传统的曲面光学元件,采用传输相位调控理论和广义折反射定律,设计了一种新型的超颖表面,并进行了程序模拟,取得了此亚波长结构对光束聚焦调控的数据。结果表明,当增加超颖表面的椭圆基元的长短轴长度时,材料的等效折射率增加,并且适用的波长范围增加到0.7μm^1.2μm;通过优化超表面结构参量,可实现在宽波带范围内的相位调控,进而获得聚焦光场的优化,在一定程度上可以代替传统光学元件实现光学聚焦。该研究结果在超分辨率成像及光刻等方面有一定参考价值,在一些特殊的需要亚波长结构调控光束的情况下可以使光路简单化,并且比传统的光学元件有着厚度方面的优势。

摘要：尝试从物理文化的角度,将生活情境、诗词、物理学史、科技应用等内容与“小孔成像”教学相融合,引领学生体验科学探究过程,帮助学生建构物理知识,体验物理文化,发展核心素养。

摘要：研究内全反射型光子晶体光纤(TIR-PCF)的结构参数对光纤布里渊增益、布里渊峰的个数以及相对峰值强度等布里渊增益谱(BGS)特性的影响。分析全反射型光子晶体光纤中的声光耦合效应,利用有限元分析方法,求解光纤中的光场和声场分布及其对应的BGS,探究空气孔层数、孔间距和孔直径等PCF参数对BGS的影响,获得布里渊增益和声学模式个数随孔间距和孔直径变化的规律。提出一种空气孔直径由内到外逐渐变大的、具有类似渐变折射率分布的新型光子晶体光纤结构。设计峰值强度差为8 dB的双峰BGS的光子晶体光纤,可将其用于基于布里渊拍频谱(BBS)的光纤传感系统中,使传感系统的信噪比提升2.5倍。

摘要：通过第一性原理研究了二维单层CrS_(2)与双层CrS_(2)/MoSe_(2)体系的原子结构和磁性结构.利用广义布洛赫条件计算了自旋螺旋的能量与自旋螺旋波矢之间的色散关系E(q),并通过海森堡模型拟合该曲线,分别得到了单层CrS_(2)体系和CrS_(2)/MoSe_(2)双层体系的多近邻海森堡作用(HBI)参数J1–J6.然后通过拟合得到的HBI参数作出全布里渊区的E(q).研究发现,非磁性单层MoSe_(2)与单层CrS_(2)形成异质结后改变了单层CrS_(2)的磁性结构,使其从层内反铁磁排布转变成层内铁磁排布.MoSe_(2)层使得Cr原子的态密度更延展,并且CrS_(2)/MoSe_(2)中电子气从金属性的CrS_(2)转移到半导体的MoSe_(2)中,这导致CrS_(2)中反铁磁作用的RKKY相互作用的减小,最终使得CrS_(2)/MoSe_(2)呈现铁磁性.本文为更好地探索二维磁性材料的各种相互作用机制,如双交换、超交换和RKKY交换,设计、寻找高居里温度磁性材料和分析各种二维磁性体系奠定了一定的基础.

摘要：矢量光场在其传输和与物质相互作用过程中,光场状态的时空演化区别于传统偏振光,具有独特的矢量化特征。研究了晶体二氧化碲(TeO_(2))对于径向偏振矢量光场的调控特征,通过斯托克斯参量的测量,分析了3个晶体样品的偏振态演化规律,揭示了TeO_(2)晶体的旋光特性,表明其可以起到和双λ/2波片相同的偏振调控效果。研究结果有助于理解矢量光场在双折射晶体中的传输特性,促进矢量光场相关晶体器件的设计与应用。

摘要：提出了一种基于双缺陷一维光子晶体的非线性激光限幅方法。研究了光子晶体透射谱中心波长随双缺陷层折射率变化的规律,设计了适用于532 nm与1064 nm波长的非线性光子晶体激光限幅结构,实现了弱光的高透射和强光的高阻断效果。所设计的激光限幅结构为(AB)6CAC(AB)6双缺陷一维光子晶体,适用于532 nm的光子晶体结构中的三种介质A、B和C分别为金刚石、SrF2和CS3-68玻璃,对弱光的透过率为86.4%,对强光的透过率为0.02%;适用于1064 nm的光子晶体结构中的三种介质A、B和C分别为金刚石、CeF3和CdTe,对弱光的透过率为79.8%,对强光的透过率为0.3%。