以剪跨比、配筋率和轴压比为研究变量, 对7根聚乙烯醇纤维增强水泥基复合材料(PVA-FRCC)中长柱(以下简称PVA-FRCC柱)进行拟静力试验, 研究了地震作用下试件的裂缝形态、变形、耗能和抗损伤能力。结果表明: PVA-FRCC柱具有优良的裂缝控制能力和卸载后裂缝闭合能力; PVA-FRCC具有较好的延性、较强的变形和耗能能力, 其弹塑性极限位移角最大可达1/13; 剪跨比较大的试件虽承载力较低, 但由于PVA纤维的增韧作用, 试件达到峰值荷载后具有优良的耐受变形能力和抗损伤能力; 当配筋率提高时, 柱的承载力、变形和抗损伤能力均提高; 增大的轴压比明显降低了试件的变形、耗能和抗损伤能力。当PVA纤维体积分数为1%时, 具有较小轴压比和适中剪跨比与配筋率的PVA-FRCC柱综合性能最优。本文提出的改进Park-Ang 损伤模型符合边界条件, 且反映的损伤发展趋势与试验现象相符, 可较好地评价PVA-FRCC柱的损伤状况。

设计了一种含有矩形槽(RG)的方环谐振器边耦合金属-介质-金属(MDM)波导,运用Fabry-Perot(F-P)理论精确推导了谐振器的有效长度,并利用该结构实现了多模可调等离子体滤波器。在数值计算和理论分析的基础上,得到了除传统整数模式以外的非整数模式。非整数模式的波长随着RG长度的增加发生红移,这是因为RG位于磁场的波腹时,对磁场的影响最大;整数模式由于对RG不敏感,其波长保持不变,这是因为RG位于磁场的波节时,对磁场的影响最小。可以通过改变RG的形状、位置及数目来调控模式的数目和场分布。与传统的谐振器相比,所提结构和所得到的结果可以为灵活调控谐振波长提供更多选择,在光电子器件的设计上具有潜在的应用价值。

为了评估表面开口裂纹, 采用激光超声衍射横波的方法测量其参量。激光激励的横波传播至裂纹尖端产生衍射信号, 随后被处于裂纹另一侧的传感器所接收。依据不同接收点衍射横波的渡越时间, 推导出裂纹参量的计算公式;模拟分析了横波在工件中的传播过程, 搭建了裂纹的激光超声测量实验系统, 并采集了衍射横波数据。结果表明, 在有效的检测范围内, 测量值与实际值之间的误差在5%之内。该结果可促进激光超声在表面裂纹检测中的应用。

Here, we report a new method using combined magnetic resonance (MR)–Photoacoustic (PA)– Thermoacoustic (TA) imaging techniques, and demonstrate its unique ability for in vivo cancer detection using tumor-bearing mice. Circular scanning TA and PA imaging systems were used to recover the dielectric and optical property distributions of three colon carcinoma bearing mice While a 7.0-T magnetic resonance imaging (MRI) unit with a mouse body volume coil was utilized for high resolution structural imaging of the same mice. Three plastic tubes filled with soybean sauce were used as fiducial markers for the co-registration of MR, PA and TA images. The resulting fused images provided both enhanced tumor margin and contrast relative to the surrounding normal tissues. In particular, some finger-like protrusions extending into the surrounding tissues were revealed in the MR/TA infused images. These results show that the tissue functional optical and dielectric properties provided by PA and TA images along with the anatomical structure by MRI in one picture make accurate tumor identification easier. This combined MR–PA–TA-imaging strategy has the potential to offer a clinically useful triplemodality tool for accurate cancer detection and for intraoperative surgical navigation.

基于周期性极化铌酸锂(PPLN)晶体的准相位匹配线性电光效应,利用邦加球理论,晶体 在不同占空比和温度下,探索了输出激光偏振态随外加电场的演变规律。研究结果发现,激光偏振的演变对外加电场E0、 晶体占空比D和温度T0非常敏感;若T0为273 K, D为0.25、0.5和0.75, 随着E0的增加,输出偏振态成周期性演变; 当D为0.5,且T0为263 K、293 K和313 K时,输出偏振态的演变表现为无规则性。合理选择一定的外加电场、 占空比和温度,可以实现任意偏振光。这些结果有助于PPLN偏振控制器的优化设计。

为了使发光二极管(LED)光源在近距离内满足特定角度范围内出射的高效照明, 提出了一种基于光学扩展量的复合椭球面聚光器(CEC)的设计方法。首先, 根据LED 光源的发光特性和非成像光学中的光学扩展量守恒理论, 建立了CEC 的母线方程, 进而依据边缘光线理论和几何光学中的光线追迹原理, 设计了CEC 结构的前后表面面型。最后利用光学设计软件ZEMAX 对所设计的系统进行光线追迹仿真, 结果表明在CEC 出口处可获得的角度大小为51.6°, 在距离出口后4 mm 处8 mm×8 mm 大小的探测器上可利用的光能达到69%。模拟仿真与理论计算结果基本吻合, 证明了该设计方法的合理性。整个系统尺寸较小, 为实现聚光系统的小型化和简单化提供了一种有效的设计方案。

为设计一款使大尺寸LED光源在一定距离内满足特定角度范围均匀照明的反射器, 提出了一种基于复合抛物面聚光器聚光原理、边缘光线原理以及几何光学轴外光线追迹原理的新方法。该方法可以从理论上定量地推导出适用于大尺寸LED的反射器的结构, 实现高光效、高均匀度的照明效果。通过光学设计软件ZEMAX仿真验证了该方法的合理性。

天幕灯是一款用于近距离照射大面积幕布的特殊灯具。为了在限定的区域内获得幕布的均匀照明, 天幕灯需实现非对称、大角度的特定出射光强分布。基于几何光学和辐照度理论, 首先建立满足幕布均匀照明要求的天幕灯配光曲线模型, 然后再根据LED光源的发光特性进行二次光学设计, 使LED天幕灯的出射光强分布与所需的配光曲线模型相匹配。根据能量守恒定律将配光曲线模型进行均匀离散化处理, 建立直射和反射的有效叠加和补偿, 依此设计得到反射面面型, 实现照明要求。通过Zemax对所设计的LED天幕灯进行模拟仿真, 结果表明, 满足配光曲线的LED天幕灯可以通过多个灯具的简单照明叠加实现在近距离范围内对不同大小和形状的幕布进行均匀照明, 其照明均匀度可达到85%以上, 能量利用率可达到80%以上。

聚合物纳米光纤具有很好的器件构筑能力和良好的导光性能，对构筑超紧凑的微光子学器件和小型化集成光路十分理想。介绍了一种利用一步拉制技术制作的、具有良好的机械性能和光学性能的聚合物纳米光纤聚对苯二甲酸丙二醇酯（PTT）纳米光纤。作为亚波长波导， PTT纳米光纤具有较大的倏逝场和强约束。详细介绍了利用PTT纳米光纤组装的微光子学结构和器件（例如：弯曲结构、环形结构、M×N耦合分束器、马赫曾德尔干涉仪）。组装的结构和器件具有体积紧凑、损耗小的优点。概述了聚合物纳米光纤和器件的特点及其应用前景。

通过变分法,研究了在真实的非局域介质中当响应函数为e指数衰减型时具有初始波前曲率的光束的传输特性,并得到了光束各参数演化的解析解。研究发现,不论初始输入功率大小如何,正的初始波前曲率均会导致光束先展宽,而负的初始波前曲率则导致光束先压缩。对于具有不同初始波前曲率的光束,在某一确定的输入功率处,其束宽的演化曲线周期性的相交,而这些交点处恰是无初始波前曲率的光束压缩或展宽的极值处,通过和Snyder 等提出的强非局域孤子模型的结果进行了比较,发现这种现象是Snyder-Mitchell的线性模型中所不存在的。