南昌航空大学 航空制造工程学院, 江西 南昌 330063
为丰富宏微平面运动装置形式, 该文提出了盆架状压电作动器。设定盆架状结构的一阶面内对称弯振模态和二阶反对称纵振模态为工作模态, 利用粘附于盆架状作动器表面的压电陶瓷激发工作模态振动, 迫使驱动足同时沿xOz、yOz面做椭圆轨迹行进以推动移动体。根据传递阵力学原理, 构造作动器各单元的振动传递方程, 在确定各单元间连接与传递条件及作动器压电边界条件基础上, 建立了作动器的半解析性机电耦合传递矩阵模型, 编制了模型的解算程序。建立作动器的多目标优化数学模型, 求得其优化结构尺寸。为印证半解析理论模型, 还构建了作动器的机电耦合有限元数值模型。传递阵模型与数值模型解得的作动器工作模态频率差分别为177 Hz和191 Hz, 求取驱动足在x、y、z向的振幅分别为2.95 μm、3.27 μm、1.37 μm及3.12 μm、3.61 μm、1.82 μm, 表明了半解析模型的有效性。结果表明, 该文提出的结构设计与驱动原理相结合的作动器分析方式, 为优化压电作动器性能开启了新思路。
盆架状作动器 传递矩阵 机电耦合特性 半解析模型 basin type macro-micro actuator transfer matrix electromechanical coupling property semi-analytical model
1 长安大学理学院，西安 710064
2 西安交通大学机械结构强度与振动国家重点实验室，西安 710049
本文提出一种新型管道超结构元胞构型，其轴向振动带隙包括局域共振型和布拉格(Bragg)散射型两种带隙，该结构在2 500 Hz内共有两阶带隙，且第二阶带隙频率范围较宽。分别应用传递矩阵法和有限元法计算了该结构的能带结构分布及有限周期结构传输特性；搭建了包含4个元胞的管道超结构实验平台进行振动测试，并与计算结果进行对比验证；最后讨论了不同参数对其带隙分布的影响规律。结果表明，所研究管道超结构在2 500 Hz内共有两阶带隙，第一阶带隙主要为局域共振型带隙，凸台和振子的几何尺寸对其影响较大，元胞尺寸对其影响较小。第二阶带隙主要为布拉格散射型带隙，带隙宽度可达923 Hz，该带隙分布随元胞长度、凸台长度和振子厚度改变而改变。合理设计结构各部分几何尺寸，可满足工程中特定频段抑振的需求。
局域共振 布拉格散射 超结构 传递矩阵 轴向振动 带隙特性 local resonance Bragg scattering metastructure transfer matrix axial vibration band gap characteristic
1 中国计量大学 理学院，浙江 杭州310018
2 深圳职业技术学院 电子与通信工程学院，广东 深圳 518055
基于Timoshenko梁弯曲理论，该文建立了双激励阶梯形弯曲振动夹心式压电换能器的传递矩阵理论模型。利用解析理论模型和有限元仿真对换能器的前4阶弯曲振动特性进行了计算分析。结果表明，在换能器的各阶弯曲振动模态下，解析理论计算与有限元仿真均取得了一致结果，即在低阶(一、二阶)弯曲振动模式下换能器有效机电耦合系数大，高阶弯曲振动模式下换能器的有效机电耦合系数小。阶梯形前盖板的直径比对换能器的各阶弯曲共振频率和放大系数均有较大的影响，直径比越大，弯曲共振频率越低，放大系数越大。
Timoshenko梁理论 弯曲振动 传递矩阵法 有限元仿真 振动模态 Timoshenko’s beam theory flexural vibration transfer matrix method FE simulation vibration mode
1 天津大学精密仪器与光电子工程学院光电信息技术教育部重点实验室, 天津 300072
2 天津科技大学理学院, 天津 300222
为实现非互易光传输的主动控制，提出了一种基于石墨烯光子晶体和磁光半导体材料的结构，通过对磁光半导体外加磁场，打破时间反转对称，获得了非互易的磁Tamm态等离子体激元(MTPP)。通过分析不同条件下的透射谱，研究了结构参数、外加磁场，以及石墨烯化学势对MTPP的影响。结果表明，通过调控外加磁场和石墨烯化学势，可以实现单向光传输的主动控制以及正、反双向光传输的灵活转换。该结构及其调控方法在光二极管和光开关等应用领域具有潜在的应用价值。
物理光学 主动调控 传递矩阵法 非互易传输 Tamm态等离子体激元 石墨烯光子晶体
1 国防科技大学指挥军官基础教育学院, 湖南 长沙 410073
2 国防科技大学光电科学与工程学院, 湖南 长沙 410073
基于表面粗糙度的空间周期与光波波长的相对关系，引入大、小尺度粗糙度概念，建立考虑粗糙度时多层膜正入射光谱特性系数的近似计算模型。以紫外波段的单层膜和多层膜为例进行光谱特性仿真计算，对仿真结果进行横向对比，结果表明，无论是对单层膜还是多层膜，该近似计算模型结果正确，计算精度高，具有较好的适用性。
光学薄膜 表面粗糙度 传递矩阵 正入射 optical coatings surface roughness transfer matrix normal incidence
1 中国科学院长春光学精密机械及物理研究所, 吉林 长春 130033
2 中国科学院大学, 北京 100049
针对离轴三反光学系统初始结构求解复杂、视场宽度小的问题, 提出了利用光学传递矩阵求解三反系统初始结构的计算方法, 推导了三反系统焦距和后截距的表达式, 求解了光阑位于次镜的三反系统初始结构。采用引入高次非球面以增加系统设计自由度的技术路线, 基于ZEMAX光学设计软件, 通过对同轴初始结构进行离轴优化, 得到了一个矩形视场17°×2°, 焦距1 440 mm, F数4.8的离轴三反光学系统。该系统三个反射面均为高次非球面, 可同时满足宽视场角和高分辨率的要求, 在空间频率50 lp/mm处, 调制传递函数大于0.6, 接近衍射极限。结果表明: 该系统搭载线阵/面阵时间延迟积分电荷耦合元件(TDI-CCD)用于推扫/多通道式空间对地成像时, 可有效扩大空间对地成像系统的地面覆盖范围, 提高信息获取效率。
光学设计 光学传递矩阵 高次非球面 宽矩形视场 离轴三反 optical design optical transfer matrix high order aspheric surface wide rectangle field of view off-axis three-mirror 红外与激光工程
2016, 45(4): 0418003
为了得到纯正的三基色, 以实现大色域显示功能, 采用光学薄膜技术的传递矩阵方法进行了模拟计算, 分别得到红、绿、蓝三色的F-P滤光片, 并将其叠加在一起, 得到将显示光源中杂色滤除、留下三基色的滤光片。结果表明, 三基色滤光片很好地满足了设计要求, 如果应用于显示技术, 可以很好地提高显示器的彩色显示功能。
薄膜 三基色 滤光片 传递矩阵 显示技术 thin films three primary colors filter transfer matrix display technology
1 哈尔滨师范大学物理与电子工程学院, 黑龙江 哈尔滨 150025
2 牡丹江师范学院物理系, 黑龙江 牡丹江 157012
在已有理论基础之上，采用严格的计算方法对激光器实现太赫兹(THz)波的辐射进行了可能性分析。利用传递矩阵法，通过Matlab软件计算了基于AlGaN/GaN材料体系的三能级量子级联激光器导带子能级与电子波函数的分布，详细分析了由该材料特有的极化效应所产生的极化场，得出了在近共振条件下偶极跃迁元、外加电场、垒层Al组分及导带子能级能级差之间的关系，并研究了它们对激光器性能的影响。分析结果表明，实现受激辐射的条件非常严格，Al组分取0.15或0.16时较为适宜，同时外加电场需大于63 kV/cm，但不能过大，这样才能满足近共振条件，实现粒子数反转达到太赫兹量子级联激射。在Al组分为0.15，外加电场为69.0 kV/cm时激光器的偶极跃迁元最大，表明跃迁几率也最大，对激光器的性能有利，可以为量子级联激光器构造较好的有源区。
量子级联激光器 有源区 极化 偶极跃迁元 Al组分 传递矩阵法
1 番禺职业技术学院电子与机械系
2 广东
3 番禺
4 511483
采用传递矩阵方法,在介电连续近似下,推导并给出了n层耦合约化维度量子体系(包括耦合量子阱CQW,耦合量子阱线CQWW和耦合量子点CQD)中的界面光学声子模与相应的电子-声子?嗷プ饔霉芏俚耐骋槐泶锸?对由三层AlGaAs/GaAs构成的CQW,CQWW与CQD进行了数值计算,并对界面光学声子频率对体系的波矢与量子数的信赖关系进行了分析,特别是对波矢与量子数趋于0与无穷大两个极端情况从数学与物理上进行了合理的解释与说明.
光电子学 耦合约化维度量子系统 传递矩阵方法 电子-声子相互作用 凝聚态 optoelectronics reduced-dimensionality quantum systems transfer matrix method electron-phonon interaction condensed matter
