Author Affiliations
Abstract
School of Information and Control Engineering, China University of Mining and Technology, Xuzhou 221116, China
Toroidal multipole is a special current distribution that has many different characteristics from electric multipole and magnetic multipole distributions. Because of its special properties, the toroidal dipole is a research hotspot in the field of metamaterials and nanophotonics. However, the low scattering of the toroidal dipole moment makes its excitation a challenging task. At present, there are relatively few studies on its specific engineering applications. In this paper, by slotting in the rectangular cavity, the excitation of an equivalent toroidal dipole is successfully achieved over a wide frequency range of 53–58 GHz. Results indicate that under the action of the toroidal dipole, the TE10 mode electromagnetic waves transmitted in the rectangular waveguide are converted into vector beams and are radiated outwards. Further adjusting the spatial distribution of the magnetic dipoles in the toroidal dipoles yields results that indicate that the resonance mode in the slot is still dominated by the magnetic toroidal dipole moment, and the electromagnetic waves radiating outward are vortex beams carrying vector polarization. The scattered energy of each dipole moment inside the antenna is calculated. This calculation verifies that the mass of the vector beam and vector vortex beam is closely related to the toroidal dipole supported by this antenna. The proposed structure can be applied to explorations in vortex filtering, in photon entanglement, and in the photonic spin Hall effect.
toroidal dipole vector beams vector vortex beams 
Chinese Optics Letters
2024, 22(1): 011601
作者单位
摘要
大连工业大学光子学研究所,辽宁 大连 116034
一个舒适健康的办公室照明环境,不仅可以提高工作效率,还可以避免不舒适的光环境对身体造成伤害。但是大多数办公室在照明节能和照明舒适度方面仍然存在一些问题。为了解决这些问题,本文提出了一个将日光照度和占用情况作为输入、灯具的调光系数K(0K≤1)作为输出的照明控制系统。该系统通过算法得出日光照度、占用情况、相邻灯具的照度分量与调光系数K之间的线性数学模型,采用Matlab最小二乘法求得每个灯具的最佳调光系数。采用DIAlux软件验证照明系统下的办公室光环境,结果表明,在该系统控制下被占用的工作面照度均达到500 lx,未占用的工作面照度均达到300 lx,照度均匀度大于0.7,解决了白天照度均匀度低的问题。在满足办公室光环境的基础上,该照明系统在白天和夜间的节能效率分别达到了66%和14%。
光学设计与制造 办公室照明环境 照明系统 调光系数 DIAlux optical design and manufacturing office lighting environment lighting system dimming coefficient DIAlux 
激光与光电子学进展
2023, 60(15): 1522003
刘海 1,2,*任紫燕 1,2陈聪 1,2高鹏 1,2[ ... ]罗灏 1,2
作者单位
摘要
1 中国矿业大学地下空间智能控制教育部工程研究中心,江苏 徐州 221116
2 中国矿业大学信息与控制工程学院,江苏 徐州 221116
基于Fano共振超表面所具有的高品质因数Q以及电场局域特性设计了一种全介质超表面结构,探究了超表面结构参数与品质因数Q、调制深度之间的关系。通过改变结构实现了单重Fano共振至双重Fano共振的有效调控。对比同等参数下矩形柱与椭圆柱超表面结构的灵敏度,选择矩形柱结构并确定其最优参数。矩形柱超表面结构的品质因数Q最大可达3408,双重Fano共振峰的调制深度接近99%。通过仿真计算可知该结构对甲烷体积分数的测量灵敏度可以达到1.57 nm/%(对应dip1)和1.66 nm/%(对应dip2),对背景折射率的测量灵敏度为419.45 nm/RIU395.7 nm/RIU,FOM(figure of merit)值分别为524.3 RIU-1542.8 RIU-1。此外,入射光偏振角度对此传感结构的Fano共振透射光谱强度具有一定影响,这一特性为光学非对称传输、偏振角检测以及超表面多功能复用等提供了新思路。
传感器 Fano共振 全介质超表面 甲烷传感器 偏振敏感 光学传感器 sensor Fano resonance all-dielectric metasurface methane sensor polarization sensitivity optical sensor 
中国激光
2023, 50(10): 1010001
作者单位
摘要
中国矿业大学 教育部地下空间智能控制工程研究中心,江苏 徐州 221116
设计了一种基于石墨烯的新型可调谐宽带超材料吸收器。该吸收器采用经典夹层结构,包含一个图案化的单层石墨烯超表面、介电层和金属底板。该石墨烯图案的结构由不同尺寸的石墨烯谐振器组成,确保高吸收率的同时能拓宽吸收带宽。研究结果表明,当费米能级Ef为0.9 eV时,吸收器在光源垂直入射条件下能实现2.3~5.2 THz波段90%以上的宽带吸收率,同时通过控制石墨烯的费米能级可以灵活调节吸收器的带宽和吸收性能。此外,基于单元结构的对称设计,吸收器对偏振角度的变化并不敏感,所设计的吸收器结构将促进石墨烯材料在太赫兹波段和新型吸波器件中的广泛应用。
超材料 太赫兹 时域有限差分法 石墨烯 吸收器 Metamaterials Terahertz Finite difference time domain method Graphene Absorbers 
光子学报
2022, 51(9): 0923001
作者单位
摘要
中国矿业大学, 信息与控制工程学院江苏 徐州 221116
本文基于二氧化钒(VO2)独特的相变性质, 设计了一种带宽可调谐的多层超材料吸收器。吸收器由VO2方形环表面、聚酰亚胺(Polyimide)介质层、VO2薄膜层、十字形金(Au)层、聚酰亚胺介质层和金薄膜层构成。当VO2处于金属态时, 结构可作为宽带吸收器, 仿真结果表明在2.3 THz与5.3 THz之间吸收率超过90%, 且吸收性能对入射光偏振不敏感, 入射角度的改变对吸收性能影响较小。而当VO2处于绝缘态时, 结构可作为窄带吸收器, 仿真结果表明在7.1 THz处吸收率超过99%, 达到完美吸收效果, 此时同样对入射光偏振不敏感。此外, VO2处于绝缘态时, 吸收器结构具有良好的传感性能, 可拓展应用于成像、检测和传感等领域。
二氧化钒 吸收器 超材料 光器件 vanadium dioxide absorber metamaterial optical device 
量子光学学报
2022, 28(1): 37
作者单位
摘要
1 北京科技大学 计算机与通信工程学院,北京 100083
2 北京扬华基业科技有限公司,北京 100038
为了提高传统可见光定位算法的定位精度,提出一种基于区域划分的新型自适应可见光定位算法。在对单光源和多光源定位算法的研究基础上,设计基于对称结构接收机的两光源定位算法来弥补边缘区域的定位误差。依据上述三种算法在不同区域的定位误差分布特性,构建公平性函数,并结合朗伯辐射模型,将定位区域划分为多个子区域。在定位阶段,先根据接收信号特征粗略判断接收机所处区域,实现粗定位,再自适应选择性能更优的定位算法实现精准定位。仿真结果表明,在5 m×5 m×3 m的室内环境下,算法的平均定位误差约为2.5 cm,相比单光源、两光源和多光源定位算法分别改善了46%,24%,55%。在室内1.5 m×1.5 m×2 m的环境下搭建可见光定位系统平台并测试算法性能,结果表明,提出的算法在较低的复杂度代价下能够明显改进定位精度。
可见光通信 室内定位 区域划分 定位性能 高精度 Visible light communication Indoor positioning Region division Positioning performance High-precision 
光子学报
2022, 51(3): 0306005
孟嫣然 1,2,3王星尔 1,2,3,4杨健 1,2,3,*徐涵 1,2,3岳峰 1,2
作者单位
摘要
1 上海交通大学 船舶海洋与建筑工程学院, 上海 200240
2 上海交通大学 海洋工程国家重点实验室, 上海 200240
3 上海市公共建筑和基础设施数字化运维重点实验室, 上海 200240
4 宁波大学 冲击与安全工程教育部重点实验室, 宁波 315211
在诸如风致飞射物撞击等刚体冲击作用下, 建筑夹层玻璃因自身脆性特征极易破坏。针对这个问题提出了在刚体冲击下夹层玻璃破坏状态的预测方法, 综合考虑了玻璃构型、中间胶层、支撑条件及尺寸等多种设计参数。首先针对多类夹层玻璃进行往复刚体冲击试验, 建立567组PVB及210组SGP的两种不同中间胶层的夹层玻璃试验数据库; 随后基于鲸鱼优化下的核极限学习机(WOA-KELM)机器学习算法, 建立夹层玻璃破坏状态的预测模型, 并与支持向量机(Support Vector Machine, SVM)及最小二乘支持向量机(Least Squares Support Vector Machine, LSSVM)建立的相应预测模型进行对比分析。结果表明, WOA-KELM模型破坏状态预测精度达88.45%, 能较好地预测夹层玻璃的破坏, 满足工程应用的需求, 且预测模型精度及实时性均优于其他模型。
夹层玻璃 冲击破坏 机器学习 核极限学习机 laminated glass impact failure machine learning kernel extreme learning machine 
无机材料学报
2021, 36(1): 61
作者单位
摘要
南京航空航天大学自动化学院, 南京 210016
针对ARINC661规范下UA与CDS之间数据交互量大、传输周期短, 实时监控过程中难以全面、细致地分析指令的问题, 研究了座舱显示系统离线检测技术, 设计了环形数据批量存储、仿真UA、异常定位等方法, 可以在离线环境下重现指令交互过程。测试结果表明, 该设计合理、运行可靠, 可以在离线环境下检测交互指令。
座舱显示系统 离线检测技术 环形数据批量存储 仿真UA 异常定位 cockpit display system offline detection technology ARINC661 ARINC661 ring data batch storage simulation UA anomaly positioning  
电光与控制
2019, 26(5): 77
沈涛 1,2孙滨超 2冯月 1,2
作者单位
摘要
1 哈尔滨理工大学 工程电解质及其应用教育部重点实验室, 黑龙江 哈尔滨 150080
2 哈尔滨理工大学 理学院, 黑龙江 哈尔滨 150080
为了简化光纤磁场与温度传感器的结构并提高传感器灵敏度, 设计并制作了马赫-曾德尔干涉集成化的全光纤磁场与温度传感器。将单根光纤的马赫-曾德尔模间干涉结构和双臂马赫-曾德尔干涉结构结合: 将总长度为1.2 m的单模光纤部分制备成长度为2.7 cm、锥腰直径为30.1 μm的锥形微纳光纤, 并得到了拉锥时间与锥腰直径的关系。将锥形微纳光纤放置尼龙槽内并包覆磁凝胶构成传感头, 实现模间干涉的马赫-曾德尔磁场传感器; 将磁场传感器通过两耦合比为50%∶50%的耦合器并联带有可调谐光衰减器的单模光纤形成马赫-曾德尔干涉的温度传感器。从理论上分析了光谱漂移对磁场和温度传感的特性关系, 实验测得室温下磁场强度在25~50 mT时, 磁场传感的灵敏度为0.301 14 nm/mT; 在磁场强度为0, 温度由25 ℃升高到30 ℃时, 温度传感的灵敏度为0.518 86 nm/℃。该传感器可广泛应用于电力系统放电检测、材料加工、安全监控等领域。
光纤传感器 马赫-曾德尔干涉仪 磁场传感 温度传感 灵敏度分析 fiber optic sensors Mach-Zehnder interferometers magnetic field measurement temperature measurement sensitivity analysis 
光学 精密工程
2018, 26(6): 1338
作者单位
摘要
南京航空航天大学,南京210016
为实现对ARINC661飞机座舱显示系统中用户应用(UA)与座舱显示系统(CDS)间通信指令的监测与分析, 对指令过滤技术展开研究。通过对通信过程中的交互指令进行分析, 采用二叉树的结构, 研究了高效过滤算法, 实现了数据的高效过滤功能。地面试验表明, 所提过滤方法正确, 开发的指令监测显示软件运行可靠、性能良好, 对座舱显示系统的开发起到了很好的辅助作用。
座舱显示系统 指令监测 二叉树 过滤算法 cockpit display system ARINC661 ARINC661 command monitoring binary tree filtering algorithm 
电光与控制
2017, 24(12): 47

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