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以波动光学模块为例探究COMSOL在教学改革中的应用 预览
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作者 吴宏伟 方羽 权家琪 《科教文汇》 2019年第27期80-82,共3页
文章以COMSOL波动光学模块为例,探究了COMSOL有限元软件在现代化教学模式中的应用。通过展示COMSOL软件在快速准确的预测设计模型中的电磁场的分布,模式的传输、反射和损耗等直观地向学生展示光学中存在的一些物理现象,化抽象为形象增... 文章以COMSOL波动光学模块为例,探究了COMSOL有限元软件在现代化教学模式中的应用。通过展示COMSOL软件在快速准确的预测设计模型中的电磁场的分布,模式的传输、反射和损耗等直观地向学生展示光学中存在的一些物理现象,化抽象为形象增加学生学习兴趣的同时,提高了学生对于学术研究的积极性。同时,与具有一定成本和误差的实验相比,利用COMSOL仿真可以降低科研过程中一些不必要的成本以及预测出实验过程中可能难以直接测量的物理特性。 展开更多
关键词 波动光学 COMSOL 教学改革 仿真
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空潜自由空间光通信的链路性能评估 预览
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作者 李军 元秀华 王铭淏 《中国光学》 CAS CSCD 北大核心 2019年第2期405-412,共8页
长期以来,空中平台与水下平台之间的有效通信一直是一个具有挑战性的课题,因为声波或电磁波只能有效地仅在海水或空气中传播,而无法同时在这两种介质中高效传输数据。相比电磁波,激光束能够穿透相当深度的海水,因而自由空间光通信被认... 长期以来,空中平台与水下平台之间的有效通信一直是一个具有挑战性的课题,因为声波或电磁波只能有效地仅在海水或空气中传播,而无法同时在这两种介质中高效传输数据。相比电磁波,激光束能够穿透相当深度的海水,因而自由空间光通信被认为是一种很好的空潜通信替代手段。众所周知,吸收和散射引起的衰减是水下激光传播主要不利因素之一,然而这只能通过加大发射功率来补偿。尽管如此,即使发射功率大到能够保证一定的接收机灵敏度,大气和海洋湍流引起的光强起伏也会在很大程度上降低链路性能。本文重点研究水下载具与空中平台之间的自由空间光通信链路中的湍流效应,利用波动光学仿真,研究高斯光束和环形光束在空-潜两段链路中的传播,并根据数值结果对上行链路和下行链路之间的性能差异进行了比较说明。总体来说,由于湍流的主要部分离发射机更近,上行链路更容易受到湍流的影响。此外,研究中还发现环形光束往往能产生较小的闪烁指数和较高的信噪比。本项工作能够为未来的空潜光通信系统的研究和发展提供有益的参考。 展开更多
关键词 自由空间光通信 环形光束 海洋湍流 无人水下航行器-无人机光学链路 波动光学仿真
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径向部分相干光束在各向异性非Kolmogorov湍流中的传输
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作者 王铭淏 元秀华 +3 位作者 李军 周小歆 李奇 周泽宇 《光学学报》 CSCD 北大核心 2018年第3期272-282,共11页
具有中心对称相干度分布的非均匀部分相干光,即径向部分相干光束(RPCB),可以有效降低大气湍流引起的光束闪烁,改善接收质量。应用波动光学仿真方法,比较研究了相干高斯光束、高斯谢尔模光束和具有凸型高斯型、超高斯型相干度分布... 具有中心对称相干度分布的非均匀部分相干光,即径向部分相干光束(RPCB),可以有效降低大气湍流引起的光束闪烁,改善接收质量。应用波动光学仿真方法,比较研究了相干高斯光束、高斯谢尔模光束和具有凸型高斯型、超高斯型相干度分布的径向部分相干光束在各向异性的非Kolmogorov湍流中的传输特性,从远场光强分布和孔径平均闪烁指数等方面分析了湍流的各向异性参数和非Kolmogorov功率谱指数对远场光束质量的影响。仿真结果显示,光束的接收质量随功率谱指数的增大而持续劣化;同时,各向异性湍流会导致远场光斑呈椭圆形分布,因而在接收端使用等面积的椭圆接收孔径替代圆形孔径,可以显著降低接收机的孔径平均闪烁指数。总体而言,径向部分相干光束在各向异性非Kolmogorov湍流中,特别是在接收孔径较小的情况下,具有优于完全相干光和高斯谢尔模光束的传输性质。 展开更多
关键词 光通信 自由空间光通信 光场调控 波动光学仿真 大气湍流 光场传播
利用Matlab仿真波动光学实验 预览 被引量:4
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作者 李珏璇 蓝海江 《湘潭大学自然科学学报》 CAS 北大核心 2014年第4期90-94,共5页
通过干涉、衍射实验实例,探讨利用Matlab仿真波动光学实验的方法及其仿真结果在教学中的作用.实践表明,在波动光学教学过程中,适当地穿插一些利用Matlab仿真的实验及其结果,能让学生快速地观察到细微复杂而且不易操作和控制的实验... 通过干涉、衍射实验实例,探讨利用Matlab仿真波动光学实验的方法及其仿真结果在教学中的作用.实践表明,在波动光学教学过程中,适当地穿插一些利用Matlab仿真的实验及其结果,能让学生快速地观察到细微复杂而且不易操作和控制的实验现象,对教学质量的提高能起到事半功倍的效果. 展开更多
关键词 波动光学 干涉实验 衍射实验 MATLAB 仿真
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Matlab与大学物理波动光学教学整合的研究 预览 被引量:7
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作者 吕波 黄靖钧 《九江学院学报:自然科学版》 2010年第3期 108-114,共7页
文章分析了Matlab的特点,阐述了在大学物理波动光学教学中引入Matlab的必要性和可行性,就四个典型的光学实验编制了Matlab程序,给出了仿真的结果。
关键词 MATLAB 大学物理 波动光学 仿真
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大规模集成光波导时域有限元差分法仿真的子域合成法 被引量:11
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作者 徐建锋 薄中阳 +1 位作者 白剑 杨国光 《光学学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2007年第1期5-9,共5页
用时域有限元差分的子域合成法(Synthetic subdomain method of FDTD)对大规模的光波导模拟,把仿真的光波导划分成两个或多个区域,在不影响仿真精度的条件下,删除对仿真对象影响不大的区域,并相应改变吸收边界条件进行时域有限元差分... 用时域有限元差分的子域合成法(Synthetic subdomain method of FDTD)对大规模的光波导模拟,把仿真的光波导划分成两个或多个区域,在不影响仿真精度的条件下,删除对仿真对象影响不大的区域,并相应改变吸收边界条件进行时域有限元差分法数值模拟,考查光的传播和损耗状况,并与常规方法的运算结果相比较,结果一致且不影响计算精度。与常规方法相比,两段子域合成法所占内存约为前者的55%,时间约为前者的60%,三段子域合成法所占内存约为前者的31%,时间约为前者的28%,可见子域合成法比常规方法更有利于应用于大规模集成光波导的数值模拟仿真,对节省硬件及时间资源具有实际意义,提高工作效率。 展开更多
关键词 导波光学 时域有限元差分法 子域合成法 大规模仿真 集成光波导
基于Origin的波动光学实验仿真 预览 被引量:11
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作者 曹卫军 赖康荣 《大学物理》 北大核心 2015年第1期49-52,65共5页
以光的干涉、衍射实验为例,介绍利用Origin软件实现光学实验仿真的方法.该方法避免了复杂的编程,易学易用,实现过程简便.其逼真的仿真图样与光强分布曲线,为光学的理论分析与实验教学提供便利,可以引导学生开展探究性学习,加深对光学现... 以光的干涉、衍射实验为例,介绍利用Origin软件实现光学实验仿真的方法.该方法避免了复杂的编程,易学易用,实现过程简便.其逼真的仿真图样与光强分布曲线,为光学的理论分析与实验教学提供便利,可以引导学生开展探究性学习,加深对光学现象和规律的理解,从而提高教学质量. 展开更多
关键词 ORIGIN 波动光学实验 仿真
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基于平方根算符的2维广角有限差分波束传播法 被引量:2
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作者 陈光 马卫东 +2 位作者 王文敏 许远忠 杨涛 《光学学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2003年第11期1325-1329,共5页
有限差分波束传播法(FD-BPM)是模拟光在光波导器件中行为特性的重要数值方法,它的模拟精度决定于它的帕德(Padé)展开阶数以及计算步长,阶数越高或计算步长越小精度就越高,但是计算时间就越长.为了在比较低的阶数和适中的步长下获... 有限差分波束传播法(FD-BPM)是模拟光在光波导器件中行为特性的重要数值方法,它的模拟精度决定于它的帕德(Padé)展开阶数以及计算步长,阶数越高或计算步长越小精度就越高,但是计算时间就越长.为了在比较低的阶数和适中的步长下获得较高的计算精度,从平方根算符出发,运用了一些试探性的展开方法对平方根算符进行处理,得到3种2阶广角波束传播法计算公式,数值计算表明这些公式比传统广角波束传播法的2阶计算公式具有更高的精度,而且可以将该试探性处理方法推广到更高阶的广角波束传播法. 展开更多
关键词 平方根算符 帕德展开 有限差分波束传播法 波导光学 广角波束传播法 数值计算 光波导器件
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