一、一种具有Luneburg透镜特性的轴向GRIN介质透镜（论文文献综述）
武泽楠[1]（2021）在《可穿戴式微型变焦活体脑成像系统设计与实现》文中研究说明目前我们所研究的神经科学的核心问题之一,是在探究生物体内的神经活动是如何创造不同的大脑功能以及由这些功能所产生的行为。将动物行为与特定脑区的脊椎、神经元和神经元回路的活动联系起来,在亚细胞、细胞、回路和更高的水平上破译活体自由行为动物神经信息处理的基本原理,是目前脑神经科学最前沿的研究方向之一,有助于探究精神疾病机制,大脑的高级活动以及脑机智能结合。所以目前相关领域研究急需一种能够在生物活体状态发生行为与活动时,准确实时地记录到生物体内神经活动的显微成像仪器,以确定神经活动和生物情绪或行为过程的对应关系。基于生物应用场景以及成像仪器的开发要求,本论文设计并实现了一种可穿戴式微型变焦活体脑成像系统。设计了包括微型宽场荧光显微镜系统光路,Z轴变焦模块光路,微型显微镜系统机械结构,并实现了实物样机的加工制作和生物实验验证。主要是在达到高分辨率,良好的成像质量,较轻的重量与尺寸,易于穿戴和操作的基础上,开发了系统的大范围Z轴变焦能力,令系统具有±109μm的大变焦范围,能够在一定范围深度内对神经元的不同结构进行成像观察,实现对树突棘的形态学成像。同时针对实际的活体脑成像的应用要求,对系统进行了穿戴式活体大脑痛觉皮层钙成像实验并获得了其荧光钙信号的变化。本系统的开发和优化有望成为活体脑成像领域的重要研究设备,为大脑精神疾病机制和治疗的探究提供巨大助力,在脑科学领域研究中具有广阔的应用前景。
刘坤宁[2]（2021）在《宽角扫描多波束透镜天线理论与关键技术研究》文中研究指明随着卫星导航、船舶通信、雷达测距以及5G无线通信系统的发展,人们在广泛应用多波束天线的同时,对多波束天线的要求也日渐严苛。传统的多波束天线大致分为三类,即相控阵天线、反射面天线（或反射阵天线）以及透镜天线（或透射阵天线）,然而相控阵天线常常具有工作频带窄、功耗大、馈电网络复杂及成本高等固有缺点,反射面天线存在波束覆盖范围窄且扫描时波束一致性较差等问题,均难以满足新一代电子系统对低成本高性能天线的迫切需求。透镜天线由于具有硬件成本低、宽频带、宽角扫描等优势,因此拥有更广阔的应用前景。若能够进一步克服透镜天线的一些传统缺陷,如在低频段体积重量大、毫米波频段介质损耗较大、与系统的集成度较低等,则可以在很大程度上拓展透镜天线在实际工程中的应用范围。本论文以解决透镜天线面临的困难为出发点,在保持透镜天线的优良聚焦性能和宽角扫描特性的同时,在透镜天线的小型化、平面化和易于集成化等方面展开深入研究。本文的主要工作或创新点概括如下:1.改进型水平面全向多波束柱面龙伯透镜天线研究针对传统柱面龙伯透镜天线相邻馈源端口之间隔离度较差和整体结构强度较低的问题,在保证原有透镜天线性能不恶化的前提下,本文提出多项技术改进措施提高了柱面龙伯透镜天线相邻端口的隔离度和整体结构强度,从而进一步提高柱面龙伯透镜天线的工程实用性。作为验证,加工并实测了一套工作在4.4～5 GHz的三层多波束柱面龙伯透镜天线,实测结果显示该透镜天线同层相邻端口的隔离度大于15 dB,实现了水平面360°全向波束扫描、垂直面大于±20°的3 dB波束覆盖,且天线整体结构强度高。2.基于相控馈电的宽角扫描变形半球介质透镜天线研究为了解决传统半球介质透镜天线波束扫描角度受限问题,本文基于几何光学原理和共轭场匹配法的设计思想,对传统介质半球透镜的形状进行改进,再结合相控阵馈电机制对变形半球透镜进行馈电,提出了一种具有高自由度、高灵活度特点的设计新方法,在缩小了透镜天线焦距的同时大大拓展了半球透镜天线波束扫描范围。作为验证,基于3D打印技术和介质CNC（computer numerical control）工艺加工了一套工作在28 GHz频段的变形半球介质透镜天线的原理性样机,实验结果显示该透镜天线在一个维度上可以扫描到±60°,且口径效率高于50%。3.基于变换光学理论的二维平面龙伯透镜天线研究针对二维柱面龙伯透镜天线的体积较大和弧形馈源阵列形态不利于集成的问题,提出一种基于变换光学理论的二维平面龙伯透镜天线设计方法,以实现透镜天线体积的压缩和馈电阵列的平面化。在此基础上,采取基于几何光学的改进技术解决了变换后的平面龙伯透镜天线的扫描角度受限问题。作为验证,基于3D打印技术和介质CNC工艺分别加工测试了一套二维平面龙伯透镜天线初步样机,一套基于波束切换机制的宽角扫描二维平面龙伯透镜天线和一套基于相控馈电机制的宽角扫描二维平面龙伯透镜天线。最终实验结果显示三套工作在28 GHz频段的透镜天线分别实现了方位面-31°～30°,-50°～48°和±60°的波束扫描范围,证实了本章提出的二维平面龙伯透镜天线设计方法的正确性和宽角波束扫描技术措施的有效性。4.毫米波全金属多波束透镜天线研究传统介质透镜天线在毫米波频段存在因透镜介质损耗过高而导致的口径效率较低问题,同时介质透镜的装配误差也对天线性能影响较大。为此,本文提出了两种全金属多波束透镜天线新结构,以提高透镜天线在5G毫米波频段的工程实用性。第一种为低剖面全金属多波束透镜天线,基于测地线龙伯透镜天线理论,本文提出了一种透镜剖面更低和透镜曲线更为简单的空气填充透镜天线;第二种为基于准保角变换光学的小型化全金属透镜天线,在利用准保角变换光学缩小透镜天线体积的基础上,通过加载金属周期结构等效实现了体积缩小后的透镜所需介电常数。基于金属CNC工艺,通过合理的设计实现了全金属透镜天线的一体化加工,大大降低了透镜天线组装误差。作为验证,以上两款工作在28 GHz频段的全金属透镜天线分别得以加工测试。测试结果表明,两套透镜天线在方位面分别实现了±77°和±52°的宽角波束扫描覆盖范围,且在工作频带内口径效率均达到了60%以上。
黄金城[3]（2021）在《基于保角变换光学的隐身器件设计》文中研究表明与传统的几何光学理论相比,变换光学为人们提供了一个更为简单的计算空间材料参数分布的方法。由于变换函数的选择具有一定的灵活性,因此,人们可以根据实际需要设计出工作在各个频段下的元器件,诸如波导弯角、天线、吸波器和隐身衣等。本文主要从保角变换光学出发,研究其在隐身器件中的应用,并对器件的材料参数做出了探讨。本文主要工作为:1、利用儒可夫斯基变换设计了一种保角隐身地毯,该隐身地毯具有各向同性的材料参数分布,并且实现了任意角度的完美隐身。此外,为了优化上述地毯的折射率分布,本文还利用了两个对称的麦克斯韦鱼眼透镜对地毯结构进行改进,其折射率最大值由32.9减少至8.5。2、本文基于儒可夫斯基变换提出了一种新的保角变换,即线性-双曲正弦变换。其次,通过分析该变换设计了一种保角隐身衣,该隐身衣使用了各向同性材料,并且实现了完美隐身。接着讨论了线电流源在隐身衣内的电场分布,从而挖掘了隐身衣更多的应用场景。最后,基于线性-双曲正弦变换设计了一类完美隐身地毯。该地毯不存在折射率奇异点,并且可以根据实际需要,在隐身空间和折射率分布之间做出折衷。本文主要利用保角变换光学,对器件的隐身区域和折射率分布进行计算,并利用射线追踪和全波仿真验证器件的隐身性能,进而说明隐身器件在几何光学和波动光学下的可行性。由此可见,变换光学具有良好的应用潜力和发展前景。
邱建榕[4]（2020）在《OCT光纤探头的研制与成像应用》文中研究说明光学相干层析（optical coherence tomography,OCT）是一种无损伤、能获得活体组织和器官的三维结构和/或功能信息的成像手段。与内窥技术结合,OCT能获得人体内部组织和器官的高分辨率断层图像,对生物医学研究有重要意义。OCT探头是内窥OCT系统的核心,但探头的主要光学性能如:横向分辨率、焦深、工作距互相矛盾,在微型探头中尤其突出。本文研究和利用光波在阶跃折射率光纤中的模式干涉,研制适用于OCT的光束优化的光纤探头。本文尝试研究可用于临床应用的小型化、易弯曲、传输效率高、成像质量好的光纤探头,并初步探索其成像应用。此外,本文还研究超声-OCT联合探头,通过探索两种成像模式结合以突破光学成像系统的穿透深度的限制。主要研究内容和创新成果如下:1.研制高传输效率的无透镜光纤探头。在现有的“基于拉锥结构的全光纤OCT探头”的基础上,首次利用大纤芯光纤的基模和高阶模实现无透镜探头的光束调控。推导拉锥段的临界拉锥角,以获得较短的硬端长度同时保持高传输效率。研究拉锥角一定时,拉锥段的长度对大纤芯光纤中模式的调控能力。研究存在两个光纤模式时,拉锥段和大纤芯光纤的长度对输出光束的调控。验证多模光纤探头在OCT成像应用中的可行性:（1）研究存在明显高阶模式时,多模传输对OCT成像的影响;（2）研究宽带光照明下,多模光纤探头的收集效率对波长的依赖性。制造侧向无透镜光纤探头,研究探头对活体生物样本和管状样本的OCT成像应用。所制作的探头的外径为0.34mm,在0.6mm的成像范围内实现了优于30 μm的横向分辨率,显示出与台式系统相媲美的成像质量。2.研制基于光纤型光瞳滤波器的焦深拓展的光纤探头。提出利用大纤芯光纤的双模干涉,在光纤透镜的入瞳处形成环形照明的焦深拓展方法。研究几种典型参数下,光纤型光瞳滤波器的焦深拓展效果。调查不同滤波器下,探头的收集效率和旁瓣水平。研究滤波器参数对探头内部端面的反射的调控。针对具有最大焦深拓展的参数组合,研究探头中各光纤的长度切割误差对光学性能的影响,确定探头的制作允差,验证该焦深拓展技术在易于制造方面的优势。研制光纤的精确切割装置,制造光纤探头并且实验验证探头的横向分辨率和焦深拓展倍数。仿真结果显示探头的最小光束直径为4.6 μm,工作距为130μm,焦深为195 μm,旁瓣水平低于3%,实现了 2.6倍的焦深拓展和约90%的光传输效率。探头中光纤的长度允差为-28/+20 μm。所制作的探头的外径为0.125 mm,实现了优于4.9 μm的最优横向分辨率和不小于186μm的焦深。3.研制具有优化的焦深、工作距和轴向光强均匀性的探头。在“光纤探头的焦深拓展技术”的基础上,进一步研究和比较多模干涉场的两种放大方式:衍射放大和成像放大,从而获得更长的工作距。针对现有多模光纤探头技术中存在的轴向光强不均匀的问题,提出调控模间相位差是关键。提出基于特征模展开的、适用于多模光纤探头的快速仿真方法,并对探头参数进行穷举优化。选择最优的探头设计进行制作,研究探头对活体生物组织的三维成像应用。所制作的探头的外径为0.125 mm,实现了优于4.4 μm的最优横向分辨率、211μm的焦深和174 μm的工作距。与具有相同横向分辨率的传统光纤探头相比,所提出的探头实现了 2倍的焦深拓展、1.7倍的工作距延长以及仅1.4dB的峰值灵敏度下降。所提出的快速仿真方法的单次仿真时间约0.6秒,与光束传播法相比实现了 1～2个数量级的速度提升同时具有满意的计算精度。4.研制超声-OCT联合成像系统的OCT部分,以及联合探头。在实验室现有的研究基础上,进行光纤扫频OCT系统的紧凑化,制作适合超声-OCT联合探头的近端扫描驱动装置。制作超声-OCT联合探头,并对人造样本进行验证性成像。联合探头的外径为3.5 mm,硬端长度约19mm。其中光学组件的外径约1 mm,实现了10μm的最优横向分辨率以及在1mm深度范围内实现了优于30 μm的横向分辨率。所设计的近端扫描驱动装置的最高转速为25 rps。
赵越[5]（2020）在《基于声学超材料的功能性透镜设计》文中指出声学超材料是近年来提出的一种人工超构材料,被进行了广泛深入的研究,因为它们具有自然材料中很难或不可能实现的特性,这为改进或全新的应用打开了一扇大门。例如声学超材料透镜可以超越衍射极限,实现亚波长成像效果。其原理是利用单元结构在共振时表现出的负折射率,使凋落波参与成像,从而提高分辨本领。但是,共振时带宽极窄而且损耗较大,所以用这种思路设计的超材料器件不可避免的会表现为频带窄、损耗大的特性。本论文旨在设计非谐振宽带声学透镜,使人工声学超材料在声学器件设计中发挥其更大的作用,并为今后的应用提供新的思路。本论文研究了一种基于波前变换的声学超材料透镜的设计方法,设计了三款不同功能的宽带声学透镜,并进行了数值模拟的验证。主要工作包括以下几个部分:（1）基于一般透镜波前变换的方法,设计了一款声学二维宽带低损耗平面透镜,该透镜可由具有硬边界的梯度折射率亚波长人工结构实现。在本文中,将波前变换思路应用到其他功能型透镜设计中,通过最小化各向异性因子使合成材料近似各向同性,设计出符合需求的单元结构。结果表明,在一定的频率范围内,该功能型透镜具有良好的波阵面调节性能。（2）设计两款梯度折射率透镜,分别实现了平面波的偏折与发散。通过等效介质模拟和单元结构填充到透镜的数值模拟,所设计的偏折透镜和发散透镜在宽带频率范围内可以实现平面波偏折和发散调控的功能。该技术可推广到不同的声学器件,具有较广泛的应用领域。（3）设计了一款梯度折射率透镜以实现贝塞尔声束,即来自点源的波被重塑为贝塞尔声束,能量集中在轴向附近,几乎没有发散。通过对阻抗匹配理论的分析,得到了梯度折射率的二维分布。由于与空气的阻抗匹配,界面反射显着降低。用有限元方法仿真模拟,证明了该贝塞尔声学透镜可在宽带频带范围内工作。该方法有望为医学超声成像和信号检测提供新的思路。
王存[6]（2020）在《高增益宽角扫描透镜天线及其阵列》文中研究表明随着通信技术的发展,对天线增益、波束覆盖范围的要求也在不断提高。传统阵列天线可实现高增益辐射以及波束扫描等功能,但存在着系统复杂、扫描范围受限等问题。梯度折射率透镜根据其内部特定的折射率分布,可以实现对电磁波传播的特定调控,从而实现高增益辐射、宽角扫描等功能。将梯度折射率透镜应用于波束扫描系统中,具有传统阵列所不具备的优势。超材料和3D打印技术的发展,为梯度折射率透镜的实现提供了有力工具。同时,变换光学理论的提出使得设计具有特定电磁传播特性的新型梯度折射率透镜成为可能。梯度折射率透镜已经成为了当前的研究热点。本文主要研究了具有高增益、大范围波束扫描功能的透镜天线。根据半麦克斯韦鱼眼透镜（Half Maxwell Fish Eye Lens,HMFL）的高定向性以及偏焦波束扫描特性,通过移动馈源位置或选择不同位置的馈源,实现了一定范围内的离散波束扫描;在此基础上,利用光线追迹方法分析了 HMFL内的电场分布,指出传统HMFL天线口径效率较低的原因,并提出通过切除HMFL边缘部分的方式提高透镜口径效率;针对传统HMFL半球形状不利于实际应用的问题,基于变换光学原理提出了构建圆柱形HMFL的方法,在保证透镜性能的情况下降低了 HMFL的剖面高度。其次,研究了基于单个龙伯透镜的高增益扫描天线。根据龙伯透镜的聚焦及球对称特性,通过改变透镜表面的馈源位置,实现了一定角度范围内的离散波束扫描;在此基础上,提出将馈源阵列沿圆周排布于龙伯透镜的球形表面,通过馈源依次馈电的方法,实现了±60°范围内的离散波束扫描;分析基于变换光学方法构建圆柱形龙伯透镜时存在的问题,并提出将龙伯透镜连同周围自由空间一起变换的方法,提高了变换后圆柱形龙伯透镜的增益。再次,研究了基于多个龙伯透镜的高增益、宽角波束扫描阵列。在保证高增益、大角度波束扫描的前提下,将单个大尺寸龙伯透镜天线替换为由多个小尺寸龙伯透镜天线构建的阵列,减小了剖面高度及材料损耗;通过变换光学构建椭球形龙伯透镜,减小了透镜间的遮挡效应;分析了龙伯透镜阵列中馈源数目与波束覆盖范围之间的关系,对由相邻两个馈源组成的子阵,利用幅度控制的方式,实现小角度扫描,结合多馈源离散扫描,可以在较少馈源的情况下实现大角度范围内的半功率波束覆盖。最后,研究了具有高口径效率的改进龙伯透镜天线。利用光线追迹方法分析龙伯透镜内部的电场分布,给出了传统龙伯透镜低口径效率的原因;对于尺寸相对馈源较小（馈源尺寸L/透镜直径D＞0.1）的龙伯透镜,提出在透镜相对介电常数分布中引入修正因子的方法,提高了龙伯透镜的口径效率;将该改进方法推广至椭球形龙伯透镜的设计中,构建了可实现±63°半功率波束扫描的改进椭球形龙伯透镜阵列;对于尺寸相对馈源较大（馈源尺寸L/透镜直径D≤0.1）的龙伯透镜,提出通过切除龙伯透镜边缘部分的方法,提高了龙伯透镜的口径效率。
董淼[7]（2020）在《部分相干涡旋光束的传输特性及辐射力研究》文中指出涡旋光束因其特殊的波前结构,在光通信、生物医学、量子信息等方面具有重要的应用前景,是当今国际上一个研究热点。在相同环境条件下,降低光束相干性在光传输、光学捕获、原子冷却中具有优势。部分相干涡旋光束结合两种光束优点在众多领域更具吸引力。目前,部分相干涡旋光束的实际应用处于初级阶段,空间相干结构对光束的传输特性、拓扑荷数测量以及光学捕获特性具有重要影响。在此背景下,本文以部分相干修正贝塞尔高斯光束、部分相干复宗量拉盖尔高斯光束、部分相干反常涡旋光束为例,分别对部分相干涡旋光束在梯度折射率介质中的传输演化特性,低相干度下的涡旋结构（拓扑荷数）测量方法以及作用于不同瑞利粒子的辐射力进行系统研究。主要内容和创新点如下:1.研究了部分相干涡旋光束在梯度折射率介质中的传输特性。基于广义惠更斯-菲涅尔衍射积分公式以及梯度折射率介质的ABCD矩阵表达式,推导出部分相干修正贝塞尔高斯光束在梯度折射率介质中的交叉谱密度函数表达式,研究了光束在梯度折射率介质中的传输轨迹、光强与相位分布等。研究结果表明:部分相干涡旋光束在梯度折射率介质中的传输轨迹呈现先聚焦后发散的周期性演化规律。当经过半周期整数倍时,涡旋相位旋转方向反向。当位于半周期整数倍时,涡旋相位结构与初始相位结构相同。梯度折射率因子仅影响传输周期,相干参数、拓扑荷数影响束腰宽度及暗中空面积。光学涡旋在传输中不发生分裂现象。研究结果揭示了部分相干涡旋光束在梯度折射率介质与自由空间中传输特性不同。选择合适参数的梯度折射率介质能够对部分相干涡旋光束实施光场变换。涡旋相位在梯度折射率介质中的传输演化规律,为远距离光通信提供了理论依据。2.提出了一种测量部分相干复宗量拉盖尔高斯光束拓扑荷数的新方法。基于广义惠更斯-菲涅尔衍射积分公式,推导出部分相干复宗量拉盖尔高斯光束的交叉谱密度函数表达式,研究了光束在远场处复相干度的特殊结构分布以及影响因素。研究结果表明:部分相干复宗量拉盖尔高斯光束的远场复相干度成明暗相错环状分布,暗环个数N与拓扑荷数|l|一一对应,而与径向指数p无关。通过数学推导以及实验测量,均证实了这一发现,从而提出测量该光束的拓扑荷数新方法。该方法在低相干度下具有结果清晰、观测简单等优点。研究结果揭示了该光束的复相干度振幅分布与拓扑荷数之间具有一一对应关系:N=|l|,发现了部分相干复宗量拉盖尔高斯光束与部分相干标准拉盖尔高斯光束的关联结构不同。研究结果为部分相干涡旋光束在光通信、光捕获领域提供理论依据。3.研究了部分相干反常涡旋光束的聚焦光场特性及对介质瑞利粒子的辐射力。基于广义惠更斯-菲涅尔衍射积分公式,推导出部分相干反常涡旋光束在焦平面处的交叉谱密度函数表达式,研究了光束在焦平面附近的光场演化特性以及影响因素。基于瑞利散射理论,研究了光束对介质瑞利粒子的辐射力以及影响因素。研究结果表明:部分相干反常涡旋光束在焦平面附近具有极强的光束整形能力,联合调制拓扑荷数、光学阶数、相干长度,形成空心、平顶、实心光强分布。在焦平面处,利用实心光强分布能够三维捕获高折射率介质瑞利粒子。在偏离焦平面处,利用空心光强分布能够横向捕获低折射率介质瑞利粒子。调节光学阶数、拓扑荷数、相干长度等参数,辐射力大小及捕获范围可被调节。在一定尺寸范围内的介质瑞利粒子能够被部分相干反常涡旋光束稳定捕获。研究结果揭示了部分相干涡旋光束具有众多光场调节参数以及特殊聚焦光场演化特性,并且利用该特性能够捕获不同折射率的介质瑞利粒子,为“粒子筛选”提供了重要途径,为新型光镊技术提供理论依据。4.研究了部分相干圆偏振反常涡旋光束的紧聚焦光场特性及金属瑞利粒子的辐射力。基于矢量衍射理论和部分相干理论,推导出紧聚焦部分相干圆偏振反常涡旋光束的交叉谱密度函数表达式,研究了紧聚焦部分相干涡旋光束的光场分布以及影响因素。基于瑞利散射理论,研究了紧聚焦部分相干涡旋光束对金属瑞利粒子的辐射力及影响因素。研究结果表明:自旋方向、拓扑荷数、数值孔径等参数影响紧聚焦后光强分布。相干长度、光学阶数、束腰宽度仅改变光强值,不改变光强分布。紧聚焦后光束在轴向方向,自旋角动量转换为轨道角动量,影响轴向光强分布。选择合适光学参数,紧聚焦部分相干圆偏振反常涡旋光束可捕获金属瑞利粒子。调节拓扑荷数、光学阶数可改变辐射力大小。研究结果为新型光镊技术提供理论依据。
刘宇熙[8]（2020）在《适用于输卵管的内窥式光学相干层析成像系统优化设计与成像研究》文中进行了进一步梳理输卵管是女性子宫与卵巢之间的一对弯曲细长的肌肉管道,在生殖方面起到重要作用。然而,目前常见的输卵管临床检测手段为影像学检查、输卵管镜检查与血清CA125水平检测,这些方法无法实现输卵管内壁在体高分辨率三维形态结构实时检测,对输卵管的深度病灶无法实时在体观察。针对以上不足,本课题对光学相干层析（Optical Coherence Tomography,OCT）内窥系统进行优化设计与成像实验研究。OCT是一种非侵入性的高分辨率三维成像技术,可实现高分辨率的输卵管内壁实时成像,为实现输卵管结构及其功能在体检测奠定了基础。本文基于OCT技术,针对人体输卵管结构特征分别采用光学传输矩阵计算与ZEMAX仿真优化设计OCT内窥探头,并进行内窥镜探头测试实验。测试结果显示,本课题设计的内窥探头尺寸满足输卵管研究需求。本课题设计了扫描控制系统的硬件与软件部分,弥补了传统OCT系统扫描方式的不足。硬件部分包括电机与光纤滑环的选择,以及设计控制平台使内窥探头稳定转动。软件部分基于SMI软件,利用编程实现时序控制与PID控制,最终使扫描控制系统实现内窥扫描。本课题自主搭建内窥OCT系统,进行了系统性能测试与两种仿体的成像实验。测得系统的轴向分辨率6.5μm,最大成像深度3.70mm,灵敏度衰减6d B的距离为1.8mm,仿体内窥OCT成像图可以看到清晰的管壁轮廓和多层胶带结构,说明该内窥OCT系统性能和内窥成像效果良好。本文创新性将OCT内窥技术应用于生殖领域的成像研究,基于输卵管在体高分辨率检测需求对OCT内窥系统进行优化设计,有助于实现输卵管结构与功能的高分辨率在体成像,为进一步揭示输卵管在生殖过程中结构与功能变化及其影响作用提供了新的思路与手段。
刘鹏飞[9]（2020）在《毫米波MIMO系统中平面天线及关键技术研究》文中指出5G通信技术正在向毫米波频段发展,毫米波天线和MIMO阵列的研究已经成为当前热点之一。5G无线通信系统对天线提出了更高的要求,一个性能优越的天线的具体表征为高增益、小型化、低副瓣、方便加工等。平面天线以其低剖面的结构特性,便于加工制造以及易与其他设备集成,因此在5G毫米波通信系统中应用广泛。本文针对毫米波MIMO系统中渐变缝隙（TSA）阵列天线、圆柱形龙伯（Luneburg）透镜天线和28/38GHz双频贴片天线进行了深入的研究,主要研究工作内容和创新点如下:（1）提出了一种紧凑型TSA阵列天线。采用对TSA单元的渐变长度梳状齿的加载设计,拓展表面电流长度,减小天线的宽度,优化阻抗特性。此外,合理设计梳状齿的尺寸,梳状齿上表面电流相互叠加,天线口面的相位分布更平坦,能够提升天线远场辐射特性。利用紧凑型的基片集成波导（SIW）一分八功分器,结合TSA天线的结构特性,采用相邻两个TSA单元的辐射叶倒置设计的方式,有效减小了TSA阵列天线的尺寸。设计的紧凑型TSA阵列天线实测S11<-10d B的带宽达到38.2-46.2GHz。相对传统的一分八功分器馈电的TSA阵列天线而言,其尺寸减小约71%。研究成果已经在国际会议2017IEEE International Symposium on Antennas and Propagation&USNC/URSI National Radio Science Meeting（APS&URSI）以及国际会议IEEE 7th Asia-Pacific Conference on Antennas and Propagation（APCAP）Conference上发表,并已申请国家发明专利。（2）提出二阶感性窗加载调整SIW传输线相位的方法,并用该方法设计了一种基于二阶感性窗的TSA阵列天线。通过分析二阶感性窗的等效电路模型,结合二端口网络的研究方法,提出利用二阶感性窗可以调节SIW传输线的输出相位的思路。加载二阶感性窗可以调节紧凑型SIW一分八功分器的输出相位。根据阵列综合的理论,二阶感性窗的加载可以优化紧凑型TSA阵列天线边频处的增益和副瓣电平。加载感性窗后的TSA阵列天线S11<-10d B的带宽为38.9-44.5GHz,在目标频段40.5-43.5GHz内,加载感性窗后阵列天线的增益均高于13.4d Bi,副瓣电平比未加载时降低了3.2-8.6d B,而天线的尺寸仅增加了4mm。研究成果已经在国际核心期刊IEEE Transactions on Antennas and Propagation上发表,并已申请国家发明专利。（3）提出了一种圆柱形Luneburg透镜加载金属网格的方法,并用该方法设计了E面汇聚的圆柱形Luneburg透镜天线。对于E面汇聚的圆柱形Luneburg透镜天线,E面电磁波通过多层介质的折射实现汇聚效果,而对于H面,传统的平行金属板加载材料不再适用。本文提出在圆柱体两侧加载金属网格的方法,改变H面磁场相位分布,从而降低天线H面副瓣电平,减小波束宽度,提高天线增益。此外,分别通过机械加工和3D打印的Luneburg透镜天线制作方式对提出的加载金属网格的方法进行实验验证。以机械加工的天线为例,在天线的H面,26GHz时加载后的天线HPBW为34.2°,比未加载时减小12.3°,H面的副瓣电平为-15.1d B,比未加载时降低7.6d B。这部分内容的研究成果已经在国际核心期刊IEEE Transactions on Antennas and Propagation、国际核心期刊International Journal of RF and Microwave Computer-Aided Engineering和国际会议IEEE 2019 11th International Conference on Microwave and Millimeter Wave Technology（ICMMT）上发表,并已申请国家发明专利。（4）提出了一种新型28/38GHz双频贴片天线,通过SIW传输线上的耦合缝隙对一对印刷在上层介质板上的金属臂馈电,两个金属臂上分别加载一个短路金属柱,金属臂天线工作在38GHz,两个臂上表面电流方向相同,在远场叠加,形成辐射;28GHz的天线采用短路金属柱加载的微带贴片结构,通过加载一对短路金属柱实现天线感性加载。将28GHz微带天线和38GHz金属臂天线结合在一起。由于在两个频率工作时天线参与辐射的表面电流区域完全不同,因此该双频天线的两个工作频率相关性很小,可以实现天线两个工作频率的独立调整,适合5G毫米波MIMO通信不同频率的应用。设计的双频天线,两个分隔开的S11<-10 d B的带宽分别为27.7-28.7 GHz和36.8-40.2 GHz,相对带宽分别为3.8%和9.0%,增益在28GHz时为8.4d Bi,在38GHz时为6.1d Bi。这部分研究成果已经分别在国际会议2020 IEEE International Symposium on Antennas and Propagation&USNC/URSI National Radio Science Meeting（APS&URSI）上投稿和在国际核心期刊IEEE Access上发表。
赵天野[10]（2020）在《基于梯度折射率介质的高效率聚光光伏系统设计》文中研究表明煤炭、石油等传统能源的利用率正在逐年增长,但资源的储备量是有限的。因此,太阳能的开发利用受到了大量科研工作者的青睐,太阳能相比于其他能源具有诸多的优势:资源储备巨大;可无限利用;绿色清洁无污染等。目前,太阳光线的能量密度低、光束发散过大等问题限制其大规模应用,太阳能聚光器作为一个可高倍聚焦的光学系统可以有效地提高太阳能的利用效率,将光波导板应用到太阳能聚光器的设计中已成为一种新型光学解决方案,同时需要将成像光学和非成像光学相结合,用以更加全面地设计和分析光学系统。针对太阳能聚光器光波导板中的光线逃逸问题,本文提出了基于梯度折射率介质的高效率聚光光伏系统设计方案,对梯度折射率材料光波导板在聚光光伏系统中的应用提供了理论验证,并为小型聚光光伏系统在日常生活中的应用发挥了一定的指导作用,同时满足无漏光的设计要求。该方案能够充分发挥出抛物面面型聚光模块、柱面镜聚光模块和梯度折射率材料光波导板各自的性能优势,将太阳光线高效地传播至光伏电池上。主要研究内容如下:（1）首先,说明了本课题的研究目的及意义,阐述了不同类型太阳能聚光器的国内外发展现状和聚光系统工作原理,同时给出了梯度折射率光学的研究概况,为之后系统架构的设计方案理清思路。（2）然后,给出了太阳能聚光系统中所采用的光线追迹方法和光学设计原理。同时,分析了在设计过程中需要的非成像光学相关理论,并给出了聚光性能表征参数的具体理论推导。最后分析了梯度折射率的相关理论基础。（3）选择抛物面面型聚光模块方案,利用其全反射原理将光线聚焦至半球光学耦合结构上,光波导板选用梯度折射率材料的平板透镜。利用Light Tools软件,仿真并优化聚光模块和光波导板的设计参数,找到最优解;建立了匀质材料光波导板作为实验对比模型。分析了两种聚光光伏系统的光学效率以及不同的结构参数对光学性能的影响。（4）选择柱面镜聚光模块方案,光线可聚焦到梯度折射率材料光波导板下方的三棱柱光学耦合结构上,并在光波导板中沿着同一方向发生自聚焦。利用光线追迹软件,对各个光学结构进行仿真和优化,同时建立了对比模型。对两种系统的聚光模块和光波导板的光学参数和结构参数进行数据取样,得出对光学性能的合理分析。
二、一种具有Luneburg透镜特性的轴向GRIN介质透镜（论文开题报告）
（1）论文研究背景及目的
此处内容要求：
首先简单简介论文所研究问题的基本概念和背景，再而简单明了地指出论文所要研究解决的具体问题，并提出你的论文准备的观点或解决方法。
写法范例：
本文主要提出一款精简64位RISC处理器存储管理单元结构并详细分析其设计过程。在该MMU结构中,TLB采用叁个分离的TLB,TLB采用基于内容查找的相联存储器并行查找,支持粗粒度为64KB和细粒度为4KB两种页面大小,采用多级分层页表结构映射地址空间,并详细论述了四级页表转换过程,TLB结构组织等。该MMU结构将作为该处理器存储系统实现的一个重要组成部分。
（2）本文研究方法
调查法：该方法是有目的、有系统的搜集有关研究对象的具体信息。
观察法：用自己的感官和辅助工具直接观察研究对象从而得到有关信息。
实验法：通过主支变革、控制研究对象来发现与确认事物间的因果关系。
文献研究法：通过调查文献来获得资料，从而全面的、正确的了解掌握研究方法。
实证研究法：依据现有的科学理论和实践的需要提出设计。
定性分析法：对研究对象进行“质”的方面的研究，这个方法需要计算的数据较少。
定量分析法：通过具体的数字，使人们对研究对象的认识进一步精确化。
跨学科研究法：运用多学科的理论、方法和成果从整体上对某一课题进行研究。
功能分析法：这是社会科学用来分析社会现象的一种方法，从某一功能出发研究多个方面的影响。
模拟法：通过创设一个与原型相似的模型来间接研究原型某种特性的一种形容方法。
三、一种具有Luneburg透镜特性的轴向GRIN介质透镜（论文提纲范文）
（1）可穿戴式微型变焦活体脑成像系统设计与实现（论文提纲范文）
| 致谢 |
| 摘要 |
| Abstract |
| 1 绪论 |
| 1.1 研究背景 |
| 1.1.1 荧光显微成像技术 |
| 1.1.2 活体脑神经元成像技术及成像需要 |
| 1.1.3 项目开发与研究应用意义 |
| 1.2 国内外研究现状与发展 |
| 1.2.1 活体脑成像仪器的发展历程 |
| 1.2.2 微型荧光显微镜的发展现状 |
| 1.3 本文工作 |
| 2 微型宽场荧光显徽镜光路设计 |
| 2.1 荧光显微镜的基本光路原理 |
| 2.2 微型宽场荧光显微镜的光路设计要求 |
| 2.2.1 系统应用场景 |
| 2.2.2 工作波长 |
| 2.2.3 有效分辨率 |
| 2.2.4 重量和尺寸 |
| 2.3 成像光路设计与器件选型 |
| 2.3.1 光学元器件选型 |
| 2.3.2 成像光路Zemax仿真设计 |
| 2.3.3 信号接收器件选型 |
| 2.4 激发光路设计与器件选型 |
| 2.4.1 光学元器件选型 |
| 2.4.2 激发光路Zemax仿真设计 |
| 2.5 设计结果的仿真与参数分析 |
| 2.5.1 调制传递函数 |
| 2.5.2 场曲和畸变 |
| 3 微型宽场荧光显微镜Z轴变焦模块设计 |
| 3.1 Z轴变焦模块的常用方法 |
| 3.1.1 机械位移式 |
| 3.1.2 镜头位移式 |
| 3.1.3 光学变焦式 |
| 3.2 Z轴变焦模块器件选型与测试 |
| 3.2.1 变焦模块器件选型 |
| 3.2.2 液体变焦透镜参数测试 |
| 3.3 Z轴变焦模块光路仿真设计 |
| 3.3.1 液体变焦透镜Zemax仿真 |
| 3.3.2 Z轴变焦成像光路Zemax仿真优化设计 |
| 3.3.3 Z轴变焦激发光路Zemax仿真优化设计 |
| 3.4 Z轴变焦模块光路参数测试与分析 |
| 3.4.1 Z轴变焦光路变焦范围仿真测试 |
| 3.4.2 Z轴变焦光路参数仿真测试 |
| 4 微型宽场荧光显微镜机械结构设计 |
| 4.1 主体机械结构设计与建模 |
| 4.1.1 微型显微镜机械结构设计要求 |
| 4.1.2 主体光路固定模块及成像物镜模块 |
| 4.1.3 信号收集模块 |
| 4.2 结构优化改进测试安装结构设计 |
| 4.2.1 模型结构优化及改进设计 |
| 4.2.2 测试安装结构设计 |
| 4.3 可穿戴式安装结构设计与建模 |
| 4.3.1 系统安装底座与透镜转接结构 |
| 4.3.2 可穿戴安装结构的优化与改进 |
| 5 微型变焦活体脑成像系统搭建与实验验证 |
| 5.1 系统加工制作与搭建 |
| 5.1.1 微型宽场荧光显微镜加工制作 |
| 5.1.2 基于Zemax光学设计的公差分析 |
| 5.1.3 可穿戴式安装结构加工制作与装配搭建 |
| 5.1.4 系统电路部件控制 |
| 5.2 系统光学参数测试 |
| 5.2.1 有效分辨率 |
| 5.2.2 放大率 |
| 5.2.3 有效变焦范围 |
| 5.2.4 系统稳定性 |
| 5.3 系统离体样本实验成像 |
| 5.3.1 离体样本制备 |
| 5.3.2 脑片样本成像 |
| 5.3.3 离体样本变焦成像实验 |
| 5.4 系统活体动物实验成像 |
| 5.4.1 活体动物实验方案与材料准备 |
| 5.4.2 活体动物成像实验 |
| 6 系统不足与性能优化方向 |
| 6.1 系统不足与优化思路 |
| 6.1.1 激发照明光路 |
| 6.1.2 CMOS采样分辨率 |
| 6.1.3 CMOS控制电路 |
| 6.1.4 控制电路集成化 |
| 6.1.5 变焦透镜优化和功能完善 |
| 6.1.6 系统加工与组装优化 |
| 6.2 照明(激发)光路优化 |
| 6.2.1 柯勒照明原理 |
| 6.2.2 柯勒照明光路镜组设计仿真结果 |
| 6.2.3 柯勒照明的应用方案与仿真尝试 |
| 7 总结与展望 |
| 参考文献 |
| 附录: 一项授权发明专利 |
| 作者简历 |
| 在读期间参与项目 |
| 在读期间专利成果 |
| 在读期间获得奖项与荣誉 |
（2）宽角扫描多波束透镜天线理论与关键技术研究（论文提纲范文）
| 摘要 |
| ABSTRACT |
| 第一章 绪论 |
| 1.1 研究工作的背景与意义 |
| 1.2 国内外研究历史与现状 |
| 1.2.1 传统多波束透镜天线 |
| 1.2.2 新型多波束透镜天线 |
| 1.3 本文的主要创新与贡献 |
| 1.4 本文的结构安排 |
| 第二章 改进型水平面全向多波束柱面龙伯透镜天线研究 |
| 2.1 引言 |
| 2.2 柱面龙伯透镜天线的基本原理 |
| 2.2.1 柱面龙伯透镜天线中的几何光学定律 |
| 2.2.2 平行板波导理论 |
| 2.3 多波束柱面龙伯透镜天线设计 |
| 2.3.1 馈源设计 |
| 2.3.2 单层多波束柱面龙伯透镜天线初步模型 |
| 2.3.3 改进型单层多波束柱面龙伯透镜天线 |
| 2.3.4 改进型多波束柱面龙伯透镜天线阵列设计 |
| 2.4 仿真及实验结果分析 |
| 2.5 本章小结 |
| 第三章 基于相控馈电的宽角扫描变形半球介质透镜天线研究 |
| 3.1 引言 |
| 3.2 相控透镜天线馈电机制 |
| 3.3 基于相控馈电的变形半球介质透镜天线设计 |
| 3.3.1 基于几何光学法展宽扫描角度的变形半球透镜设计 |
| 3.3.2 仿真及实验结果分析 |
| 3.4 本章小结 |
| 第四章 基于变换光学理论的二维平面龙伯透镜天线研究 |
| 4.1 引言 |
| 4.2 变换光学理论 |
| 4.2.1 基于变换光学理论的典型设计方法 |
| 4.2.2 基于坐标变换法的二维平面龙伯透镜天线初步样机 |
| 4.3 基于波束切换的宽角扫描二维平面龙伯透镜天线 |
| 4.3.1 透镜天线的几何结构 |
| 4.3.2 仿真与实验结果分析 |
| 4.4 基于相控馈电的宽角扫描二维平面龙伯透镜天线 |
| 4.4.1 透镜天线的几何结构 |
| 4.4.2 仿真与实验结果分析 |
| 4.5 本章小结 |
| 第五章 毫米波全金属多波束透镜天线研究 |
| 5.1 引言 |
| 5.2 低剖面宽角扫描的全金属多波束透镜天线 |
| 5.2.1 低剖面全金属透镜天线整体结构及几何尺寸 |
| 5.2.2 仿真与实验结果分析 |
| 5.3 基于QCTO的全金属多波束透镜天线 |
| 5.3.1 基于QCTO的全金属透镜天线设计 |
| 5.3.2 仿真与实验结果分析 |
| 5.4 本章小结 |
| 第六章 全文总结与展望 |
| 6.1 全文总结 |
| 6.2 后续工作展望 |
| 致谢 |
| 参考文献 |
| 攻读博士学位期间取得的成果 |
（3）基于保角变换光学的隐身器件设计（论文提纲范文）
| 中文摘要 |
| Abstract |
| 第一章 绪论 |
| 1.1 变换光学的研究背景和意义 |
| 1.2 变换光学的研究现状 |
| 1.3 隐身技术发展现状 |
| 1.4 本文主要内容及工作安排 |
| 第二章 基础原理介绍 |
| 2.1 变换光学 |
| 2.1.1 坐标变换 |
| 2.1.2 准保角变换 |
| 2.1.3 保角变换 |
| 2.2 绝对仪器 |
| 2.2.1 绝对仪器的几何光学分析 |
| 2.2.2 绝对仪器的波动光学分析 |
| 2.3 本章小结 |
| 第三章 基于儒可夫斯基变换的隐身地毯 |
| 3.1 儒可夫斯基变换 |
| 3.2 保角隐身地毯的设计 |
| 3.2.1 保角隐身地毯的设计原理 |
| 3.2.2 保角隐身地毯的射线追踪 |
| 3.2.3 保角隐身地毯的全波仿真 |
| 3.3 保角隐身地毯的改进 |
| 3.3.1 保角隐身地毯的改进原理 |
| 3.3.2 改进保角隐身地毯的射线追踪 |
| 3.3.3 改进保角隐身地毯的全波仿真 |
| 3.4 本章小结 |
| 第四章 基于线性-双曲正弦变换的隐身器件设计 |
| 4.1 线性-双曲正弦变换 |
| 4.2 基于线性-双曲正弦变换的保角隐身衣 |
| 4.2.1 保角隐身衣的设计原理 |
| 4.2.2 保角隐身衣的射线追踪 |
| 4.2.3 保角隐身衣的全波仿真 |
| 4.2.4 保角隐身衣中的其他特性 |
| 4.3 基于线性-双曲正弦变换的保角隐身地毯 |
| 4.3.1 保角隐身地毯的射线追踪 |
| 4.3.2 保角隐身地毯的全波仿真 |
| 4.4 本章小结 |
| 第五章 总结与展望 |
| 5.1 工作总结 |
| 5.2 研究展望 |
| 参考文献 |
| 在学期间的研究成果 |
| 致谢 |
（4）OCT光纤探头的研制与成像应用（论文提纲范文）
| 致谢 |
| 摘要 |
| Abstract |
| 符号清单 |
| 1 绪论 |
| 1.1 研究背景和意义 |
| 1.1.1 OCT简介 |
| 1.1.2 OCT探头及其应用 |
| 1.2 OCT探头技术研究现状 |
| 1.3 论文的内容安排和主要创新点 |
| 1.3.1 论文结构安排 |
| 1.3.2 论文主要创新点 |
| 2 OCT技术原理 |
| 2.1 典型的光纤OCT系统 |
| 2.2 横向分辨率与焦深 |
| 2.3 轴向分辨率 |
| 2.4 灵敏度、信噪比、动态范围 |
| 2.5 本章小结 |
| 3 OCT光纤探头中光的传输原理 |
| 3.1 光纤的模式 |
| 3.1.1 阶跃折射率光纤 |
| 3.1.2 渐变折射率光纤 |
| 3.2 模间色散 |
| 3.3 拉锥光纤 |
| 3.4 本章小结 |
| 4 具有优化出射光束的无透镜光纤探头 |
| 4.1 无透镜探头的出射光束调控原理 |
| 4.2 基于光束传播法的探头光束仿真 |
| 4.3 无透镜探头的制作以及成像应用 |
| 4.4 本章小结 |
| 5 基于光纤型光瞳滤波器的焦深拓展探头 |
| 5.1 光纤型光瞳滤波器的焦深拓展原理 |
| 5.2 三种典型光纤滤波器的仿真研究 |
| 5.3 焦深拓展的光纤探头的制作以及实验结果 |
| 5.4 本章小结 |
| 6 具有优化的焦深、工作距和轴上光强均匀性的探头 |
| 6.1 探头工作距和轴上光强均匀性的优化原理 |
| 6.2 基于特征模展开的快速仿真方法和优化方法 |
| 6.3 全面优化的光纤探头的制作与成像应用 |
| 6.4 本章小结 |
| 7 联合超声-OCT系统和探头 |
| 7.1 紧凑型扫频OCT成像系统的搭建 |
| 7.2 系统灵敏度、分辨率的测量 |
| 7.3 联合超声-OCT探头的制作和成像结果 |
| 7.4 本章小结 |
| 8 总结和展望 |
| 参考文献 |
| 作者简介 |
（5）基于声学超材料的功能性透镜设计（论文提纲范文）
| 摘要 |
| abstract |
| 第一章 绪论 |
| 1.1 超材料的发展历程 |
| 1.1.1 电磁超材料的发展 |
| 1.1.2 声学超材料的发展 |
| 1.1.3 声学超材料和电磁超材料的联系 |
| 1.2 相关的声学基础知识 |
| 1.2.1 声学基本概念 |
| 1.2.2 声学波动方程 |
| 1.3 论文的研究意义及内容的结构安排 |
| 第二章 声学超材料透镜相关理论 |
| 2.1 超材料透镜的波前调控 |
| 2.2 等效介质理论 |
| 2.3 声学单元结构的参数提取方法 |
| 2.4 本章小结 |
| 第三章 宽带平面波偏折和发散的声学透镜 |
| 3.1 梯度折射率透镜研究背景 |
| 3.2 声学透镜对平面波实现偏折调控 |
| 3.2.1 偏折透镜 |
| 3.2.2 声学梯度折射率单元的设计 |
| 3.2.3 对平面波偏折调控的实现 |
| 3.3 声学透镜对平面波实现发散调控 |
| 3.3.1 发散透镜 |
| 3.3.2 对平面波发散调控的实现 |
| 3.4 本章小结 |
| 第四章 宽带阻抗匹配的声学贝塞尔透镜 |
| 4.1 声学贝塞尔透镜的背景和应用 |
| 4.1.1 贝塞尔波束的研究背景和意义 |
| 4.1.2 声学贝塞尔透镜的研究现状 |
| 4.2 阻抗匹配贝塞尔透镜 |
| 4.3 贝塞尔声透镜的单元结构 |
| 4.4 宽带阻抗匹配的贝塞尔声透镜的实现 |
| 4.5 本章小结 |
| 第五章 总结与展望 |
| 参考文献 |
| 附录 攻读硕士学位期间撰写的论文 |
| 致谢 |
（6）高增益宽角扫描透镜天线及其阵列（论文提纲范文）
| 摘要 |
| ABSTRACT |
| 第1章 绪论 |
| 1.1 研究背景及意义 |
| 1.2 国内外研究现状 |
| 1.2.1 梯度折射率透镜 |
| 1.2.2 超材料 |
| 1.2.3 变换光学 |
| 1.3 本论文主要研究工作 |
| 第2章 变换光学与光线追迹 |
| 2.1 引言 |
| 2.2 变换光学 |
| 2.2.1 变换光学设计新型梯度折射率透镜 |
| 2.2.2 准保角变换光学 |
| 2.2.3 旋转坐标系简化电磁参数分布 |
| 2.3 光线追迹 |
| 2.3.1 基于光线微分方程得到光线轨迹 |
| 2.3.2 球梯度光线微分方程 |
| 2.4 小结 |
| 第3章 高增益透镜天线 |
| 3.1 引言 |
| 3.2 可实现高增益辐射的HMFL天线 |
| 3.2.1 HMFL的高定向性及波束扫描特性 |
| 3.2.2 切角HMFL以提高透镜口径效率 |
| 3.2.3 圆柱形HMFL天线 |
| 3.3 龙伯透镜天线 |
| 3.3.1 龙伯透镜的高定向性 |
| 3.3.2 龙伯透镜实现波束扫描 |
| 3.3.3 圆柱形龙伯透镜 |
| 3.4 小结 |
| 第4章 龙伯透镜天线阵列 |
| 4.1 引言 |
| 4.2 透镜间遮挡问题的研究 |
| 4.2.1 透镜间的遮挡效应 |
| 4.2.2 椭球形龙伯透镜减小遮挡效应 |
| 4.3 透镜阵列馈源排布问题的研究 |
| 4.3.1 透镜阵列馈源排布问题 |
| 4.3.2 子阵小范围波束扫描结合离散波束扫描解决馈源排布问题 |
| 4.4 椭球形龙伯透镜二元阵列 |
| 4.5 小结 |
| 第5章 改进龙伯透镜天线阵列 |
| 5.1 引言 |
| 5.2 改进球形龙伯透镜 |
| 5.2.1 球形龙伯透镜低口径效率的原因 |
| 5.2.2 改进龙伯透镜以提高口径效率 |
| 5.2.3 切角龙伯透镜提高口径效率 |
| 5.3 改进椭球形龙伯透镜 |
| 5.4 改进椭球形龙伯透镜阵列 |
| 5.5 小结 |
| 第6章 总结与展望 |
| 参考文献 |
| 致谢 |
| 在读期间发表的学术论文和取得的研究成果 |
（7）部分相干涡旋光束的传输特性及辐射力研究（论文提纲范文）
| 摘要 |
| abstract |
| 第一章 绪论 |
| 1.1 引言 |
| 1.2 部分相干涡旋光束研究背景 |
| 1.2.1 涡旋光束 |
| 1.2.2 部分相干光 |
| 1.3 部分相干涡旋光束国内外研究现状 |
| 1.3.1 部分相干涡旋光束产生方法 |
| 1.3.2 部分相干涡旋光束传输特性 |
| 1.3.3 部分相干涡旋光束拓扑荷数测量 |
| 1.3.4 部分相干涡旋光束在光镊技术中应用 |
| 1.4 本文主要贡献与创新 |
| 1.5 本文结构安排 |
| 第二章 部分相干涡旋光束及辐射力基础理论 |
| 2.1 引言 |
| 2.2 部分相干光束基本概念 |
| 2.3 光束在空间中传输理论 |
| 2.3.1 矩阵光学 |
| 2.3.2 经典标量衍射理论 |
| 2.3.3 柯林斯公式 |
| 2.4 部分相干涡旋光束传输理论 |
| 2.5 光镊技术理论 |
| 2.6 本章小结 |
| 第三章 部分相干涡旋光束在梯度折射率介质中传输特性 |
| 3.1 引言 |
| 3.2 部分相干修正贝塞尔高斯光束在梯度折射率介质传输模型 |
| 3.2.1 部分相干修正贝塞尔高斯光束远场交叉谱密度函数 |
| 3.2.2 梯度折射率介质ABCD理论模型 |
| 3.3 仿真与讨论 |
| 3.3.1 光束在梯度折射率介质中传输特性 |
| 3.3.2 拓扑荷数对光束传输特性影响 |
| 3.3.3 相干参数及梯度折射率因子对传输特性影响 |
| 3.3.4 离轴涡旋状态对传输特性影响 |
| 3.4 本章小结 |
| 第四章 部分相干涡旋光束拓扑荷数测量 |
| 4.1 引言 |
| 4.2 部分相干复宗量拉盖尔高斯光束交叉谱密度函数理论推导 |
| 4.3 数值模拟 |
| 4.3.1 部分相干复宗量拉盖尔高斯光束传输中光强分布 |
| 4.3.2 部分相干复宗量拉盖尔高斯光束远场处复相干度分布 |
| 4.3.3 不同光束参数对远场复相干度分布影响 |
| 4.3.4 不同光束参数对交叉关联函数分布影响 |
| 4.4 部分相干复宗量拉盖尔高斯光束实验产生与复相干度测量 |
| 4.4.1 部分相干复宗量拉盖尔高斯光束实验产生 |
| 4.4.2 复相干度测量 |
| 4.5 部分相干复宗量拉盖尔高斯光束关联结构的相位分布 |
| 4.6 本章小结 |
| 第五章 部分相干涡旋光束对介质瑞利粒子辐射力 |
| 5.1 引言 |
| 5.2 部分相干反常涡旋光束聚焦光强理论推导 |
| 5.3 部分相干反常涡旋光束远场光强分布特性 |
| 5.3.1 光束参数对部分相干反常涡旋光束光强分布影响 |
| 5.3.2 焦平面附近部分相干反常涡旋光束光强演化 |
| 5.4 聚焦部分相干反常涡旋光束对介质瑞利粒子辐射力 |
| 5.4.1 焦平面处部分相干反常涡旋光束对高折射率粒子辐射力 |
| 5.4.2 焦平面附近部分相干反常涡旋光束对低折射率粒子辐射力 |
| 5.5 捕获稳定性分析 |
| 5.6 本章小结 |
| 第六章 紧聚焦部分相干涡旋光束对金属瑞利粒子辐射力 |
| 6.1 引言 |
| 6.2 部分相干圆偏振反常涡旋光束紧聚焦电场模型 |
| 6.3 数值仿真 |
| 6.3.1 光学参数及自旋方向对紧聚焦光强分布影响 |
| 6.3.2 相干长度及数值孔径对紧聚焦光强分布影响 |
| 6.4 紧聚焦部分相干圆偏振反常涡旋光束对金属瑞利粒子辐射力 |
| 6.4.1 不同光学参数下紧聚焦光束对金瑞利粒子辐射力影响 |
| 6.4.2 稳定捕获条件 |
| 6.5 本章小结 |
| 第七章 总结与展望 |
| 7.1 论文主要工作总结 |
| 7.2 前景展望 |
| 致谢 |
| 参考文献 |
| 附录 |
| 攻读博士学位期间取得的成果 |
（8）适用于输卵管的内窥式光学相干层析成像系统优化设计与成像研究（论文提纲范文）
| 摘要 |
| ABSTRACT |
| 第一章 绪论 |
| 1.1 研究背景及意义 |
| 1.2 国内外研究现状 |
| 1.2.1 OCT内窥镜的发展过程 |
| 1.2.2 OCT对输卵管的成像应用 |
| 1.3 论文创新点及主要研究内容 |
| 1.3.1 论文创新点 |
| 1.3.2 论文主要研究内容 |
| 1.4 本章小结 |
| 第二章 OCT内窥系统成像理论 |
| 2.1 引言 |
| 2.2 OCT内窥成像原理 |
| 2.2.1 OCT成像的特点 |
| 2.2.2 OCT系统的结构 |
| 2.2.3 OCT的信号重建 |
| 2.3 OCT内窥镜分类 |
| 2.4 光学设计理论 |
| 2.4.1 几何光学定律 |
| 2.4.2 小角度近似 |
| 2.4.3 近轴光学理论 |
| 2.4.4 光学传输矩阵 |
| 2.5 本章小结 |
| 第三章 OCT内窥探头的优化设计 |
| 3.1 引言 |
| 3.2 光学传输矩阵计算 |
| 3.2.1 GRIN透镜的矩阵计算 |
| 3.2.2 探头光学传输矩阵的计算 |
| 3.3 ZEMAX模拟仿真 |
| 3.3.1 ZEMAX设计 |
| 3.3.2 ZEMAX仿真结果像差分析 |
| 3.4 内窥探头测试 |
| 3.4.1 测试实验原理 |
| 3.4.2 测试实验方案 |
| 3.4.3 测试实验结果 |
| 3.5 本章小结 |
| 第四章 扫描控制系统的优化设计 |
| 4.1 引言 |
| 4.2 硬件系统设计 |
| 4.2.1 电机 |
| 4.2.2 光纤滑环 |
| 4.2.3 集成平台 |
| 4.3 软件系统设计 |
| 4.3.1 软件介绍 |
| 4.3.2 时序控制 |
| 4.3.3 比例积分微分控制 |
| 4.4 本章小结 |
| 第五章 内窥OCT成像实验 |
| 5.1 引言 |
| 5.2 内窥OCT系统介绍 |
| 5.2.1 光源 |
| 5.2.2 耦合器 |
| 5.2.3 参考臂与样品臂 |
| 5.2.4 光谱仪 |
| 5.2.5 图像采集卡 |
| 5.3 信号处理 |
| 5.3.1 傅里叶变换 |
| 5.3.2 插值 |
| 5.3.3 色散校对 |
| 5.3.4 减本底 |
| 5.4 系统性能测试 |
| 5.4.1 OCT信号优化 |
| 5.4.2 轴向分辨率 |
| 5.4.3 最大成像深度 |
| 5.4.4 灵敏度衰减测试 |
| 5.5 内窥OCT系统成像结果 |
| 5.6 本章小结 |
| 第六章 总结与展望 |
| 6.1 工作总结 |
| 6.2 工作展望 |
| 参考文献 |
| 致谢 |
| 攻读硕士学位期间已发表或录用的论文 |
（9）毫米波MIMO系统中平面天线及关键技术研究（论文提纲范文）
| 摘要 |
| Abstract |
| 第1章 绪论 |
| 1.1 课题研究背景与意义 |
| 1.2 毫米波MIMO系统平面天线的研究现状 |
| 1.2.1 毫米波TSA天线的研究现状 |
| 1.2.2 毫米波扁平化Luneburg透镜天线研究现状 |
| 1.2.3 毫米波双频天线的研究现状及其在MIMO系统中的应用 |
| 1.3 论文主要研究内容和组织结构 |
| 参考文献 |
| 第2章 SIW功分馈电的紧凑型TSA阵列天线 |
| 2.1 研究背景 |
| 2.2 传统Vivaldi阵列天线 |
| 2.3 紧凑型TSA阵列天线辐射单元 |
| 2.3.1 阻抗特性 |
| 2.3.2 辐射特性 |
| 2.4 T型SIW一分八功分器 |
| 2.5 阵列天线的设计和测试结果 |
| 2.6 阵列天线分析 |
| 2.7 本章小结 |
| 参考文献 |
| 第3章 基于二阶感性窗的TSA阵列天线 |
| 3.1 研究背景 |
| 3.2 二阶感性窗的分析和设计 |
| 3.2.1 对相位作用的原理 |
| 3.2.2 参数分析 |
| 3.3 二阶感性窗的作用 |
| 3.3.1 加载SIW功分器 |
| 3.3.2 TSA阵列天线 |
| 3.4 实验结果与分析 |
| 3.5 本章小结 |
| 参考文献 |
| 第4章 E面汇聚圆柱形龙伯(Luneburg)透镜天线 |
| 4.1 研究背景 |
| 4.2 E面汇聚的圆柱形Luneburg透镜天线设计 |
| 4.2.1 结构原理 |
| 4.2.2 缺陷分析 |
| 4.3 加载印刷金属网格的方法 |
| 4.3.1 方形网格 |
| 4.3.2 圆形辐射状金属网格 |
| 4.4 加载圆形辐射状金属网格的透镜天线设计 |
| 4.5 加载圆形辐射状金属网格的透镜天线的实验结果 |
| 4.6 3D打印Luneburg透镜天线 |
| 4.6.1 天线设计 |
| 4.6.2 实验结果与分析 |
| 4.7 40mm厚度的透镜天线 |
| 4.8 本章小结 |
| 参考文献 |
| 第5章 28/38GHz双频贴片天线 |
| 5.1 研究背景 |
| 5.2 SIW缝隙耦合的金属臂天线 |
| 5.2.1 天线结构和分析 |
| 5.2.2 实验结果 |
| 5.3 短路金属柱加载的微带贴片天线 |
| 5.4 双频天线的结构和原理 |
| 5.4.1 天线结构 |
| 5.4.2 工作原理 |
| 5.5 双频天线的分析 |
| 5.6 实验结果及与其他工作的对比分析 |
| 5.6.1 实验结果 |
| 5.6.2 与其他工作的对比分析 |
| 5.7 本章小结 |
| 参考文献 |
| 总结与展望 |
| 作者简介 |
| 致谢 |
（10）基于梯度折射率介质的高效率聚光光伏系统设计（论文提纲范文）
| 摘要 |
| ABSTRACT |
| 第1章 绪论 |
| 1.1 课题研究目的及研究意义 |
| 1.2 太阳能利用方法 |
| 1.3 太阳能聚光类型及研究进展 |
| 1.3.1 反射式聚光器 |
| 1.3.2 透射式聚光器 |
| 1.3.3 混合式聚光器 |
| 1.4 梯度折射率光学研究进展 |
| 1.5 本文研究内容 |
| 1.6 本章小结 |
| 第2章 聚光系统设计原理及相关理论分析 |
| 2.1 聚光器设计理论基础 |
| 2.1.1 Monte Carlo光线追迹法的应用思路 |
| 2.1.2 Monte Carlo光线追迹法的仿真过程 |
| 2.2 非成像光学相关理论 |
| 2.2.1 非成像光学设计理论 |
| 2.2.2 聚光系统性能参数 |
| 2.3 梯度折射率设计相关理论 |
| 2.4 本章小结 |
| 第3章 基于抛物线方程和梯度折射率计算方法的聚光器设计 |
| 3.1 聚光器的结构设计 |
| 3.1.1 抛物面面型聚光模块设计 |
| 3.1.2 梯度折射率材料光波导板设计 |
| 3.1.3 聚光器的模型对比仿真 |
| 3.2 聚光器的性能分析 |
| 3.2.1 聚光比与光学效率 |
| 3.2.2 会聚光斑能量密度分布 |
| 3.2.3 光线接收角 |
| 3.2.4 光波导板上光线入射角的研究 |
| 3.3 聚光器的相对位置误差分析 |
| 3.3.1 垂轴位置误差 |
| 3.3.2 轴向位置误差 |
| 3.4 本章小结 |
| 第4章 基于柱面镜和梯度折射率材料光波导板的聚光器设计 |
| 4.1 聚光器的结构设计 |
| 4.1.1 柱面镜聚光模块设计 |
| 4.1.2 梯度折射率材料光波导板设计 |
| 4.1.3 聚光器的模型对比仿真 |
| 4.2 聚光器的性能分析 |
| 4.2.1 聚光比与光学效率 |
| 4.2.2 会聚光斑能量密度分布 |
| 4.2.3 柱面镜F数的研究 |
| 4.2.4 光线接收角 |
| 4.2.5 光学耦合结构反射面的倾斜角对光学性能的影响 |
| 4.3 梯度折射率材料光波导板的加工分析 |
| 4.4 本章小结 |
| 第5章 总结与展望 |
| 5.1 主要工作总结 |
| 5.2 主要创新点 |
| 5.3 现存的不足与工作展望 |
| 参考文献 |
| 攻读硕士学位期间发表论文 |
| 致谢 |
四、一种具有Luneburg透镜特性的轴向GRIN介质透镜（论文参考文献）
- [1]可穿戴式微型变焦活体脑成像系统设计与实现[D]. 武泽楠. 浙江大学, 2021(09)
- [2]宽角扫描多波束透镜天线理论与关键技术研究[D]. 刘坤宁. 电子科技大学, 2021(01)
- [3]基于保角变换光学的隐身器件设计[D]. 黄金城. 兰州大学, 2021(09)
- [4]OCT光纤探头的研制与成像应用[D]. 邱建榕. 浙江大学, 2020(02)
- [5]基于声学超材料的功能性透镜设计[D]. 赵越. 南京邮电大学, 2020(03)
- [6]高增益宽角扫描透镜天线及其阵列[D]. 王存. 中国科学技术大学, 2020(01)
- [7]部分相干涡旋光束的传输特性及辐射力研究[D]. 董淼. 电子科技大学, 2020(03)
- [8]适用于输卵管的内窥式光学相干层析成像系统优化设计与成像研究[D]. 刘宇熙. 上海交通大学, 2020(01)
- [9]毫米波MIMO系统中平面天线及关键技术研究[D]. 刘鹏飞. 东南大学, 2020(01)
- [10]基于梯度折射率介质的高效率聚光光伏系统设计[D]. 赵天野. 长春理工大学, 2020(01)