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分数阶涡旋光束在远场的衍射特性
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作者 刘曼 张美娜 《光学学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2019年第7期330-336,共7页
模拟分析了分数阶拉盖尔-高斯涡旋光束在远场形成的光强和相位分布,探讨了拓扑荷从分数到整数变化时光束特性的演化过程。光强分布图中出现了两个大小和形状不同的环状光斑,较大的环状光斑上有形状规则的亮斑,环状光斑所围区域内暗斑呈... 模拟分析了分数阶拉盖尔-高斯涡旋光束在远场形成的光强和相位分布,探讨了拓扑荷从分数到整数变化时光束特性的演化过程。光强分布图中出现了两个大小和形状不同的环状光斑,较大的环状光斑上有形状规则的亮斑,环状光斑所围区域内暗斑呈椭圆状,亮斑和暗斑的数量都与入射光的拓扑荷有关。 展开更多
关键词 物理光学 成像系统 衍射
空地协同视觉实现无人机自主降落研究 预览
2
作者 索文凯 胡文刚 +2 位作者 班利明 李霞 张炎 《红外技术》 CSCD 北大核心 2019年第7期654-660,共7页
在深入分析了无人机视觉降落多种方式的基础上,结合无人机连续视觉图像的三维空间信息,提出了基于空地协同视觉信息的无人机自主降落方法,设计了一种多图形组合、多色彩导引、多方法识别的地面合作目标。从坐标系的转换、合作目标的选... 在深入分析了无人机视觉降落多种方式的基础上,结合无人机连续视觉图像的三维空间信息,提出了基于空地协同视觉信息的无人机自主降落方法,设计了一种多图形组合、多色彩导引、多方法识别的地面合作目标。从坐标系的转换、合作目标的选取、识别与处理等方面进一步细化论述空地协同视觉完成无人机自主降落的方式,通过灰度变换、HSV色彩变换、HU不变距匹配等方法保障了合作目标的准确识别率。 展开更多
关键词 物理光学 视觉降落 空地协同 无人机
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一种基于二氧化钒材料的可调谐吸波器设计 预览
3
作者 道日娜 孔心茹 +1 位作者 章海锋 苏欣然 《激光技术》 CAS CSCD 北大核心 2019年第4期557-562,共6页
为了在THz波段获得TE波下的可调谐吸收频谱,采用全波仿真的方法,设计了一款基于二氧化钒材料的可调谐THz吸波器,对该吸波器的吸收频谱、电场图、表面电流图以及能量损耗图进行分析,并讨论了结构参量h 4,k以及入射角度θ对吸收频域和吸... 为了在THz波段获得TE波下的可调谐吸收频谱,采用全波仿真的方法,设计了一款基于二氧化钒材料的可调谐THz吸波器,对该吸波器的吸收频谱、电场图、表面电流图以及能量损耗图进行分析,并讨论了结构参量h 4,k以及入射角度θ对吸收频域和吸收带宽的影响.结果表明,通过外部温控的方式改变二氧化钒谐振单元的物理特性可以获得可调谐的吸收频谱并改善吸波器的吸收性能,该吸波器在温度T≥68℃时,可以实现在2.70THz~3.36THz频段的宽带吸收(吸收率在90%以上),相对带宽达到21.8%;在T<68℃时,可以实现多个单频点的吸收;改变结构参量h 4,k可以改变吸收频点的位置以及吸收带宽,改变入射角度θ可以影响吸波器的吸收效果.该研究对可调谐太赫兹器件的进一步探究是有帮助的. 展开更多
关键词 物理光学 相变材料 THz吸波器 可调谐特性
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基于光学表面波的折射率传感成像技术 被引量:1
4
作者 张崇磊 辛自强 +1 位作者 闵长俊 袁小聪 《光学学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2019年第1期150-165,共16页
从表面波的原理、测量技术分类及关键性技术等多方面进行论述,概括了基于全内反射、表面等离子体共振、石墨烯等多种光学表面波的折射率传感的历史发展,进一步探讨了表面波折射率传感成像的技术优点。研究表明表面波传感成像作为一种高... 从表面波的原理、测量技术分类及关键性技术等多方面进行论述,概括了基于全内反射、表面等离子体共振、石墨烯等多种光学表面波的折射率传感的历史发展,进一步探讨了表面波折射率传感成像的技术优点。研究表明表面波传感成像作为一种高精度定量化的无标记显微成像技术,在医学光学精准诊疗方面具有重要价值。 展开更多
关键词 物理光学 光学表面波 传感成像 表面等离子体共振 石墨烯 无标记显微成像
基于光场调控的高时空分辨率光学成像
5
作者 李润丰 施可彬 《光学学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2019年第1期166-180,共15页
光学成像以其非侵入性的特点被广泛应用于生物医学、物理和化学等领域。通过对光场时域和空域参数的调控,可以有效调制光的时序、波前、振幅、相位、色散等特性,从而获得具有高时空分辨率的光学图像。以光场调控原理为主线,综述近年来... 光学成像以其非侵入性的特点被广泛应用于生物医学、物理和化学等领域。通过对光场时域和空域参数的调控,可以有效调制光的时序、波前、振幅、相位、色散等特性,从而获得具有高时空分辨率的光学图像。以光场调控原理为主线,综述近年来高时空分辨成像技术的研究进展。 展开更多
关键词 物理光学 成像系统 光学成像 超分辨 光场调控
轴棱锥透镜面形偏差对无衍射光束传播特性的影响 预览
6
作者 杨贵洋 马国鹭 曾国英 《光子学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2019年第1期75-82,共8页
为了探究轴棱锥透镜面形偏差对无衍射光束传播特性的影响,建立了三种相对理想锥镜母线的偏离模型,即母线向内侧凹陷、外侧凸出、顶点呈双曲线分布的轴棱锥透镜.推导了各偏离锥镜的振幅透过率函数,并基于菲涅耳衍射理论对平面波经三种母... 为了探究轴棱锥透镜面形偏差对无衍射光束传播特性的影响,建立了三种相对理想锥镜母线的偏离模型,即母线向内侧凹陷、外侧凸出、顶点呈双曲线分布的轴棱锥透镜.推导了各偏离锥镜的振幅透过率函数,并基于菲涅耳衍射理论对平面波经三种母线偏离锥镜的出射光场及光强分布进行了理论分析与数值模拟.结果表明:锥镜母线内凹时,光场强度变小,焦深延长,纵截面光场逐渐发散,沿轴向传输时中心光斑直径逐渐变大;锥镜母线外凸时,光场强度激增,焦深变短,纵截面光场逐渐汇聚,沿轴向传输时中心光斑直径逐渐变小;锥镜顶点呈双曲线分布时,光场振荡加剧,场强和焦深几乎不变,纵截面光场发散后逐渐恢复至均匀分布状.研究结果可为分析轴棱锥透镜锥面加工误差对无衍射光束传播特性的影响、进一步完善无衍射光束衍射场理论,以及拓宽其工程应用范围等提供参考. 展开更多
关键词 物理光学 无衍射光束 轴锥镜法 衍射理论 贝塞尔光束 加工误差 面形偏差
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物理光学测试实验智能平台的设计与实现
7
作者 刘冬冬 滕道祥 《激光杂志》 北大核心 2019年第5期112-116,共5页
传统物理光学测试实验平台利用Virtual Lab软件用户界面对物理光学实验结果进行呈现,结构设计灵活性差、准确度低,为此设计了一种新的物理光学测试实验智能平台,该平台由虚拟仪器库、算法库、事实库和推理机等构成,光源由光源室及稳流... 传统物理光学测试实验平台利用Virtual Lab软件用户界面对物理光学实验结果进行呈现,结构设计灵活性差、准确度低,为此设计了一种新的物理光学测试实验智能平台,该平台由虚拟仪器库、算法库、事实库和推理机等构成,光源由光源室及稳流电源构成,保障光源工作波长和稳定性;采用Maya2000pro型光栅光谱仪作为探测器转换光学信号与电信号,实现光源强度波动的测试。平台采用向前演绎推理方法设计推理机工作流程,推理运算事实库当前内容;利用衍射光栅物理模型仿真光栅衍射过程。实验结果表明,所设计平台能够有效进行干涉实验和衍射实验,模拟光波长时最大误差为0. 13%,说明所设计平台具有较高的准确性。 展开更多
关键词 物理光学 测试实验 智能平台 推理机 干涉 衍射
基于瞳面差异的相位复原算法
8
作者 李倩 吴桢 +1 位作者 徐节速 厉宏兰 《光学学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2019年第6期317-328,共12页
GS(Gerchberg Saxton)算法具有收敛速度慢、运算精度低和收敛易陷入局部极小值等缺点,其对初值的选择非常敏感。通常情况下,估计的初值越接近真实值,复原效果越好。为了获得更接近于真实值的初始相位,在望远镜的瞳面添加非冗余孔径掩模... GS(Gerchberg Saxton)算法具有收敛速度慢、运算精度低和收敛易陷入局部极小值等缺点,其对初值的选择非常敏感。通常情况下,估计的初值越接近真实值,复原效果越好。为了获得更接近于真实值的初始相位,在望远镜的瞳面添加非冗余孔径掩模,对通过掩模形成的干涉图进行处理,获得初始相位,可有效地加快GS算法的收敛速度并提高其运算精度。仿真结果表明所提算法的平均复原精度最少是GS算法的9倍。 展开更多
关键词 物理光学 相位复原 干涉 GS算法 共相误差 非冗余孔径掩模
虚源法研究非对称Bessel-Gauss光束传输
9
作者 李晓笑 杨广 +1 位作者 钱义先 任志君 《激光杂志》 北大核心 2019年第4期23-27,共5页
为研究非对称Bessel-Gauss(aBG)光束的非傍轴传输特性,利用光传播的独立性和叠加性原理,将aBG光束展开为无穷项的Bessel-Gauss光束叠加,同时引入无穷项的复平面电环与其一一对应。然后,利用虚点源法和傅里叶-贝塞尔变换理论,推导得到了... 为研究非对称Bessel-Gauss(aBG)光束的非傍轴传输特性,利用光传播的独立性和叠加性原理,将aBG光束展开为无穷项的Bessel-Gauss光束叠加,同时引入无穷项的复平面电环与其一一对应。然后,利用虚点源法和傅里叶-贝塞尔变换理论,推导得到了aBG光束的非傍轴积分表达式,并得到了aBG光束的轴上光场分布的解析表达式。典型的,以一种aBG光束为特例,对轴上光场分布结果进行三阶非傍轴修正,准确计算了aBG光束的轴上光场分布。 展开更多
关键词 非对称贝塞尔-高斯光束 虚源法 傅里叶-贝塞尔变换 物理光学
基于整形飞秒激光脉冲的三维微纳制备
10
作者 乔玲玲 储蔚 +1 位作者 王哲 程亚 《光学学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2019年第1期200-209,共10页
飞秒激光脉冲加工具有热效应小、加工精度突破衍射极限、三维内部加工能力等特性,在微纳制备领域独具优势。综述了利用飞秒激光脉冲整形技术结合飞秒激光三维直写进行透明介质中微纳制备的最新进展,这些技术有望在新型集成光学和微纳光... 飞秒激光脉冲加工具有热效应小、加工精度突破衍射极限、三维内部加工能力等特性,在微纳制备领域独具优势。综述了利用飞秒激光脉冲整形技术结合飞秒激光三维直写进行透明介质中微纳制备的最新进展,这些技术有望在新型集成光学和微纳光学中发挥重要的作用。 展开更多
关键词 物理光学 光学器件 飞秒激光 脉冲整形 微加工
结构光场编译码通信研究进展
11
作者 王健 刘俊 赵一凡 《光学学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2019年第1期210-235,共26页
结构光场是一类对光波空间结构进行剪裁的特殊光场。广义的结构光场包括具有空间变化的幅度、相位、偏振分布和空间阵列分布的光场。结构光场因其独特性而在光学操控、显微、成像、计量、传感、非线性光学、天文学、量子科学和光通信等... 结构光场是一类对光波空间结构进行剪裁的特殊光场。广义的结构光场包括具有空间变化的幅度、相位、偏振分布和空间阵列分布的光场。结构光场因其独特性而在光学操控、显微、成像、计量、传感、非线性光学、天文学、量子科学和光通信等领域获得了广泛应用。基于结构光场的光通信技术包括复用通信和编译码通信。本文回顾了结构光场编译码通信的研究进展,全面综述了结构光场的产生方法以及不同空间模式(轨道角动量模式、无衍射贝塞尔模式、线偏振模式、矢量模式、空间阵列)、不同编码方式(直接模式编码、高速映射)和不同应用场景(光子芯片、自由空间、光纤)的结构光场的编译码通信,并对其未来发展趋势进行了分析和展望。结构光场编译码通信开发了光场空间域维度资源,有望为解决光通信新容量危机和实现光通信可持续扩容提供潜在的解决方案。 展开更多
关键词 物理光学 光通信 编译码 空间域 结构光场 轨道角动量 矢量光场
同心矢量完美涡旋模式的特性
12
作者 胡俊涛 马海祥 +4 位作者 李新忠 唐苗苗 李贺贺 台玉萍 王静鸽 《光学学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2019年第1期245-251,共7页
完美涡旋光场模式的单一性难以满足其在多种领域的应用需求。为解决该问题,提出了一种同心矢量完美涡旋模式,其光强分布为一族同心的矢量完美涡旋,各环矢量完美涡旋的性质得到了验证。研究发现,每个完美涡旋的光环大小、偏振阶数等特征... 完美涡旋光场模式的单一性难以满足其在多种领域的应用需求。为解决该问题,提出了一种同心矢量完美涡旋模式,其光强分布为一族同心的矢量完美涡旋,各环矢量完美涡旋的性质得到了验证。研究发现,每个完美涡旋的光环大小、偏振阶数等特征参数相互独立。对同心矢量完美涡旋模式光环叠加的实验表明,与标量完美涡旋光束叠加不同,矢量叠加产生的子涡旋会在特定位置消失,原因是两光环在该位置偏振正交。该研究极大地丰富了完美涡旋的模式分布,拓宽了完美涡旋在微操纵、光通信等领域的潜在应用。 展开更多
关键词 物理光学 矢量光场 涡旋光束 完美涡旋光束
基于高效传输型超表面轨道角动量涡旋波束的产生 被引量:1
13
作者 刘凯婷 刘鑫 +1 位作者 葛悦禾 蒲继雄 《光学学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2019年第1期252-257,共6页
应用高效传输型超表面,构造了一种可控相位的传输透镜,以标准角锥喇叭发出的准球面波照射,产生携带不同拓扑荷值的涡旋场波束。所用超表面在大于10%带宽范围内能实现大于90%的传输效率和进行3 bit以上的相位调制。通过补偿相位公式的理... 应用高效传输型超表面,构造了一种可控相位的传输透镜,以标准角锥喇叭发出的准球面波照射,产生携带不同拓扑荷值的涡旋场波束。所用超表面在大于10%带宽范围内能实现大于90%的传输效率和进行3 bit以上的相位调制。通过补偿相位公式的理论推导,对超表面进行设计,得到30 GHz的高效率传输型超表面产生的携带轨道角动量(OAM)的高阶涡旋波束。利用全波仿真对所提出的方案进行验证,得到了与理论相符合的结果。 展开更多
关键词 物理光学 涡旋波束 轨道角动量 拓扑荷数 超表面
涡旋光束轨道角动量检测及其性能改善
14
作者 柯熙政 谢炎辰 张颖 《光学学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2019年第1期258-264,共7页
利用光栅检测涡旋光束轨道角动量(OAM)并进行性能改善的方法容易实现且能降低通信系统成本。将涡旋光束照射到周期渐变光栅和环形光栅的合适位置,观察衍射图中光斑的分布规律,并对入射涡旋光束进行检测。实验结果表明,通过判断光斑中暗... 利用光栅检测涡旋光束轨道角动量(OAM)并进行性能改善的方法容易实现且能降低通信系统成本。将涡旋光束照射到周期渐变光栅和环形光栅的合适位置,观察衍射图中光斑的分布规律,并对入射涡旋光束进行检测。实验结果表明,通过判断光斑中暗条纹的数量和朝向便可确定入射涡旋光束的拓扑荷的大小和正负,利用相位校正技术或光束复制技术可以使衍射结果中的条纹更加清晰,使用这两种技术后可将检测到的拓扑荷数提高至30。该研究为OAM复用通信中的解复用和涡旋光的产生提供了依据。 展开更多
关键词 物理光学 涡旋光束 轨道角动量 检测 光束复制 相位校正
多模光纤散斑场的纵向偏振调控
15
作者 扎西巴毛 范伟如 +2 位作者 胡显声 陈子阳 蒲继雄 《光学学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2019年第1期265-270,共6页
相干光经过多模光纤传输,在出射端形成一个随机的散斑场。对于非保偏多模光纤,还将出现退偏现象,使得入射的线偏振光不再保持线偏振分布。因此,非保偏多模光纤散斑场的随机性不仅表现在光强方面,也表现在偏振方面。基于反馈波前整形技术... 相干光经过多模光纤传输,在出射端形成一个随机的散斑场。对于非保偏多模光纤,还将出现退偏现象,使得入射的线偏振光不再保持线偏振分布。因此,非保偏多模光纤散斑场的随机性不仅表现在光强方面,也表现在偏振方面。基于反馈波前整形技术,实现了对多模光纤出射端无序散斑场的光强和偏振的调控,获得了光强集中的聚焦线,并且可以有效控制聚焦线的偏振分布。 展开更多
关键词 物理光学 多模光纤 散斑 偏振态 光场调控
旋光效应对Bi12SiO20晶体中光动量及角动量的影响
16
作者 陈舒婷 郭昊旭 +1 位作者 邱晓东 陈理想 《激光与光电子学进展》 CSCD 北大核心 2019年第13期220-226,共7页
从Maxwell方程组出发,将与旋光效应相关的二阶非线性电极化作为线性电极化的微扰项,并结合角谱表示理论,以傍轴高斯光束作为入射光场,研究了光束在具有自然旋光性的Bi12SiO20晶体中的传播问题,并分别采用Minkowski和Abraham两种形式的... 从Maxwell方程组出发,将与旋光效应相关的二阶非线性电极化作为线性电极化的微扰项,并结合角谱表示理论,以傍轴高斯光束作为入射光场,研究了光束在具有自然旋光性的Bi12SiO20晶体中的传播问题,并分别采用Minkowski和Abraham两种形式的光动量,得出Bi12SiO20晶体中的光动量及角动量表达式。结果表明,旋光性的存在使得晶体中的Minkowski动量和Abraham动量的比值不再是晶体折射率的平方。采用Minkowski角动量密度形式,可以发现,光场与晶体之间的角动量会发生耦合,虽然光场自身的角动量不守恒,但光场和晶体的总角动量守恒。 展开更多
关键词 物理光学 晶体光学 旋光效应 光动量 角动量
太赫兹区石墨烯光吸收特性对其复光电导的依赖
17
作者 杨翠红 刘震 +1 位作者 张静云 马晓飞 《激光与光电子学进展》 CSCD 北大核心 2019年第5期205-211,共7页
采用转移矩阵方法,在含石墨烯的多层介质结构中,研究了太赫兹频域的光传输过程。在多层结构中,光吸收表现为多个吸收峰,且吸收峰的位置依赖于入射光频率、入射角和石墨烯化学势。随着石墨烯化学势和石墨烯层数的增加,吸收率增大,石墨烯... 采用转移矩阵方法,在含石墨烯的多层介质结构中,研究了太赫兹频域的光传输过程。在多层结构中,光吸收表现为多个吸收峰,且吸收峰的位置依赖于入射光频率、入射角和石墨烯化学势。随着石墨烯化学势和石墨烯层数的增加,吸收率增大,石墨烯光导虚部增大,吸收峰的位置蓝移。周期性吸收峰发生在反射光干涉相消的条件下,且可通过两条主要反射光间的相位差来理解。因此,可基于光传输中石墨烯吸收峰的位置和强度来给出石墨烯的化学势、能级展宽因子参数。给出了与石墨烯材料相关的可提高石墨烯吸收率、降低透射率的参数条件。 展开更多
关键词 物理光学 太赫兹光吸收 转移矩阵 石墨烯复光导
新型椭圆矢量空心光束中瑞利粒子的操控理论
18
作者 曹萌 周婧雯 +2 位作者 汤继鸿 裴春莹 尹亚玲 《激光与光电子学进展》 CSCD 北大核心 2019年第5期212-217,共6页
提出了一种利用椭圆矢量空心光束实现瑞利粒子非对称操控的方案。理论计算了椭圆矢量空心光束对放置其中的瑞利粒子作用的散射力和梯度力。以实验产生的椭圆矢量空心光束作为操控光束,以乙酰苯液体中水分子团为研究对象,进行了相关粒子... 提出了一种利用椭圆矢量空心光束实现瑞利粒子非对称操控的方案。理论计算了椭圆矢量空心光束对放置其中的瑞利粒子作用的散射力和梯度力。以实验产生的椭圆矢量空心光束作为操控光束,以乙酰苯液体中水分子团为研究对象,进行了相关粒子的囚禁动力学理论分析,采用蒙特卡罗方法进行了相关模拟。理论研究结果表明,瑞利粒子在椭圆矢量空心光束中所受散射力的大小远远小于所受梯度力的大小,选择合适的光强可以将瑞利粒子囚禁在光束非对称空心部分。 展开更多
关键词 物理光学 椭圆矢量空心光束 瑞利粒子 梯度力
矩量法-物理光学混合算法计算多尺度复合目标电磁散射场 预览
19
作者 吴安雯 吴语茂 +1 位作者 杨杨 张楠 《电波科学学报》 EI CSCD 北大核心 2019年第1期83-90,共8页
基于电流的矩量法(method of moments, MoM)和物理光学法(physical optics, PO)的混合算法是目前求解电中尺度和多尺度目标电磁散射和辐射的主要方法,在计算MoM区和PO区的耦合作用时需要对PO区域进行亮区判断.传统纯CPU亮区判断方法时... 基于电流的矩量法(method of moments, MoM)和物理光学法(physical optics, PO)的混合算法是目前求解电中尺度和多尺度目标电磁散射和辐射的主要方法,在计算MoM区和PO区的耦合作用时需要对PO区域进行亮区判断.传统纯CPU亮区判断方法时间复杂度为 O(N 2),时间消耗随着面片数量 N 增加而急剧增大.文中通过GPU渲染功能及对深度缓冲区(zbuffer)的利用,对PO亮区判断过程进行加速,亮区消耗时间与面片数量无直接联系,在面片数量达到10 5数量级以上加速优势明显.将加速的MoM-PO混合方法应用于复杂目标与粗糙面的组合情况,对比多层快速多级子(multi level fastmultipole method, MLFMA)方法,相比于纯PO方法,获得较高的精度.相比于单一算法,混合算法有明显优势. 展开更多
关键词 物理光学 矩量法 图形渲染 亮区判断 粗糙面
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谐振区目标散射特性与曲面绕射机理的研究 预览
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作者 黄起 何思远 +3 位作者 林海 朱国强 张云华 王瑞 《电波科学学报》 EI CSCD 北大核心 2019年第1期104-110,共7页
针对目标在谐振区的散射模型,提出了将高频方法应用于谐振区的两种改进办法,用以解决高频方法在谐振区精确度有所下降的问题.在谐振区,随着频率和目标电尺寸的降低,对于表达式中的高频级数解,需要更多的求和项才能使级数得以收敛,除此... 针对目标在谐振区的散射模型,提出了将高频方法应用于谐振区的两种改进办法,用以解决高频方法在谐振区精确度有所下降的问题.在谐振区,随着频率和目标电尺寸的降低,对于表达式中的高频级数解,需要更多的求和项才能使级数得以收敛,除此之外还考察了高阶爬行波对散射场的影响.在此基础上,为了分析谐振区的散射特性与散射机理,将混合几何光学-物理光学算法与一致性几何绕射理论相结合,同时推导了爬行波随爬行距离等参数衰减的表达式,并且通过计算金属球和二维圆柱的散射场,总结出目标在谐振区的散射特性. 展开更多
关键词 谐振区 散射模型 级数收敛 爬行波 物理光学 一致性几何绕射理论
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