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宽带双波束-双模态OAM反射阵天线

本文提出了一款背对背双开口环型宽带反射单元，并结合口径场叠加方法，设计了一款宽带双波束-双模态轨道角动量（OAM）反射阵天线。反射阵单元包含背对背双开口环型金属结构、FR-4介质基板、空气层和金属地板四部分。背对背双开口环型金属结构的多谐振特性有效地展宽了单元带宽。通过改变单元的空间旋向（0-180度），该单元获得了连续360度的反射相移范围。测试结果表明，该天线在5-8 GHz的频率范围内成功地产生了分别携带l=+1和l=-1模态OAM的两个涡旋波束，OAM带宽为50%，1-dB增益带宽为33.3%。

  • 2022-01-16
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光学超构表面中的复合相位调控

超构表面是一种二维的超构材料，能在平面上实现对光波相位、振幅、偏振等参数的灵活调控。相位型超构表面可突破经典折反射定律，使得光场调控不再依赖于曲面光学元件，为实现光学系统的平面化、集成化和多功能化提供了有效途径。特别地，通过对传输相位和几何相位协同调控，能够有效解决传统超构表面存在的功能单一、带宽受限、可调谐性差等原理性问题。文章介绍了复合相位调控的实现原理和方法，以及复合相位超构表面的典型应用及特点，最后对复合相位超构表面的未来研究方向进行了总结和展望。

  • 2022-01-16
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论涡流在汽车工程物理仿真实践中的应用

本论文首先从自然界、人类工程中存在的涡流现象出发，分段介绍了涡流在汽车流体领域、电磁领域中的应用。其次从理论角度简述流体基本控制方程及多种湍流模型，麦克斯韦基本方程及运动涡流、位移电流的基本原理；尤其详述流体涡流在汽车降阻、缸内流场、机舱热管理、风管噪声工程案例中的应用，并且也阐述电磁涡流在车用驱动电机、交流发电机、车载天线、印刷电路板、车规芯片工程案例中的应用。最后本文以图片案例形式梳理了在汽车零部件产品开发中如何控制涡流。本文所述涡流的研究对从事仿真工作的入门者、成熟经验者、研究者开展汽车零部件产品的开发、研究都具有较高水平的指导意义。

  • 2022-01-16
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真空光镊技术综述

光镊技术自上世纪七十年代由阿瑟·阿什金开创以来，作为捕获和操纵中性粒子的通用工具，已在分子生物学、纳米技术和实验物理学等领域得到广泛研究和应用. 基于光镊技术的传感与精密测量系统，通过激光束悬浮传感单元，而非与装置固连，相比传统固态传感器，无机械耗散. 此外，与液体或空气介质中的光镊系统不同，在真空中运作的光镊系统可实现传感单元与环境的完全隔离. 基于上述优势，基础物理学和应用物理学领域科学家对真空光镊开展了大量研究. 本文回顾了真空光镊技术的基本概念和发展历史，帮助读者全面了解该领域.

  • 2022-01-16
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声辐射力及其应用

声波是在弹性介质中传播的经典机械波。当声波在物体表面发生反射、折射、散射等效应时，会与物体产生动量与能量的交换。这种交换在宏观上表现为声波对物体施加力的作用，称为声辐射力，瑞利和朗之万两位科学家正是声辐射力的最早发现者。经过一百多年的探索，声辐射力的基本理论和研究方法已经得到极大的丰富和发展，成为声学的前沿与热点问题。与此同时，在生物医学、材料科学、纳米科学等领域，基于声辐射力的无损精准操控技术正受到越来越多的关注，展现出巨大的应用前景。

  • 2022-01-16
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来自激光器的结构光

结构光源于裁剪光的能力，通常指对其振幅、相位和偏振的空间控制。尽管这是一个古老的话题，可以追溯到最早的激光设计，但在过去的十年中，在现代工具包的推动下，在光源上构建光的活动出现了爆炸式的发展，该工具包利用了衍射结构、液晶、超表面/超材料以及奇异的激光几何结构的多功能性以及从成像、显微镜、激光材料处理到光通信的各种应用。在此，Andrew Forbes总结了空间结构光的产生和控制的最新进展，重点介绍了结构光的光源——结构光激光器。从微芯片解决方案到高功率光纤，在各种激光器中实现的各种设计方法，包括泵浦整形、腔几何和使用定制的腔内光学元件。研究人员回顾了该领域的历史和最新发展，阐明了由激光器产生的各种结构光模式，包括工具、技术和几何形状。最后，强调了当前的挑战和局限性以及对未来可能趋势的评论。

  • 2022-01-16
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铜氧化物高温超导体中的电子有序态

铜氧化物高温超导体的发现至今已经有30 年的历史，然而其超导态形成的微观机制依然有待解决，这成为现代凝聚态物理学中最重要、也是最具有挑战性的问题之一。高温超导领域中一个较为普遍接受的观点是，铜氧化物超导体是掺杂莫特绝缘体，是典型的强关联电子体系。在未掺杂的母体中，CuO2面中的铜离子为二价（Cu2+，3d9电子态），因此在每个Cu 晶格上有一个未成对的d 电子。从能带论的观点来看，这将形成一个半填满的能带，因此应该是金属。然而，由于同一个格点上双占据的d 电子之间强烈的库仑排斥作用，这个母体成为莫特绝缘体，并由于超交换作用而形成反铁磁长程有序态。随着化学掺杂引入的载流子浓度增加，反铁磁长程序被逐渐压制，铜氧化物体系会发生一个绝缘态到金属态的转变，并进而产生超导态。此后随着掺杂浓度继续升高，其超导转变温度逐渐达到一个最大值（对应于最佳掺杂），然后过掺杂区又会下降直至最终消失。电子之间的强关联性在铜氧化物的物理中起到至关重要的作用，特别是在欠掺杂区域的赝能隙态。

  • 2022-01-16
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高温超导太赫兹辐射源与检测器

随着1986 年高温氧化物超导体的发现，高温超导材料在电子学领域的应用，如高温超导量子干涉仪（High-Tc SQUIDs），高温超导薄膜微波器件以及高温超导高频器件等开始得到了广泛的研究。高温超导材料可以使超导电子器件的工作温度从液氦温区（4 K）提高到液氮温区（77 K），而在高频应用方面，由于高温超导材料的能隙较大，因此高温超导电子器件的工作频率更高。传统超导电子学器件中很大一部分利用了约瑟夫森效应和约瑟夫森结，对于采用高温超导材料的电子器件也是一样， 其中应用比较广泛的有YBa2Cu3O7-δ（YBCO） 晶界约瑟夫森结和Bi2Sr2CaCu2O8+x（BSCCO）本征约瑟夫森结。本文将介绍由YBCO晶界约瑟夫森结构成的高温超导太赫兹检测器和由BSCCO 本征约瑟夫森结构成的高温超导太赫兹辐射源的相关研究进展。

  • 2022-01-16
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