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基于无线能量传输的近场聚焦超表面设计
1
作者 杨辉 赵泰琳 +1 位作者 禹忠 陈志敏 《电波科学学报》 北大核心 2025年第3期579-587,共9页
针对传统的相位梯度近场聚焦超表面阵列单元相位值计算量大和相位分布复杂的问题,提出了一种改进的基于无线能量传输的近场聚焦超表面。该超表面采用十字和开口环结构的优化四层级联结构混合型周期单元,通过改变末端带有寄生枝节的外开... 针对传统的相位梯度近场聚焦超表面阵列单元相位值计算量大和相位分布复杂的问题,提出了一种改进的基于无线能量传输的近场聚焦超表面。该超表面采用十字和开口环结构的优化四层级联结构混合型周期单元,通过改变末端带有寄生枝节的外开口环张角角度实现360°线性相移。采用7个简化的单元对相位值进行全覆盖,设计加工了共包含13×13个周期单元、有效面积为117 mm×117 mm的近场聚焦超表面。实测结果表明,在13.72%的相对带宽内实现了最大聚焦效率62.91%和透射效率94.1%,在工作频率14 GHz实现了61.4mm的焦深,实测结果与仿真结果具有较好的一致性。所设计的超表面展现出了对x和y极化电磁波360°的相位控制,实现了平均-0.52 dB的透射损耗。该超表面具有设计简单、透射效率高、聚焦效率高的特点,为近场聚焦超表面的简化设计提供了解决思路。 展开更多
关键词 近场 聚焦 级联结构 超表面 相位梯度 无线传能
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多层介质钛合金梯度材料的阵列超声全聚焦成像方法研究
2
作者 李文涛 张文宾 +1 位作者 王俊 周正干 《机械工程学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2024年第14期69-76,共8页
增材制造钛合金梯度材料在航空航天、武器装备的系统性能提升和结构减重等方面具有重要应用价值。针对梯度材料多层介质不均匀性导致的检测信噪比低,阵列超声聚焦成像算法设计和校正困难等问题,通过分析超声波在多介质层内部的传播特性... 增材制造钛合金梯度材料在航空航天、武器装备的系统性能提升和结构减重等方面具有重要应用价值。针对梯度材料多层介质不均匀性导致的检测信噪比低,阵列超声聚焦成像算法设计和校正困难等问题,通过分析超声波在多介质层内部的传播特性,给出各介质层界面的反射系数和透射系数和衰减系数的计算公式,建立合成声束在其内部的聚焦声场分布模型,基于一种比例常数提出了多层介质中阵列超声传播路径的快速计算方法。针对采用增材制造技术制备的TA15-Ti2AlNb梯度材料试件建立了全聚焦(Total focusing method,TFM)校正成像算法,采用线阵和环阵换能器的试验结果均表明该方法能有效提高梯度材料内部缺陷的检测信噪比和定量精度。 展开更多
关键词 阵列超声 多层介质 梯度材料 全聚焦成像 传播特性
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基于梯度能量函数的调焦窗口构建方法 被引量：9
3
作者 郭敬滨 冯华杰 +2 位作者 王龙 彭勤建 李醒飞 《红外技术》 CSCD 北大核心 2016年第3期197-202,共6页
光电跟踪取证系统对运动目标进行跟踪拍摄时需要进行变焦和调焦,目标姿态和位置改变而产生调焦窗口偏离是导致传统自动调焦方法失效的主要原因。针对该问题,提出了一种针对跟踪目标动态建立调焦窗口的方法。该方法利用梯度能量评价函数... 光电跟踪取证系统对运动目标进行跟踪拍摄时需要进行变焦和调焦,目标姿态和位置改变而产生调焦窗口偏离是导致传统自动调焦方法失效的主要原因。针对该问题,提出了一种针对跟踪目标动态建立调焦窗口的方法。该方法利用梯度能量评价函数提取目标特征,通过相关性处理和边界扩展建立调焦窗口,能克服调焦窗口偏离的缺陷。实验结果证明,对704×576像元不同离焦状态的图像都可以在20 ms内根据目标的位置和大小,构建准确有效的调焦窗口,满足光电跟踪取证系统对运动目标进行实时自动调焦的特殊要求。 展开更多
关键词 光电跟踪 动态调焦 梯度能量评价函数 调焦窗口构建 特征提取
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基于温度梯度分布的宽频带声聚焦效应 被引量：6
4
作者 刘宸 孙宏祥 +1 位作者 袁寿其 夏建平 《物理学报》 SCIE EI CAS CSCD 北大核心 2016年第4期170-179,共10页
研究基于温度梯度分布的宽频带声聚焦效应.利用两个恒温热源产生的温度梯度分布,控制声波传播路径,实现声波聚焦效应.该机理源于温度场连续变化引起声折射率连续变化,无反射能量损失,具有宽频带及高聚焦性能等优点.在此基础上,分析入射... 研究基于温度梯度分布的宽频带声聚焦效应.利用两个恒温热源产生的温度梯度分布,控制声波传播路径,实现声波聚焦效应.该机理源于温度场连续变化引起声折射率连续变化,无反射能量损失,具有宽频带及高聚焦性能等优点.在此基础上,分析入射声源频率、热源温度、分界面空间分布、热源位置、介质的衰减系数、热源温度不对称分布等因素对声聚焦性能的影响,利用气凝胶材料验证单一介质中基于温度梯度分布的声聚焦系统的可行性. 展开更多
关键词 声聚焦 温度梯度 温度场 气凝胶
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基于最大梯度和阈值的自动聚焦算法 被引量：11
5
作者 高赞 姜威 朱孔凤 《电子测量与仪器学报》 CSCD 2007年第5期49-54,共6页
目前,国内外有很多基于梯度的自动聚焦算法,但是它们都是用指定的方向去求梯度,但真实梯度方向可能不是它们的指定的方向;另外,当图像受到噪声污染的时候,算法的稳定性也不好。为了解决以上问题,提出了一种基于最大梯度的自动聚焦算法... 目前,国内外有很多基于梯度的自动聚焦算法,但是它们都是用指定的方向去求梯度,但真实梯度方向可能不是它们的指定的方向;另外,当图像受到噪声污染的时候,算法的稳定性也不好。为了解决以上问题,提出了一种基于最大梯度的自动聚焦算法。首先,对任意可能的梯度方向都求出它的梯度,比较后得到最大的梯度,利用最大的梯度作为最后的结果。同时,考虑到算法的精确度和稳定性,再引入了阈值参数。经过实验表明,该算法具有单峰性强、无偏性好、灵敏度高、稳定性好等特点。 展开更多
关键词 自动聚焦 评价函数 梯度 噪声 阈值
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基于Roberts梯度的自动聚焦算法 被引量：30
6
作者 高赞 姜威 +1 位作者 朱孔凤 王超 《红外与激光工程》 EI CSCD 北大核心 2006年第1期117-121,共5页
如何快速有效地实现聚焦一直是图像测量中的焦点,其中图像自动聚焦评价函数的选择是关键问题。在比较、研究图像聚焦评价函数和边缘检测的基础上,提出了将Roberts梯度算子作为聚焦评价函数引入自动聚焦之中,同时为了消除噪声的影响,仔... 如何快速有效地实现聚焦一直是图像测量中的焦点,其中图像自动聚焦评价函数的选择是关键问题。在比较、研究图像聚焦评价函数和边缘检测的基础上,提出了将Roberts梯度算子作为聚焦评价函数引入自动聚焦之中,同时为了消除噪声的影响,仔细研究阈值问题,并引入了一个阈值参数。经过大量的仿真实验,画出了几种自动聚焦算法的聚焦图形,并进行了详细的比较分析。结果表明,引入参数的Roberts算子具有无偏性好、单峰性强、灵敏度高等特点,该算子比其他评价函数更为准确、稳定、可靠。 展开更多
关键词 自动聚焦 阚值 评价函数 Roberts梯度
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二维大地电磁尖锐边界反演研究(英文) 被引量：14
7
作者 张罗磊 于鹏 +3 位作者 王家林 吴健生 陈晓 李洋 《地球物理学报》 SCIE EI CAS CSCD 北大核心 2010年第3期631-637,共7页
尖锐边界反演是大地电磁及其他地球物理反演中的一个较难解决的问题,目前有不少专家正对这方面进行研究.我们在分析了Zhdanov(2004)提出的基于最小支撑泛函聚焦反演方法的基础上,在目标函数中引入对角梯度支撑以改善倾斜电性分界面的反... 尖锐边界反演是大地电磁及其他地球物理反演中的一个较难解决的问题,目前有不少专家正对这方面进行研究.我们在分析了Zhdanov(2004)提出的基于最小支撑泛函聚焦反演方法的基础上,在目标函数中引入对角梯度支撑以改善倾斜电性分界面的反演效果.同时,为了提高计算效率,本文还使用互易定义计算灵敏度矩阵及使用正则化共轭梯度法优化目标函数.通过模型试验并与未引入对角梯度支撑的反演结果进行了比较,表明本文的方法反演效果更好而且算法稳定和实用. 展开更多
关键词 大地电磁 聚焦反演 尖锐边界 梯度支撑 共轭梯度
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采用最大灰度梯度法实现经纬仪自动调焦控制 被引量：33
8
作者 梁敏华 吴志勇 陈涛 《光学精密工程》 EI CAS CSCD 北大核心 2009年第12期3016-3021,共6页
提出了一种基于最大灰度梯度的经纬仪自动对焦方法,以CMOS相机为图像传感器,用计算机进行数据处理并控制驱动电路调整相机镜头的位置来实现自动调焦。首先,选择包含主体成像目标的最小区域作为对焦选择区域,不仅有效地节省了系统处理图... 提出了一种基于最大灰度梯度的经纬仪自动对焦方法,以CMOS相机为图像传感器,用计算机进行数据处理并控制驱动电路调整相机镜头的位置来实现自动调焦。首先,选择包含主体成像目标的最小区域作为对焦选择区域,不仅有效地节省了系统处理图像的时间,而且极大地减小了复杂背景对精确调焦的干扰,提高了调焦准确率;其次,求出边缘上任意可能梯度方向的梯度,比较后得到每个边缘点的最大梯度;最后,采用最大灰度梯度作为系统的自动聚焦判距。实验结果表明,系统的调焦分辨率为0.01～0.02mm,能够满足经纬仪第一像面焦深的调焦要求。该调焦算法具有单峰性强、无偏性好、灵敏度高、稳定性好以及可实时性操作等特点。 展开更多
关键词 光电经纬仪 自动聚焦 评价函数 灰度梯度 对焦窗口
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新型固定化pH梯度毛细管等电聚焦方法用于蛋白分离 被引量：4
9
作者 谢瑶 尹开吉 +2 位作者 罗爱芹 屈锋 邓玉林 《分析试验室》 CAS CSCD 北大核心 2007年第6期25-28,共4页
通过化学键合建立一种固定化pH梯度的方法,用于毛细管等电聚焦分离蛋白质。采用微流控泵驱动毛细管内的聚焦区带,通过调节泵的流量,从而调节聚焦区带的迁移速度。该方法避免了自由溶液聚焦时两性电解质所带来的影响,实现了高灵敏度及检... 通过化学键合建立一种固定化pH梯度的方法,用于毛细管等电聚焦分离蛋白质。采用微流控泵驱动毛细管内的聚焦区带,通过调节泵的流量,从而调节聚焦区带的迁移速度。该方法避免了自由溶液聚焦时两性电解质所带来的影响,实现了高灵敏度及检测波长自由选择等优点,适用于两步法毛细管电泳等电聚焦分离蛋白质等两性电解质。本文考察了对牛血清白蛋白和血红蛋白两种蛋白质混合物的分离,证明了该方法可行。 展开更多
关键词 毛细管等电聚焦 固定化pH梯度 蛋白分离 化学键合
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梯度与相关性结合的自动聚焦算法 被引量：13
10
作者 朱倩 姜威 +2 位作者 贲晛烨 马江琦 刘晓芳 《光学技术》 CAS CSCD 北大核心 2016年第4期329-332,共4页
清晰度评价函数是自动聚焦技术的核心部分,性能良好的聚焦曲线应该具有单峰性、无偏性、高灵敏度和抗噪性。通过将梯度差分与统计相关结合使用,提出了一种用邻域互相关对每个像素的梯度值进行加权的算法,并设定阈值去除贡献小的像素点... 清晰度评价函数是自动聚焦技术的核心部分,性能良好的聚焦曲线应该具有单峰性、无偏性、高灵敏度和抗噪性。通过将梯度差分与统计相关结合使用,提出了一种用邻域互相关对每个像素的梯度值进行加权的算法,并设定阈值去除贡献小的像素点。实验中使用定量指标对所提算法、一些传统算法以及一种梯度阈值算法的性能进行了评估。结果表明,所提算法在灵敏度和抗噪性方面效果较优。 展开更多
关键词 图像处理 自动聚焦 清晰度评价函数 梯度 互相关
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基于八面梯度均方差的跟踪系统自动调焦方法 被引量：4
11
作者 刘璞 王春平 +1 位作者 付强 王暐 《电视技术》 北大核心 2013年第9期183-186,191,共5页
为了实现目标跟踪系统的自动调焦,针对其实时性、准确性的要求,提出了基于八面梯度均方差的自动调焦方法。该方法以像素周围8个方向的梯度均方差作为清晰度评价函数,对消除噪声及光线波动的影响效果很好,能够准确地计算图像清晰度。同时... 为了实现目标跟踪系统的自动调焦,针对其实时性、准确性的要求,提出了基于八面梯度均方差的自动调焦方法。该方法以像素周围8个方向的梯度均方差作为清晰度评价函数,对消除噪声及光线波动的影响效果很好,能够准确地计算图像清晰度。同时,制定了强制连续调焦与精确调焦相结合的调焦策略。通过对几种评价函数的研究仿真,验证了八面梯度均方差函数在单峰性、灵敏性和稳定性等方面的优越之处;通过反复进行自动调焦实验,说明了调焦策略在克服评价函数局部峰值和精确聚焦方面的良好表现。该方法已应用于目标跟踪系统的自动调焦。 展开更多
关键词 目标跟踪系统 自动调焦 清晰度评价函数 八面梯度均方差 调焦策略
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应用于短脉冲激光加工的自动调焦系统 被引量：4
12
作者 邬泳 傅星 +3 位作者 周志远 刘春阳 孙凤鸣 胡小唐 《传感器与微系统》 CSCD 北大核心 2010年第5期105-108,共4页
针对现有的纳秒脉冲激光微加工系统,设计了基于图像处理的自动调焦系统。从焦点检测的历史背景出发,结合光学的成像原理,提出了以图像梯度为对焦评价函数的自动调焦技术。把此自动调焦系统应用于原系统中,形成了以控制单元、激光器、机... 针对现有的纳秒脉冲激光微加工系统,设计了基于图像处理的自动调焦系统。从焦点检测的历史背景出发,结合光学的成像原理,提出了以图像梯度为对焦评价函数的自动调焦技术。把此自动调焦系统应用于原系统中,形成了以控制单元、激光器、机械结构和光路系统为主要组成部分的纳秒脉冲激光微加工系统。通过对加工实验效果和对焦评价函数曲线的对比分析,证实了此调焦系统适用于短脉冲激光加工,从而有效地提高了系统的加工精度和效率。 展开更多
关键词 自动调焦 激光加工 图像梯度 图像处理
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重力梯度全张量数据三维共轭梯度聚焦反演 被引量：19
13
作者 陈闫 李桐林 +2 位作者 范翠松 许博文 孙业发 《地球物理学进展》 CSCD 北大核心 2014年第3期1133-1142,共10页
随着全张量重力梯度测量技术的日趋成熟和应用领域的不断扩大,重力梯度全张量数据的三维反演技术越来越受重视.本文利用剖分单元之间几何架构等效性,实现了重力梯度全张量场三维正演快速计算和导数矩阵优化存储.并将积分灵敏度、粗糙度... 随着全张量重力梯度测量技术的日趋成熟和应用领域的不断扩大,重力梯度全张量数据的三维反演技术越来越受重视.本文利用剖分单元之间几何架构等效性,实现了重力梯度全张量场三维正演快速计算和导数矩阵优化存储.并将积分灵敏度、粗糙度和最小支撑泛函约束以及参考模型和模型参数界限约束引入到目标函数中,采用共轭梯度法进行反演迭代,实现了重力梯度全张量数据三维快速正反演计算.多种模型的反演试算表明:本文提出的反演算法的可靠性和稳定性较好,并且算法速度快、占用内存低且易于并行化. 展开更多
关键词 重力梯度全张量 三维反演 共轭梯度 聚焦反演 多重模型约束
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基于三维图像快速分层滤波的聚焦梯度模拟方法 被引量：1
14
作者 刘文予 朱光喜 《红外与毫米波学报》 SCIE EI CAS CSCD 北大核心 1998年第5期357-362,共6页
基于透镜成像模型推导出模糊函数σ与物距及透镜焦距的关系．采用对深度三维图像自适应分层滤波方法，引入差异度函数，按差异度函数把深度图像分解成Ｋ个ｚ方向上不相交的子图像，通过对子图像的滤波合成，降低算法的复杂度，并使滤波... 基于透镜成像模型推导出模糊函数σ与物距及透镜焦距的关系．采用对深度三维图像自适应分层滤波方法，引入差异度函数，按差异度函数把深度图像分解成Ｋ个ｚ方向上不相交的子图像，通过对子图像的滤波合成，降低算法的复杂度，并使滤波后的误差控制在给定范围内，引入ａｌｐｈａ值、按层合成等手段解决滤波后的遮挡及边界问题． 展开更多
关键词 聚焦梯度 深度图像 分层滤波 渲染 三维 图像
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一种新的图像清晰度评价函数 被引量：67
15
作者 朱孔凤 姜威 +2 位作者 王端芳 张进 周贤 《红外与激光工程》 EI CSCD 北大核心 2005年第4期464-468,共5页
离焦模糊图像清晰度评价函数是采用数字图像处理技术实现自动调焦的一个关键,需要不断地提高评价函数的准确性和有效性。深入研究了各种图像梯度的分布情况后发现模糊图像小梯度像素数较大,而清晰图像大梯度的像素数则明显比模糊图像的... 离焦模糊图像清晰度评价函数是采用数字图像处理技术实现自动调焦的一个关键,需要不断地提高评价函数的准确性和有效性。深入研究了各种图像梯度的分布情况后发现模糊图像小梯度像素数较大,而清晰图像大梯度的像素数则明显比模糊图像的多,因此可以给梯度加一个阈值,去掉梯度小的值保留梯度大的值,这样可以突出清晰图像的的优势,易于准确判断。首次提出了一种用图像梯度加阈值求和作为由于离焦产生的模糊图像的评价函数,建立了上述评价函数的数学模型,并给出了实验结果和分析。与以往的图像灰度方差、梯度和、小波变换等评价函数相比,给出的评价函数无偏性好、单峰性强,信噪比高,计算量小,在焦平面附近具有变化趋势明显和灵敏度高的特点。 展开更多
关键词 离焦模糊图像 清晰度评价函数 梯度 阈值 自动聚焦
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一种新的图像清晰度评价函数 被引量：27
16
作者 王勇 谭毅华 田金文 《武汉理工大学学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2007年第3期124-126,共3页
准确有效的图像清晰度评价函数是采用数字图像处理技术实现自动调焦的关键。通过分析比较3种聚焦效果较好的清晰度评价函数,提出了一种基于聚焦窗口模式的平方梯度函数作为聚焦评价函数,建立了评价函数的数学模型,并给出了实验分析和结... 准确有效的图像清晰度评价函数是采用数字图像处理技术实现自动调焦的关键。通过分析比较3种聚焦效果较好的清晰度评价函数,提出了一种基于聚焦窗口模式的平方梯度函数作为聚焦评价函数,建立了评价函数的数学模型,并给出了实验分析和结果。与以往常用的评价函数相比,具有更高的可靠性和聚焦灵敏度。 展开更多
关键词 自动聚焦 清晰度评价函数 聚焦窗口 平方梯度
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基于评价函数的光电定焦方法研究 被引量：2
17
作者 段存丽 范明国 +1 位作者 王涛 闫琪 《光学与光电技术》 2014年第1期59-62,共4页
以CCD和透镜作为光学成像系统,并以高斯公式作为基本测量原理,提出了基于定焦评价函数的图像处理方法来寻找光学系统的最清晰像面位置,以实现光学系统的自动定焦。实验选用了绝对方差函数、梯度向量模函数、梯度向量平方函数三种评价函... 以CCD和透镜作为光学成像系统,并以高斯公式作为基本测量原理,提出了基于定焦评价函数的图像处理方法来寻找光学系统的最清晰像面位置,以实现光学系统的自动定焦。实验选用了绝对方差函数、梯度向量模函数、梯度向量平方函数三种评价函数进行了验证,经过逐次逼近,确定出最清晰的像面位置。实验数据显示,定焦精度可达0.01mm。 展开更多
关键词 数学模型 评价函数 光电定焦 梯度向量
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基于固定化pH梯度整体材料的芯片自由流等电聚焦电泳模式的构建 被引量：2
18
作者 韩彬 王平利 +4 位作者 张丽华 屈锋 梁振 邓玉林 张玉奎 《色谱》 CAS CSCD 北大核心 2009年第4期383-386,共4页
芯片自由流电泳对于来源稀少的重要生物样品的连续预分级和微制备具有重要的意义。本文在自由流芯片的微分离腔内,通过原位光引发聚合反应制备了聚丙烯酰胺整体材料,并进行了pH梯度的固定化,从而构建了基于固定化pH梯度整体(M-IPG)材料... 芯片自由流电泳对于来源稀少的重要生物样品的连续预分级和微制备具有重要的意义。本文在自由流芯片的微分离腔内,通过原位光引发聚合反应制备了聚丙烯酰胺整体材料,并进行了pH梯度的固定化,从而构建了基于固定化pH梯度整体(M-IPG)材料的芯片自由流等电聚焦模式(μFF-IEF)。利用该新型分离模式,实现了异硫氰酸荧光素(FITC)标记的最小等电点相差0.33的甘氨酸、脯氨酸和赖氨酸混合物的分离,且分离结果优于传统的μFF-IEF。实验结果表明,通过发展基于M-IPG材料的μFF-IEF模式,不仅可以避免在缓冲溶液中添加两性电解质对后续采用其他模式分离和质谱鉴定的干扰,而且可以获得较高的分离和富集能力,有望在微量样品的连续分离和制备方面发挥重要作用。 展开更多
关键词 芯片自由流电泳 等电聚焦 固定化pH梯度 整体材料 氨基酸
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光通信用自聚焦透镜的制备 被引量：5
19
作者 金龙文 郝寅雷 +2 位作者 王岩 齐冰 赵文兴 《光学精密工程》 EI CAS CSCD 2002年第5期483-486,共4页
制备了自聚焦透镜的基础玻璃 ,对其透过率进行了测试 ,并对由这种玻璃制成的梯度折射率(GRIN)棒的折射率分布进行了分析。结果表明 ,基础玻璃在可见和近红外波段的透过率大于 89%;GRIN棒内部的折射率分布接近理想分布。
关键词 制备 光通信 梯度折射率 自聚焦透镜 离子交换
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超薄宽带平面聚焦超表面及其在高增益天线中的应用 被引量：9
20
作者 侯海生 王光明 +2 位作者 李海鹏 蔡通 郭文龙 《物理学报》 SCIE EI CAS CSCD 北大核心 2016年第2期317-325,共9页
针对相位梯度超表面在灵活操控电磁波与提高天线增益中的潜在应用,提出一种新型的宽带超表面单元,实现了在较宽频带范围内操控电磁波波前与提高天线增益.本文首先设计了一种圆环十字形对称单元来控制反射波的相移量,单元厚度为1 mm,尺寸... 针对相位梯度超表面在灵活操控电磁波与提高天线增益中的潜在应用,提出一种新型的宽带超表面单元,实现了在较宽频带范围内操控电磁波波前与提高天线增益.本文首先设计了一种圆环十字形对称单元来控制反射波的相移量,单元厚度为1 mm,尺寸为0.3λ_0(λ_0=20 mm),工作频段15—18 GHz,而后验证了由该单元组成的相位梯度超表面在15—18 GHz范围内对电磁波的奇异反射与聚焦特性.最后将设计的反射聚焦超表面应用于提高天线增益中,仿真与测试结果均表明,天线最高增益在15—18 GHz内平均增加了11 d B且-1 dB增益带宽为15—18 GHz(相对带宽为18.2%).由于厚度薄、重量轻、频带宽,设计的该单元拓展了相位梯度超表面在微波领域的应用,有望为高增益天线的实现提供新的方法. 展开更多
关键词 相位梯度超表面 超薄 宽带 聚焦
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