固体材料的激光制冷是近年来发展起来的一个新的研究领域.掺Tm3＋的ZrF4-BaF2-LaF3-AlF3-NaF-PbF2（ZBLANP）玻璃材料是激光冷却的典型材料之一.与另一种制冷掺杂离子Yb3＋相比,Tm3＋具有更好的制冷潜力.目前制约材料制冷的一个主要机理就是荧光再吸收.首先根据Tm3＋：ZBLANP的光谱参数,利用半经典的随机行走模型得到了不同情况下的平均荧光再吸收次数,随后分析了荧光光子界面出射的全反射效应,并对所得结果进行了修正.计算结果表明,荧光再吸收会导致量子效率降低0.5%—1%,出射荧光波长红移达到2—10nm,激光制冷的效率和功率降低.为了有利于荧光出射和净制冷的实现,宜采用小体积细长棒的制冷元.

全息声压外推是Patch近场声全息技术的关键步骤.本文提出了全息声压的加权范数外推方法,该方法首先通过实测声压数据的功率谱信息构造频域加权范数,然后通过极小化频域加权范数实现全息声压外推.由于外推过程中同时利用了声压信号的波数域带宽和波数谱形状信息,因此其外推结果优于传统带限外推方法.数值仿真结果表明,该方法无论在外推精度还是计算效率上都明显优于经典的全息声压波数域外推方法.刚性箱体上的声激励固支板声压外推实验进一步验证了该方法的有效性和实用性.

利用柱状分层结构中轴对称声导波的波动方程和界面“弹簧”模型，导出了具有弱界面的双层柱状复合结构中轴对称声导波的广义色散方程，计算了刚性联接和滑移联接界面时双层复合管（腔壁为自由界面或腔内充水）和双层 事棒中轴对称声导波的色散特性，分析联界面的轴向劲度系数对低阶轴对称声导波的影响。

目前基于等效源法的声场分离方法有两种输入方式,一种以双测量面上的声压为输入,另一种以单测量面上的声压和质点振速为输入.本文以双测量面上的质点振速为输入,提出一种新的基于等效源法的声场分离方法.首先给出了该方法的理论推导,然后通过数值仿真和实验验证了该方法的有效性.通过与基于双面声压测量的声场分离方法的比较,证明了该方法在分离质点振速方面的优越性.此外,在仿真中还研究了干扰声源强度和测量面间距对分离精度的影响.

基于平面声源的三层有源隔声结构系统易于实现且具有良好的低频隔声性能,实现该系统需解决的关键问题是误差信号的检测.本文将压电传感薄膜聚偏氟乙烯（polyvinylidene fluoride,PVDF）阵列检测简支梁辐射模态的理论拓展到二维结构,并应用到三层隔声结构实现误差传感的优化设计.根据三层结构中特殊的能量传输规律,对误差传感方案中目标函数的选取、PVDF数目确定以及传感系统优化等问题进行深入分析.研究表明,由于辐射板能量主要集中在有限个振动模态上,只需将少数经固定系数加权的PVDF薄膜输出电流求和即可获得前三阶辐射模态幅值.辐射模态幅值的检测值与理论值符合良好,保证传感精度的同时有效简化了系统.

利用提出的光学读出非制冷红外成像系统,先后制作了单元尺寸各不相同的单层膜无基底焦平面阵列（focal plane array,FPA）,获得了室温物体的热图像.分析发现,当FPA的单元尺寸从200μm逐渐减小到60μm时,基于恒温基底模型的理论响应与实验结果的偏差逐渐增大.通过有限元分析方法,模拟分析了不同尺寸的微梁单元在无基底FPA中的热学行为,发现了当单元尺寸逐渐减小时恒温基底模型偏差逐渐增大的原因,即无基底FPA的支撑框架不满足恒温基底条件,受热辐射后支撑框架的温升从基底上抬高了单元的温升.论文还分析了无基底FPA的红外成像性能.当单元尺寸为60μm时,其热探测灵敏度比传统的有基底FPA高一个数量级.

在狭义相对论的基础上,对运动媒质界面的高频电磁特性进行了分析,给出了广义折射以及频率的特性关系.

基于输入电压可用其有效值代替以及电感电流与输出电压的波动频率远低于变换器开关频率的假设,建立了用于描述平均电流控制型BoostPFC变换器动力学行为的小信号模型,研究了该变换器中的中频振荡现象问题,揭示了系统发生中频振荡现象的内在物理机理,并给出了系统发生中频振荡现象的参数边界.研究结果表明,该非线性现象不同于已发现的快尺度不稳定性现象和慢尺度不稳定性现象,其主要特征是其振荡频率介于交流输入电压线频率和开关频率之间.最后,电路实验结果证实了理论分析的正确性.

采用ZYGOMarkIII-GPI数字波面干涉仪对以K9玻璃为基底的电子束蒸发方法制备的HfO2薄膜中的残余应力进行了研究,讨论了沉积速率、氧分压这两种工艺参量对HfO2薄膜残余应力的影响.实验结果表明：在所有的工艺条件下,薄膜的残余应力均为张应力;随着沉积速率的升高,氧分压的减小,薄膜的堆积密度逐渐增大,而残余应力呈减小趋势.同时用X射线衍射技术测量分析了不同工艺条件下HfO2薄膜的晶体结构,探讨了HfO2薄膜晶体结构是否会对其应力造成影响.

气动光学的研究中,关联方程(linking equation)是关联湍流力学量与光学量的一个重要的方程.但是,基于模型简化的关联方程在亚声速低速流场的应用中通常忽略权重函数对波前方差估计精度的影响.本文在纳米粒子示踪平面激光散射技术获得超声速混合层流场密度数据的基础上,应用关联方程计算超声速混合层的流向波前方差,并进行误差分析.结果表明:基于关联方程估计的流向波前方差与直接对密度场的积分计算结果具有较好的一致性;在适当地定义相干长度、密度脉动协方差高斯模型近似的基础上,分析了权重函数对关联方程计算精度的影响,指出了权重函数对关联方程在超声速流场密度高度相关区域中应用的必要性.研究的开展对于拓展关联方程在高速流场中的应用具有一定指导意义.