基于特殊光传输介质的稻田信息无损传输研究

发布时间：2020-03-18 05:44

【摘要】：中国是一个人口、农业的大国,水稻是中国的主要粮食作物之一。在中国播种水稻的面积占全国粮食作物种植面积的四分之一,每年产量则占全国粮食总产量的一半以上。随着人们生活水平的提高,水稻的产量、质量也需要进一步提高,传统的小农生产对提高产量和质量已经遇到了许多瓶颈,例如无法保障对提供大面积种植农作物时对温度、施肥、水位和土壤质量等进行控制,从而达到高产的目的。然而,随着科学技术的发展,这些瓶颈基本上可以通过农业的系统化、机械化、信息化来解决,尤其是近几年来国家大力发展的农业信息化技术,使现代信息技术和农业产业相结合,利用计算机、信息存储与处理、通信、网络、人工智能等信息化技术,具有系统化、高效开发和利用农业技术来提高产量、质量的稳定增长特性。农业信息化实现的最关键的三个阶段就是:各种农业信息的采集、信息的传输和信息的处理。其中,对于信息在传输过程中如何进行一个精确而稳定的传输是本文所要研究的核心。非线性光学的特殊材料和全光控制的研究已经成为当今光学研究的热点,近几十年来,光孤子的研究一直是非线性光学研究领域的一个热点,这些研究成果在全光开关、光束控制、非线性传输等方面尤其是信息的精确传输方面极具有参考价值。本文就是利用非线性光学材料控制特性来研究农业信息的无损传输。本文主要是基于光信息传输的非线性薛定谔方程,通过数值的方法研究了农业光信息在特殊非线性介质中传输特性。优化农业信息的精确传输。首先,从理论上分析了特殊传输介质负折射材料的传输特性;其次,利用数值的分析方法对非线性薛定谔方程进行求解,讨论并获得在非线性传输介质中存在的一些稳定光学模式,研究传输的动力学问题;最后,探讨负折射介质对光信息精确传输的控制特性。本文的研究主要有以下两个方面:(1)分析了光信息在非线性介质中传输的薛定谔方程,讨论了特殊材料的负折射介质对信息传输的影响,负折射介质有介电常数和磁导率同时为负的特性,这时介质的折射率小于零。当一束光从常规材料(正折射率大于零的介质)入射到负折射介质的界面时将发生负折射现象,折射光线与入射光线在界面法线的同侧,从而导致了许多有利于光信息精确传输的特性。(2)利用分布傅里叶法数值分析了光信息在常规材料传输和负折射材料中传输的特性,通过改变光信息波形、入射角度等特性参数,发现在负折射材料中传输的特性明显优越于常规材料,起到改善光信息在介质中无损的精确传输。同时也研究了负折射材料对光信息传输的控制特性。通过对利用特殊材料来传输光信息的分析,得到了对水稻生长过程中的光照、温度、水分、PH值等水稻农业信息的无损传输,为水稻的高质高产起到了保障作用。
【图文】：

示意图,分步傅里叶,方法,示意图

为步长h 的前三选项。SSFFT 采用的步骤和进达。首先得把传输的间距分离成若干个m 份一为dz 。在各个不同的模块中，，具有线性特性的况，关于前者，这个步骤又可以通化为两个微离。在传输过程中，在模拟情况下进行计算的行划分为长度为 h 2的简单计算，然后将距离为将长度为 h 2的线性传播计算。在这样的情况计算结果都是便利的，而线性的情况都带有均准确性就大大提高了。

三维图,信号强度,介质,三维图

图 5-2 光介质中光信号强度Figure 5-2 Light signal intensity in optical medium图 5-3 光介质中光信号强度三维图ree-dimensional diagram of light signal intensity in
【学位授予单位】：湖南农业大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2018
【分类号】：S511;TN929.1

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