Thue-Morse光子晶体的格点形状对衍射特性的影响

1

作者 冯亚萍 周骏 +3 位作者 Lucia Petti 阳明仰 张玲芬 马佑桥 《光电工程》 CAS CSCD 北大核心 2011年第11期130-135,共6页

根据傅里叶光学原理,研究了二维Thue-Morse准周期光子晶体结构的格点形状对其远场衍射特性的影响。通过对二维Thue-Morse准周期光子晶体远场衍射图案的分析表明,格点形状对低阶结构的衍射光场有明显影响,但不改变高阶结构的衍射光场分布... 根据傅里叶光学原理,研究了二维Thue-Morse准周期光子晶体结构的格点形状对其远场衍射特性的影响。通过对二维Thue-Morse准周期光子晶体远场衍射图案的分析表明,格点形状对低阶结构的衍射光场有明显影响,但不改变高阶结构的衍射光场分布,仅衍射精细结构的光强度有细微差别。为了证实数值模拟的结果,采用电子束刻蚀技术在聚甲基丙烯酸甲酯(PMMA)基底上制作了纳米量级的圆形空气孔和方形空气孔的二维Thue-Morse型准周期光子晶体,对其远场衍射的光学特性进行了实验观测,实验结果与理论模拟一致。 展开更多

关键词 准周期光子晶体 Thue-Morse序列 远场衍射

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机载激光通信光学窗口气动光学效应分析 被引量：1

2

作者 姜逸渊 孟立新 +2 位作者 张立中 刘智 董科研 《红外与激光工程》 EI CSCD 北大核心 2024年第4期254-265,共12页

机载激光通信中通信光束散角小、系统跟踪精度高,光学窗口的气动光学效应会引起远场光斑形状和位置发生变化,降低通信性能。为此,通过Fluent对共形和平面两种光学窗口整流罩在不同飞行高度、速度、方位角下的外流场进行稳态仿真分析,利... 机载激光通信中通信光束散角小、系统跟踪精度高,光学窗口的气动光学效应会引起远场光斑形状和位置发生变化,降低通信性能。为此,通过Fluent对共形和平面两种光学窗口整流罩在不同飞行高度、速度、方位角下的外流场进行稳态仿真分析,利用相位屏分析远场自由衍射光斑变化。结果表明,共形窗口在俯仰、高度和速度变化中的流场更加稳定,呈现更为一致的变化趋势,且在远场衍射中表现更好。平面窗口在方位转角变化大与低速的飞行工况下,RMS值低于共形窗口。远场光斑发生偏移和弥散的程度与波面畸变成正相关,但在波面畸变较大的情况下,RMS值不能完全定义其对光学系统的影响。同时,当俯仰角靠近机体表面、降低飞行高度、增加飞行速度均会增强波面畸变。 展开更多

关键词 机载激光通信 气动光学 远场衍射 光学窗口

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单程远场衍射合成孔径激光雷达成像实验室演示 被引量：10

3

作者 吴谨 杨兆省 +5 位作者 赵志龙 李斐斐 王东蕾 唐永新 苏园园 梁娜 《红外与毫米波学报》 SCIE EI CAS CSCD 北大核心 2013年第6期514-518,525,共6页

报道了一个采用单程远场衍射照明的合成孔径激光雷达成像实验室演示实验.采用1 550 nm光纤激光,在目标距离约2.4 m的位置上,实现了良好聚焦的SAL成像,图像方位向分辨率约560μm,距离向分辨率170μm.聚焦图像的形成只应用了基本SAL成像理... 报道了一个采用单程远场衍射照明的合成孔径激光雷达成像实验室演示实验.采用1 550 nm光纤激光,在目标距离约2.4 m的位置上,实现了良好聚焦的SAL成像,图像方位向分辨率约560μm,距离向分辨率170μm.聚焦图像的形成只应用了基本SAL成像理论,无需辅助相位自聚焦(PGA)技术.详细的实验图像展示了典型的SAL成像两步聚焦过程和图像的高分辨率. 展开更多

关键词 合成孔径激光雷达 实验室演示 远场衍射

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卫星角反射器有效衍射区域的研究 被引量：7

4

作者 周辉 李松 +2 位作者 郑国兴 高俊玲 韩春俊 《光子学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2009年第8期1920-1925,共6页

本文基于角反射器的几何结构模型,采用矢量形式的折反射定律,推导了在不同入射条件下有效衍射区域的数学表达式.通过数值模拟的方法分析了有效衍射区域的变化规律,以及该规律对远场衍射光强空间分布的影响.结果表明,随着光束入射角的增... 本文基于角反射器的几何结构模型,采用矢量形式的折反射定律,推导了在不同入射条件下有效衍射区域的数学表达式.通过数值模拟的方法分析了有效衍射区域的变化规律,以及该规律对远场衍射光强空间分布的影响.结果表明,随着光束入射角的增加,有效衍射区域逐渐减小,进而导致角反射器衍射强度发散程度增加.光束方位角的引入不会改变有效衍射区域的形状和衍射强度的总能量,而只会使其各自分布旋转方位角的大小.在不考虑大气效应的情况下,根据不同入射条件对应的衍射强度分布,并结合速差补偿理论,提出了一种全新的角反射器口径设计方法. 展开更多

关键词 角反射器 有效衍射区域 远场衍射光强 速差补偿

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导航卫星激光后向反射器研究 被引量：8

5

作者 钟声远 李长桢 +3 位作者 陈念江 徐广平 吕华昌 吴健 《激光与红外》 CAS CSCD 北大核心 2011年第8期834-839,共6页

鉴于设计Galileo导航卫星上激光后向反射器的需要,采用理论计算和实验验证的方法对角反射器的光行差补偿设计和远场衍射光强分布进行了研究。对不同直角偏差、是否镀反射膜的角反射器远场衍射光强分布给出了计算和试验结果。研究结果表... 鉴于设计Galileo导航卫星上激光后向反射器的需要,采用理论计算和实验验证的方法对角反射器的光行差补偿设计和远场衍射光强分布进行了研究。对不同直角偏差、是否镀反射膜的角反射器远场衍射光强分布给出了计算和试验结果。研究结果表明:理论计算与实验结果是完全一致的;对类似Galileo卫星的角反射器设计采用光行差角补偿是必要的,以及采用反射面不镀膜是合适的。 展开更多

关键词 角反射器 光行差 补偿角 远场衍射

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扇形孔径的远场衍射和锯齿形光阑的消高频衍射 被引量：3

6

作者 王文奎 蒋金波 +1 位作者 陆雨田 胡企铨 《光子学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2002年第5期629-632,共4页

采用了一种简单有效的方法 ,模拟了一些扇形和部分环形孔径的远场衍射分布 .并讨论了大形激光工程中 ,锯齿形空间滤波器的消高频衍射 .

关键词 扇菜孔径 锯齿形光阑 消高频衍射 远场衍射 锯齿形空间滤波器

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平面孔的远场矢量衍射理论及其标量近似 被引量：8

7

作者 邓小玖 李国祥 《合肥工业大学学报（自然科学版）》 CAS CSCD 2000年第6期999-1002,共4页

在矢量衍射理论的基础上 ,给出了偏振光、自然光照射的情况下 ,平面孔远场衍射的矢量描述 ,与标量衍射理论进行了比较 ,指出了标量衍射理论的误差及适用范围 ;对于孔径与波长相当的微小孔的大角度衍射 ,标量衍射理论存在一定的误差 ,而... 在矢量衍射理论的基础上 ,给出了偏振光、自然光照射的情况下 ,平面孔远场衍射的矢量描述 ,与标量衍射理论进行了比较 ,指出了标量衍射理论的误差及适用范围 ;对于孔径与波长相当的微小孔的大角度衍射 ,标量衍射理论存在一定的误差 ,而必须采用矢量衍射理论。 展开更多

关键词 矢量衍射理论 远场衍射 标量衍射 圆孔衍射 平面孔 标量近似

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堆叠型太赫兹通信透镜天线设计 被引量：7

8

作者 潘武 曾威 +1 位作者 张俊 余璇 《光学精密工程》 EI CAS CSCD 北大核心 2017年第1期65-72,共8页

为了提高太赫兹通信天线的增益和定向性,提出了"井"字堆叠型透镜天线。该透镜天线工作在太赫兹第一大气传播窗口内,由初级馈源天线和透镜两部分构成。设计了角锥喇叭天线作为透镜天线的初级馈源;根据菲涅耳-基尔霍夫衍射理论... 为了提高太赫兹通信天线的增益和定向性,提出了"井"字堆叠型透镜天线。该透镜天线工作在太赫兹第一大气传播窗口内,由初级馈源天线和透镜两部分构成。设计了角锥喇叭天线作为透镜天线的初级馈源;根据菲涅耳-基尔霍夫衍射理论和傍轴近似条件设计了"井"字堆叠型透镜用于聚焦太赫兹波,并分析了透镜结构在平面波入射时的聚焦场分布。利用控制变量法分析了透镜天线的全波周期和焦径比等结构参数对其远场辐射性能的影响。对所设计的透镜天线进行了实物加工和测试。实验结果表明:"井"字堆叠型透镜天线的加工和组装工艺简便,具有对称的辐射模式,在320~380GHz的工作频段内的增益高于26.4dB,3dB主瓣宽度低于4.8°,基本满足太赫兹通信系统对天线的高增益和强定向性等要求。 展开更多

关键词 太赫兹通信 菲涅耳-基尔霍夫衍射理论 透镜天线 角锥喇叭天线 远场辐射模式

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突破衍射极限的远场光学成像方法 被引量：2

9

作者 王云新 郭莎 +3 位作者 王大勇 戎路 林巧文 王敏超 《北京工业大学学报》 CAS CSCD 北大核心 2015年第12期1799-1809,2,共12页

随着人们对微观世界探索的不断深入,在纳米科技和生命科学等领域要求成像系统的分辨率达到微纳尺度.远场成像技术具有工作距离远、无损伤等优点,但由于衍射极限的存在,限制了其往更高分辨率方向的发展,因而突破衍射极限的远场成像技术... 随着人们对微观世界探索的不断深入,在纳米科技和生命科学等领域要求成像系统的分辨率达到微纳尺度.远场成像技术具有工作距离远、无损伤等优点,但由于衍射极限的存在,限制了其往更高分辨率方向的发展,因而突破衍射极限的远场成像技术成为了研究的热点.介绍了突破衍射极限的基本原理,综述了近年来通过非线性效应、特殊光照明、耦合元件和微球收集倏逝波突破衍射极限的远场光学成像方法,阐述了其在生物成像领域的应用,最后给出了突破衍射极限的远场成像的发展趋势. 展开更多

关键词 超分辨率 远场 衍射极限

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准直圆孔衍射高斯光束远场发散度 被引量：3

10

作者 王超 江伦 +2 位作者 董科研 安岩 姜会林 《光子学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2015年第11期100-105,共6页

将夫琅和费衍射积分中的贝塞尔函数用高斯函数近似,得到经圆孔径准直光学系统衍射后高斯光束远场发散角的近似解析式.在不同衍射情况下,将其与严格夫琅禾费衍射积分进行比较,发现二者求解出的远场发散度接近.衍射孔径大小相同情况下,近... 将夫琅和费衍射积分中的贝塞尔函数用高斯函数近似,得到经圆孔径准直光学系统衍射后高斯光束远场发散角的近似解析式.在不同衍射情况下,将其与严格夫琅禾费衍射积分进行比较,发现二者求解出的远场发散度接近.衍射孔径大小相同情况下,近似解析式与真实值的误差随准直前光束初始束腰的增大而减小;初始束腰不变的情况下,随着衍射孔径的增大,误差值略有上升,但最终趋于平稳.在初始束腰半径不小于2μm的前提下,误差值最大不超过3.4%.该近似解析式在各种衍射情况下都能较为准确地表征准直圆孔衍射高斯光束远场发散度,且形式简单.对比不同衍射孔径和光束初始束腰条件下的光束发散度仿真结果可知,光束发散度随衍射孔径的增大而减小,随初始束腰的增大而增加. 展开更多

关键词 衍射光学 高斯光束 近似解析式 远场发散度 光束准直

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卫星激光角反射器的远场衍射光强研究 被引量：10

11

作者 钟声远 徐广平 吴键 《激光与红外》 CAS CSCD 北大核心 2009年第2期128-132,136,共6页

介绍了卫星激光角反射器的远场衍射光强研究,包括二面角(直角)偏差、表面不平度和反射面特性对远场衍射能量分布的影响。提出的远场衍射数学模型已用于Galileo卫星激光后向反射器设计,对其样品的实验结果表明,与理论计算的远场衍射能量... 介绍了卫星激光角反射器的远场衍射光强研究,包括二面角(直角)偏差、表面不平度和反射面特性对远场衍射能量分布的影响。提出的远场衍射数学模型已用于Galileo卫星激光后向反射器设计,对其样品的实验结果表明,与理论计算的远场衍射能量分布相一致。 展开更多

关键词 卫星角反射器 远场衍射能量

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卫星激光后向反射器结构应力对衍射能量分布影响研究 被引量：3

12

作者 吕华昌 郭丽娜 +2 位作者 钟声远 李长帧 陈念江 《激光与红外》 CAS CSCD 北大核心 2010年第10期1039-1042,共4页

阐述了Galileo卫星激光后向反射器机械结构特性。着重讨论了后向反射器的环境适应性设计和应力对角反射器光学性能的影响,以及相应的实验结果。

关键词 激光后向反射器 机械应力 远场衍射

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大面积拼接光栅的远场衍射分析 被引量：4

13

作者 马延琴 杜惊雷 陈铭勇 《光子学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2007年第4期742-745,共4页

针对大面积光栅制作过程易出现的拼接偏差问题,基于标量衍射理论推导拼接光栅远场衍射的光强分布,计算分析几种常见拼接误差对拼接光栅性能的影响,以确定光栅拼接过程的误差容限.研究表明:拼接光栅的远场衍射光场随纵向和横向平移误差... 针对大面积光栅制作过程易出现的拼接偏差问题,基于标量衍射理论推导拼接光栅远场衍射的光强分布,计算分析几种常见拼接误差对拼接光栅性能的影响,以确定光栅拼接过程的误差容限.研究表明:拼接光栅的远场衍射光场随纵向和横向平移误差的变化呈周期性,且这两种平移误差带来的影响可相互补偿;而拼接光栅的旋转误差对远场衍射光场分布的影响较严重,当旋转误差增大到9.5875×10-5度时,衍射光场的峰值光强降为0.9,且两光栅各自峰值出现的方向成9.5875×10-5度. 展开更多

关键词 拼接光栅 远场衍射 拼接误差 远场衍射峰值光强

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光纤端面衍射场光束参数及其测量 被引量：5

14

作者 林斌 王科 郭福源 《光子学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2004年第3期294-298,共5页

基于非傍轴标量光束的传播理论和横截面上光强的精确描述 ,分析了光纤端面衍射场光束特征参数的解析表达式 ,并与傍轴近似条件下的结论进行了比较 证明了傍轴近似对于弱导光纤的合理性 ,但是随着光纤相对折射率差Δ增大 ,傍轴近似由于... 基于非傍轴标量光束的传播理论和横截面上光强的精确描述 ,分析了光纤端面衍射场光束特征参数的解析表达式 ,并与傍轴近似条件下的结论进行了比较 证明了傍轴近似对于弱导光纤的合理性 ,但是随着光纤相对折射率差Δ增大 ,傍轴近似由于忽略了衍射角度 ,远场发散角角半径和M2 因子比考虑衍射角度时偏小 最后提出了一种可行的实验测量光束参数的方法 ,这种方法没有忽略衍射角度影响 ,从理论上说 。 展开更多

关键词 非傍轴标量光束 衍射 光束近场模场半径 远场发散角角半径 M^2因子 角谱

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基于旁瓣光束衍射反演的强激光远场焦斑测量方法 被引量：3

15

作者 王拯洲 王力 +4 位作者 魏际同 王伟 李刚 弋东驰 王亚军 《光学精密工程》 EI CAS CSCD 北大核心 2022年第4期380-402,共23页

针对大型激光装置使用纹影法无法实现旁瓣光束弱信号区域光强分布精确测量的问题,提出了基于旁瓣光束衍射反演的纹影法强激光远场焦斑测量方法。采用逆向推演间接测量的研究方法,沿光路传播逆方向推导,以旁瓣光束衍射光强图像和相位图... 针对大型激光装置使用纹影法无法实现旁瓣光束弱信号区域光强分布精确测量的问题,提出了基于旁瓣光束衍射反演的纹影法强激光远场焦斑测量方法。采用逆向推演间接测量的研究方法,沿光路传播逆方向推导,以旁瓣光束衍射光强图像和相位图像作为输入,通过计算获得未遮挡前旁瓣光束远场焦斑分布。相比传统基于纹影的远场焦斑测量方法,本文的主要改进和优化措施为:首先,基于旁瓣光束衍射反演的原理和间接测量的思想,改进纹影法强激光远场焦斑测量数学模型,从理论角度揭示该模型的合理性;其次,实验仿真强激光远场焦斑测量的整个过程,主要步骤为旁瓣光束衍射、加噪去噪、旁瓣光束衍射反演、焦斑重构等,验证了该方法的可行性;最后,将改进的DnCNN算法用于去除主瓣和旁瓣光束12位科学CCD图像不同级别(0~75 dB)的噪声,提升了远场焦斑的重构精度。实验结果表明:该方法不仅消除了纹影小球对旁瓣光束衍射的影响,而且获得了真实的旁瓣光束弱信号区域的光强分布,包括旁瓣光束各个波峰的幅值和位置、动态范围比值等远场焦斑测量重要参数,其中重构焦斑动态范围比值与理论焦斑动态范围比值之间的误差为3.20%,提高了基于纹影的强激光远场焦斑测量的可信度和实验精度。 展开更多

关键词 远场焦斑测量 纹影法 焦斑重构 DnCNN 旁瓣光束衍射反演

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超短脉冲高斯光束在线性色散介质中的远场特性 被引量：11

16

作者 郑振 吕百达 《光子学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2006年第9期1404-1407,共4页

基于瑞利索末菲衍射积分公式,在未作近轴近似的条件下,推导出等束宽超短脉冲高斯光束通过线性色散介质的远场公式,并用于研究其远场特性,所得公式可用于大衍射角情况.结果表明,等束宽脉冲高斯光束的频谱上存在一临界角,小于临界角时,出... 基于瑞利索末菲衍射积分公式,在未作近轴近似的条件下,推导出等束宽超短脉冲高斯光束通过线性色散介质的远场公式,并用于研究其远场特性,所得公式可用于大衍射角情况.结果表明,等束宽脉冲高斯光束的频谱上存在一临界角,小于临界角时,出现蓝移;大于临界角时,出现红移,红移量随着衍射角的增大而增大.而脉冲波形将经历时间移动,移动量随衍射角的增大而增大;远场高斯脉冲波形将不再保持不变.此外,群速度色散将引起啁啾,啁啾量随衍射角的增大而减小. 展开更多

关键词 超短脉冲技术 脉冲高斯光束 远场特性 线性色散介质 瑞利-索末菲衍射积分

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高斯光束经圆形光阑衍射的远场发散特性 被引量：4

17

作者 周国泉 储修祥 《强激光与粒子束》 EI CAS CSCD 北大核心 2012年第9期2047-2052,共6页

线偏振高斯光束经圆形光阑衍射后,其远场可表示成互相正交的横电(TE)项和横磁(TM)项之和。利用TE项和TM项的远场能流分布,导出了高斯衍射光束的TE项和TM项远场功率的解析表达式,由此可度量TE项和TM项在远场占总功率的比例。基于能流二... 线偏振高斯光束经圆形光阑衍射后,其远场可表示成互相正交的横电(TE)项和横磁(TM)项之和。利用TE项和TM项的远场能流分布,导出了高斯衍射光束的TE项和TM项远场功率的解析表达式,由此可度量TE项和TM项在远场占总功率的比例。基于能流二阶矩的定义,给出了高斯衍射光束、TE项和TM项远场发散角的解析式以及三者远场发散角间的关系通式,重点分析了f参数和截取参数对远场发散角的影响。结果表明:随着f参数的增大,远场发散角先增大后趋向于各自的饱和值。截取参数对远场发散角的影响与f参数相关,当f参数较大时,截取参数对远场发散角的影响不明显;当f参数适中时,随着截取参数的增大,远场发散角先减小后趋向于各自的最小值;但当f参数较小时,高斯衍射光束和TM项二者的远场发散角出现一定的波动性。 展开更多

关键词 高斯光束 圆形光阑 衍射 远场发散角 矢量结构

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角反射器在不同条件下光学性能变化实验研究 被引量：3

18

作者 李长桢 陈念江 钟声远 《激光与红外》 CAS CSCD 北大核心 2009年第5期483-485,492,共4页

介绍了卫星激光角反射器在激光测距中须引入直角误差来克服速差效应带来的影响,并对角反射器的远场衍射能量分布进行了实验研究。另外,分析了空气抖动和机械应力等外界因素对远场能量分布的影响。

关键词 激光测距 角反射器 远场能量分布

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圆环孔径衍射高斯光束远场发散角研究 被引量：1

19

作者 王超 董科研 +1 位作者 江伦 安岩 《红外与激光工程》 EI CSCD 北大核心 2015年第12期3634-3638,共5页

基于夫琅禾费衍射理论,通过对衍射积分的核函数进行近似,推导并得出了简洁的经圆环形孔径衍射的高斯光束远场发散角的近似解析式。在不同衍射孔径外径和不同遮拦比的条件下,将该解析式与严格的夫琅禾费衍射积分进行比较,发现二者求出的... 基于夫琅禾费衍射理论,通过对衍射积分的核函数进行近似,推导并得出了简洁的经圆环形孔径衍射的高斯光束远场发散角的近似解析式。在不同衍射孔径外径和不同遮拦比的条件下,将该解析式与严格的夫琅禾费衍射积分进行比较,发现二者求出的远场发散角接近一致,最大误差不超过2.7%。与传统数值积分求取光束发散角相比,该近似解析式在避免繁琐的积分运算同时保持了较高的精度。该解析式成立条件为高斯光束的束腰直径大于等于3.5倍中心遮拦直径,且小于等于孔径直径;在实际工程应用中,特别是具有大口径、小遮拦比特点的空间激光通信光学天线这一应用场景,该条件一般能够被满足。 展开更多

关键词 衍射光学 高斯光束 圆环孔径 远场发散角

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半导体蓝光激光器 被引量：3

20

作者 黄元庆 叶艺文 梅荣华 《激光杂志》 CAS CSCD 北大核心 1997年第4期1-3,10,共4页

本文详细论述了半导体蓝光激光器的应用前景、国内外研究动态以及量子阱半导体蓝光激光器件的结构与种类等。

关键词 半导体 蓝光 激光器 半导体激光器

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