摘要:采用绝缘层上Si(SOI)纳米线阵列波导光栅(AWG)结构设计了超紧凑光纤到户(FTTH)单纤三向滤波器。二维时域有限差分(2D-FDTD)模拟输出光场表明,3个波长光信号输出光场清晰,实现了1490 nm和1550nm下行波长的解复用和1310 nm波长的上传复用功能;进一步的输出功率模拟表明,当各波长信号输入功率为1 mW时,1490 nm端口输出功率为0.49 mW,1550 nm端口输出功率为0.49 mW,1310 nm上传信号功率为0.55 mW,相应的插入损耗分别约为-3.1、-3.1和-2.6 dB。各端口的串扰光功率可被抑制到-25.2 dBm以下,相应的串扰小于-22.6 dB。采用电子束(EB)光刻结合诱导耦合等离子干法(ICP-RIE)刻蚀,制备出了Si纳米线单纤三向滤波器,经红外CCD成像观察到器件具有3个波长的分波功能。

摘要:以多磷酸钠为分散剂,采用水相共沉淀法制备了Mn2+掺杂的ZnS量子点,通过X射线衍射(XRD)谱、高分辨透射电子显微镜(HRTEM)图像、紫外-可见吸收光谱和光致发光(PL)谱等表征了ZnS:Mn2+量子点的结构、形貌和发光性能;通过对比在空气中干燥前后样品的PL谱,进一步证明了441 nm的峰是属于与硫空位相关的发射。同时,将处理后的样品分散到氯仿中,制备了单层的电致发光(EL)器件,在12 V直流电压的驱动下,在597 nm的位置观测到了Mn2+相关的特征发射。

摘要:光差分四相移键控(DQPSK)信号解调技术是相位调制光纤通信系统中的关键技术,本文利用钒酸钇(YVO4)晶体设计制作了2 bit延迟干涉仪(DI)作为DQPSK解调器。相对于传统的基于光纤结构的DI,用晶体材料制作的DI具有温度稳定性高的特点,其作为光DQPSK解调技术中的关键器件,具有广泛的应用前景。实验搭建了20 Gb/s光NRZ-DQPSK背靠背实验系统,并利用自主设计制作的DI成功实现了NRZ-DQPSK信号解调。实验结果与计算机仿真计算结果一致。

摘要:利用193 nm深紫外曝光的方法应用CMOS技术,在SOI片上加工制作了1×8阵列上下载微环滤波器,微环半径分别为21.0、20.5、20.0和19.5μm。通过测量直通端的透射光谱,在1 540～1 560 nm的波段上观测到微环阵列谐振波长的透射谱凹陷,对应的消光比均大于15dB,在谐振波长1559.5 nm处的消光比高达35 dB。在半径为20.5μm的微环下载端,测得的波长为1 542.6、1 546.7、1 551.0、1 555.2和1 559.3 nm的下载峰,对应的自由谱宽为4.2 nm。

摘要:研究一种表面再构的具有全方位反光镜(ODR)结构的倒装AlGaInP半导体发光二极管(LED)。通过湿法腐蚀方法再构N-AlGaInP盖层表面,形成类金字塔的表面结构,使不同角度入射的光有更多的机会出射。比较了表面再构LED与常规LED的电、光学特性,在注入电流为20 mA时,经过表面再构LED的轴向光强和输出光功率是常规LED的1.5倍,表面再构后大大提高了LED的外量子效率,减少了LED内部热量的积累,提高了LED芯片的可靠性。

摘要:设计了一种基于LED照明的光栅光调制器(GLM)照明系统,以自由曲面TIR透镜、光棒、聚光透镜组为主要光学元件来提高LED光能利用率,并实现光场均匀化。通过仿真得出,照明系统的光能利用率为78.7%,光照均匀性为85%,实验与设计结果基本一致。这表明,优化后的光栅光调制器的照明系统,解决了基于LED的照明系统光照不均匀和光能利用率低的问题。

摘要:提出一种简单的全光单一链路的多波长时钟同时提取方案。利用Fabry-Perot(F-P)滤波器对波分复用(WDM)系统中多波长的归零(RZ)码信号进行时钟提取,滤波器后面接半导体光放大器(SOA)对F-P滤波器提取出的时钟进行整形处理,通过实验证实了用F-P滤波器对两路不同波长的10 Gbps信号时钟提取的可行性以及同一SOA同时处理双波长时钟的能力,两路提取时钟的单边带相位噪声分别达到-82.815和-83.072dBc/Hz@10 kHz。

摘要:针对现有的光纤Bragg光栅轴向非均匀重构方法需预先对应变分布形式做假设而实际结构中应变分布是任意的这一问题,基于新兴的遗传规划(GP)算法,提出一种重构FBG轴向非均匀应变分布的方法,利用GP自动设计并优化应变分布的函数表达式,使应变重构的空间分辨率可以达到任意值。多种应变分布形式下的应变重构仿真结果表明,GP方法可以有效地进行光栅轴向非均匀应变分布的连续重构,精度和计算效率较现有方法有明显提高。

摘要:分析了CCD摄像机纵向晕光的产生原因,提出了一种消除数字CCD摄像机高照度像素上半部分纵向晕光的垂直移位驱动时序设计方法。根据CCD电荷转移时序控制原理,在两帧间插入垂直移位驱动时序,可以清除前一帧产生的饱和电荷,由此可以消除高照度像素上半部分纵向光晕。在ICX205电路板上,测试了本文提出的抗光晕驱动时序,结果表明,所提出的方法可以成功清除高照度像素上半部分纵向光晕。研究结果已应用于智能交通监测。

摘要:为了实现CMOS图像传感器(CIS)片上系统(SoC)中伽玛(γ)校正的低功耗设计,同时又保证校正的精度,提出一种查找表和直线拟合相结合的γ校正技术。算法对灰度值较低的像素使用直接查找表方法校正,对于γ曲线上升缓慢部分的像素采用分段直线拟合的方法。在直线分段时,使用外层分段与内层分段相结合的方法,达到了分段优化的目的。算法保证了图像校正精度,与使用完全查找表法相比,误差在0.5 pixel之内。基于该方法设计了一个8 bit输入/8 bit输出的VLSI模块,通过FPGA对模块进行了验证,模块占用723个LE和195个LC寄存器,比完全查找表法减少了硬件资源耗费,实现了低功耗设计。系统最大工作频率可达148 MHz,完全满足实时处理的需求。

摘要:设计了一种新型的光纤布拉格光栅(FBG)微位移传感器。基于杠杆原理,通过自由设计不同的力臂长度满足各种测量要求,可以在不损毁光栅的情况下使光栅产生更加显著的应变;其封装不会产生啁啾,可以通过结构的级联实现传感器的复用进行多维多参量的测量。实验结果证明,在微测量范围0.00-0.20 mm内,该微位移传感器的灵敏度达到12.5 nm/mm,较其它梁臂或聚合物封装结构的传感器有很大提高。

摘要:为了优化半导体激光自混合振动测量系统,本文采用三镜腔理论模型,结合激光自混合振动测量的实验结果,利用数值模拟的方法对激光自混合振动信号进行仿真分析,获得了不同外腔耦合系数ζ(0.25×10-4～1.75×10-4)以及不同半导体激光器(LD)线宽展宽因子α(1～5)下自混合振动测量信号的时域特性。结果表明,较大的外腔耦合效率ζ和LD线宽展宽因子α能够获得信噪比更大、方向性更好的激光自混合振动波形。

摘要:基于边缘光学理论,提出了一种应用于LED照明的光学系统设计方法,分别实现基于透镜和反射器的LED均匀照明光学系统,可在一特定距离的目标面上形成均匀圆形光斑。采用基于蒙特卡罗法的光线追迹软件对两种光学系统进行模拟仿真,结果显示,目标面上光斑的均匀度优于85%,系统效率高于90%。

摘要:为了增大薄膜偏光分束镜(PBS)的视场角,从对称膜系等效折射率公式和截止带理论出发,设计了对称膜系结构的大视场角PBS。利用电子枪蒸镀法制备了低高低折射率(LHL)膜系结构的PBS,利用UV3101-PC分光光度计测量了PBS在不同入射角下的透射分光光谱,通过消光比测试系统测量了PBS反射光和透射光的消光比。结果表明,偏光分光光谱随入射角变化不明显,在视场角范围内具有较好的消光比(10-3量级),实验结果与理论设计一致。由此可见,利用周期性对称膜系设计大视场角薄膜PBS是完全可行的,为研制大视场角薄膜PBS提供了新的设计方法。

摘要:介绍了一种可用于工作波长在紫外波段的水汽拉曼激光雷达的分光系统,即利用石英三棱镜组合结构实现对激光雷达多波长回波信号的分光。对于266 nm发射波长,由于激光雷达接收的氧气(O2)、氮气(N2)、水汽(H2O)拉曼波长相隔较近,普通的滤光片难以满足要求,利用该分光系统,对其参数尤其是对棱镜间夹角和光束入射角的优化,可将大气中O2、N2、H2O的拉曼散射信号完全分开,使光电检测系统可在三个独立的通道分别接收O2、N2、H2O拉曼信号,从而反演大气中水汽及臭氧含量垂直分布廓线。应用计算机对分光系统进行了模拟计算,以实现分光系统参数的最佳匹配;在入射角约为36°,棱镜间夹角约为106°时,该分光系统可完全分开O2、N2、H2O拉曼信号。最后,用激光激发拉曼管内高压气体产生受激拉曼散射以模拟回波信号波长的实验方法对计算结果进行了验证和标定,结果表明,该分光系统应用于紫外水汽拉曼激光雷达系统具有可靠性和可行性。

摘要:为了研究pn结对微机械p/n多晶Si热电堆性能的影响,设计了两种结构的热电堆器件,采取不同的退火条件,对其结构进行了研究。实验结果表明,工艺过程中形成的pn结会使得热电堆的电阻变大,信号变小,退火条件决定了热电堆器件能否正常工作。因此,在设计热电堆时应该尽量避免pn结,可以采用p-Si/n-Si分离结构予以解决。

摘要:提出一种提取太阳电池光生电流、反向饱和电流、理想因子、串联电阻和并联电阻等5个参数的新方法。通过引入Lambert-W函数显化太阳电池电流-电压(I-V)特性方程,对光照I-V数据进行非线性全局拟合,从而获得太阳电池的光生电流等5个待定参数值。实验表明,待定参数的拟合结果具有较高准确性。

摘要:提出了基于GPS坐标解算实现星地激光通信捕获、跟踪和对准(ATP)初始捕获的方法。星地激光通信信标光跟踪系统通过对地面GPS坐标和卫星坐标的解算,得到地面光学天线的方位角和俯仰角,光学天线根据角度旋转对准信标光,从而将信标光引入粗跟踪CCD的视场。给出了GPS坐标解算算法和信标光方向角度随卫星坐标变化的仿真曲线。用二维电机进行了地面转台的捕获实验,对实验数据进行了捕获精度的分析,结果表明,通过GPS坐标解算能够快速地实现信标光的初始捕获。

摘要:根据电磁场边界条件和色散关系,理论研究了电磁波从各向同性右手材料向各向异性特异材料入射时的反常折射与反射性质,结果表明,从各向同性右手材料向never cutoff型特异材料入射时,透射波的波矢和坡印廷矢量的反射角具有相反的符号,折射角的幅度随着入射角的增大而增大并趋于一定值;研究了磁导率张量参数对折射角的影响,对于anti-cutoff型特异材料界面,当入射角小于临界角θc时可以发生反常的全反射,而对于always cutoff型特异材料界面总会发生全向全反射。这些电磁性质将在部分聚焦与全向反射镜方面具有潜在的应用价值。

摘要:利用低压金属有机化学气相沉积(LP-MOCVD)生长工艺,采用三乙基硼(TEB)源,在GaAs(001)衬底上生长了B并入比为0.4%～4.4%的一系列BxAl1-xAs合金。实验结果表明,BxAl1-xAs的最优生长温度为580℃;当生长温度为550℃和610℃时,BxAl1-xAs中B并入比都会下降,550℃时B并入比下降更为显著。在580℃最优生长温度下,B并入比随着TEB摩尔流量增加而提高,且B并入比从临界值2.1%增加至最大值4.4%时,DCXRDω-2θ扫描BxAl1-xAs衍射峰的半高宽值从51.8 arcsec升高到204.7 arcsec,原子力显微镜(AFM)测试表面粗糙度从2.469 nm增大到29.086 nm,说明B并入比超过临界值后BxAl1-xAs晶体质量已经逐渐严重恶化。

摘要:合成了一种新型含呋喃共轭桥的有机二阶非线性光学生色团分子,用IR、1H-NMR和元素分析表征了其结构。热失重分析(TGA)结果表明,化合物的热分解温度为272℃。利用溶致变色法对材料的超极化率μβ值进行了测量,在1 064 nm激光波长下,材料的μgβ值达24 898×10-48esu。将材料作为客体掺杂于聚砜(PSU)中,用旋涂成膜法制成薄膜,对薄膜进行电晕极化后用二次谐波法(SHG)测量其二阶非线性光学系数d33,在激光基频波长为1 064 nm时,测得d33=70 pm/V。

摘要:采用射频磁控溅射技术和复合靶材的方法,在p型单晶Si衬底上制备SiC薄膜及Co掺杂SiC薄膜。在真空度为1.0×10-4Pa、温度为1 200℃条件下,保温1 h进行晶化处理。通过X射线衍射(XRD)、X射线能量色散谱(EDX)、霍尔测量和紫外激光器等对薄膜的晶体结构、Co掺杂浓度、载流子浓度、导电类型及光敏特性等进行测试。结果表明,SiC薄膜为6H型晶体结构,Co掺杂后SiC薄膜的导电类型由n型转变为p型,载流子浓度比未掺杂的高2个数量级,对紫外光灵敏度是未掺杂的2倍,光照响应时间比未掺杂的缩短1/3。

摘要:采用金属键合技术结合激光剥离技术将GaN基LED从蓝宝石衬底成功转移到Si衬底上。利用X射线光电子谱(XPS)研究不同阻挡层对Au向GaN扩散所起的阻挡作用,确定键合所需的金属过渡层。利用多层金属过渡层,在真空、温度400℃和加压300 N下实现GaN基LED和Si的键合,通过激光剥离技术将蓝宝石衬底从键合结构上剥离下来,形成GaN基LED/金属层/Si结构。用金相显微镜及原子力显微镜(AFM)观察结构的表面形貌,测得表面粗糙度(RMS)为12.1 nm。X射线衍射(XRD)和Raman测试结果表明,衬底转移后,GaN基LED的结构及其晶体质量没有发生明显变化,而且GaN与蓝宝石衬底间的压应力得到了释放,使得Si衬底上GaN基LED的电致发光(EL)波长发生红移现象。

摘要:采用射频磁控溅射法,在Si(100)衬底上制备了适用于声表面波(SAW)器件的氮化硼(BN)薄膜。通过正交实验法,以薄膜中六方相的纯度和取向为指标,优化了磁控溅射方法制备六方BN(h-BN)薄膜的工艺条件。利用傅里叶变换红外光(FTIR)谱和X射线衍射(XRD)谱对薄膜进行了表征,实验结果表明,溅射功率为300W、无衬底负偏压、温度为400℃和N2∶Ar=7∶8vol.%时可以制备出高纯度且高c-轴择优取向的h-BN。

摘要:利用直流磁控溅射在未加热的BK-7玻璃基片上沉积In2O3与ZnO混合(IZO)薄膜,通过原子力显微镜(AFM)、分光光度计和四探针法研究IZO薄膜在HCl溶液中不同腐蚀时间前后的表面形貌以及光电性质的变化。结果表明:随着腐蚀时间的增加,薄膜的表面均方根粗糙度(RMS)和方块电阻(Rs)都呈现先增后减再增的现象;而薄膜的光学透射率则是先减后增再减。由于ZnO比In2O3更容易在HCl溶液中进行腐蚀,使得样品经腐蚀后出现孔洞结构,孔宽与孔深都随着腐蚀时间的增加而增大,这种具有纳米孔洞结构的透明导电薄膜在未来的光电子器件有潜在应用。

摘要:利用发光二极管(LED)和硅光电池研制了一种能检测人体表浅动脉及微动脉血管网脉搏波的光电脉搏传感器,设计开发了基于该传感器的踝臂指数(ABI)测量系统,通过血压事件的光电信号判定算法,提高了ABI的测量精度。对30名实验对象进行了与金标准听诊法的对比实验,采用Bland-Altman法对实验数据进行了分析,结果表明,使用研制的系统测量ABI与听诊法具有较好的一致性。

摘要:对气泡发生装置中竖直向上气泡的形态及运动特征提取方法进行了研究。采集原始气泡图像,进行图像灰度化、差影和中值滤波等图像预处理,针对气泡图像的特点,提出动态阈值压缩大津法进行阈值分割,并结合扫描线种子填充算法与图像形态学运算进行孔洞填充,同时基于边缘面积属性对气泡特征区域进行自动识别。实验结果表明,该方法简单有效,鲁棒性强,可以很好地将目标气泡从背景中分离出来,有效提取气泡周长、面积、圆形度和质心坐标等形态特征参数,并实现气泡运动速度的测量。

摘要:传统的基于线性光谱混合模型(LSMM)的解混方法采用迭代求解方式,复杂度较高,为此提出一种基于几何方式的模型求解方法。另一方面,LSMM采用固定谱形固定数量的光谱端元进行解混,影响了光谱解混精度,为此提出端元谱形的区域修正方法和端元子集的局域确定方法,从而建立基于柔性端元的新解混方式。实验表明了所提出的几何求解方法及柔性光谱端元方式的有效性。

摘要:针对空间分布呈区域状、不连续的孤立物体采用条纹投影与相位分析方法进行三维面形测量时,很难得到可靠的相位展开这一问题,提出了通过先后投影两幅π相移的彩色编码正弦条纹到孤立物体表面,方便快捷地还原对应区域颜色信息,同时利用截断相位分布的阶跃边界获得更准确的分色结果,用以指导相位展开。实验验证了方法的有效性。

摘要:为实现快速、准确的自动聚焦,采用理论分析和实验验证相结合的方法,对显微数字全息自动聚焦所采用的数值重建算法、全息图零级谱滤除和聚焦评价函数等相关问题进行了研究。结果表明:菲涅耳变换重建算法完全可以用于数字全息自动聚焦中;全息图零级谱的滤除使得基于菲涅耳变换算法的自动聚焦过程无法实现;灰度方差函数、傅里叶频谱加权对数函数和标准偏差相关函数可以有效地用于显微数字全息数中的自动聚焦,其中傅里叶频谱对数函数计算时间最短,是首选的聚焦评价函数;利用再现像光场中部分区域作为聚焦判断依据,可以大大缩短自动聚焦时间。

摘要:在边缘方向角的基础上提出了一种新颖的角点检测方法。新模型基于:边缘在角点处必定发生弯折;在一定尺度范围内,角点两边的点均有方向角的最大趋向一致性;合理的放宽尺度,角点两边的点均有方向角最大趋向一致性增强。实验结果表明:新模型能够排除更多的伪角点,利用边缘方向向量判断角点的凸凹性;和其它多种角点检测模型相比,这种方法能够提供更多的角点信息,而且检测准确率高。

摘要:提出了一种新的基于时域定区间记忆补偿的视频对象分割算法。首先,使用对称帧帧差累计法及帧差图像的四阶矩检测出初始运动变化区域;然后,对检测出的初始运动变化区域通过时域定区间记忆补偿法进行补偿,并进一步整合形成全局运动记忆母板,在空域使用Sobel边缘检测算子较为精确地检测得到当前帧中所有边缘;最后,进行时空融合,从而提取出完整精细的运动对象轮廓并通过填充得到运动对象模板。实验证明了本文算法的正确性和快速性。

摘要:提出了一种在小波域中同时嵌入鲁棒水印和脆弱水印的算法。根据相邻小波系数间的关系在JPEG压缩后大多不发生变化的事实,首先对原始载体图像进行一级小波分解,然后将鲁棒水印嵌入到小波的低频系数LL中,脆弱水印嵌入到小波的高频子带HL中,水印提取和图像认证均不需要原始图像参与,很好实现了水印的盲检测。实验结果表明:本文算法对常见的非恶意攻击提取的鲁棒水印和半脆弱水印的归一化相关系数(NC)值几乎都在0.8以上;对恶意的图像操作可以精确检测和定位;算法嵌入容量大,抗JPEG压缩性能高和计算简单,可以集成于CMOS图像传感器芯片中。

摘要:三维(3-D)几何建模是计算机视觉的热点和难点,研究采用线性最小二乘特征向量估计法拟合二次曲面片参数方程,提出欧氏变换下不变几何特征的提取技术,分析了物体表面的特征关系图(ARG,attribute relation graph)表达法,利用激光点云,基于二次曲面片与ARG实现了似二次曲面物体的3-D几何建模。

摘要:针对合成孔径雷达(SAR)图像特有的乘性噪声和非恒虚警统计特性很难正确提取目标边缘的问题,提出了在指数加权均值比(ROEWA)算子基础上寻找自适应的最佳局域Gabor滤波器进行目标边缘提取的方法。利用Gabor滤波器具有的多方向特性确定边缘方向,然后用最大似然估计纠正错误边缘方向,重新结合视觉细胞倍频程计算出Gabor函数的最佳局域滤波参数,提取出SAR图像的正确边缘。实验表明,该方法取得很好边缘提取效果,并且后期分割出的目标更符合实际目标形态,具有较强的通用性。 更多还原

摘要:针对本质粒子群(BBPSO)算法存在易陷入局部最优以及过早收敛的缺点,提出了一种基于小波变异(WM)BBPSO(WMBBPSO)和模糊熵的图像分割算法,利用WMBBPSO搜索使图像模糊熵最大的参数值,得到模糊参数的最优组合,进而确定图像的分割阈值。通过与其它两种BBPSO算法的分割结果比较表明,该算法取得了令人满意的分割结果,算法运算时间较小,能够满足对煤尘浓度实时精确测量的要求。 更多还原

摘要:提出了一种基于遥感信息的前视末制导地面目标红外场景生成方法。首先,利用遥感信息生成目标区域可见光三维场景,作为场景仿真的基础模型;然后,通过建立目标及背景的温度模型、红外温度-辐射模型,计算出目标及背景的红外辐射值,针对仿真目标区域的特点进行建模仿真。最后,采用了一种基于可见光纹理的背景真实感合成方法,增强场景的仿真效果。通过对比实测温度和红外实时图以及灰度相关匹配实验,结果表明,本文方法真实地反映了目标区红外辐射变化规律,具有较好的逼真程度。 更多还原