摘要:提出了一种用于光生mm波的单纵模双波长微片激光器。理论分析和实验研究了微片激光器单纵模双波长产生的机理。实验结果表明,当输入抽运电流为12A时,激光器输出的中心波长分别为1064.18nm和1064.50nm,波长间隔为0.32nm,对应的频差近似为85GHz;每个频率峰的-3dB谱宽为0.05nm,消光比大于22dB;通过偏振片对双波长偏振平行度进行检测,偏振平行度优于98%。

摘要:讨论势垒层Si3N4的引入对黑硅光电探测器光电性能的影响。探测器采用金属-半导体-金属(MSM)器件结构在黑硅层和电极间增加一层势垒层以提高肖特基势垒,从而减低器件的暗电流。实验表明,在相同的光照情况下,有势垒层的探测器暗电流比无势垒层的探测器暗电流至少低1个数量级,且势垒层厚度增加30nm其暗电流降低约1个数量级,而光电流无明显改变。结果表明,沉积势垒层可有效地降低黑硅MSM探测器的噪声电流,提高信噪比(SNR)。 更多还原

摘要:提出了一种基于高双折射光子晶体光纤(HB-PCF)的双Sagnac环的级联结构。理论计算表明,由光环形器构成的该级联结构,如双环中HB-PCF长度相等,与单环相比,可使干涉消光比增加1倍;实验中,双环结构输出干涉消光比达到43dB。基于边缘滤波器原理,实现了光纤Bragg光栅(FBG)高分辨率解调,静、动态应变分辨率分别达到了0.33με、0.47nε/Hz。本文解调系统具有温度稳定性好、抗干扰能力强、响应速度快、灵敏度高以及动、静态信号解调不受限制等特点,特别适用于FBG的高精确度传感测量。

摘要:利用两个交替放置的周期性刻槽板对单模光纤(SMF)施力,形成了机械微弯长周期光纤光栅(LPFG)。实验研究了LPFG的偏振相关损耗(PDL)、刻槽板空间周期和压力等参数对透射谱的影响。结果表明,压力可改变LPFG的透射谱特性,最大损耗峰值可达24.6dB;在1551.9nm处,LP13包层模的最大PDL约为7.42dB,谐振波长分离值约为1.9nm,优于采用类似法在边孔SMF里写入的LPFG。 更多还原

摘要:分析了常规AlGaInP系发光二极管(LED)光提取效率低的主要原因,半导体的折射率与空气折射率相差很大,导致全反射使有源区产生的光子绝大部分不能通过出光面发射到体外。通过在LED出光层采用纳米压印技术引入表面纳米结构,以改变光子的传播路径,从而使得更多的光子能够发射到体外。理论分析与实验结果表明,与常规平面结构相比,纳米结构的引入,器件发光强度平均增加了1倍以上。

摘要:研制了以石英音叉探针作为力传感器的频率调制原子力显微镜(FM-AFM)。利用石英音叉具有压电特性且品质因数高的特点,采用正反馈回路控制石英音叉自激振动于实时共振频率处,通过反馈回路中设置自动增益控制环节控制石英音叉振幅恒定;以简单的标定方法,由流经石英音叉的电流定量计算出石英音叉探针的振动幅度;设计了基于现场可编程逻辑门阵列(FPGA)芯片的数字锁相环算法,实现了对石英音叉共振频率的数字化解调。结合实验室自制的AFM控制器,实现了频率调制成像功能,得到了多种样品的清晰图像。 更多还原

摘要:为解决传统的高温传感器不能满足对电解Al槽温等高温环境的实时在线测量问题,提出了基于波长调制的光纤Bragg光栅(FBG)高温传感系统,设计了一种新型封装结构的耐高温FBG传感头,具有体积小、灵敏度高和线性度好等特点;采用了基于InGaAs图像传感器衍射解调技术对光反射波长进行解调,缩短了系统的响应时间,提高了测量精度和稳定性。实验结果表明,本文系统在20～290℃的范围内,线性度达0.999 2,灵敏度为0.0259nm/℃,精确度为±0.6℃,分辨率为0.1℃,响应时间小于15s,温度最大波动范围为±0.7℃。 更多还原

摘要:基于锥形分速装置,研制了一种光纤Bragg光栅(FBG)流速传感器。利用FBG压强传感机构进行传感信号解调,同时利用开关控制流速管不同开孔的开闭状况。传感器的动态感测范围可达92.5～802.3mm/s,流速检测灵敏度为0.4mm/s,并且对温度不敏感。优化FBG压强传感机构及流速管的相关参量,能够进一步提高传感装置的灵敏度和精确度,并可望拓展流速的测量范围。

摘要:以重掺杂Si片作为衬底,SiO2/聚甲基丙烯酸甲酯(PMMA)为双栅绝缘层,C60为有源层,制备了不同修饰层的有机场效应晶体管(OFETs);研究了不同修饰层的器件对于场效应性能的影响。实验表明,与未加修饰层的器件相比,经过修饰的器件性能有一定的提高,其中Alq3/LiF双修饰层器件的场效应迁移率达到最大,为1.6×10-2 cm2/V.s。根据热动力学反应关系分析表明,Alq3/LiF间的协同作用导致电极和有源层的接触势垒降低是器件性能提高的原因。 更多还原

摘要:在诸如激光冷却原子、光频标和冷原子干涉等实验中,通常采用压控振荡器(VCO)技术对激光移频,但是移频精度和稳定性不能满足实验要求。本文提出并研制了一种直接数字频率合成器(DDS)及其专用高精度时序控制系统用于激光的移频。DDS基于AD9852芯片,配合微控制器(MCU)控制其参数,输出经功率放大后直接驱动声光调制器以调控激光频率。上位计算机端的专用控制系统采用Labview平台结合高精度数据采集卡,以精确地调控时序。经测试,系统产生的信号相噪低、线宽窄于5Hz、谐波抑制比优于30dB、频率精度优于10-7和时序调控精度优于1μs,且参数调节方便、控制界面友好,这一系统已成功地应用在激光冷却原子和原子喷泉实验中。

摘要:根据光纤Bragg光栅(FBG)传感系统光源应用需求,研制了一种双级双程结构的掺Er光纤(EDF)ASE(amplified spontaneous emission)光源,并对光源结构、输出方式、EDF长度以及泵浦功率进行了优化研究。结果表明,在最佳条件下实现了输出中心波长为1 564.5nm、功率高达35.8mW和带宽约为85nm的C+L波段ASE输出;光谱平坦度在1537～1597nm范围内小于0.5dBm,在1525～1605nm范围内小于2dBm;同时提高光源的输出带宽、功率和光谱平坦度3个性能指标,可以解决多FBG复用传感系统对光源带宽、功率以及平坦度性能指标的要求。 更多还原

摘要:通过在对称平面玻璃光波导上下表面各制备一层纳米多孔TiO2薄膜,形成了一种简单新颖的光学湿度传感器。其原理为,导波光在平面对称光波导中的传播损失依赖于纳米多孔TiO2薄膜的平均折射率,后者依赖于薄膜内部的水分子吸附量,而薄膜的水分子吸附量随着周围相对湿度的变化而变化,通过实时测量导波光传播损失的变化就能够感知外围的相对湿度。测试结果表明,在650nm波长下,相对湿度从20.47%逐渐增大到84.16%,光波导输出信号从0dB非线性衰减到1.82dB;当相对湿度大于60%时,传感器灵敏度相对较高。本文还初步研究了多孔薄膜厚度对湿度灵敏度的影响及传感器的迟滞效应。 更多还原

摘要:首先,对无阻塞的Clos(2,4,2)光网络的拓扑结构和光学实现进行了理论分析;其次,利用偏振光分束器(PBS)、相位型空间光调制器(PSLM)和反射镜设计1×2、2×2和2×4光开关。进而设计无阻塞的Clos(2,4,2)光网络,并讨论了n×m型光开光的设计原则和升级能力。最后,通过实验测试,光开关的串扰最低可以达到-24.0dB,插入损耗最低为0.54dB。理论分析和实验表明,该光开关所用器件少,具有结构简单紧凑、控制灵活方便和功能实现与信号光的偏振态无关等特点。

摘要:采用全息光刻和湿法腐蚀光栅技术,成功制备了表面二阶金属光栅宽条型分布反馈(DFB)半导体激光器,无需二次外延生长过程,实现了宽接触室温直流下大范围稳定单纵模工作。腔面未镀膜器件,在脉冲工作条件下,注入电流为2.28A时,单面输出功率大于600mW,斜率效率达0.37mW/mA,功率效率大于11%。在连续电流注入下,当注入电流为1.6A时,单面输出功率大于200mW,光谱线宽小于0.8nm,波长随电流的调谐系数最小为0.43nm/A;注入电流为1.0A时,水平远场发散角为2.1°。

摘要:利用两个相同且交替放置的周期性相移锯齿槽对单模光纤(SMF)施力,形成了基于机械微弯力学效应的多个π相移长周期光纤光栅(π-PS-LPFG)。实验研究了压力和π相移个数对光栅光谱的影响。结果表明,在1420～1440nm、1475～1500nm和1536～15709nm的波长范围内相移光栅光谱分别呈现出带通特性,阻带出现在通带两侧;相移光栅光谱的凹谷深度由压力确定,LP12模的最大损耗峰值可达-30dB;两损耗峰间的间距取决于π相移个数。本文方法操作简单,容易控制,使π-PS-LPFG的制作更加灵活。

摘要:基于薄膜滤光片角度调谐的基本原理,实现了一种具有较宽波长调谐范围的可调窄带滤光器。通过优化机构装置参量,利用步进电机精确控制滤光片的入射角度。通过对多腔窄带薄膜滤光片的膜系结构及其等效折射率的计算,得到了滤光片透射中心波长与入射角度的关系式。制备了一个包括步进电机及转动机构在内的滤波器角度调谐装置,在1543～1563nm的波长调谐范围内取得误差在±0.1nm以下的波长定位精度,达到当前对100GHz信道间隔滤波器的定位精度要求。 更多还原

摘要:提出了一种新的多粒度交换结构,在这种结构中,波带交换平面与波长交换平面相互独立,适合于采用同目的汇聚的波带疏导算法。为了提高波带业务疏导算法的效率,将业务预测技术引入疏导的计算。仿真结果表明,采用业务预测后,同目的汇聚业务疏导算法的阻塞率可以减少20%以上。

摘要:针对现有波分复用(WDM)网络保护机制倒换时间长、资源消耗较大的问题,提出了一种低开销的动态1+N专有分段保护(DSDP)策略,能够根据当前网络资源耗费情况动态地确定需要保护的网元,采用线性编码方法,利用单个工作路径对多个工作路径进行专有保护。仿真验证表明,本文策略能极大地降低用于保护的网络资源消耗,同时能有效地利用光网络资源。 更多还原

摘要:为了扩大自由空间光(FSO,free space optical)通信网络的覆盖范围,研究了感知协作FSO通信策略。策略的物理模型为直线型放置的4个节点要通过中间2个节点的协作完成两对节点间光波信号的交换。首先讨论了联合无线网络编码(JN)和叠加编码感知接收(SCCR)的概念及其相关分析,然后对FSO通信网络模型提出了两种不同的传输策略,并分析了每个策略可获得的速率对范围。数值分析结果表明,提出的双向JN-SCCR中继协作策略由于全部或部分地利用了无线网络编码感知接收机对无线网络编码信号的感知特征,使FSO通信系统可获得的传输速率范围得到很大的改善,有效地提高了FSO通信系统的吞吐量和覆盖范围。

摘要:为精确模拟验证低中轨道(LEO/MEO)双层卫星光网络及其关键技术,按1∶30的比例设计了分时切换双层卫星光网络半实物实验演示系统。系统包括计算机仿真环境和硬件平台两部分,通过SITL模块互联而成。软件部分由虚拟网络组成,实现灵活、可扩展的配置;硬件平台由1个圆形往复转台、6个伺服机构、6个无线激光通信终端和6组自动追踪控制机构组成,可实现自动追踪、自动对准以及双向切换。系统可模拟MEO卫星和LEO卫星间星际光链路的(OIOL)稳定、切换以及数据中继等功能,演示验证LEO/MEO双层卫星光网络路由等关键技术。实验结果表明,切换极大地影响双层网络性能,且双层结构网络时延由于卫星切换而周期性波动,平均时延为69.19ms,峰值为69.89ms,较单层结构能改善3.96ms。 更多还原

摘要:针对空间无线光通信中捕获、瞄准和跟踪(ATP)技术的粗跟踪系统对信标光斑实时准确跟踪需求,搭建了地面建筑建筑物间无线光通信粗跟踪二维模拟实验系统,分别进行了微弱机动和不同速度下的非机动模拟跟踪实验,采用简易有效的跟踪性能评价方法分析了实验结果。实验表明:非机动状态下的X轴跟踪误差随着模拟目标运动速度增大而增大,Y轴误差略小X轴,但对模拟目标运动呈无规律性;机动状态的跟踪误差略大于非机动状态;实验中多次出现的误差尖峰可能与粗大值有关。

摘要:用等离子体增强化学汽相沉积法(PECVD)在玻璃和单晶硅(c-Si)衬底上分别制备了氢化纳米硅(nc-Si:H)和非晶硅(a-Si:H)薄膜,用紫外、可见和近红外3种不同波长的激光线对不同形态的Si薄膜进行拉曼散射实验研究。研究发现,这些Si薄膜在不同的单光子能量的激光线激发下的拉曼谱线形也不同。进而通过对Si薄膜材料中光吸收系数、折射率、消光系数和穿透深度等的理论分析以及薄膜内部原子数密度及键能密度的计算,对实验结果进行了详细的解释。研究表明,在对Si薄膜微观特性的拉曼光谱研究中,应根据薄膜的具体厚度选择最合适的激发波长,才能对精细微结构获得更为深层次的认识。 更多还原

摘要:采用纳秒准分子激光在单晶硅试样表面制备了调制周期为50nm、调制比为2的TiN/AlN多层复合膜,并研究了N2分压对多层膜微结构和硬度的影响。结果表明,在低N2分压下薄膜表面颗粒相对较小,颗粒之间的空隙也不明显;随着N2分压的升高,薄膜表面颗粒明显粗化,且直径变大高度增高,颗粒之间孔隙变大。X射线衍射(XRD)研究表明,N2分压的增大可以在一定程度上促进AlN(002)相的形成,但抑制了TiN(111)的形成。X射线光电子能谱(XPS)研究显示,薄膜中N、Al、Ti元素有多种键合形式存在,并在界面形成TixAl1-xN复合。纳米硬度测量发现,N2分压的增大有利于薄膜硬度的提高,且薄膜硬度明显依赖于晶粒的尺寸分布和相结构。这一结果说明,纳秒准分子激光沉积制备TiN/AlN的过程中,通过控制N2分压调控激光等离子羽中粒子的运输能量不仅得到了预期的多层复合相结构,同时也调控了晶粒的尺寸分布。 更多还原

摘要:基于误差理论将LED灯具光强分布测量结果与真值间的标准差作为测量精确度。在此基础上,分别以蝶型、朗伯型、聚光型配光分布的灯具为研究对象,对各灯具在选取不同角度间隔下测量得到的光强分布结果进行了分析,获得相应条件下的测量精确度和测量效率。结果表明,不同配光分布的灯具在测量光强分布时,为保证相同的测量精确度,所选的测量角度间隔有所不同。同时给出了不同配光分布下灯具光强分布测量角度间隔的推荐值,可为检测部门的工作提供理论依据。 更多还原

摘要:针对传统的光斑质心测量方法子孔径窗口内远离光斑的噪声对一阶矩质心算法的影响,本文提出一种利用图像处理技术提高光斑质心探测精度的新方法。在哈特曼-夏克(H-S)波前传感器测得的光斑阵列图像中,采用自适应阈值方法优化每个子孔径的探测窗口,使探测窗口和光斑分布区域最佳匹配;然后在探测窗口内,采用线性插值方法提高图像的分辨率,使测得的光斑图像更接近于原始图像,并平滑了图像噪声,从而提高传感器的探测精度。仿真实验结果表明,和传统方法相比,新方法提高了光斑质心测量的探测精度、重复性和稳定性。 更多还原

摘要:提出了一种测量Tm3+:YAG晶体非均匀展宽特性的新方法。利用Tm3+:YAG晶体对不同频率的光吸收能量不同这一属性,通过透射光强的变化,得到晶体非均匀展宽特性。从单个激发态粒子的阻尼谐振子模型出发,理论上给出了测量方法的数学模型。实验采用线性啁啾激光作光源,用光电探测器(PD)接收透射光功率变化。该系统波长分辨率为0.025pm,比常用的分光光度计的波长分辨率(0.3nm)提高4个数量级。

摘要:为解决超精密光学仪器要求兼顾超低固有频率和超低振动速度的问题,提出了一种基于复合摆-倒摆串联的超低频气浮隔振方法。利用单摆和倒摆的水平刚度作用相反、相互抵消的特性,将二者串联,研制了能够与气浮隔振系统组合使用的复合摆-倒摆串联水平隔振装置,并对其进行了建模、仿真和实验分析。实验结果表明:采用本文提出的隔振方法,气浮隔振系统的水平固有频率由2Hz降至1Hz;在同等条件下,本方法节省约36%的安装高度;水平短轴方向的速度1/3倍频程谱幅值低于1.53μm/s,达到IEST通用评价标准的VC-F隔振等级,水平长轴方向的速度1/3倍频程谱幅值低于2.17μm/s,优于VC-E隔振等级。

摘要:为了缓和传统数字全息重建算法在分辨率和计算量之间的相互制约关系,基于欠采样数字解调理论,通过对恢复后的物波场先进行空域或频域减采样,滤除物波中的冗余信息,然后通过补零算法提高有用信息的重建分辨率,从而实现高分辨数字全息的快速重建。分别给出了减采样菲涅尔重建(FR)算法和减采样角谱重建(AS)算法的最大允许采样间隔,推导了两种减采样重建算法所需像素与分辨率提高倍率和减采样倍率之间的定量关系。结果表明,减采样数字全息重建算法非常适合高分辨数字全息的快速重建。通过实验对该算法进行了分析和验证。

摘要:提出一种以线为单位进行帧内预测编码的新方法,从预测及变换两方面提高帧内编码的性能。首先在宏块内部以水平或垂直方向的线为单位,分别参考相邻的行或列像素进行多个方向的帧内预测,减少了预测像素与参考像素间的距离,从而提高预测精度;其次,在原有的4×4离散余弦变换(DCT)基础上补充了1×16的一维DCT,并以宏块为基本单位灵活选择变换方式。实验结果表明,在同样的重建图像峰值信噪比(PSNR)下,本文方法与H.264/AVC相比,平均码率节省约为6.7%。 更多还原

摘要:针对自由视点三维电视系统中深度估计不准确将给后续多视点深度编码和虚拟视点绘制带来困难的问题,提出一种面向编码和绘制的多视点图像深度估计算法。首先对初始深度进行一致性检查,并采用自适应匹配误差策略删除不可靠的匹配以减小初始深度的误匹配。然后根据融合准则将多幅参考深度图合成为一幅深度图以提高深度图的精度。最后,采用多边滤波器在保护深度图细节的同时对影响虚拟视点绘制的对象边界以及低纹理区深度不连续处错误进行矫正优化。实验结果表明,该算法能显著提高深度图的编码效率和减少视点合成的赝像。 更多还原

摘要:提出一种新的基于Contourlet变换的抗几何攻击水印算法。利用图像Contourlet系数在不同分辨率下的父子关系提出"空间方向重要树"(SDST)的概念,进而确定重要系数并嵌入水印信息;利用新的仿归一化方法,通过计算并比较原始图像(水印已嵌入)与接收图像(受到攻击后)的特征量校正图像,达到抵抗几何攻击的目的。结果表明,本文算法对翻转、尺度变换和旋转等攻击具有良好的鲁棒性,并且增加了水印信息的嵌入量,具有较好的不可见性。 更多还原

摘要:为了克服边缘流各向异性扩散(EAD,edgeflow-driven anistropic diffusion)过分割和最小生成树(MST,min-imum spanning tree)方法计算复杂度高的缺点,提出了结合边缘流与区域归并的彩色图像分割方法。首先利用EAD方法对图像进行预分割,然后利用MST方法依据全局最优化准则对EAD的过分割区域进行归并,最后进行相应的后处理,得到最终的分割结果。这里,由于MST方法是基于EAD的过分割区域而非像素点,因此算法效率得到了很大的提高。另外,EAD方法可以有效利用图像的局部信息,而MST方法则考虑到了图像的全局特征,因此本文方法综合了两者的优点。实验结果表明,本文方法不但能够取得很好的分割效果,而且运行时间较短。

摘要:为获得适用于不同模糊图像且简捷的图像盲复原方法,提出了一种稳健的从单幅模糊图像中求取模糊核并对图像去模糊的图像盲复原方法。根据模糊图像与非模糊图之间的边缘关系求模糊核,并在多尺度框架下针对各个子算法设定自适应参数,从而构建一个稳健的图像盲复原方法。对复原结果用4种无参考的图像质量评价方法的评价结果显示,本文方法在噪声和波纹抑制的基础上有更强的去模糊能力,参数调节简单,算法稳健,而且运算速度提高了3倍。

摘要:《光电子·激光》为学报类科技期刊,天津理工大学、中国光学学会和国家自然科学基金委员会信息科学部主办。本刊为中国精品科技期刊,中文核心期刊,中国期刊方阵入选期刊,美国《工程索引》(EI)核心期刊。国内外公开发行。1.刊登内容刊载具有创新性和先进性的未曾公开发表过的光电子和激光领域的重要研究成果。对于现代光学和微电子学相结合的成果,给予特别的关