摘要:为了提高耐高温传感网络检测精度并优化其性能,针对传统光纤布拉格光栅(FBG)传感网络结构测量精度低及可靠性差的缺点,设计了一种高精度高可靠传感网络结构;并基于多传感器数据融合原理,构建了改进的支持度矩阵数据融合模型对初始采样值进行融合处理。实验结果表明,290℃时,应用改进的支持度矩阵模型的传感系统测温估计值总绝对误差为0.220℃,且估计值波动幅度较小;20～290℃范围内,系统精度达到±0.2℃;当传感器发生故障时,构建的支持度矩阵模型稳健性好,传感网络测温可靠性高。本文的高温传感系统具有精度高、可靠性好和抗干扰能力强等特点,适用于实际工程的温度测量。

摘要:利用光纤布拉格光栅(FBG)的轴向应力调谐特性,基于一个均匀相位模板,制作了不同波长间隔的双峰(DW)滤波器。通过滑轮将重力转化为光栅的轴向拉力,改变两次曝光时光栅的轴向拉力,制作了波长间隔分别为0.235、0.312、0.558和1.120nm的DW滤波器,拟合得到了重力差与波长间隔的关系。实际制作DW滤波器的波长间隔接近理论值,而且DW的反射谱和透射谱具有很好的一致性。本文方法具有实现简单、设计灵活和成本低的优点,有很好的应用价值。

摘要:使用绿色磷光材料GIr1作为掺杂剂,制备了基于CBP材料的一系列绿色有机电致发光器件(OLED)。其器件的结构为ITO/MoO3(50nm)/NPB(40nm)/TCTA(10nm)/CPB:GIr1(30nm,x%)/BCP(10nm)/Alq3(20nm)/LiF(1nm)/Al(100nm),其中x%为发光层客体掺杂质量分数。对7种不同的掺杂剂质量分数进行了比较,研究了它们的电致发光(EL)特性。结果显示,对发光面积为2.72cm2的器件,GIr1的最佳掺杂比为14%,器件的起亮电压为3.5V,器件的最大电流效率26.2cd/A,其相应的EL主峰位于524nm,色坐标为(0.34,0.61),得到了发光性能稳定的绿色OLED。

摘要:为满足光纤布拉格光栅(FBG)传感和波分复用(WDM)光纤通信系统对光源光谱平坦度与带宽的要求,利用调整优化结构参数和增益均衡滤波方法,对三级双泵浦结构掺铒光纤(EDF)放大自发辐射(ASE)光源输出光谱进了行平坦化处理。通过对三段EDF长度优化和两级正反向泵浦功率的调整,使得光源输出光谱覆盖C+L波段,消除了1 570nm附近的光谱凸起;并根据输出光谱特性设计了一种基于长周期光纤光栅(LPFG)的增益平坦滤波器(GFF),对输出光谱进行二次平坦处理,进一步消除了EDF峰值吸收波长1 532nm处的光谱凸起。在C+L波段内获得了0.76dBm的光谱平坦度,光谱3dB带宽达80nm以上。

摘要:基于太阳光谱的特点和晶硅材料吸收光谱的性质,首先分析了超薄晶硅太阳电池上表面的陷光要求,然后利用传递矩阵法(TMM)和频域有限差分(FDFD)法设计上表面增透膜结构和织构结构,最后利用FDFD法分析了SiO2/SiN4双层增透膜结构和三角条带式表面织构结构构成的组合结构的光吸收效果。研究结果表明,在超薄晶硅太阳电池的有效吸收光谱范围(波长范围200～1 200nm)内,双层增透膜比单层增透膜具有更小的反射损耗;一维光子晶体表面织构结构中,使用三角条带式一维光子晶体比矩形条带式一维光子晶体具有更小的反射损耗。借助于透膜结构和三角条带式织构结构的优化参数,设计出入射角θ45°、波长处于200～1 200nm范围内和反射率小于5%的上表面结构形式。

摘要:报道了一种利用半导体端面泵浦Nd:YVO4晶体并采用电光调Q的短腔激光器。通过理论分析和实验研究,确定了激光器的结构和参数,并证明使用电光调Q技术可以实现亚纳秒脉宽激光输出。在腔长20mm、重复频率为1～100Hz的范围内,获得脉宽小于600ps、单脉冲能量大于0.42mJ以及光束质量M2为1.9的100Hz激光输出,不稳定度小于±3%。

摘要:采用集成了半导体光放大器(SOA)的马赫-曾德尔干涉仪(MZI)测量短泵浦脉冲调制下的SOA的线宽增强因子,分析短泵浦脉冲作用下的线宽增强因子的时分变化特性以及影响线宽增强因子的物理机制。结果显示,SOA的线宽增强因子受到超快动力学过程的影响,呈现明显的时分变化特性,在载流子超快恢复过程中,线宽增强因子值在0.0～2.4之间;而在慢的载流子恢复过程中,其值从4.5～7.0之间。分析线宽因子变化过程发现,在脉宽为2ps的泵浦光作用下,相位变化滞后增益变化约0.5ps。研究结果有助于深入理解SOA在超快工作条件下的非线性相移的恢复速度及频率啁啾特性,对基于SOA的超高速光信号处理有重要意义。

摘要:给出了一种利用小波分解求取激光陀螺分形噪声参数的方法。采用dB10小波,分别对中精度和高精度激光捷联导航系统(LINS)100Hz导航数据做7次小波变换,估计出了两种陀螺中分形噪声的分形指数γ分别约为1和2;试验说明,在导航频率下,激光陀螺噪声表现出的不是随机游走,而是一种零偏不稳定性和角速率随机走,并对这一现象的成因进行了深入讨论。为了减少这种不稳定性,从激光陀螺设计制造角度,应提高光源输出功率和镀膜质量;从信号处理角度,应设计适合LINS的数字滤波算法。最后给出了利用FIR滤波器凹点作为陷波器的参数设计结果,实测数据证明,在阶数增加很少的情况下,实现了对3个陀螺抖动频率同时陷波,提高了激光陀螺数据输出精度。

摘要:针对LD封装激光焊接后变形产生的耦合偏差,本文首先设计了不同参数对焊后偏移(PWS)影响程度的实验,通过参数间排列组合的变化观测其对PWS的影响程度;进而设计出神经网络焊后偏移预测模型,并将预偏移大小、焊点位置、激光脉冲能量以及焊接前初始位置等可以实时调节的焊接参数作为神经网络输入,模型的PWS预测值与实际值吻合效果良好。实验结果表明,利用神经网络预测PWS的方法是可行的,并且在实际焊接过程中,可以借助神经网络预测模型选择最佳的焊接初始条件使PWS降至最低,大大提高了LD的封装效率和产品可靠性。

摘要:为准确计算LED光场以及内部温度场的分布,结合有限体积数值模拟、非成像光学方法建立了单个LED光学以及热学模型,并通过实验测试证实模型的有效性。在此基础上,采用能量叠加原理讨论了LED弧面阵列系统目标平面区域的照度分布,得到了在特定距离的目标平面上均匀的照度分布。通过对复合型散热器系统结构中散热通道内钉柱与翅片的位置尺寸、基板厚度和器件间距的优化设计,增强了热交换效果。

摘要:为测量管路中的液体压力,设计了一种基于L型梁的高灵敏度光纤Bragg光栅(FBG)压力传感器。通过将FBG粘贴于L型梁上,当压力作用于一端为锥台结构的活塞上时,活塞将通过锥台推动L型梁发生弯曲,从而使FBG产生应变。基于本文结构的FBG压力传感器可用于测量管路中的液体压力,并具有较高的压力灵敏度。实验结果表明,本文传感器在0～6 MPa范围内的压力灵敏度为4.97×10-4 MPa-1,约为裸栅的251倍,且具有良好的线性度和可重复性。

摘要:采用反射式体布拉格光栅(RBG)作为输出镜,准连续半导体端面泵浦方式,增益介质为Nd:YVO4晶体,电光(E-O)调Q,获得窄脉宽单纵模激光输出。在谐振腔物理长为20mm、光学腔长为38mm和重复频率在5～150Hz范围内,获得了最短脉宽为1.92ns、单脉冲能量为0.38mJ的稳定的单纵模激光输出。

摘要:基于偏振模复用(PDM,polarization division multiplexing)技术,提出一种密集波分复用(DWDM)相干光正交频分复用(CO-OFDM)系统。系统中,PDM在提高系统容量的同时不会降低系统性能,DWDM可以成倍的提高单个光纤的传输容量,进而使CO-OFDM信号在单个光纤中超高速传输成为可能。同时,采用限幅选择映射(SLM,selected mapping)算法以降低OOFDM系统峰均功率比(PAPR)。利用Optisystem光学仿真软件仿真表明,在发射端满足光信噪比(OS-NR)不小于18.9dB情况下,原始100Gb/s的CO-OFDM信号能够在单模光纤(SMF)中传输1 000km,且整个系统的误码率(BER)不大于10-3。采用限幅SLM算法后,单通道PAPR值降低了4.39dB,但达到10-3BER付出了0.6dB的OSNR代价。

摘要:提出一种基于半导体光放大器(SOA)中交叉增益调制效应(XGM)实现全光超宽带(UWB)脉冲波形调制(PSM)的新方案,只需要一个SOA,结构简单、易于集成;输出的PSM信号只含有一个波长,不需要色散介质引入时间差进行延时。利用OptiSystem7.0软件对方案进行了仿真,研究了调制信号的传输特性,并分析了各参数对调制信号的影响,得出优化范围。

摘要:在建立近空间(near space)高空平台(HAP)位置不稳定性模型的基础上,修正了平台位置不稳定引起的光束指向误差因子,并结合gamma-gamma分布大气模型,推导出基于APD探测器的脉冲位置调制(PPM)光链路误符号率。根据误符号率公式,在极限传输距离的条件下,对比分析高空平台不稳定性、大气湍流和APD增益等因素对近空间HAP间光链路性能的影响。仿真结果表明,在相同的系统带宽条件下,误符号率的变化随着跟踪误差的均方差数值增大而增大;最优APD增益值只与信号光功率以及噪声功率的大小有关,而与系统带宽和跟踪误差无关;改变系统带宽能够有效缓解平台不稳定性对平台间光链路性能的影响,并且跟踪误差均方差值越大,链路改善的效果越明显。

摘要:利用超声喷雾热解方法,以不同的沉积温度(450～510℃)在石英衬底上制备出具备较高光学质量的氮掺氧化锌(ZnO:N)薄膜。通过X射线衍射(XRD)谱研究了薄膜的结构,用扫描电子显微镜(SEM)研究了薄膜的表面形貌,用紫外可见(UV)分光光度计、光致发光(PL)谱对薄膜的光学特性进行了测试分析。结果表明,所制备薄膜在可见波段具有较高透过率,并且沉积温度对ZnO:N薄膜的透过性能有很大影响。在衬底温度为500℃时得到的ZnO:N薄膜为六角纤锌矿结构,结晶质量最好、光透过率最高。PL谱的测试结果显示,在该条件制备的ZnO:N薄膜只在389.4nm处有一个较强的近带边紫外发光峰。

摘要:为满足微细孔壁缺陷工业在线检测的快速性和准确性的要求,采用一种特殊的锥面镜成像部件获取孔壁图像,实现对微细孔壁缺陷的机器视觉检测。锥面镜成像过程将照明光路和成像光路合二为一,根据所获图像的特点设计出环形图像展开算法,转换为矩形图像后拼接出完整的孔壁图像。利用电控平移台和相机之间的触发配合,保证了图像采集的实时性和准确性。构建实验平台并对相关参数予以分析,实现了对直径为8mm、深为100mm微小孔壁缺陷的自动化检测,可以检测出直径0.3mm的缺陷,测量标准差为0.021,验证了后续工业化应用的可行性。

摘要:2011年3～4月,利用车载多普勒测风激光雷达系统在北京观象台(39°48′N,116°28′E)进行观测期间,在天气晴朗、无明显云的4月12日晚8时成功捕获到对流层顶附近薄卷云的存在。对激光雷达信号进行背景噪声剔除、平滑滤波和距离平方校正等处理后,时间-高度显示结果表明,该卷云位于约11km高度,厚约250m。利用Fernald方法反演激光雷达不同时刻和不同方向的观测信号,所获得大气消光系数剖面显示出该卷云存在明显时空变化,与探空资料对比显示其位于对流层顶。最后,通过对大气消光系数积分得到该层卷云光学厚度为0.02,透过率为98.02%,这与经常在南北纬30°间出现的对流层顶薄卷云(不可见卷云)具有相似性。

摘要:针对白酒酒液中异物特征参数提取与自动判定方法进行了研究。根据酒液检测精度、速度要求,选取合适的图像预处理方法。针对异物的特点提出一种改进的基于轮廓跟踪行程标记算法,在标记的基础上基于单帧图像对各连通区域形态及灰度特征参数进行提取判定,剔除噪声连通区域。在连续帧中提取运动特征参数,最终判定是否为异物连通区域。实验结果表明,本文方法可以简单有效地通过多特征参数提取及融合剔除噪声区域、判别连通区域运动方向,最终识别出酒液中异物。

摘要:对基于条纹反射的镜面物体三维形貌测量进行了研究,测量并分析了镜面手机外壳不同横向空间分辨率的三维形貌。由计算机控制液晶显示屏生成正弦条纹图像,用CCD相机记录由待测镜面物体反射的变形条纹图像并进行相位解调。相位分布受物体表面梯度调制,对相位数据进一步求导和积分可以分别得到表面曲率和高度分布。通过带通滤波分析,可以分解得到样品不同横向空间尺度的三维形貌,为加工工艺改进提供定量依据。对镜面手机外壳的测量结果表明,本文方法具有很高的灵敏度和很大的动态范围,高度方向分辨率可达亚μm量级。在普通实验条件下,能够同时得到表面形状缺陷、喷漆质量以及微观痕迹的定量数据;曲率分布数据特别适合于对任意形状镜面物体表面形貌瑕疵的检测定位。

摘要:为解决自行高炮火控系统精度测试过程中的身管指向(高低角和方位角)这一难题,提出一个基于计算机视觉技术的非接触测量方法。测量前,在火炮身管上固定一个棋盘状平面模板作为测量标志物。首先,将Harris算法提取到的棋盘板上的角点坐标进行相机成像模型的解算(即相机标定),结合扩展卡尔曼滤波(EKF)算法得到相机的内参。然后,提取待测位置图像的角点,运用最小二乘拟合算法解出该位置的外参矩阵。最后,根据身管的运动模型以及标志物与之的相对位置关系,推导高低角、方位角与外参矩阵满足的约束方程,进而解出这两个角度。实验结果表明,本文方法的测量精度达到了0.1°以内,基本满足实际需求。

摘要:为了消除Rb蒸气室窗口内表面未镀膜引起的吸收率测量误差,本文提出采用差分吸收的方法准确测量高气压缓冲气体下Rb蒸气对780nm激光的吸收率,参考光源为787nm单管半导体激光器(LD)。吸收峰的测量,则通过观察780nm激光通过Rb蒸气室后激光光谱出现的凹陷确定。采用本文方法对充有252.5kPa He气和50.5kPa CH4缓冲气体的Rb蒸气的吸收率和吸收峰进行了测量,验证了该方法具有较高的测量精度。

摘要:为了提高不同光线环境下阴影检测的准确度和稳定性,提出了一种自适应的阴影检测算法。设计了一种阴影检测器,利用候选前景中像素YUV分量变化比率判别阴影像素,其检测阈值由阈值估计器得到。阈值估计器利用全局纹理和抽样推断的方法统计计算出当前光线环境下所需的阈值。整个阴影检测过程不需要人工干预,适应于各种复杂动态的场景。对代表不同光线条件的标准测试视频的检测实验表明,本文算法能够自适应地检测得到各目标阴影区域,具有较好的稳定性和实时性,综合检测指标达到94%以上。

摘要:提出了一种计算三维物体全息(CGH)图的快速算法。在传统的相干光线追迹(CRT)算法中,将三维物体分成很多层,每一层看作是一系列点源的集合,通过计算机模拟每一层上所有点光源光线的传播再与参考光干涉得到物体的CGH。在本文提出的算法中,假设物体的深度相对传播距离非常小,只需要计算第1层和全息面之间的倾斜因子,其余面和全息面之间的倾斜因子可以通过一个非常简单的关系得到。因此,本文算法计算量得到了简化,计算速度比传统的CRT算法快约6倍。同时光学重建了CGH,计算表明,本文快速算法光学重建像的质量和传统算法有很好的吻合。

摘要:为使用简单集成的光学系统完成高质量的真彩色全息显示,提出一种白光再现单幅计算全息图实现真彩色显示的方法。首先利用计算机图形学对彩色场景进行红绿蓝分色处理,采用博奇编码方式对处在同一位置处的不同颜色场景信息分别进行记录,制作3幅菲涅尔全息图。然后,基于三基色彩色显示的原理和全息图的记录再现特性,将3幅编码图按特殊结构合成一幅全息图进行再现。最后设计一个具有像素结构的滤光片,即可实现白光LED真彩色全息显示。通过实验,验证了本文方法的可行性。

摘要:针对多视点立体视频数据量大、网络带宽受限等问题,提出了一种分组传输多路复用的多视点立体视频实时传输系统。系统将多视点数据通过H.264/AVC压缩编码后,在两个IP链路中进行分组复用,实现了立体视频在带宽受限网络中的实时传输;同时,为了解决IP网络传输中的丢包问题,提出一种联合时域视点间预测的错误隐藏算法。最后通过实验表明,本文错误隐藏算法可以提高多视点立体视频的解码质量。

摘要:提出了一种基于帧内预测模式调制的H.264视频信息隐藏算法。在模式选择过程,通过调制I帧亮度的4×4块的预测模式实现信息隐藏。通过引入嵌入/提取矩阵,使得在修改一个4×4块的预测模式时,能够嵌入3比特信息。在信息提取过程,不需要原始视频,也不需要完全解码,只需对帧内预测模式解码即可。实验结果表明,本文算法能大幅提高信息隐藏容量,且保证了视频感知质量,对比特率变化影响不大。

摘要:针对非接触式掌纹采集时离焦状态导致的图像模糊问题,提出一种新颖的识别方法。使用离散余弦变换(DCT)在频域内提取低频系数作为稳定特征,使用改进的局部灰度极小值法提取空域内的稳定特征即主线,再使用分块方法计算主线能量形成特征向量,然后将频域和空域内的稳定特征进行融合,最后利用向量之间的欧式距离进行识别。在SUT-D模糊掌纹库上的测试结果表明,与融合之前及其他典型识别方法比较,本文算法识别率最高可达96.057 8%,表明本文方法在识别性能上具备有效性和优越性,为解决模糊掌纹的识别问题提供了一条可行途径。

摘要:针对传统视觉跟踪算法在目标发生遮挡时容易发生偏离或失败的缺陷,提出了一种新的抗遮挡自适应粒子滤波(PF)目标跟踪方法。在粒子传播过程中,利用目标SSD(sum of squareddifference)残差所生成的高似然区域能自适应地调整状态空间中的粒子采样区域范围和采样粒子数量,使跟踪中粒子采样覆盖目标的各种状态可能性,全面提高状态空间质量。预测状态和粒子估计状态通过噪声协方差很好地融合起来,能够较有效地解决遮挡情况下的跟踪问题,使目标定位更加精确。粒子数量的自适应不仅能很好提高跟踪精度,而且在一定程度上降低了计算代价。实验结果表明,本文算法对跟踪目标遮挡具有较好的容错性和跟踪鲁棒性,能有效实现复杂场景下的目标跟踪。

摘要:针对含噪声图像在边缘定位、噪声抑止、弱边缘保留及边缘细节的视觉感知等方面难以兼顾的具体情况,提出了一种基于图像融合的含噪图像边缘检测方法。首先,讨论了基于小波变换模极大值的图像边缘检测法;结合数学形态学基本运算与信息熵理论,提出了改进的灰值数学形态学图像边缘检测法,并分析了其基本原理。然后,结合两种方法的优点,采用叠加运算进行图像融合最终检测到的图像边缘连续完整。最后,与传统边缘检测法、小波变换模极大值法、改进的灰值数学形态学法进行了实验对比,结果表明,本文算法优质系数最大,所花时间最少。

摘要:研究了基于多视点立体视频处理系统的手机客户终端显示技术。针对现有的8视点光栅立体手机显示技术的缺陷,在原有8视点立体图像合成算法的基础上,研究视差原理及校正方法和视点配对原理,采用调整视点间视差和减少视点数两种解决方案,并提出将两种方案进行结合的方法。经实验验证,本文提出的两种方法在保证原有立体显示效果的基础上,大幅度提高了立体显示的舒适度。

摘要:首先研究了液晶菲涅耳透镜和传统菲涅耳透镜的区别,并给出液晶菲涅耳透镜衍射效率的计算公式。接着,研究了液晶材料的色散和入射波长偏离量化波长对衍射效率的影响。经过计算分析并通过相应的实验发现,当量化波长为470nm时,在400nm和700nm处衍射效率分别下降了9.0%和27.5%,说明波长偏离对液晶菲涅耳透镜的衍射效率影响较大;当量化波长为510nm时,波长偏离在400nm和700nm处产生的衍射效率下降大致相当,约为20.0%;当在400nm和700nm处液晶的折射率变化量Δn基本相等时,液晶色散造成的衍射效率降低都约为8.0%。结果表明,和波长偏离相比,液晶色散对衍射效率的影响相对较小,且液晶菲涅耳透镜的量化波长应在470～510nm区间选取。实验测量了色散对液晶菲聂耳透镜衍射效率的影响,测量结果和理论计算结果非常接近,说明分析结论有效。

摘要:提出了一种基于多尺度顶-帽变换和直方图拟合拉伸的视网膜血管图像增强方法。首先,应用多尺度顶-帽变换提取不同尺度下的图像亮、暗特征,并从中选择最优的特征对图像进行初步增强。然后,结合视网膜血管图像的灰度直方图分布特性,对初步增强结果进行直方图高斯曲线拟合线性拉伸。为验证方法的有效性,以Drive眼底图像数据库为实验对象,并与其它多种增强算法进行了比较。实验结果表明,相比其它算法,本文方法能够更加有效地提高图像的对比度,并在细节上有很好的增强效果。

摘要:采用共焦拉曼光谱仪,测量了正常乳腺组织和浸润性导管癌组织的阵列显微拉曼谱3 000多个,利用自编软件对谱数据进行K阶簇分析(K-means cluster analysis),得到各簇的平均谱以及各谱的簇类别。各簇平均谱与商售的甘油三酸脂、胶原和肌动蛋白等纯生化物质的拉曼谱具有很高的相关性,说明K阶簇分析能够区分细胞质、细胞间质及脂肪等不同组织形态的拉曼谱;依据各谱的簇类别构建阵列拉曼谱的簇分析成像能够显现乳腺上皮组织的生化成分分布及乳腺管结构,与乳腺组织形态模型成像结果相互印证。本文研究预示簇分析是研究乳腺组织拉曼谱及提取诊断信息的有效手段,优势在于不需要知道组织样品的生化信息。