摘要:为了从蓝宝石晶体高温传感器输出信号中精确解调出温度信息,建立了一套基于离散腔长变换(DGT)的解调系统。从白光偏振干涉原理出发,分析了高斯光源条件下利用DGT解调蓝宝石晶体高温传感器的原理。针对传统傅里叶变换解调数字频率非均匀采样存在误差的缺点,直接对波长均匀采样得到的光谱数据进行DGT,利用DGT幅值谱峰值解调环境温度引起的光程差(OPD)。进而采用加高斯窗法消除光谱仪背景噪声,进一步提高DGT方法的解调精度。在实际的解调系统中对所提出的方法进行了实验,结果表明,在600～1 200℃测温范围,本文方法可以实现温度的精确测量。

摘要:利用高频CO2激光脉冲在折射率引导型的光子晶体光纤(PCF)上写制了长周期光栅(LPG),产生多个谐振峰。实验观察和理论分析均表明,这些峰是源于纤芯LP01模式向高阶纤芯LP11模式的耦合。通过研究产生的两个谐振峰随外界温度、弯曲、折射率和轴向应变的变化发现,LPG只对温度和轴向应变敏感,从而实现对弯曲和折射率均不敏感且能同时测量温度和应变的双参量传感器,减小了交叉敏感,其温度和轴向应变的灵敏度分别为10 pm/℃和-4.0 pm/με。

摘要:为实现全光缓存中的光读写控制和光逻辑判断,提出并实验验证了一种基于半导体光放大器(SOA)双环结构的全光单稳态触发器。此触发器的稳态与非稳态激射不同的光波长,状态间静态消光比超过40 dB,切换时间仅仅为1-2个环腔周期,控制信号光波长范围大。通过减小环腔长度可进一步减小两状态之间切换时间,并可作为光缓存的控制单元。

摘要:研究了微结构光纤(MOF)布拉格光栅(FBG)的双偏振折射率传感特性。利用有限元方法对保偏微结构光纤(PM-MOF)的传输特性进行了分析,计算了传输特性曲线,分析了该种光纤单模传输的范围。同时结合耦合模理论,仿真了该种光纤均匀布拉格光栅在充入不同介质时的反射谱,得到两个偏振模LP0x1和LP0y1的中心波长差与介质折射率的关系曲线,通过特性曲线拟合出相应公式。同时,仿真了该光纤光栅的温度特性,研究结果表明,两个偏振模中心波长对温度响应相似,因此利用双偏振差分的方式来探测,具有较强的抗干扰能力,这一特性为光纤生物传感器的应用提供了理论依据。

摘要:为解决机载光电跟踪系统在跟踪过程中由于工作平台框架的转动导致成像画面的旋转问题,提出了一种基于自适应神经网络的消旋控制方法。系统以消旋指令角作为给定位置信息,以光电编码器实测角度值前后两拍之差作为实测速度值,组成速度反馈内环;以陀螺仪测得的角度值作为位置反馈值,构成位置外环;校正算法采用二阶超前-滞后校正并加入了自适应神经网络算法对其控制参数进行自适应调整。实验结果表明,在消旋拍摄过程中,消旋速度满足设计要求,拍摄图片清晰,消旋精度(均方值)达到1.4’,比传统校正方法输出误差减少了46%。

摘要:在得到串联光纤Bragg光栅(FBG)光纤环形激光器双波长输出的基础上,通过提取单个波长并加入了反馈,实现了光纤环形激光器的波分复用(WDM)及有源传感。理论分析了双波长光纤激光器的工作原理及通道间的增益竞争机制,并推导得出了带有光反馈的输出信号。实验结果显示,本文系统可用于实时测量多路振动靶的运动情况;通过研究不同条件下的系统输出,可以得出系统的输出信号与自混合干涉有着相同的灵敏度,可根据条纹的倾斜情况辨识待测物体的运动方向,同时可依据输出信号得到反馈靶面的运动情况。

摘要:通过印刷法、喷涂法和电泳沉积法转移经过处理的碳纳米管(CNT)原料到ITO电极上,高温烧结制备CNT阴极阵列,并对CNT的表面形貌和场发射性能进行测试分析。结果表明,不同转移方法对CNT阴极场发射性能的影响不同,印刷法、喷涂法及电泳沉积法3种方法制备CNT阴极场发射的开启电场分别为2.21、1.62和1.85 V/μm;当电场为2.3 V/μm时,喷涂法制备的CNT阴极场发射性能最佳,电泳沉积法制备CNT阴极次之,印刷法制备的CNT阴极最差,并根据金属半导体理论分析其原因。

摘要:基于多激光光束测风仪的系统结构和基本工作原理,结合小扰动理论,研究了大气湍流对两个光探测器检测到的后向散射回波的光学相关特性,同时给出了4种基于光学相干法的风速计算公式,包括峰值延时法、斜率法、频率法和Briggs法。通过实地风场检测验证的结果表明,使用峰值延时法、斜率法和频率法计算的风速均具有较高的精度,误差小于5%。

摘要:采用热极化技术对掺锗玻璃条形光波导进行极化,并通过光纤连接(单模)的Mach Ze-hnder Interferometer系统测量波导内诱导出的电光效应,系统地研究大气环境下热极化条件(极化温度、极化时间、极化电压)对电光效应的影响。实验结果表明:在最佳极化条件下(406℃、20 min、-2.4 kV),波导内的电光系数为(rTM=0.059±0.001 pm/V,rTE=0.053±0.001 pm/V),且光波导结构中还存在一个较低的极化阈值电压(100 V);实验还发现采用负极化诱导方式产生的电光系数较正极化提高15%左右。

摘要:实验研究了前向拉曼泵浦方式下脉冲信号光产生的自发布里渊散射信号和受激布里渊散射(SBS)信号的拉曼放大规律。拉曼泵浦放大自发布里渊散射信号时,随泵浦功率增大会出现SBS现象,对散射信号的放大由拉曼放大和布里渊放大两部分引起,因此增益较大,当拉曼泵浦功率为1 000 mW时Stokes光增益可达54 dB。拉曼泵浦放大SBS信号时,放大过程中只存在拉曼放大。且当泵浦功率增大至600 mW时,会引起多级布里渊散射,致使一级Stokes和泵浦能量会转移到下一级布里渊散射,一级Stokes光增益饱和并下降。

摘要:采用一种基于法布里-珀罗腔激光二极管(FP-LD)的副载波信号的产生方案,此方案主要包括一个FP-LD和一个电光相位调制器(PM)。首先利用可调谐激光器、电光PM及微波源产生光正弦相位调制信号,将该信号注入到FP-LD中,通过FP-LD的注入锁定将该信号转换为副载波信号。在实验中,分别以2、3、4和5 GHz的调制频率注入到FP-LD中,相应得到22、21、24和25 GHz的副载波信号。

摘要:为了有效地降低突发包的丢失率和保证OBS网络中不同优先级业务的服务质量,提出了一种基于优先级的先分割后缓存冲突解决方法。该方法通过在多波长信道系统的输出数据信道上设置光纤延迟线组来缓存被分割的冲突突发包。当冲突发生时,首先基于突发包的优先级和处理完毕时间进行"竞争突发包头部分割或者原突发包尾部分割"处理;无冲突部分进行交换或者直接在事先预留的输出数据信道上处理,冲突部分的分割突发包进行光缓存。仿真结果表明,多波长信道系统中,高优先级突发包的丢失率低于低优先级突发包的丢失率。同时该方法在一定程度上可以有效地减少端到端的传输时延和整个网络的丢包率,从而提高整个OBS网络的性能。

摘要:采用新的金属有机化学气相淀积(MOCVD)-ZnO镀膜工艺技术-梯度掺杂技术生长绒面结构。研究ZnO:B-TCO薄膜。结果表明,梯度掺杂技术可有效增加薄膜晶粒尺寸和提高光散射作用。并且,梯度掺杂技术有效地提高了薄膜在近红外区域的光学透过率,有利于应用于宽谱域薄膜太阳电池。生长获得的MOCVD-ZnO薄膜,其薄膜电子迁移率为24 cm2/V,电阻率为2.17×10-3Ω.cm,载流子浓度为1.20×1020cm-3,且在小于1 000 nm波长范围内的平均透过率大于85%。

摘要:用液相外延(LPE)法在InAs衬底上生长了3～7μm波段的InAs1-ySby外延层,研究了外延多层的组份与禁带宽度和晶格常数的关系。用光学显微镜、傅立叶变换红外(FTIR)透射、光荧光(PL)谱测试以及偏振光椭圆仪研究了外延材料的光学特性。电学性质是将计算值与实测有效霍尔(Hall)参数的厚度关系拟合得到的。结果表明,本文生长的材料在中红外光伏型探测器上具有良好的应用前景。

摘要:在室内测量定位系统多平面约束测量模型中,发射站水平旋转角度是唯一观测量。为了对水平旋转角度测量精度进行评估,利用旋转激光平面的几何性质,建立了水平旋转角数学转化模型,推导了水平旋转角标准差和水平检定角标准差之间的关系。提出一种以多面棱体和平行光管作为调整手段、多齿分度台为角度参考基准的角度检定方法,并以室内测量定位系统为平台,对水平旋转角度测量性能进行了检定。实验结果表明,系统水平旋转角测量不确定度为2.4"(99.73%置信概率),本文方法适用于绕空间固定轴旋转角度测量精度的检定。

摘要:针对高速动态的气液两相流动对象,基于双目体视原理,采用单台高速摄像机和反射镜组,对虚拟立体视觉传感器进行了优化设计;对气泡发生装置中竖直向上的气泡特征参数进行三维测量。建立虚拟立体视觉传感器三维测量模型,综合考虑实际视场、传感器结构和测量误差等因素,通过结构参数对3方面性能影响的仿真分析,最终确定传感器的结构参数。实验结果表明,传感器测量空间距离误差优于0.14 mm,相对误差优于0.49%,适于气液两相流动态测量,可以实现气泡运动的三维重建。

摘要:提出了一种基于不动点原理的大气气溶胶消光系数边界值确定方法,其核心思想是将确定大气气溶胶消光系数边界值的问题转化为求解函数不动点。首先建立大气消光系数边界值与大气光学厚度和激光雷达回波信号之间的函数关系;其次依据函数不动点存在性和唯一性的条件估计不动点的存在,通过不动点迭代求得大气消光系数边界值,并由此值来确定大气气溶胶消光系数边界值。将本方法应用于实际激光雷达回波信号的反演中,得到低层大气气溶胶消光系数垂直廓线,并与在对流层顶使用洁净层法确定边界值所得的结果进行了对比。结果表明,利用本方法确定边界值,可以较为准确地反演出低层大气气溶胶消光系数。本方法可以预先估计不动点的存在区间、合理选取迭代初始值,具有收敛速度快、迭代次数少的优点,实际应用价值较强。

摘要:将频闪成像技术和相移显微干涉技术相结合,提出了一种基于面内补偿的微机电系统(MEMS)离面运动测试方法。首先通过相移显微干涉技术自动采集MEMS结构运动周期内不同准静态位置处的数帧相移干涉图像;然后通过图像处理得到每个准静态位置的亮场图像,进行面内位移测试;最后利用面内位移测试结果对离面位移测试进行补偿,即双相位展开算法,完成对于MEMS结构的离面运动测试。实验结果表明:面内运动的测试的精度可达0.01 pixel,静态离面高度测试的重复精度可达0.52 nm,可以完成伴随着面内位移的MEMS离面位移测试。

摘要:在动目标选通探测的基础上,系统讨论了其闪光抖动产生的机理,定量分析闪光抖动的影响因素及其函数关系,并指出闪光抖动表现明显的成像条件和需要采取消抖处理的场合。设计了基于CCD外触发控制方式的硬件消抖电路,通过FPGA产生3路时序控制信号,分别为脉冲激光器触发信号、选通像增强器触发信号和CCD外触发信号,实现脉冲激光器、选通像增强器和CCD的工作时序同步,从而消除闪光抖动。仿真与实验均表明,消抖电路设计正确,时序控制合理,脉冲激光器、选通像增强器和CCD工作时序同步,很好地消除了闪光抖动。

摘要:讨论了1 310 nm相位差分量子密钥分配的特点,分析了强度调制序列攻击机理及其对相位差分量子密钥分配的影响。1 310 nm适宜于10～50 km范围内高速率量子密钥分配,强度调制序列攻击不会改变Bob的探测概率分布,当引入的误码率小于系统的固有误码率时,很难利用诱惑态技术进行打击。基于L.J.Ma等人的实验数据对相位差分量子密钥分配系统的安全性进行了评估。分析结果显示:在序列攻击下,当传输距离为50 km时,安全的密钥生成速率上限值为6.9 Kb/s,因此他们实验生成的密钥是不安全的。

摘要:设计了基于图形处理单元(GPU,graphic processing unit)的数字全息实时再现(DHRTR,digital holography real-time reconstruction)系统,并以旋转骰子为研究对象,实验验证了DHRTR系统的有效性。相对CPU,GPU本身含有许多流处理器,通过并行运算可大大缩短数字全息图再现运算时间。利用统一计算设备架构(CUDA)的运算平台,编写了基于GPU处理器的实时再现软件,在对动态全息图进行连续采集的同时,即时对全息图进行再现,并实时显示再现结果。实验结果表明,本文系统可以实现平均帧速为20 frame/s、大小为512 pixels×512 pixels的数字全息图的实时再现。

摘要:针对前景和背景交界处颜色相似度较高时的图像分割问题,提出了基于长边检测的视频分割算法,首先建立包括颜色分量和对比度分量的能量函数,然后将基于边缘长度的边缘检测方法应用到基本模型的颜色模型中,利用长边检测的结果改进能量函数的颜色分量和对比度分量,最后使用图割算法,通过对能量函数求最小化得到最终的前景提取结果。实验结果表明,在前景和背景在交界处颜色相似度较高时,较其他算法具有明显的优势。

摘要:为进一步提高基于支持向量机(SVM,support vector machine)水印算法的性能,提出了基于支持向量回归(SVR,support vector regression)的Contourlet域盲水印算法。首先对宿主图像进行Contourlet分解,然后利用SVM建立图像尺度内的局部相关性模型,根据模型的预测结果自适应地嵌入水印。实验结果表明,所提出的算法不仅具有较好的不可感知性,而且对叠加噪声、JPEG压缩、锐化、平滑滤波和对比度增强等常规图像信号处理以及旋转、剪切等几何攻击均具有较好的鲁棒性,其性能明显优于基于SVM的空间域和小波域的水印算法。

摘要:分析了DWT域系数对JPEG压缩的稳定性,在此基础提出了一种新的抗JPEG压缩攻击的DWT域图像量化水印算法。此算法在提取水印时无需原始图像。实验结果表明,该算法对嵌入的水印具有很好的透明性,对JPEG压缩攻击具有很强的鲁棒性,对其他常见的图像处理攻击,如亮度调整、对比度调整、加噪声、重采样、颜色抖动和平滑等,均具有很强的鲁棒性。

摘要:基于模糊聚类理论,建立了以文本文档中汉字特征为变量的聚类模型。根据人类视觉系统特性,将文本文档中汉字按照汉字笔画数、出现频率及分布均匀度作了分类,选择文本文档中汉字笔画数相对较少、使用频率较高、分布均匀度高的类别嵌入水印。实验结果表明,该算法对于内容的部分删除、添加、格式调整等攻击具有较好的鲁棒性,水印的不可见性好。

摘要:运用核局部Fisher判别分析(KLFDA)进行掌纹识别。为了解决小样本图像识别中特征方程矩阵的奇异性问题,首先运用图像下抽样方法降低掌纹空间的维数,在低维图像上应用KLF-DA提取低维的投影向量;然后将训练图像和待识别图像的核矩阵向投影向量上投影,得到非线性局部判别特征;最后计算特征向量间的余弦距离,进行掌纹匹配。运用PolyU掌纹图像库对算法进行测试,实验结果表明,与主元分析(PCA)、Fisher判别分析(FDA)、独立元分析(ICA)、核主元分析(KPCA)和局部Fisher判别分析(LFDA)相比,本文算法的识别率(RR)最高为99%,特征提取和匹配总时间0.031 s,满足实时系统的要求。

摘要:提出了一种仿射形变条件下形状匹配的矩阵投影方法。首先利用二维点集描述具有仿射形变关系的两个形状,提出了形状点集的标准化形式,并证明了标准化形式之间仅存在旋转变换;其次通过矩阵投影的方法找到标准化形状之间的匹配关系,从而通过重构的方法确定初始形状的匹配关系;最后通过匹配关系确定仿射变换参数,并进行形状配准。试验结果表明本文提出方法对仿射形变具有不变性,并且对形状点集的数目不相等的情况具有较高的精度。

摘要:针对现有复杂动态背景下目标检测与提取算法存在的局限性,提出构建一种基于视觉认知机理的时空域特征交互模式,以及基于该模式的复杂动态背景下的目标检测与提取算法。该算法通过时域特征在相似空域特征上的传递和空域特征依据时域特征一致性进行捆绑两个交互作用,实现复杂动态背景下的目标检测和提取。实验结果表明该算法不仅有效克服了传统目标检测与提取算法凭借单一特征或特征组合进行复杂背景中目标提取的不稳定性,同时大大降低了虚警率。

摘要:为了解决常用的支持向量机(SVM)参数优化方法在寻优过程不同程度的陷入局部最优解的问题,提出一种基于人工蜂群(ABC)算法的SVM参数优化方法。将SVM的惩罚因子和核函数参数作为食物源位置,分类正确率作为适应度,利用ABC算法寻找适应度最高的食物源位置。利用4个标准数据集,将其与遗传(GA)算法、蚁群(ACO)算法、标准粒子群(PSO)算法优化的SVM进行性能比较,结果表明,本文方法能克服局部最优解,获得更高的分类正确率,并在小数目分类问题上有效降低运行时间。将本文方法运用到计算机笔迹鉴别,对提取的笔迹特征进行分类,与GA算法、ACO算法、PSO算法优化的SVM相比,得到了更高的分类正确率。

摘要:实验上获得了纳米银颗粒对光敏剂二氢卟吩f-甲醚(CPD4)的荧光增强效应,基于纳米银颗粒覆盖率对表面增强荧光效应的影响,初步探讨了荧光增强的物理增强机制。不同覆盖率纳米银基底表面吸附的CPD4的增强荧光结果显示,在低颗粒覆盖率时(<30%),激发效率和激发态分子衰减速率不依赖于覆盖率变化;当颗粒覆盖率大于30%接近40%时,激发效率和激发态分子衰减速率都得到提高。实验和理论结果均表明,相比于单个银纳米颗粒,颗粒覆盖率增加提高了颗粒间电磁耦合效应,能够产生更强的表面增强荧光效应。

摘要:研究了由一个Λ型三能级原子、一个V型三能级原子和光纤连接的双模腔构成的系统,给出了初始激发数为1时系统态矢的演化。通过对原子1、原子2、腔A、腔B和光纤模被激发的几率的计算,研究了系统的动力学行为。讨论了光纤模与腔场间的耦合强度变化对系统的动力学行为的影响。研究结果表明:随光纤模与腔场间的耦合强度增强,原子、腔A和腔B被激发的几率随时间演化的周期性增强,但腔A和腔B被激发的几率减小。另一方面,光纤模被激发的几率随光纤模与腔场间的耦合强度变化存在非线性关系。

摘要:为了研究反向传播人工神经网络(BP-ANN,back-propagation artificial neural network)对光学相干层析(OCT)图像的分类能力以及用不同算法训练的网络之间的性能差异,设计了基于纹理特征分析的BP-ANN图像分类实验系统。针对不同图像集,系统可根据类内和类间分散度的比值自适应地筛选最具区分性的纹理特征组成特征向量,再利用以不同算法训练的BP-ANN进行分类。实验表明,BP-ANN在经过快速训练后可以有效分辨不同组织图像,而Levenberg-Mar-quardt(LM)算法则被认为是最为有效的训练算法。以LM算法训练的BP-ANN可以在1 s内以平均8次的迭代计算完成训练,对测试集的分类准确率可以达到93.0%。

摘要:常规的角点检测方法通常只考虑曲率极大值的局部特性,且在单一尺度下进行,易受噪声的影响,造成角点的漏检。为了克服这些缺陷,本文采用将多尺度分析的非线性复扩散处理方法与边缘点曲率极值的局部和全局特性相结合进行角点检测的方法。首先对图像进行保护边缘的非线性复扩散,以获取不同尺度的图像信息;然后针对不同尺度下图像的实部和虚部,进行基于全局和局部特性的角点检测,除考虑角点曲率极值的局部特性外,还将其与邻近点曲率的关系作为全局特性加以比较,最终确定角点。实验结果表明,本文方法可以有效地去除噪声的干扰,提取的角点数目多,避免漏检,位置准确。

摘要:为了快速准确地恢复出由像面数字全息显微术(IPDHM)得到的被测样品准确的相位分布,采用理论分析和实验验证相结合的方法,对5种相位解包裹算法的速度、准确性及适用范围等相关问题进行了研究。结果表明:对由IPDHM得到的含有欠采样区域的包裹相位图进行相位展开时,基于横向剪切的最小二乘法效果最好、速度最快;利用枝切法和质量导向图法处理的结果存在"拉线"和未展开区域,造成严重的解包裹错误;利用基于离散余弦变换(DCT)的最小二乘法和预条件共轭梯度法会使欠采样区域的误差进行传递,使得解包裹相位产生较大误差。因此,基于横向剪切干涉的最小二乘法是目前IPDHM中的最优相位解包裹算法。

摘要:尾流气泡幕图像的像质取决于水下光电探测系统的效率,而光源是影响整个成像系统品质的重要原因。针对这个问题设计了适用于实际水下复杂工作环境的新型激光片光源系统,分析和验证了该片光源的能量利用率及可行性。试验结果表明,该片光源系统解决了成像系统照明问题的同时,避免了在光学系统景深范围内太多的图像层叠。在实验室条件下可以获得较清晰的图像,为后续的气泡幕物理参数的精确获取创造了重要的条件。这种光源的独特优势使其在水下小视场光学系统中得到很好的应用。