摘要:通过在长周期光纤光栅(LPG)上某个位置引入一段衔套调制结构,设计并研制出了一种新型相移长周期光纤光栅(PSLPG),并采用传输矩阵法模拟了其光谱特性。模拟结果表明:在LPG某点引入衔套调制结构,当衔套调制结构都为均匀短光栅,且与被调制光栅的折射率调制深度相同但周期不同时,所形成的光栅仍旧可等效为一个单PSLPG,而引入相移量的大小相当于两个调制结构的分别引入相移量之和。最后采用CO2激光单侧曝光法写制技术对引入衔套调制结构形成的PSLPG进行了写制,实验结果与理论分析相符。

摘要:提出了一种新型的基于光纤Bragg光栅(FBG)的地震检波器。FBG地震检波器传感头由平面弹簧片、质量块和FBG构成。给出了该检波器的力学模型,理论推导与分析了该检波器的幅频特性和加速度灵敏特性,并讨论了影响该检波器灵敏度的主要因素。实验结果表明,该检波器具有良好的线性度、稳定性和耐受性;检波器的频率响应范围为10～140 Hz,传感器灵敏度为25.9pm/g,共振频率为167 Hz,较符合理论值;最高可检测加速度值大于30g。

摘要:利用一块MgO:LiNbO3晶体,采用Si棱镜耦合出射方式构成太赫兹(THz)波参量振荡器,实现了高效可调谐的THz波输出,调谐范围为0.95～2.10THz。在1.80THz处,当泵浦能量为101mJ时,产生的THz波平均功率为580nW,THz波单脉冲能量为58nJ,THz波能量转换效率为5.74×10-7;同时产生的Stokes能量为2.7mJ。实验中,观察到了一阶和二阶Stokes光,一阶Stokes光与泵浦光的频差等于产生的THz波的频率。

摘要:由热应力双折射产生的热退偏是限制Nd:YAG激光器线偏振输出功率的重要因素。本文理论分析并实验证明,相比于传统的[111]方向切割的Nd:YAG晶体棒,使用[100]方向切割的Nd:YAG晶体棒能够改善Nd:YAG激光器的线偏振态输出功率。在理论分析的基础上,实验中采用半导体侧面泵浦不同切割方向的Nd:YAG棒状晶体,比较[111]、[100]方向切割晶体的线偏振输出特性,实验证明[100]方向切割的Nd:YAG棒状晶体,有最小的晶体热退偏方向,可以提高激光器的线偏振输出功率。

摘要:为克服裸光纤布拉格光栅(FBG)脆弱易折断的缺点,提出了一种聚合物和毛细铜管相结合的封装工艺。先用丙烯酸酯对栅区进行二次涂覆,再将二次涂覆后的FBG封装在毛细铜管内,FBG在毛细铜管内处于有余长无应力状态,二次涂覆为裸FBG提供了有效的保护。测试结果表明,二次涂覆并没有改变FBG的温度灵敏度;较薄的涂覆厚度保证了涂覆的均匀性和涂覆后光谱的质量;无胶空管封装方式消除了聚合物内部应力对温度测量精度的影响。封装后的温度特性实验表明,FBG传感器线性度为0.999 29,温度灵敏度为13.675pm/℃,重复性较好。

摘要:为了深入研究p型Si衬底的有机光电探测器的工艺条件对器件光电性能的影响,本文利用Dektak-8型α台阶仪及高分辨率Topometrix Exptorer型原子力显微镜(AFM),对不同衬底温度及蒸发条件下沉积的有机薄膜表面厚度进行了测量;采用拓扑和侧向力接触两种模式,对其表面形貌及其变化规律进行了研究;对制成的光电探测器的光电性能进行了测试分析。结果表明,PTCDA在p-Si(100)表面形成的多晶薄膜呈岛状形态,岛的大小及形貌受制备工艺条件的影响;当衬底温度为50℃、PTCDA的蒸发温度为420℃和蒸发时间为15s时,蒸发薄膜的厚度为135nm;测得器件的最大光电流为92μA,暗电流为7nA。实现了衬底温度及蒸发条件的最佳化。

摘要:分析了熊猫型保偏光纤模间干涉输出光强分布同模间干涉相位差之间的关系,并给出了其分布图;采用有限元法对熊猫型保偏光纤的模传输特性进行了计算,得到了几个低阶模式的传输特性曲线;理论计算了LP01模和LP11模间的干涉拍长。通过实验,验证了熊猫光纤模间干涉输出两个干涉边瓣光强随光纤应力变化呈交替分布的特点以及模间干涉拍长的计算结果。本文的研究为将熊猫型保偏光纤应用到光纤传感器的设计中提供了理论和实验参考。

摘要:研究了新型热释电材料驰豫铁电单晶(1-x)Pb(Mg1/3Nb2/3)O3-xPbTiO3(PMNT)的低损伤减薄工艺、电极成型和耦合封装等关键技术,研制了基于PMNT的单元热释电探测器。对减薄后约30μm晶片材料性能的测试分析表明,部分样品的热释电系数约为9.0×10-4 C/m2 K,无明显衰减。采用低噪声电路提取单元探测器的微弱热释电电流,对所研制的单元探测器性能进行了测试分析。

摘要:利用CO2激光脉冲对标准单模光纤(SMF)单向形成较小的几何形变,把部分基模能量耦合到光纤包层,制作了一种新型的在线型Michelson干涉传感器。理论分析了这种几何微扰激发的包层模特性,并利用芯模-包层模较大的热光系数差,把这种传感器应用于高温测量。实验结果表明,这种干涉传感器的温度灵敏度为0.093 7nm/℃,并且在800℃温度范围内具有良好的线性和重复性。这种制作简单、结构稳定、体积小和灵敏度高的全光纤在线型Michelson温度传感器将具有较大的潜在应用价值。

摘要:通过实验,研究了720℃时通过化学气相沉积(CVD)法在Si基板上得到的大面积垂直排列的有序多壁碳纳米管(MWNTs)的光电响应特性。实验表明,激光诱导所产生的光电流是光强度和偏置电压的线性函数,其大小取决于所产生的光子载体的漂移速度。

摘要:报道了一种基于光纤环形激光器和旋转折变型长周期光纤光栅(R-LPFG)对的高分辨率扭曲传感器。激光器的环形腔中包含由一对相同R-LPFG)形成的Mach-Zehnder干涉仪(MZI)。R-LPFG是利用CO2激光器在扭曲单模光纤(SMF)上写入的,通过激光器输出波长的漂移量及漂移方向可以实现对施加在MZI上的扭曲量和扭曲方向的同时测量。由于激光器的输出具有线宽窄和对比度高的优点,因此本文的扭曲传感器比普通的无源扭曲传感器测量更加精确。该扭曲传感器在±100rad/m范围内的灵敏度为0.084nm/(rad/m);当光谱仪(OSA)的分辨率为10pm时,传感器的扭曲分辨率可达0.12rad/m。

摘要:柔性聚酯膜衬底薄膜电池通过激光刻蚀等工艺形成集成串联,激光刻蚀柔性薄膜太阳电池复合背反射层(Ag/ZnO)是其中的重要工艺。首先对聚酰亚胺(PI)、Ag、ZnO材料的光学特性进行了分析,然后采用1 064nm脉冲激光与532nm脉冲激光分别对柔性薄膜太阳电池复合背反射层进行刻蚀研究。通过改变重复频率、激光功率、扫描速度和焦点位置等参数,分析了激光刻蚀物理机制,获得了好的刻蚀效果。结果表明,1 064nm纳秒脉冲激光更适合刻蚀柔性PI衬底复合背反射层Ag/ZnO,在激光功率860mW、刻蚀速度800mm/s和重复频率50kHz下,获得了底部平整、两侧无尖峰的刻线,刻线宽为32μm,满足柔性薄膜太阳电池集成串联组件的制备工艺要求。

摘要:提出了一种基于光相位信号自相干的高速光相位实时取样方案。利用时延为10ps的延时干涉仪(DI),将待测光信号的相位信息转换为强度信息;再在高非线性光纤(HNLF)中,利用四波混频(FWM)效应对强度信号进行取样。在接收端,利用不同中心波长的光滤波器(OBPF)即可滤出不同时间点的取样信号,从而在光域同时完成高速光相位信息的实时取样和取样信号的串-并转换。本文方案具有成本低、对测信号码率和波长不敏感的优点。实验中,对9GHz正弦调制以及10Gb/s非归零码调制的光相位信号实现了100G/s的高速实时取样系统,并转换为10路10G/s取样信号输出,最终恢复取样光信号的相位波形。

摘要:利用辅助图,研究了光网络中的业务疏导技术。为解决传统的辅助图存在着模型复杂、波长通道的带宽利用率不高等问题,提出一种新的业务疏导辅助图,能够更有效地利用已有波长通道,避免低效的路由;为了降低动态业务疏导算法的复杂度,提出了一种简化的k最短路径算法,并以此为基础提出了多种疏导策略。仿真结果表明,本文提出的辅助图及其业务疏导算法,可以有效地减少阻塞率。

摘要:以湖面信标光为真实移动跟踪目标,设计了二维粗跟踪演示系统,验证空间光通信捕获、跟踪和对准(ATP)系统对机动目标的跟踪性能。采用双DSP和两轴精密转台搭建了粗跟踪的硬件平台。采用直方图阈值分割法将信标光从复杂的湖面背景中分离出来。采用预测自校正控制算法设计粗跟踪系统的控制器,具有较好的鲁棒性。进行了针对湖面移动信标光的二维跟踪实验,实验结果表明,粗跟踪系统有较好的跟踪精度,跟踪精度与跟踪距离远近关系不大,满足空间光通信跟踪系统的要求。

摘要:针对垂直分层空时(V-BLAST)码存在译码复杂度高、误码性能不理想等不足,本文将串行干扰消除(SIC)算法应用于V-BLAST码的译码中,提出了一种适合于大气激光通信的分层空时(LST)编码方案。采用仿真分析和硬件实验相结合的方法,验证了本文方案的正确性和合理性。实验结果证明了在大气激光通信中采用基于SIC算法的V-BLAST编码的可行性,为进一步提高通信的传输速率、改善系统性能提供了新方法和依据。

摘要:在波分复用无源光网络(WDM-PON)中,提出了一种基于阵列波导光栅(AWG)的新型光虚拟专用网(OVPN)。OVPN采用环形结构,在不同光网络单元(ONU)之间使用波长通道直接通信,不仅保证了ONU之间通信的安全性,而且提高了网络生存性。分别从光功率损耗和系统误码率(BER)进行了数值分析,结果表明,本文结构不仅增加了通信的安全性,而且仅使用4个波长就能实现16个ONU的相互联接,从而节省了波长资源,且具有很强的抗串扰能力。

摘要:采用垂直布里奇曼法生长的CdZnTe(CZT)单晶,制备出单平面探测器。在210～300K温度范围内,测试了不同外加偏压作用下探测器的漏电流,并计算了低压下CZT的体电阻率。同时,在不同电场作用下,测试了CZT探测器对未经准直的241 Am@5.48 MeVα粒子脉冲响应信号的上升时间,计算出电子迁移率为1 360cm2/V-1s-1,并进一步推算出电子寿命随温度的变化规律。在220～300K温度范围内,对比了CZT探测器对241 Am@59.5keVγ射线的能谱响应结果,分析了载流子传输特性及器件性能随温度的变化规律。结果表明,在298～253K温度范围内,降低温度可以提高晶体的体电阻率,减少探测器工作时的漏电流,进而提高探测器的能量分辨率;但当温度低于253K时,电子寿命τe加剧减小,此时由上升时间起伏而引起的全能峰的展宽不能被忽略,导致探测器性能恶化。

摘要:利用电子束蒸镀方法,在K8玻璃衬底上沉积ZnO掺杂ITO(ZnO-ITO)与ITO薄膜。研究不同退火温度对ZnO-ITO薄膜的微观结构的影响;对比分析了在不同退火温度条件下,ZnO-ITO和无掺杂ITO薄膜的光电性能。结果发现,ZnO-ITO薄膜具有较大的晶粒尺寸,随着退火温度的上升,晶体结构得到改善,表面粗糙度减小,薄膜的光电性能显著提高。ZnO-ITO薄膜经过500℃退火后得到最佳的综合性能,其表面均方根粗糙度(RMS)为32.52nm,电阻率为1.43×10-4Ω.cm;对442nm波长的光,透射率可达98.37%;与ITO薄膜相比,ZnO-ITO薄膜具有显著的抗PEDOT:PSS溶液腐蚀的能力。

摘要:采用射频(RF)磁控溅射的方法,通过改变工艺参数在n型Si(100)片上制备六方氮化硼(h-BN)薄膜。通过傅立叶红外(FTIR)光谱仪,X射线衍射(XRD)仪进行结构表征,原子力显微镜(AFM)进行表面形貌和压电性能表征。测试结果表明,在射频功率为300 W、衬底温度为500℃、工作压强在0.8Pa、N2与Ar流量比为4∶20和衬底偏压在-200V时制备的六方BN薄膜具有高纯度、高c-轴择优取向,颗粒均匀致密,粗糙度为2.26nm,具有压电性并且压电响应均匀,符合高频声表面波器件基片高声速、优压电性要求。薄膜压电性测试研究表明,AFM的PFM测试方法适用于纳米结构半导体薄膜的压电性及其压电响应分布特性的表征。

摘要:采用化学气相沉积(CVD)方法制备出3种掺杂浓度的Co掺杂ZnO纳米棒。使用EDX(en-ergy dispersive X-ray)能谱,测得3种ZnO纳米棒中Co元素的掺杂浓度分别为0.4、1.4和2.4%。X射线衍射(XRD)分析表明,三个样品均为ZnO的六方铅锌矿结构,并沿着c轴取向择优生长。磁化曲线显示,掺杂浓度为0.4%的Co掺杂ZnO纳米棒为顺磁性,随着掺杂浓度的增大,Co掺杂ZnO纳米棒转变为铁磁性。扩展X射线吸收精细结构谱表明,Co掺杂ZnO纳米棒的铁磁性源于ZnO纳米棒中的Co金属团簇。

摘要:实验合成了用于白光LED的红光荧光粉—Eu-苯甲酰丙酮(BA)-邻菲啰啉(Phen)。通过红外光谱、紫外光谱、荧光光谱、荧光寿命和热重分析,对其结构与性能进行了表征。结果表明:配体与Eu发生配位;配合物的吸收主要源于配体的吸收;配合物在365nm紫外光激发下,在611nm处发出特征红光,表明配合物是一种可用于365nm波长紫外芯片的光致荧光粉;配合物的荧光寿命为5.033×10-4 s,量子产率为68.4%;配合物起始分解温度在250℃附近,满足白光LED的工作温度。同时,通过量子化学计算出配体的单重态与三重态能级,对配合物发光机理进行了探讨分析。

摘要:为了进一步提高油气管道的监测,提出了一种基于分布式光纤布里渊(Brillouin)散射的油气管道的应力监测方法,并对模拟性油气管道进行了实验研究。通过分析应变与布里渊频移之间的关系,研究了管道的形变,并且对如何布置光纤进行了研究。实验结果表明,布里渊散射光纤传感技术能够准确监测并识别管道的应力变化。在长为200m光纤中,应变分辨率达2με,空间定位分辨率达到0.5m。

摘要:利用不平衡三维磁光阱(3D-MOT)技术,制备了低速、高通量的连续型原子束。通过使一束冷却光沿着光传播方向形成"中空光束",在MOT中形成一对具有不平衡光辐射压力的对射光束,压力将MOT中冷却与陷俘的87 Rb原子云团从"中空光束"通道中推出产生连续出射的原子。形成的原子束具有一定的速度和速度分布,可反映原子束的相干性。对所制备原子束的相干性进行了测量和分析,结果表明,所产生的原子束的最可几速度约为12m/s,纵向速度分布约为3m/s,对应的德布罗意波波长约为0.4nm,带宽为0.1nm。通过光电倍增管(PMT)收集的荧光强度推算得原子束通量为108～109 atoms/s。

摘要:提出了一种平面绝对检验的频域面形恢复算法。算法基于两平晶互检方法,对其中一个被测面增加不同旋转角度的测量。通过频域求解算法,可以恢复出被测面的三维绝对面形分布。该数值处理重建算法利用快速傅里叶变换(FFT)和线性滤波处理测量数据。将本文算法结果同传统Zernike多项式拟合算法结果进行了对比,结果吻合较好。3个面的最大PV(peak to valley)值偏差为0.027λ,最大RMS(root mean square)值偏差为0.003λ。实验结果表明,本文算法即使在高空间分辨率的情况下,误差传递也较低,同时计算效率较高。

摘要:根据视频流与实时监视应用的特点,提出一种基于TCP协议的动态双缓冲与双线程视频实时传输算法。在发送方设置视频数据缓存与数据发送缓存,并分别由视频数据输入线程与视频数据发送线程负责管理;视频数据输入线程根据预设的最大等待发送时间与实时计算的网络传输速率,动态调节缓存的大小以及在网络拥塞时有选择性地丢弃视频帧;视频数据发送线程实现视频数据发送与按帧从视频数据缓存获取数据,并实时计算出网络数据传输速率。实验结果表明,本算法能最大限度地利用动态变化的网络带宽,保证视频实时发送至接收方与平稳播放,可有效地应用于窄变带宽网络环境下实时视频监视。

摘要:针对无监督特征提取的识别率低与监督特征提取需要大量标记的问题,提出一种基于部分标记数据的半监督判别分析(SSDPA)特征提取法。本文方法能实现图像数据降维,避免线性判别分析(LDA)存在的小样本问题,达到提高识别率的目的。算法对图像进行离散余弦变换(DCT)变换;根据DCT图像的频率分布,利用部分标记数据计算SSDP;优先搜索SSDP高的DCT图像信息。将本文方法与其它方法进行组合,在不同人脸数据库上进行了实验。实验证明了本文方法的有效性,用较低的代价获得了优于传统方法的识别率。

摘要:针对保局投影(LPP)及其衍生出的算法在人脸识别时须先采用主成分分析(PCA)算法对高维样本降维后才能应用,本文基于正交鉴别保局投影(ODLPP,orthogonal discriminal locality pre-serving projection)算法,提出了一种直接ODLPP(DODLPP)算法,利用拉普拉斯矩阵性质进行了相应的矩阵分解,可直接从高维样本的原始空间中提取投影矩阵。为解决ODLPP算法的小样本问题,给出先求解局部类内散度矩阵的零空间,然后再最大化类间散度矩阵的求解思路。人脸库上的实验结果表明所提算法的有效性。

摘要:构建面向多传感器信息融合系统的粒子滤波(PF)器是拓展采样型非线性滤波应用领域的关键,针对PF在多传感器融合目标跟踪系统的有效实现问题,提出了一种基于Rao-Blackwellized(RB)PF(RB-PF)的多传感器目标融合跟踪(MT-RB-PF)算法。首先,利用RB建模技术实现跟踪系统非线性状态估计的降维处理;其次,结合多传感器融合系统特点,给出一种多量测下粒子权重优化新方法用以改善粒子权重度量的可靠性和稳定性;最终,通过标准PF和卡尔曼滤波(KF)实现非线性和线性状态分量的估计,并利用状态重构方法构建当前时刻的状态估计值。理论分析和仿真实验验证了算法的有效性。

摘要:提出了一种对航天时间延时积分(TDI)电荷耦合器件(CCD)相机振动移变降质图像进行恢复的方法。首先介绍了TDI-CCD的工作原理及其对振动的敏感性,建立了TDI-CCD振动降质的点扩散函数(PSF)模型,指出振动对TDI-CCD相机的降质过程是空间移变的;然后提出了基于快速CCD的振动检测方法,在振动检测技术中,利用了一种改进的灰度投影算法计算振动参量;最后提出对降质图像进行逐行恢复的方法,并对模糊图像进行了恢复。分别对匀速直线运动和正弦振动进行了实验。用峰值信噪比(PSNR)作为评价标准,对恢复图像进行了评价。结果表明,匀速直线运动模糊图像的PSNR为33.98dB,恢复后其PSNR为41.14dB;正弦振动模糊图像的PSNR为39.68dB,恢复后其PSNR为45.12dB。

摘要:在对信号稀疏性统计分析的基础上,将具有稀疏描述能力的拉普拉斯分布用于描述信号的先验分布,基于贝叶斯法,利用信号采样值、拉普拉斯先验分布和高斯似然模型,推导信号的后验概率密度估计;最后将最大后验概率(MAP)估计过程转化为加权迭代L1范数的最小化问题。在求解过程中,与非加权的L1范数法进行对比表明,信号重构性能明显提高;通过实验计算,详细讨论了其中一些参数的取值原则和范围;针对稀疏度不同的信号,随着信号非零点数的增加,本文算法重构结果明显优于基追踪(BP)和(OMP)法;与同类的IRL1算法相比较,本文算法更具普遍性和理论意义。

摘要:为了提高均值漂移(MS)分割算法的运行效率,提出了一种结合MS与最小生成树(MST)的图像分割方法,简称MS-MST方法。首先选取较小的空间带宽参数,以较快的速度对图像进行MS分割,得到过分割图像;然后,以过分割区域作为后续处理的基本单元,构造加权区域邻接图,运用MST算法对其进行合并,得到最终的分割结果。实验结果表明,本文算法在保证图像分割质量的前提下,大幅提高了经典MS算法的分割速度。

摘要:针对微观驱替实验中使用点光源或漫射光照明的方法无法采集到清晰图像,本文通过对明场照明和暗场照明效果的分析,利用透射式柯拉照明原理设计了新的照明系统,在照度均匀的同时大幅提升了采集到的图像的对比度。由凸透镜对光路的作用,推导出柯拉照明的照度分布,讨论了影响照度均匀分布的因素;推演出了照明系统参数设计的依据,使系统的照度分布均匀。实验证明了本文设计的照明系统的有效性,有较高的推广价值。

摘要:针对光学相干层析(OCT,optical coherence tomography)成像中存在的散斑噪声和扫描噪声,提出了采用经验模式分解(EMD,empirical mode decomposition)算法同时减小这两种噪声的思想。EMD是一种时频分析法,较傅立叶谱法能准确地确定时变非平稳的这两种噪声随时间变化的频率特性,从而获得更好的滤波效果。结果表明,通过合理设计EMD滤波参数,即可有效地同时减小散斑噪声和扫描噪声,信号的信噪比(SNR)提高(不考虑扫描噪声时,SNR达7dB左右,考虑到扫描噪声时,SNR提高达3dB左右),扫描噪声的条纹对比度降低60%以上,改善了成像质量,同时图像细节得到保留。与小波去噪法相比,本文方法具有滤波器设计简单、去噪效果明显及能同时有效地去除两种噪声的优点。

摘要:提出了由多层螺旋计算机层析(MSCT)数据估计冠脉三维运动的算法。首先对多期相数据进行基于Hessian矩阵的局部血管增强,随后采用自适应阈值区域生长方法分割出血管并进行细化,得到不同时刻的冠脉骨架。血管进行分段后,利用连贯点漂移(CPD)点配准算法对不同期相的各段血管配准,计算点对之间的对应关系矩阵及空间变换,从而估计三维运动场。采用运动场已知的模拟数据评估算法精度,结果表明,对超过50mm的大幅度运动,配准误差小于1voxel,运动场估计误差小于1%。对实际的全期相数据,估计左右冠脉的运动场,也获得了较为均匀和平滑的结果。