摘要:应用两步法在玻璃衬底上制备了高度取向的ZnO纳米棒,并研究了衬底和反应时间等参数对其结构及发光特性的影响。从样品的扫描电镜(SEM)图中发现,利用脉冲激光沉积(PLD)方法在玻璃衬底上生长一层ZnO薄膜作为修饰层,可以明显提高水热法生长的ZnO纳米棒的结晶质量。样品的SEM和光致发光(PL)谱表明,在有ZnO修饰层的玻璃衬底上生长的ZnO纳米棒分布均匀,排列致密,取向性好;缺陷发光的发光强度约是激子发光峰的2倍,且随着反应时间增长,样品的缺陷发光增强而激子发光减弱。

摘要:介绍了一种相位调制阵列结构微型光谱仪。光谱仪的核心部件为构建在CCD或CMOS上的微型干涉仪二维阵列,阵列中的各个微型干涉仪由不同高度的PMMA台阶组成。待测光入射后,会在各个微型干涉仪下方形成不同的干涉光强分布。通过CCD或CMOS的像素元测量每个微型干涉仪下方的干涉光功率,所得数据可组成一个线性方程组,由Tikhonov正则化方法解此方程组可复原光谱。仿真实验结果显示,光谱仪的光谱测量波长范围至少覆盖从300nm到1 100nm的波段,光谱测量的波长分辨率达到皮米量级。与传统光谱仪相比,该光谱仪具有体积小、成本低、分辨率高、光谱测量范围宽、测量时振动因素影响较小和可实时测量等优点。可以预计它将在航天遥感遥测、地质矿藏勘探、环境监测和生物细胞检测等领域有着广阔的应用前景。

摘要:基于光激发石墨烯的瞬态电子-空穴的弛豫/复合过程中,在Dirac点附近形成粒子数反转并产生THz波段负动态电导率的机理,研究剥离层石墨烯在室温条件下实现THz波段电磁波的受激放大。理论推导了剥离层石墨烯动态电导率的表达式,并研究了动态电导率随信号波长、石墨烯层数和泵浦光强度的变化关系,对单层和多层石墨烯结构作了分析比较。分析了与动态电导率有关的增益并进行了数值计算与模拟。研究表明,在室温条件下,剥离层石墨烯可以实现THz波段电磁波的有效放大。

摘要:提出了一种应用于海水盐度测量的单模异芯结构的光纤折射率传感器。在两段普通单模光纤(SMF28)之间熔接一段细芯单模光纤(TCSMF),构成全光纤Mach-Zehnder干涉仪(MZI)。以0-40‰NaCl溶液作为测试溶液,测量宽带光源经MZI后的透射光谱,应用特征峰波长和光谱差分积分两种方法进行解调,特征峰波长漂移量和光谱差分积分值均与NaCl浓度呈较好的线性关系。采用光谱差分积分法对全波段透射光谱强度进行解调,累积因折射率不同引起的透射谱差异,理论上可获得的盐水浓度分辨率为9.17×10-4‰,较之波长解调法提高了近3个数量级。本文的折射率传感器具有结构简单、机械强度好、测量灵敏度高和对温度不敏感等优点,可应用于海水盐度测量。

摘要:针对场致发射显示器(FED)自身的器件特性,提出了一种基于改进型Newton算法的缩放方案。FED缩放系统采用改进型Newton算法,针对FED的对比度低和低灰阶丢失的器件自身特性,在Newton插值算法基础上选择最优的参数和加入补偿系数,在补偿效果和运算复杂度上比传统的缩放算法具有明显的优势。将采用本文算法的FED缩放系统应用于驱动FED显示上,视频显示图像的对比度得到提高,低灰度丢失部分得到一定的补偿,图像画质更为细腻。

摘要:测试和比较了大功率白光LED在高温耐电(HTCD)和高温存储(HTS)两种老化条件的光热性能变化。结果表明,在HTCD老化下,光通量衰减达到40～60%;而HTS下的衰减只有10～14%。这说明,电流应力对LED的寿命影响比较大。利用热阻瞬态响应法测试和结构函数理论分析两种高温老化条件下LED的热特性,结果表明,在HTCD老化下LED热阻的变化较HTS更为明显,并且热阻变化大多体现在导热Ag胶层。这主要是由于高温条件下电流应力引起Ag颗粒的空间分布不均,使粘结界面产生空隙导致热阻发生不同程度的改变。

摘要:采用射频等离子体增强化学气相沉积法(RF-PECVD),以Ni/MgO为催化剂,在Si基片上生长了碳纳米管,采用X射线衍射(XRD)、扫描电镜(SEM)、Raman光谱以及高分辨透射电镜(HRTEM)等对不同的MgO含量下制备的碳纳米管形貌及结构进行了表征。结果表明,随着MgO含量的增加,从碳纳米洋葱转化为碳纳米管,其直径逐渐变小、均匀,碳纳米管纯度提高,结晶性能越好;碳纳米管顶端形成开口或闭口的碳洋葱纳米结构,而管的主干区域则存在催化剂,并且随着MgO含量的增加,呈现纳米颗粒转化为纳米线的趋势;MgO含量为50%时,部分碳纳米管的外壁剥离,形成了单原子石墨层,长度达到7nm,并在碳纳米管内部填充了Ni纳米线,其长度有60nm。

摘要:为了改善垂直腔面发射半导体激光器(VCSEL)的热特性,提高器件的输出功率,设计并制作了一种新型辐射桥结构VCSEL。利用有限元热分析软件ANSYS,模拟了常规结构和辐射桥结构VCSEL内部的热场分布和热矢量分布。经模拟得到,常规结构器件的热阻为4.13K/W,辐射桥结构的热阻为2.64K/W。而经实验测得,常规结构器件的热阻为4.40K/W,辐射桥结构器件的热阻为2.93K/W,实验测试结果与模拟结果吻合较好。同时测得,常规结构器件的最大输出功率为305mW,辐射桥结构器件的最大输出功率为430mW,后者的输出功率提高了40%。

摘要:提出一种适于空间应用的非与(NAND,not and)闪存控制器。首先,分析了空间相机存储图像的要求,说明了闪存控制器结构的特点。接着,分析了闪存数据存储差错的机理,针对闪存结构组织特点提出了一种基于BCH(Bose-Chaudhuri-Hocquenghem,2108,2048,5)码的闪存纠错算法。然后,对传统BCH编码器进行了改进,提出了一种8bit并行蝶形阵列处理机制。最后,使用地面检测设备对闪存控制器进行了试验验证。结果表明,闪存控制器能快速稳定、可靠地工作,在闪存单页2Kbt/page下可以纠正40bit错误,在相机正常工作行频为2.5kHz下拍摄图像时4级流水线闪存连续写入速度达到133Mbit/s,可以满足空间相机图像存储系统的应用。

摘要:过大的视差取值是产生柱透镜光栅3D显示器立体观看视疲劳的主要因素之一。基于人眼瞳孔直径随着立体观看视疲劳程度的增加而递增这一生理机理,本文建立了一个瞳孔直径的测量装置,可在观看者观看立体图像的同时记录观看者的瞳孔变化,从而客观评价观看者的立体观看视疲劳程度,并通过与观看者的主观评价相结合,得出不同视差大小下的立体观看视疲劳程度。实验结果表明,当视差在-0.2°～0.2°范围内时,观看者没有明显的立体观看视疲劳,可将该范围确定为观看舒适的视差范围。

摘要:研究了磁控溅射法制备的ZnO薄膜晶体管(TFT)。以NH3处理的热生长SiO2作为绝缘层,控制好Ar-O2比等条件溅射合适厚度的ZnO作为器件的有源层。实验表明,与普通条件下热生长的SiO2绝缘层硅片相比,NH3处理的高性能SiO2绝缘层Si片器件的载流子迁移率至少要高1个数量级以上;溅射条件在Ar-O2比25∶1情况下制作的器件性能最好;ZnO薄膜厚度也对ZnO-TFT性能有很大的影响。实验中,采用了4种膜厚,测试表明,其中25nm厚的ZnO薄膜迁移率最大。

摘要:为压缩激光声信号的带宽,基于热膨胀激光致声理论提出了一种采用高重频激光脉冲串产生窄带声信号的方法(重频法),推导了最优重复频率的计算过程,并通过实验测量对重频法进行了验证。以声信号在中心频率处的功率谱密度为参考标准,将重频法与长脉冲法产生窄带声信号的性能进行了比较。理论分析与实验结果表明,激光器在最优重复频率下产生的声信号窄带特性最好;最优重复频率与激光波长、光束半径以及观测角有关;激光脉冲数大于10时,重频法的性能优于长脉冲法;脉冲数为100时,在中心频率处重频法的功率谱密度比长脉冲法高9.3dB。

摘要:从彩色矩阵显示的亚像素排布(SPA)出发,详细分析了亚像素采样(SPS)颜色错误出现的原因及条件,指出了颜色错误与SPA的关系,得出对任意一种SPA颜色错误只发生在与排布错误方向平行且图像输入频率大于Nyquist频率的区域。根据人眼视觉特性,提出了区域混合的颜色误差评测方法。此方法以原图像颜色为基准,最小化结构基元覆盖区域下的颜色误差,对图像累计该误差并以累计结果的各种统计指标作为显示图像与原始图像颜色偏差的一种度量。计算结果与仿真实验的分析结果相符,能够正确反应出SPS对混色问题的影响。

摘要:利用逐点写入法在去涂敷层的普通单模通信光纤中直接写入了长周期光纤光栅(LPFG),实验获得的LPFG在C波段的谐振波长1 538.8nm,衰减强度达10.63dB。其氯化钠和蔗糖溶液浓度传感特性实验表明,随着盐溶液浓度的增大,LPFG的谐振波长向左线性漂移,盐浓度每增加1%,波长向左漂移约0.05nm;随着糖溶液浓度从0%增大为50%,LPFG的谐振波长向左非线性漂移量高达约8nm。实验结果表明:飞秒激光逐点写入法操作简单,容易控制诱导的周期性折射率微扰在纤芯和或包层的位置,从而制备出对低浓度液体敏感的LPFG化学传感器;同时飞秒激光写制的LPFG具有较高的外界环境灵敏度,有望用在化学浓度传感中。

摘要:由于Rb蒸气的吸收峰随缓冲气体气压存在漂移,利用体布拉格光栅(VBG)实现线宽压窄的同时,实现泵浦半导体激光器中心波长的可调谐也是十分必要的。本文采用国内封装的半导体激光阵列(LDA),利用VBG的温度特性,实现了线宽不大于0.3nm的同时,激光器中心波长从779.89nm到780.35nm可调谐。该激光器可以通过叠阵方式用于Rb蒸气的泵浦和激励。

摘要:提出了一种新的准循环低密度奇偶校验(QC-LDPC)码的构造方法,给出了用该方法构造无环四QC-LDPC码的充分条件。并针对光通信系统的传输特点,用此方法构造了适用于高速长距离光通信系统的QC-LDPC(4 221,3 956)码。仿真结果分析表明:在码率为93.7%、误码率BER为10-6时,与广泛用于光通信系统中的经典RS(255,239)码相比,其净编码增益(NCG)提高了约1.8dB;比SCG-LDPC(3 969,3 720)码的NCG提高了约0.2dB,距离香农极限约1.4dB,且远低于PEG-LDPC(4 221,3 956)码的错误平层,这正满足光通信系统中低错误平层的要求。

摘要:利用反应磁控溅射技术,在玻璃衬底上直接生长获得了"弹坑状"绒面结构的ZnO:Al-TCO薄膜。通过梯度O2生长(GOG,gradual oxygen growth)方法改善ZnO薄膜的透过率和绒度特性,并且具有较好的电学性能。通过优化实验,GOG方法生长ZnO:Al薄膜(薄膜结构:11.0sccm/10R+9.5sccm/15R)的"弹坑状"特征尺寸为300～500nm,可见光范围透过率达到90%,方块电阻约为4.0Ω/□,电子迁移率为17.4cm2/V-1.s-1。大面积镀制的ZnO:Al具有良好的绒面结构和电学均匀性,可应用于光伏(PV)产业化推广应用。

摘要:实验制备了质量比为1%的Er3+掺杂75GeS2-15Ga2S3-10CsI(GGSI)硫系玻璃,测试并计算了相关光谱参数,使用多级法计算了设计的光子晶体光纤(PCF)在2.8μm的中红外信号的模场分布。在此基础上,建立了Er3+的四能级粒子数速率-光功率传输方程模型,模型综合考虑了Er3+的交叉弛豫和能量上转换,模拟得到了Er3+掺杂GGSI硫系玻璃PCF在2.8μm的中红外增益与掺杂光纤长度、泵浦功率和信号功率的变化关系。研究结果显示,Er3+掺杂GGSI硫系PCF放大器在2 750～2 950nm波段平均信号增益值超过了40dB,明显优于传统结构光纤的平均信号增益值20dB。

摘要:基于能带工程理论,设计了Si基Ge/SiGeⅠ型量子阱结构。采用超高真空化学气相淀积系统,制备出高质量的Si基Ge/SiGe多量子阱系列材料。当样品中Ge量子阱宽从15nm减少到12nm和11nm时,室温下荧光(PL)光谱观测到量子限制效应引起的直接带跃迁发光峰位的蓝移,峰位的实验值与理论值符合得很好;当Ge量子阱宽逐渐减小到9nm和7nm时,测试得到样品的PL谱峰位却与理论预期出现了较大的差值。进一步的实验表明,这主要是由于量子阱厚度小到一定程度时,量子阱的直接带发光受到抑制,其发光主要源于Ge虚拟衬底。

摘要:采用孪生对靶直流磁控溅射的方法,在室温下制备了ZnO:Al(ZAO)薄膜材料,将其应用于柔性衬底非晶硅薄膜太阳电池的窗口电极。通过调整Ar气流量(1.67×10-7 m3/s～8.33×10-7 m3/s),优化了ZAO薄膜的结构、成份及光电性能。得到如下结论:理想的Ar气流量为3.33×10-7 m3/s,此时ZAO薄膜具有较高的晶化率和C轴择优取向,薄膜的霍尔电阻率达为4.26×10-4Ω.cm,载流子浓度达到1.8×1021cm-3,可见光波长范围内的光学透过率达到85%以上。将优化后的ZAO薄膜用于柔性衬底非晶硅薄膜太阳电池的窗口电极,转化效率达到了4.26%。

摘要:提出了干涉型光纤传感器的相位生成载波(PGC)解调的一种改进方法。在传感信号的幅度较小的情况下,该解调方法只由基频信号对输入信号混频,就可以得到与原始传感信号波形成正比的信号,从而提高整个解调过程的效率。仿真分析及实验结果都验证了改进算法的可行性。在基于马赫-曾德尔干涉仪(MZI)以及外调制方式的信号检测实验中,采用该解调方法所得信号和原信号相关系数达0.99以上。

摘要:以马赫-曾德干涉仪(MZI)原理为基础搭建了臂长差为3km的光纤延时自外差(FOSHI)测量系统,测量了1 582nm分布反馈型(DFB)二极管激光器(LDs)在温度调谐下输出的瞬态特性,包括LDs输出波长及线宽。结果表明,DFB LDs输出光波长随调谐温度呈线性关系,通过对光电流功率谱密度函数的洛伦兹线型拟合得到LDs的线宽为3.24MHz,与3MHz理论值相近。

摘要:建立了基于布里渊时域反射(BOTDR)技术的分布式光纤传感入侵定位检测系统。采用自制的光纤单纵模分布反馈(DFB)激光器,利用边缘滤波(BPF)技术,简化了BOTDR系统中频率解调的方法,实现了对入侵应变事件的快速定位与检测。实验结果表明,当探测范围为10km时,系统的定位空间分辨率达到5m,应变分辨率达到200με,可以满足入侵定位实时检测的需求。

摘要:为了实现土壤压实度检测,建立了土壤压实度的激光图像测量系统。首先采集土壤激光图像,并采用4邻域平均法对其平滑去噪;其次,采用Canny算法提取出激光图像中的激光光斑;然后选择含水量、激光光斑半径、吸收系数和散射系数作为分类器的输入特征参数;最后,利用反向传播(BP)神经网络预测压实度。实验结果表明,BP神经网络经过11次学习后,达到测量精确度的要求;与环刀法实际测量值相比较,平均绝对和相对误差在2%左右。因此,本文测量系统的检测精确度满足土壤压实度的检测要求。

摘要:采用一种基于多峰分布最大类间方差(Otsu)方法检测垩白米粒。首先利用垩白米粒图像的灰度分布具有多峰分布这一特性,应用数理统计方法进行多峰分布度测度。然后根据垩白米粒图像中垩白部分具有白色不透明这一物理特征将垩白米粒图像的灰度级分成3类,通过使用最大类间方差法确定两个分割阈值,并且检测出大米中垩白部分面积。由于使用了区域控制分割,使得最大类间方差阈值的确定具有自适应性和准确性特点。实验结果表明,本文采用的方法对垩白米粒检测正确度为97.4%,效果好于基于形态学分水岭的检测算法。

摘要:提出了测量超短激光脉冲混合啁啾方向的方法。这种方法是基于混合啁啾方向随干涉自相关(IAC)信号不对称性及超短激光脉冲光谱不对称性的变化而变化。据此,得到用(IAC)包络差值信号及超短激光脉冲光谱判断线性啁啾与平方啁啾的方向。采用IAC二次谐波检测系统对加浓染料激光器输出的脉冲进行了测量,获得了被测超短激光脉冲的线性啁啾值及平方啁啾值的正与负。从而实现了对超短激光脉冲混合啁啾方向的测量。

摘要:提出了一种非接触无损测量的指纹采集数字全息方法。构建了一套反射式离轴菲涅耳数字全息系统,研究了重构指纹振幅和相位图像的方法,并对引入的相位畸变用最小二乘曲面拟合法予以校正。实验中,对刑侦现场容易遗留犯罪嫌疑人潜在无色指纹的多种样品进行了指纹采集,同时得到了清晰的振幅像和相位图像。相位图像的获取增强了指纹信息量,充分表明了数字全息指纹采集方法运用于警用领域指纹采集的可行性,特别是对于无色指纹及其他弱强度信息的指纹更有实用意义。

摘要:基于小波系数相关性,提出了一类具有较高正确检测率的空域隐写通用型检测方法。首先利用互信息分析秘密信息嵌入对图像小波系数在尺度方向和空间方向相关性的影响,并使用马尔可夫模型挖掘小波系数层内和层间相关性,提取转移概率矩阵作为特征;然后对提取的特征进行加权融合并结合Fisher线性判别(FLD)分类器进行分类。针对LSB(least significant bit)、LSBmatching和SM(stochastic modulation)隐写算法的实验表明,在不增加计算复杂度的情况下,本文方法相比现有的典型空域隐写通用型检测方法,正确检测率有明显提高。

摘要:针对旋转失真的人耳图像难以识别的问题,提出一种新的人耳身份鉴别算法。首先将一幅人耳图像等分为若干个子图像,将每个子图像等分为若干个子区域;然后利用每个子图像中灰度梯度最大的子区域位置信息构筑人耳图像特征矩阵,将特征矩阵在空间上直接对准进行人耳匹配。在北京科技大学(USTB)的人耳图像库遍历的实验结果表明,通过与分块快速傅立叶变换(FFT)和分块均值标准差的人耳特征提取方法比较,提出的算法对具有±30°旋转的人耳库达到98.89%的正确识别率(CRR),说明算法对旋转失真的人耳图像具有很强的适应性,而且系统响应时间仅为21.33ms,是一种具有高实用性的有效身份鉴别方法。

摘要:为解决光照大范围变动条件下跟踪运动目标丢失问题,本文基于光照估计的算法建立光照模型,对跟踪视频中的光照进行估计,然后结合图切割算法计算出运动目标的光流向量,利用光流向量进行目标跟踪。实验表明,本文算法对光照的改变具有一定的适应性,可以准确地跟踪目标,提高了跟踪算法的鲁棒性。

摘要:针对推扫式遥感成像,基于压缩感知(CS)理论,提出一种利用低密度探测器获取高分辨率遥感图像的新方法。在推扫过程中,采用可编码的行间转移面阵电荷耦合器件(CCD)并使其工作于时间延迟积分(TDI)模式,在随机曝光控制电路的控制下实现对场景信息的编码感知;通过计算成像,从感知的数据中重构出高分辨率遥感图像。这种基于CCD-TDI模式编码感知的高分辨率遥感计算成像方法,可以增强成像分辨率和提高输出图像信噪比。仿真结果验证了本文方法的有效性。

摘要:立体图像质量是评价立体视频系统性能的有效途径,而如何利用人类视觉特性对立体图像质量进行有效的评价是目前的研究难点。本文通过分析最小可察觉失真(JND,just noticeable distortion)视觉感知模型,并结合反映图像结构信息的奇异值矢量,提出了一种基于JND的立体图像质量客观评价方法。评价方法由图像质量评价和深度感知评价两部分组成,首先提取反映图像质量和深度感知的特征信息作为立体图像特征信息,然后根据立体图像的不同失真类型情况对其特征进行融合,通过支持向量回归(SVR,support vector Regression)预测得出立体图像质量的客观评价值。实验结果表明,采用本文提出的客观评价方法对立体数据测试库进行评价,在不同失真类型或混合失真评价结果中,Pearson线性相关系数(CC)值均在0.94以上,Spearman等级相关系数(SROCC)值均在0.92以上,符合人眼视觉特性,能够很好地预测人眼对立体图像的主观感知。

摘要:采用离散偶极子近似(DDA)方法,对不同间距的Au纳米粒子阵列在不同介质情况下的消光特性进行仿真分析。分析结果表明,消光峰值波长和强度随纳米粒子间距的减小而增大,但在间距较大的情况下折射率灵敏度基本不变。实验测量结果也表明,不同的密度分布的Au纳米球阵列对应了基本相同的折射率灵敏度。因此,在纳米粒子间距较大时,纳米粒子阵列局部分布的不均匀不会改变整体的折射率灵敏度,相同的消光峰值波长红移量对应相同的介质折射率变化量。

摘要:研究了He-Ne和CO2激光对灯盏花种子的影响。采用激光照射灯盏花种子,然后用紫外光谱和高效液相色谱(HPLC)分析种子的提取物。结果表明,激光照射能影响灯盏花种子中的化学成份,且短时间的照射比长时间照射要显著,CO2激光比He-Ne激光显著。种子中的灯盏乙素在用CO2激光照射0.5min的种子中含量高于其他条件。激光能影响灯盏花种子中的化学成份,因此对灯盏花的繁育生长能有所帮助。

摘要:为了提高医学图像配准过程中的测度曲线光滑性和运算速度,本文利用图像的灰度概率分布作为确定性信息,同时利用非整数网格位置处的灰度随机性信息,定义了融合确定性信息和随机性信息的置信区域(DSCR);结合最近邻域插值法,提出了基于DSCR的最近邻域插值法(DSCRNN)。使用DSCRNN插值方法得到测度在整数平移位置处的值是准确无误差的。通过医学图像之间的刚体配准实验,从函数曲线、运算时间、抗噪鲁棒性和收敛性能方面对比分析了8种插值方法,结果表明,相对其它插值方法,DSCRNN插值方法在不牺牲插值速度的前提条件下可以提高归一化互信息(NMI)测度的收敛性能和抗噪声能力。