摘要:设计并制作出了一种基于MEMS静电微镜驱动器的光纤相位调制器。MEMS静电驱动器采用垂直梳齿驱动技术,驱动硅微反射镜沿其法线方向的垂直平移运动以实现入射光波的光相位调制。MEMS静电微镜驱动器与光纤准直器耦合构成MEMS光纤相位调制器,避免了拉伸光纤或改变折射率的困难,具有MEMS技术批量制造、低成本等优势。采用MEMS工艺成功制作出MEMS光纤相位调制器,并实现Michelson光纤干涉仪。利用ASE宽带光源对光纤相位调制器的静态调制特性进行测试,采用Michelson光纤干涉仪对光纤相位调制器的动态调制特性进行测试,结果表明,MEMS光纤相位调制器50V偏压实现了1 550nm光波的2π相位调制,当器件谐振频率为7.15kHz以及交、直流电压幅值分别为12.5V时,响应幅值可达6.8μm,可以实现多个2π的相位的正弦调制。

摘要:利用交替放置的两个相同周期性刻槽板,对放置于套管中的单模裸纤和待测媒质施力,形成了具有复合光波导结构的长周期光纤光栅(LPFG)。实验研究了不同折射率待测媒质对LPFG传输谱的影响。结果表明:复合波导光栅的光谱呈现双谐振峰现象,且中心谐振波长随待测媒质折射率增大向短波长方向移动;包层模阶次越高,其中心谐振波长移动量越大。当折射率从1.33变化到1.43时,LP14包层模的中心谐振波长变化了7.2nm,所对应的传感器折射率灵敏度约为2.78×10-4 RIU。

摘要:为实现光电振荡器(OEO)输出频率的连续可调,提出一种新型的基于非线性色散补偿光栅(FBG)实现可调谐OEO方案。本文方案不需要电滤波器,且振荡频率随着光源的波长变化而变化。其中,三阶色散补偿FBG可以采用FBG重构算法设计。当光源波长从1 550.6nm变化到1 551.4nm时,相应的色散为340～1 460ps/nm,输出频率的调谐范围为6.5～13.5GHz,实现了振荡频率的大范围可调谐。

摘要:针对光纤布拉格光栅(FBG)传感器用于精确测量应力/应变场合时需屏蔽或补偿其温度灵敏性,本文在FBG化学镀Ni保护的基础上加入ZrO2微粒,形成Ni-ZrO2化学复合镀层,既具有金属镀层的保护作用,同时又实现了FBG的温度降敏。经元素分类扫描(EDS)测试,Zr元素的质量含量为30.12%,Ni元素的质量含量为67.87%;经扫描电镜(SEM)检测,复合镀层与FBG传感器结合紧密。对两支Ni-ZrO2化学复合镀保护的FBG传感器进行了多次30～90℃的温度传感实验,相比于化学镀Ni的FBG,其温度灵敏系数平均下降了34.59%。这表明,经Ni-ZrO2化学复合镀保护的FBG传感器具有温度降敏的特性。

摘要:对级联长周期光纤光栅(C-LPFG)的温度敏感特性进行了理论和实验研究。讨论了C-LPFG的谐振波长温度灵敏度与包层模的阶次、光纤光栅周期的关系,进行了20～80℃温度传感实验,实验结果表明,谐振波长与温度成线性响应,升降温数据的重复性比较好,测得其谐振波长温度灵敏度为0.250 1nm/℃、而相同参数的LPFG所测得的谐振波长温度灵敏度为0.131nm/℃。表明,C-LPFG的温度灵敏度远高于同样参数的LPFG。

摘要:提出了一种拉杆式的光纤光栅应变传感器,并进行了理论分析和传感器标定实验研究。传感器由悬臂梁组成弹性系统,将光纤粘贴于悬臂梁内锥形孔内,利用拉杆传递监测对象表面应变变化。实验结果表明,传感器的应变灵敏度为1pm/με,线性度为0.994;温度灵敏度为16pm/℃,线性度为0.996。可应用于高精度要求下的应变测量。

摘要:为解决大功率光电芯片散热问题,构造了一种新结构一体化平板热管。利用超轻多孔泡沫金属作为毛细吸液芯,以水、丙酮和乙醇为工质,在不同充液比、加热功率和倾角条件下对新结构热管的热性能进行了研究,结果表明,这种新结构平板热管不仅消除了热管与散热片间的接触热阻,而且使整个散热翅片也处于均温状态,当功率达到380W、热流密度超过445 W/cm2时,热管仍具有较好的均温特性,且热阻较小,可达0.04℃/W。在3种工质中,水是最佳工质选择,且当充液比为30%时具有较好的效果。实验表明,以泡沫金属为吸液芯的新结构一体化平板热管具有很好的传热性能,并扩展了承载大热流密度的能力。

摘要:针对大功率LED散热能力较其它照明灯具差这一问题,研制了一种应用在多芯片大功率LED散热上的回路热管装置,并研究了热负荷、倾角等对热管的起动性、均温性和热阻等的影响。试验结果表明,所设计的热管散热器的热阻在0.48～1.47K/W之间;在蒸发器倾斜角为0°和30°时,蒸发器的均温性分别被控制在1.5℃和4.3℃以内。因此,将这种结构的热管应用在大功率LED散热系统中时,首先应该对蒸发器倾斜角度对系统散热性能的影响进行测试评估。

摘要:对提取太阳电池参数的解析和显函数两种方法进行了比较研究。结果表明,两种方法均可以正确拟合太阳电池电流-电压特性,显函数方法的拟合精度比解析方法高约1倍,而解析方法的运行时间约是显函数方法的1%。在解析方法中,最大功率点选取将影响拟合参数的结果;而显函数方法,初始值的选取将影响太阳电池参数的拟合结果,选择合适的初始值可以大大提高太阳电池参数的拟合精度。

摘要:基于单壁碳纳米管(SWCNTs)作为光学可饱和吸收体(SA)的恢复时间快(<1ps)、饱和光强低、锁模自启动、工作光谱范围宽且制备方法简单、成本低、化学稳定性好、易与光纤兼容等优点,利用SWCNTs-SA实现了稳定脉冲序列输出的实验结果。利用聚甲基丙烯酸甲酯(PMMA)易成膜且机械性能良好的特点,将SWCNTs与PMMA一起分散在二氯化苯(DCB)溶液中,运用光学诱导作用将SWCNTs吸附在单模光纤(SMF)端面,并加热固化成膜。在光纤激光器环形腔结构中引入SWCNT/PMMA薄膜作为SA,获得了具有稳定的重复频率为8.366MHz的基频锁模脉冲序列,其中心波长在1 562nm,脉冲宽度为1.2ps。

摘要:基于一体化封装基板,制备了大功率白光LED。以低热阻的一体化封装基板为基础,设计了结温测量系统。利用光谱仪测得不同结温下LED的光电参数,并对其机理进行了分析。在工作电流为0.34A,所研究温度范围为10.8～114.9℃。实验结果表明,一体化封装的LED结温与正向电压、光通量、光效和色温有着良好的线性关系;结温的变化对主波长及色坐标影响甚微;结温的上升导致蓝光段强度下降且光谱发生红移,黄光段强度上升且光谱发生宽化,峰值波长由450nm转为550nm。

摘要:制备了结构为ITO/Rubrene/C70/BCP/Al的双层有机太阳能电池(OSCs),通过优化缓冲层BCP的厚度研究了BCP对OSCs性能的影响及其作用机理。实验发现,BCP厚为6nm时,器件的效率最高达到1.78%,同时获得了较大的开路电压0.901V。相对于没有缓冲层,器件的效率、短路电流、开路电压和填充因子分别提高了432.9%、74.8%、95.4%和55.5%。

摘要:采用再生锁模光纤激光器作为高质量微波源的振荡级,产生了高质量的微波信号。为了保证振荡环路的稳定性,采用了锁相技术和腔长控制;采用"单模光纤(SMF)+法拉第旋光镜(FRM)"的结构代替了全保偏光纤,在腔内存在偏振扰动的情况下保证了系统稳定并降低了系统成本;在光生微波环路中加入了半导体光放大器(SOA),有效地提高了边模抑制比。最后,获得了的相位噪声为-98dBc/Hz(@10kHz)、线宽小于5Hz的20GHz微波信号。在10h的观测时间内,频率漂移小于2Hz,频率长期稳定性优于1×10-10。

摘要:针对用蓝光芯片激发YAG黄色荧光粉实现白光LED的光谱中缺少红色波段成份导致的显色性较差,通过在YAG荧光粉中混合质量分数分别为1%、3%、5%和10%的有机红光材料MEH-PPV,以提高白光LED的显色指数。将制备的白光LED加700mA冲击电流,通过对冲击前后光谱变化的分析结果发现,在大电流冲击下,由于散热不完善,PN结的热阻非常大,导致LED芯片快速老化,并且使有机材料MEH-PPV分解而大量失效;但是对比冲击前后黄光波段的光谱几乎没有变化。这表明,虽然MEH-PPV可以提高器件的显色指数,但是稳定性远不如YAG荧光粉。

摘要:提出了一种反射式结构的掺杂向列液晶(NLC)光子晶体光纤(PCF)电场测量传感器。传感器由小于1cm长的掺入液晶实芯PCF构成,在掺杂光纤端面镀Ag膜以提高端面反射率。通过实验,测量出了反射光强随电场强度增加的变化情况,证实了设计的传感器可以用于电场在1.4～3.7kVrms/mm范围内的电场测量,同时获得了镀膜对反射光强的影响以及对传感器灵敏度、精度的影响。

摘要:在传统的Si基OLED微显示器像素阳极工艺流程基础上,提出利用互补金属氧化物半导体(CMOS)工艺制作像素阳极的一次图案化工艺,从而精简工艺流程,节省投资。分析了常规CMOS工艺中Al作为像素阳极表面材料对OLED微显示器光电性能的影响,开发了一种Si芯片作为微显示器基板,最小像素面积为12mm×4mm,在其表面制作有机发光材料,形成Si基OLED微显示器。实验结果表明,在5V驱动电压下,本文研制的OLED微显示器发光强度可达1 000cd/m2以上,电流密度0.1mA/mm2以上,光电响应速度280ns以下,表明利用常规CMOS工艺开发Si基微显示器的可行性。

摘要:提出一种基于自映像原理的多模应力传感器。通过测量透射谱中满足自映像条件的波峰波长,解调纵向应力的大小。分析了传感器中多模光纤(MMF)结构参数对透射谱的影响。0～4 400με纵向应力范围的实验结果表明,透射光谱峰值波长的漂移与应力之间呈良好的线性关系,应力敏感度为1.29pm/με。本文传感器制备简单,对MMF的长度精度要求不高。利用多模干涉仪(MMI)的带通特性,可以通过简单地并联不同长度的无芯光纤传感器实现多路复用。

摘要:设计并制备了一种热光聚合物微环谐振腔滤波器。微谐振环采用跑道型结构,通过光束传播法(BPM)对其弯曲半径进行了设计和优化。采用传统的接触式光刻曝光工艺制备了微环谐振腔滤波器并对其进行了光谱测试,实验结果表明,所设计的器件在1 550nm附近的自由光谱范围(FSR)为112pm,消光比约为12.8dB,3dB带宽约为0.026nm,品质因子Q为5.96×104,调制效率是6.13pm/mW;同时测量了器件的响应时间,得到的响应时间约为1.5ms。

摘要:研究了改善高精度光纤陀螺阈值的方法,提出导致阈值增大的原因是陀螺存在死区,而死区主要由调制解调电路中的电子交叉耦合干扰引起。对光纤陀螺仪的数字闭环传递模型进行了修正,增加了反馈通道对前向通道中探测器输出信号的电子交叉耦合干扰项,并利用此模型对死区进行了实时动态仿真,仿真分析结果基本和实验现象吻合。与采取随机调制的方法不同,本文主要采取优化电子电路设计、改善电路电磁兼容性等方法抑制死区,同样取得了较好的效果。提出了一种新的测试光纤陀螺仪的阈值方法,测试结果表明,优化设计后,陀螺仪的阈值与陀螺的噪声水平相当。

摘要:针对光正交频分复用(OFDM)系统中峰值平均功率比(PAPR)较高的缺点,研究了削波法降低PAPR的原理;根据这一原理,通过大量数据分析计算,建立了基于MQAM调制下光OFDM系统中的削波噪声模型;由所建立的模型,直接计算得出不同调制下光OFDM系统削波后的误符率。仿真结果表明,每种进制调制下,根据本文建立的削波噪声模型与OFDM具体系统模型仿真所得到的两条曲线基本吻合,并且这两条曲线在不同削波比下的最大均方误差(MSE)不超过1.26×10-2。这充分论证了所建立的削波噪声模型的可行性与适用性。

摘要:分析了独立的双伽马衰落信道下采用分集接收技术的相干光通信系统的平均输出信噪比(SNR)、通信中断概率和平均误比特率。首先,利用多项式定理推导平均输出SNR的精确表达式;其次利用正随机变量的平均值不等式推导出SNR下界的概率密度函数(PDF),并进而得出通信中断概率和外差同步二进制相移键控(BPSK)平均误比特率的联合上界。回避了直接求取SNR的PDF,降低了性能分析的复杂度。结果表明,分集接收有效地克服了大气湍流对系统性能的影响,且分集路数越多,性能改善越明显,但强弱湍流区的性能差异也越大;所得到的性能上界与已有的Monte-Carlo模拟结果十分接近。

摘要:研究了Si衬底上外延Ge薄膜中的应变。在超高真空化学气相沉积系统中生长Ge薄膜,采用高精度X射线衍射(XRD)和拉曼散射光谱检测薄膜的组份和应变。结果表明,外延薄膜的组份为纯Ge,没有Si的扩散;Ge薄膜中存在少量应变。Ge薄膜XRD峰位和拉曼散射峰位的偏移是由残余应变引起的。定量计算了热膨胀失配引入的张应变和晶格失配引入的压应变与Ge薄膜生长参数的关系,张应变随着生长温度的升高而近似线性增加,压应变随着生长厚度的增加按反比例减小,Ge薄膜最终应变状态由两者共同决定。理论计算值与实验结果吻合良好。

摘要:研究了金属有机化合物化学气相沉积(MOCVD)系统外延高Al组分较厚AlGaN薄膜材料的生长技术。实验发现,AlGaN/GaN结构中的AlGaN材料的相分离现象可能是由于过低的生长V/III以及材料所受的张应力状态所致,而V/III过高时则会出现Al源的并入效率饱和。采用AlN过渡层技术,外延生长了表面无裂纹的45%Al组分较厚(100～200nm)AlGaN薄膜材料。所得材料的Al组分与气相Al组分相同,(0002)面X射线衍射(XRD)双晶摇摆曲线半高宽(FWHM)为376arcsec,并发现AlN过渡层的质量影响着其上AlGaN材料的Al组分与晶体质量。实验观察到AlGaN材料的表面形貌随着样品中Al组分的增加从微坑主导模式逐步转变为微裂主导模式,采用AlN过渡层可延缓这一转变。

摘要:在Si(100)衬底和Ti/Si(100)衬底上分别制备了ZnO薄膜,探讨了Ti缓冲层对ZnO薄膜结构和缺陷的影响,利用X射线衍射(XRD)测试了ZnO薄膜的晶体结构及择优取向,利用原子力显微镜(AFM)观察ZnO薄膜的表面粗糙度(RMS),利用光致发光(PL)光谱检测了ZnO薄膜的缺陷,利用四探针法测试了ZnO薄膜的电阻率。结果表明,在Ti/Si(100)衬底上、衬底温度350℃的条件下,制备的ZnO薄膜表面光滑、缺陷少、电阻率高且具有高C轴取向。本文这一工作对于压电薄膜缺陷分析及高性能ZnO的声表面波(SAW)器件研制有重要意义。

摘要:采用溶胶-凝胶法和旋转涂覆法在FTO导电玻璃上制备ZnO种子层,以Zn(NO3)2和六亚甲基四胺(HMT)的混合溶液为生长液在ZnO种子层上制备出ZnO纳米棒薄膜,利用X射线衍射(XRD)、扫描电镜(SEM)对ZnO种子层及纳米棒薄膜的晶相及表面微观形貌进行了表征;研究了生长液浓度、生长时间对ZnO纳米棒薄膜生长的影响。实验表明,制备排列整齐的ZnO纳米棒阵列薄膜最佳条件为90℃环境下,基底竖直放置在0.025mol/L的生长液中,生长4h,纳米棒平均直径80nm左右。从新鲜草莓、桑葚中提取天然色素,对ZnO纳米棒电极进行敏化,组装成光电池;测试敏化电极的吸收光谱及光电池的伏安特性曲线。结果表明,桑葚色素在可见光区有更强的吸收特性,由桑葚色素敏化的电极组装的光电池,在模拟太阳光下,得到开路电压为228.75mV,短路电流为189μA,填充因子为0.37,光电转换效率为5.5×10-4。

摘要:将ZnS/SiO2量子点与PVP在甲醇溶液中充分混合作为活性层材料,通过匀胶方法制备了ITO//ZnS/SiO2∶PVP//Al结构的电致发光(EL)薄膜器件。器件的EL光谱由510～560nm波段的绿光发射和相对较弱的蓝紫光(400nm左右)发射组成,通过对发光光谱的分析发现,上述两个区域的发射均来自ZnS的缺陷能级。其中,绿色发光峰来源于较低能态的缺陷能级;而高能区域的蓝色发光则是由于高能态的缺陷能级俘获电子的几率增大,在这过程中,PVP形成的能级阶梯有效增加了高能态缺陷能级俘获电子的几率,提升了高能波段的发光效率,相应地,器件的色坐标也随之从(0.37,0.42)变化到(0.30,0.34),趋于白光发射。

摘要:采用水相法制备了颗粒尺寸为3.75nm的硒化锌(ZnSe)量子点,采用表面活性剂将ZnSe量子点转移到有机相聚(2-甲氧基-5-辛氧基)对苯乙炔(MO-PPV)中,获得了MO-PPV/ZnSe复合材料。通过对MO-PPV和ZnSe量子点的吸收光谱(ABS)和光致发光(PL)光谱的研究发现,随着ZnSe量子点掺杂浓度的提高,复合材料的发光强度明显增强,发光峰位置出现了蓝移。当ZnSe∶MO-PPV的质量比为1∶0.181时,发光峰位置蓝移10nm。结果表明,MO-PPV与ZnSe量子点之间存在着能量传递,这是导致MO-PPV/ZnSe量子点复合材料具有PL增强的重要原因。

摘要:通过水热法制备了不同质量分数(0%,0.5%,1.0%和1.5%)的Al 3+掺杂ZnO纳米棒,扫描电镜(SEM)、X射线衍射(XRD)、紫外-可见(UV-vis)吸收光谱等测试结果表明,通过这种方法得到了较为规整的ZnO纳米阵列,结晶良好、具有明显的c轴生长取向;掺杂浓度的增加对产物的形貌和晶体结构产生了明显的影响。通过瞬态光谱和面电阻测试发现,Al 3+掺杂提高了ZnO传导电子的能力。将Al 3+掺杂的ZnO纳米棒同时作为电极与电子传输层,应用于有机太阳能电池器件中,在低浓度(0.5at.%)掺杂时得到最佳的器件性能,相比于未掺杂的ZnO纳米棒,短路电流提高了30%,光电转化效率提高了50%。

摘要:针对常规光栅条纹反射三维形貌测量方法中对实际参考面的需求,提出了基于虚拟参考面方法。在系统标定阶段,通过向标定用平面镜投射一幅特殊标记的棋盘格图像,将其在平面镜另一侧成的虚拟像所在的平面定义为虚拟参考面。根据虚拟参考面上各点与编码光栅条纹相位间的对应关系,经计算可直接得到测量所需的两垂直方向的参考相位分布,从而无需在工件测量前首先对实际参考面进行相位提取操作。与常规光栅条纹反射三维形貌测量方法相比,由于避免了对参考平面测量的需求,本文方法获得的参考相位分布,在保证测量精度的同时提高了测量速度,降低了测量的复杂性,有利于系统的集成化。搭建了光栅条纹反射三维形貌测量系统,采用基于虚拟参考面的光栅条纹反射方法对超精密加工平面镜和组合台阶的表面形貌进行测量,建立相位偏移与被测工件表面梯度的对应关系,由梯度恢复工件表面高度,测量精度达到50μm左右。

摘要:针对基于图像分割的室内视觉导航地图创建方法存在无法准确获取导航地图等问题,提出一种利用激光投射的创建方法。在室内天花板上安装激光发射装置,通过激光光斑在图像中实际位置与预测位置的差计算投射区域的高度,利用获得的高度信息创建导航地图。搭建了验证导航地图创建算法的实验平台,实验结果表明,本文方法能够获得地面高度分布,可以创建准确的室内导航地图。

摘要:提出了一种基于Hash函数和汉明码的分散式相关块半脆弱水印算法,用于图像完整性认证及内容篡改定位。将原始图像划分为互不重叠的块,进行多次Logistic混沌映射,定位每个块的相关块,得到汉明码编码需要的bit序列;进行汉明码编码,认证图像的完整性。实验结果表明,本文方案有较好的图像保护能力,能检测和定位各种恶意篡改,例如插入、模糊、锐化、对比度修改和爆裂位,能成功抵抗VQ攻击。

摘要:为了减少光照变化对人脸识别算法的影响,提出了一种基于非下采样Contourlet变换(NSCT,nonsubsampled contourlet transform)的光照不变特征提取方法。人脸图像经过对数变换(LT)后,利用NSCT进行分解,得到图像的低频子带和高频方向子带;根据高频子带中NSCT系数的概率分布,给出各子带的自适应阈值,并采用折衷阈值函数进行滤波;对滤波后的子带进行NSCT逆变换,得到人脸图像的光照不变特征。在Extended Yale B和CMU PIE人脸数据库上的实验结果表明,本文方法能有效减少光照影响,显著提高了识别率。

摘要:针对多摄像机全景成像系统在近距离观测时全景图像存在视差失真和拼接费时的问题,提出了一种自适应调整相邻图像间变换矩阵的快速拼接算法。算法根据相邻图像重叠区域的匹配程度,采用快速自适应优化调整算法确定最佳变换矩阵参数,从而实现全景视频图像的无缝拼接。实验结果表明:本文提出的算法可以快速实现多摄像机全景视频图像的光滑拼接,满足近距离全景视频观测的实际要求。

摘要:为了进一步突出图像结构中人眼敏感的重要特征,采用复数矩阵表示图像结构,将图像的局部方差和像素灰度值分别作为复数的实部和虚部。进而对复数矩阵进行分块奇异值分解,分析了传统奇异值分解图像质量评价方法的特点,将复数矩阵每一分块奇异值分布的标准差作为分块图像结构的表征,分别计算参考图像与待测图像对应图像分块奇异值标准差,从而得到了图像结构失真映射图谱,通过计算图谱中的数据分布特征得到最终的量化评价结果。采用LIVE数据库中包含5种失真类型的779幅测试图像验证所提的算法。试验结果表明,本文方法采用复数矩阵描述图像结构信息,平衡了对各种失真类型的敏感程度,与人眼视觉感知(HVS)的一致性优于传统方法。

摘要:为了提高土壤中激光诱导土壤等离子体光谱的质量,以纳秒脉冲激光作为激发源,研究了CsCl作为土壤样品添加剂对等离子体辐射特性的影响。实验结果表明,在激光能量为200mJ的条件下,CsCl添加剂能够明显增强等离子体的辐射强度。对于土壤样品中的元素Al、Fe和Ti,添加剂含量为20%的谱线强度比无添加剂时的分别提高了42%、39%和54%,光谱信背比分别提高了8%、24%和28%,而且元素Fe和Ti的光谱线宽度变窄了。对激光能量分别为300mJ和400mJ条件下的等离子体光谱也进行了研究。