2014(2):207-212.
摘要:为进一步提高太阳能电池可靠性筛选的准确性, 改进以往1/f噪声筛选方法存在的分析频率单一、偶然因 素大和抗干扰能力差等弊端,提出了一种利用整个低频段(0.25~10 kHz)噪声进行可靠性筛选的方法——基于 Gower相似系数的可靠性筛选方法。利用建立的低频噪声测试系统,测量 同一批次130 片太阳能电池噪声功率谱并按照本方法将这130片太阳能电池分为Ⅰ(可靠性最高)、Ⅱ、Ⅲ(可靠性最低) 3类。将本方法测量结果和原有1/f噪声筛选方法结果进行对比, 通过4片典型太阳能电池样本说 明了本方法更为准确合理。实验结果表明,对相同的130片太阳能电池,1/f噪 声筛选方法分类结果为:Ⅰ 类44片,Ⅱ类50片,Ⅲ类36片;本方法分类结果为:Ⅰ类的有34片,Ⅱ类42片,Ⅲ类54片。相对于 1/f噪声筛选方法,表明本方法提高了太阳能电池可靠性筛选的准确性,适用 于对可靠性要求高的应用领域。
2014(2):213-216.
摘要:基于标准互补金属氧化物半导体(CMOS)工艺流程, 设计了p+/N-well和n+/p-sub两类结构的太阳能电池单元,通过分 析影响电池性能参数的主要因素,设计、制备出4种不同单元尺寸的电池结构。测试结果表 明,在标 准测试条件下,面积50μm的单元结 构具有最优的性能参数,其开路电压和短路电流分别为0.49V 和76.61μA/mm2,最大输出功率达29.44 μW/mm2,光电转换效率为2.94%。基于优化的器件结构,将两 类不同结构的电池单元串联实现了高压输出的太阳能电池,电池的输出电压为0.95V,短路电流和最大输出功率分别为13μA/mm2和10.5μW/mm2。
2014(2):217-221.
摘要:针对传统光学传感技术气体选择性不高与激光光源 在气体检测中需严格控温的缺点,采用红外宽带光源进行CH4气体的检测,并结合实验 所用气室与光电探测器件参数,利用HITRAN数据库对CH4吸收进行仿真计算,得出了系统 理论探测下限与光 强信号之间的变化规律。在不同CH4浓度梯度的实际测量中,采用快速傅里叶变换(FFT)与 Savitzky-Golay数字滤波相结合的方 法对系统噪声进行处理,将外部因素引起的噪声干扰降低了1个数量级,在不同CH4浓度 梯度的实际测量中,利用CH4浓度和光强调制系数的对应关系对系统进行了标定,并通过 数据拟合得到CH4浓度的反演曲线,相关系数达到0.998,测量灵 敏度低至20×10-6,系统检测下限约为50×10-6 ;与传统化学传感器相比,系统测量误差小于1.5~7.0%,实现了CH 4浓度的精确检测。
2014(2):222-226.
摘要:报道了一种环形腔全光纤掺Yb3+光 纤(YDF)激光器的中出现的多波长锁模现象。在腔内无任何选频元件或常规可饱和吸收 体的情况下,仅靠YDF的非均匀加宽效应以及增益光纤未泵浦部分的等效可饱和吸收作 用实现了稳定的多波长锁模输出,并 进行了相关的分析。当泵浦功率为128mW时,得到了稳定的平均功率 为1.5mW、重复频率为14.85MHz 的基频锁模脉冲序列,边模抑制比为60dB。当泵浦功率逐步增加时,依然可以获得稳定的 锁模脉冲,其 光谱出现了多个波长峰值,中心波长在1035nm 左右,波长间隔平均为1.5nm,调整偏振控制器(PC),波长数和波长 间隔会发生相应的改变。最大泵浦功率达到330mW时,可得到6个等 间距的波长输出,平均输出功率为7.23mW。
2014(2):227-232.
摘要:为提高光学码分多址(CDMA)单用户的安全性,提 出了基于单个偏振调制器(PolM)实现光码移键控(CSK)信号产生的方案,阐 述了其工作原理并进行了仿真和实验验证。 仿真结果表明,采用平衡检测器的CSK系统接收机灵敏度较开关键控(OOK)系统高4. 1dBm;实验结果表明,采用单端接 收的CSK系统最低误码率(BER)为1.15×10-8,引入光阈值器件后系统BER降低到4.02×10 -11,即实现了背靠 背无误码传输。基于速率级能量检测的窃听实验表明,CSK系统可以抵抗速率 级能量检测的窃听者。
2014(2):233-238.
摘要:高能激光器为了获得高光束质量的方形超高斯平 顶分布的激光输出,需要对注入的高 斯激光脉冲的几何轮廓和强度分布进行空间整形。数字微镜器件(DMD,digital moero-mir ror device) 是一种性能优异的、基于数字调制的空间整形器件,具备对比度高、分辨率高和抗干扰能力 强等优点,非常适合高能激光器高电磁干扰的工作环境。基于DMD,研究了 光束空 间整形的算法和实验研究。通过二次整形,光束近场调制度(光强的最大值比平均值)由一 次整形后的1.85∶1下降到1.33∶1,改善了28.1%,能量损耗为35.7%;并且,二次整形后 的光束具有极强的稳定性,在写入整形光阑不变的情况下,输出光束近场调制度的分散度仅 为1.77%,降低了环境的变化、“噪声”的随机分布对光束强度分布 的影响。
2014(2):239-245.
摘要:提出一种基于水热法生长的硅酸铋(BSO,Bi12SiO20)晶体型光学电压传感器,其 电压传感单元主要包括一块BSO晶体和两个偏振器,不需要附加1/4波片。实验结果表明 ,所用BSO晶体样品 具有显著的线性电光效应,可以用于测量交流电压;通过合理利用BSO晶体自身自然旋光性,可以使其电 压单调及线性测量范围均大于以往基于无自然旋光性晶体的电压传感器。实验所用BSO 晶体的自然旋光角度约为132°。实验数据表明,在电光相位延迟的 峰-峰值为2π范围以内, 传感器输出电压仍然能够随被测电压单调地变化。在被测工频电压有效值为108~1300V范围内,实验测量了传感器输出电压随被测电压变化的非 线性响应特性; 在利用应力双折射产生的相位延迟提供光学偏置的条件下,在一定电压范围内,可以实现工 频交流电压的线性测量,相应的电压测量灵敏度约为0.027mV/V,非线性误差小于3.1%。
2014(2):246-251.
摘要:针对基本人工鱼群算法(AFSA)存在的不足,提出了 一种基于生存行为(SB,survival behavior)的AFSA(SB-AFSA)。根据非线性薛定谔方程,建 立了12×40Gbit/s光传输系统模 型,采用最坏信道补偿方案,以偏振度(DOP)作为反馈信号,将S B-AFSA应用于波分复用(WDM)系统多信道偏振模色散(PMD) 自适应补偿。结果表明,搜索补偿后各信道的DOP均达到0.96以上, 眼图恢复良好,补偿信道的误码率(BER)明 显降低,并且SB-AFSA能够实时跟踪补偿PMD的变化,平均跟踪 时间小于0.452ms。
李培丽 , 薛菲 , 黄世杰 , 郑加金 , 梁伟康 , 王莉莉 , 郭海莉
2014(2):252-258.
摘要:提出了一种基于半导体光放大器(SOA)和电吸收调 制器(EAM)实现超宽带(UWB)脉冲波形调制(PSM)的方案,利用SOA的交叉增益调制(XGM) 和增益饱和效应产生高斯单边带(monocycle)信号,利用EAM的交叉吸收调制(XAM)效应控制 泵浦光与monocycle信号的叠加,进而实现UWB PSM。与其它方 案相比,本文方案具有结构简单、易于控制和色散管理相对简单的优势。利用OptiSystem7. 0软件进行了仿 真研究,分析了输入信号功率、调制速率和光源波长对UWB PSM信号的影响,研究了UWB PSM 信号 在光纤中的传输特性。结果表明,本文方案对输入信号波长不敏感。给出了输入信号功率和 调制速率的优化范围。
2014(2):259-263.
摘要:针对相干光正交频分复用(CO-OFDM)通信系统中 相位噪声引起的载波间干扰(ICI)问题,提出一种基于维 纳滤波的相位噪声ICI抑制算法。算法不需要改变OFDM符号原有的结构,只需要利用相位噪 声预先得到的统计数据,通过相关计算,得到ICI的修正项。 由于没有在OFDM符号中添加额外的辅助数据,所以与ICI自消除算法相比,所提出的ICI抑制 算法具有较高的频谱利 用率。仿真结果表明,在相位噪声比率为10-4级别时,基于 迭代 检测的ICI消除算法的误码率(BER)趋于10-4,出现错误平层;而本文所提出的ICI抑制算法能够有效地降低错误平层,改善BER性能。
2014(2):264-269.
摘要:提出了一种采用基于光学相位分集接收技术实现 远程相干光正交频分复用(CO-OFDM)信号的远程光接入方案,并进行了理论研究和仿真验 证。在本方案中,没有使用色散补偿光纤(DCF)或者色散补偿模块(DCM)补偿光纤信道色散 导致的负面效应,原因是CO-OFDM信号能有效抵抗传输过程中色度色散(CD)和偏振模 色散(PMD)引起的负面 效应。仿真结果表明,10Gbit/s CO-OOFDM信号在标准单模光纤(S MF-28)传输320km 后,采用相位估计技术得到的 OFDM电信号,其时域波形的相位抖动幅度更小;与采用光载波自提取技术接收 相位调制CO-OFDM的方案进行比较,测试误差向量幅度(EVM)的结果表明, 本文方案可以获得更好的CO-OFDM信号接收性能,星座图中星座点收敛更加紧 凑,接收的CO-OFDM信号质量更高。
2014(2):270-275.
摘要:针对光突发交换(OBS)网络的多路由机制多是考虑一种业务而对多业务区分的多路由机制研 究偏少这种现状, 提出了一种支持业务区分的多路由(MRSD)机制。在发送各个服务等级的业务之前,首先在 没有共享风险链路的多条 路由上发送请求包获得各条路由上的多种优先级业务的负载情况,然后根据爱尔兰固定点近 似分析法计算 各种优先级业务在不同路由上的丢包率,并为每种优先级业务选择一条使本业务丢包率最小 的路由;在一 个核心节点内,则采用基于额外偏置时间的业务区分方法实现不同优先级业务的区分,将 各种业务根据链路状态信息分配到没有共享风险链路的多条路由上去传输,从而在减少突发 丢失率(BLP)的同时 实现了多种优先级业务在路由上的区分。仿真结果表明,这种多路由机制能够有效降低网络 的BLP,实现区分服务。
2014(2):276-281.
摘要:提出并实验验证了一种采用单个偏振调 制器(PolM)的八倍频微波信号光学产生方法。PolM在大 信号调制下产生多个高阶光边带,通过调节偏振控制器(PC)和检偏器,仅获得偶数阶光边带 ;合理调节其调制指数 (射频信号功率),使得二阶边带被完全抑制,四阶边带功率明显高于六阶及其它高阶边带 。采用光交错 滤波器进一步抑制光载波及六阶边带,仅保留四阶边带,经光电探测器(PD)拍频获得八倍频 微波信号。仿真方案选用25GHz和50GHz信道 间隔的光交错滤 波器,充分利用光交错滤波器的周期滤波特性,在4个频段范围内获得了连续可调的八倍 频微 波信号。实验结果和理论分析有效验证了所提出方案的可行性。
2014(2):282-285.
摘要:采用自组装方法,在3-Aminopropyltrimethoxy silane(APS)分子修饰后的玻璃衬底表面,获得了二维Ag纳 米结构衬底。在波长为532nm激光激发下,研究了沉积在衬底表面的 Rhodamine 6G(Rh6G)分子的拉曼光谱特性。结 果表明,制备的二维Ag纳米结构衬底具有强的拉曼增强特性,增强因子可以达到 107 倍。这说明,在外光场作用下,制备的Ag纳米结构衬底表面能够形成的强局部电磁场分布, 可以有效提升探针分子的光谱辐射效率,从而获得高增强拉曼散射。
杜建 , 陈新亮 , 刘彩池 , 倪牮 , 侯国付 , 赵颖 , 张晓丹
2014(2):286-292.
摘要:氧化铟锡(ITO)同时结合 了可见光范围内高透过率和高电导率等特性,被广泛应 用于Si基薄膜太阳电池中。本文侧重研究了采用反应热蒸发(RTE)技术低温(约160 ℃)生长ITO透明导电薄膜过程中 不同Sn掺杂含量对薄膜微观结构以及光电性能的影响。实验结果表明,随着Sn掺杂含量的增 加,ITO薄 膜微观结构稍有变化,薄膜的电子迁移率呈现先增大后减小的趋势,薄膜的光学带隙一定程 度上呈现展宽 趋势;对于较高的Sn掺杂含量,在低温条件下电离杂质散射和中性杂质散射成为影响电子迁 移率降低的重 要因素。经过薄膜生长优化,较佳的Sn掺杂含量为6.0wt.%,ITO 薄膜电阻率为3.74×10-4 Ω·cm,电子迁移 率为47cm2/Vs,载流子浓度为3.71×10 20 cm-3,且在380~900nm波长范围内的平均透过率约87%。将其应用于结构为SS/Ag/ZnO/nip a-S iGe:H/nip a-Si:H/ITO/Al的n-i-p型a-Si:H/a-SiGe:H叠层太阳电池, 取得的光电转化效率达10.51%(开路电压V oc=1.66V,短路电流密度Jsc =9.31mA /cm2,填充因子FF=0.68) 。
2014(2):293-298.
摘要:为满足微细管道内部缺陷检测 需要,提出了一种将外部光源导入、内部图像导出的解决新思路, 基于360°全景锥镜、视像管、环形光源、近景光学镜头及高分辨率 相机构建了光学信息传 输部件,并与计算机共同组成机 器视觉检测系统。在检测系统构建中,光学信息传输部件的姿态调整是一个关键环节,本文 对此展开了深入的研究,给出了 调整评判依据及完整的调整实现流程,最终构建了较为理想的微细管道内部缺陷测量系统。 基于测量系统,对深100mm、 孔径9mm的管道样件内壁上0.5、0.8mm 的微孔模拟缺陷进行了多次测量,测量结果标准差分别为0.025、 0.026及0.028mm。实验结果表明,基于本文的调整技 术构建的检测系统,可 以实现检测部件与待测管道的精确对准,进而实现微细管道内部缺陷的高精度测量。
2014(2):299-304.
摘要:激光漂移是影响二维位移测量精度 的主要因素之一。为了消除激光光源漂移对二维位移测 量结果的影响,提出了一种双光路激光漂移实时补偿的方法。在二维位移测量系统中, 根据测量光路结构工 作机理建立了激光光源平漂和角漂对位移测量产生误差的模型,通过参考光路监测激光的 漂移量,并利 用误差模型将漂移量经过转换后补偿到测量结果中。理论分析表明,本文方法能够实现对平 漂和角漂的完 全补偿。分析了实际光路布置中的结构参数误差对补偿效果的影响,基于此选择光路的结构 参数。实验结果显示,使用双路激光漂移补偿方法后,可以使8h内的X方向 和Y方向的漂移量分别减少55.1%和73.3%。
路士增 , 姜明顺 , 隋青美 , 赛耀樟 , 金中薇 , 张法业 , 贾磊
2014(2):305-310.
摘要:利用光纤Bragg光栅(FBG)构建传感网络, 结合其频谱特性和数据模板匹配处理方法,对碳纤维复合材料(CFRP)板低速 冲击区域定位进行了研究。对同一测点进行等能量两次冲击,结果表明,同一测点的两次冲 击信 号幅频特性之间具有高度相似度。改变冲击位置,观测冲击位置与信号特征之间的关系。依 据冲击信号幅频特性,构建低速冲击数据模板库。采 用数据模板匹配算法,寻找最大 相似度,实现冲击位置识别。实验结果表明,在500mm×500mm×2mm的CFRP板上对任意10个待测点进行低速冲击试 验,均实现了准确定位,区域定位精度为80mm×80mm。研究结果为 CFRP板的冲击定位检测提供了一种可靠的方法。
2014(2):311-316.
摘要:为提高线阵相机的标定的灵活性和准确度,研究 了一种利用激光跟踪仪辅助标定线阵相机的内参数 和外方位参数的方法。借助激光跟踪仪测量靶标上的标记点获得靶标的位置和姿态,根据交 比不变性质和 空间坐标变换计算成像特征点的三维坐标。引入成像畸变模型补偿成像过程中产生的畸 变,提高像点 位置精度。应用优化算法估计待标定参数的精确解。本文方法解除了对靶标移动方向和距离 的严格限制,允 许靶标自由移动,既提高了标定工作的便利性又保证了成像特征点三维坐标的精度。标定过 程中,使靶标均 匀覆盖整个视场空间,能够更准确地反映相机参数。通过计算机仿真和实验验证了 标定方法的可行性和稳定性,实验得到成像特征点重投影像点位置偏差均方根为0.21pixel。
2014(2):317-322.
摘要:针对新型无人机载光电平台内部载荷的安装特点及 三轴万向节支撑结构,提出了一种使用高精度距 离传感器进行平台内部载荷相对姿态的测量方法。首先,利用偏心旋转的基本原理建立了偏 心测角的数学模型,导出了利用 偏心法进行小角度测量时角度与距离变化的近线性关系;然后,结合机载光电平台内部载荷 相对外框架运动的特点,通过巧 妙的偏心结构设计建立载荷沿方位与俯仰方向上相对姿态测量方案;利用双偏心球面及多传 感器组合有效地消除了系 统径跳等误差对测量精度的影响;最后,使用高精度传感器与本文的测量方法对测量方案进 行了验证。理论分析与实验结果 表明,本文测量方法简单可行,测量精度优于15″,测量带宽达1.24kHz,完全满足某新型机载光电平台载荷内姿态的测量要求。具有很 好的应用价值。
2014(2):323-329.
摘要:为了在中红外(MIR)CH4浓度检测中降低检测下 限和提高探测灵敏度,提出了一种非 对称椭球聚光镜气室。在充分考虑线光源和双窗口探测器外形及尺寸的条件下,建立了 完备的非对称椭球聚光镜气室物理模型,导出了直射功率、反射功率、聚光效率和灵敏 度系数的表达式。通过计算分析,得到了同时获得较高聚光效率和高灵敏度系数的条件,以 及非对称椭球聚光镜的优化参数。利用优化制作的非对称椭球聚 光镜气室,建立了CH4检测系统。检测结果显示,系统的检测下限约为 5×10-6;低浓度范围(0~100×10-6)的探测灵敏度约为6~7×10-6;在高浓度范围内(1~40×10-3),探测灵敏度随气体浓度增 加而增加,约为20~160×10-6。检测结果表明,优化后的 CH4检测系统实现了较低的检测下限和较高的灵敏度。
2014(2):336-342.
摘要:自适应环路滤波(ALF)是面向高清的多视点视频编 码(MVC)中的一项新的滤波技术,虽然能提高 视频压缩的主观质量和客观质量,但是其复杂度过高阻碍了其实时应用。本文提出了 一种低复杂度的ALF算法,充分利用了视点间相关性和层间相关性以减 少亮度和色度分量的分割次数, 并且能自适应跳过大部分帧的块控制(DBC)处理过程。实验结果表明,所提出的算法能在保 证视频主观质量和客观 质量基本不变的情况下减少61%左右的ALF处理时间。因此,所提出 的方法在编码效率和 复杂度上做到了很好的折中处理,并且能很好地改善ALF的性能。
2014(2):343-349.
摘要:提出了一种新的针对GIF(graphics interchange f o rmat)动态图像的自适应隐写算法。通过图像帧间相同位置像素的颜色亮度方差 和颜色平均亮度建立帧间自适应准则,通过帧内的颜色规则与颜色匹配表建立帧内自适应准 则,将图像分为 可隐写像素与不可隐写像素,并用多帧可隐写像素联合隐写秘密信息。实验结果表明,算法 具有良好的隐写 效果并且具有较大的隐藏容量,与其他的密写方案相比,本方案保证了未授权者非法提取秘 密信息的难度足够大,具有较高的安全性。
2014(2):350-356.
摘要:提出一种基于集成成像系统和综合判别函数(SDF) 实现三维物体旋转不变分类识别的新方法。方法利用集成成像系统 获取旋转三维物体的单元像阵列图像,应用图像中各个单元像记录的三维物体信息之间的高 关联特性,结合SDF, 实现了三维物体的旋转不变分类识别。与已有方法相比,本文方法减小了识别过程的数据量 ,降低运算复杂度,提高了识别效率,且不受物体旋转角 度的限制。针对多类旋转三维物体,利用本文方法实现了旋转不变分类识别,验证了方法的 有效性。
2014(2):357-363.
摘要:提出了一种基于Kinect和金字塔特征的行为识别算 法。在算法中,Kinect 不仅能够获得RGB信息,还能获得与RGB信息对应的深度 信息;而金字塔特征不 仅描述了人体行为的全局形状和局部细节信息,而且还描述了人体行为的空间信息。通过不 同核函数的 支持向量机(SVM)分类器在具有挑战性的DHA数据集的试验结果表明,金字塔 特征在RGB和深度图上都能获得令人满 意的性能,且当深度特征和RGB特征融合时,其性能获得了进一步的提高,识别率达到96.2%,远高于一些具有代表性的行为描述子。
2014(2):364-371.
摘要:针对几何矩非正交性对目标描述的不足以及连续 正交矩在处理数字图像方面存在离散化误差的缺陷,为了提高识别 精度,提出了一种利用离散正交的Tchebichef矩结合全局特征和局部特征的飞机型号识 别方法。首先,根据几何矩和 Tchebichef矩之间的关系,利用归一化几何中心矩、圆谐函数得到径向Tchebichef矩的旋转 、尺度和平移(RST)不变量;然后,利 用径向Tchebichef矩提取飞机目标的局部和全局特征构成特征向量;最后,利用Matlab构造 了四类飞机的样本集,采用支持向 量机(SVM)作为分类器识别测试样本飞机型号,分析了几何矩、Zernike矩和本文方法在识别 精度上的差异以及训练样本集大小对识 别精度的影响。实验结果表明,本文提出的算法提高了识别精度,并且在训练样本集较小时 仍能获得90%以上的识别精度。
靳鑫 , 蒋刚毅 , 陈芬 , 郁梅 , 邵枫 , 彭宗举 , Yo-Sung Ho
2014(2):378-385.
摘要:考虑到在结构相似度(SSIM,structural similarity)模型中,亮度、对比度和结构度3个评价因子对不 同失真类型图像质量评价(QA)的贡献程度不同,本文提出了根据图像失真类型分析的自适应 SSIM(ASSIM)的IQA方法。首先,分析失真图像 和参考图像的小波子带能量、傅里叶功率谱和幅度 谱的数据特点, 据此判定图像失真类型,包括高斯白噪声(WN)、JPEG压缩(JPEM)、高斯模糊(Gblur)及类JP2K 4类失真;接着, 通过优化算法确定SSIM在评价不同失真类型图像时最佳的评价因子权重; 最后,将图像的失真类型判别 和评价因子的调整相结合,实现对图像的自适应评价。实验结果表明,由于失真类型的判断 和评价因子权 值的优化,ASSIM对各类失真图像的评价效果都要优于SSIM,特别是对Gblur失 真的图像进行评价时, Pearson系数(CC)值提高了0.05,Spearman等 级相关系数(SROCC)值的提高超过0.039。〖J P +2〗
2014(2):386-392.
摘要:在现有的基于颜色标记的着色算法中,用户提供的 颜色标记仅用于在图像局部区域指 定颜色。由于功能方式单一,难以全面地反映用户的意图,导致着色结果容易出现失真。本 文提 出一种利用多种颜色标记方式提高着色质量的方法。首先定量讨论其着色结果与用户输 入的颜色标记之间的关系,并对失真的主要成因进行数学分析;进而提出一种新算法综合处 理传统方式的阳性颜色以及新增的非局域性和阴性颜色3种标记方式,其中 非局域性标记用于实现信息的远距离传播,为实现零碎区域着色提供有效手段,而阴性颜色 标记与传统标记互补,通过在图像局部区域取消某种颜色,便于更最直观、灵活地修改 着色结果。实验表明,引入这些标记不仅操作简单,而且有助于计算机准确理解用户意愿, 便于用户直观明确地控制着色效果。
2014(2):393.
摘要:利用有序算符乘积内的积分(IWOP)技术,构建 了一种四体相容算符1+2+ 3+4、1-2、1-3和1-4的共同本征态。研究表明,这种量 子态具有正交性和完备性,完全可以作为一 种新的表象。在动量表象和坐标表象中,对这种量子态进行了Schmidt分解, 表明它是一种四体纠缠态。利用这种纠缠态构造了一个新的四模压缩算符,并分析其压缩特 性,指出了纠缠与压缩的内在联系。