摘要:为了有效改善基于无机材料的可变光衰减器(VO A)功耗大以及成本高的问题,设计并研制了一种基于有 机聚合物材料的低功耗马赫-曾德尔干涉仪(MZI)型VOA器件。为保证器件的单模传输,优 化了波导的结构和横截面 尺寸,同时对加热电极的热场分布进行了模拟分析。最后,采用紫外光刻和湿法刻蚀等半导 体工艺,制备出功耗较低、响应速 度较快的VOA器件。在650nm工作波长下,测得器件的衰减为14.6dB,驱动功率仅为12.3mW,器件的上升时间为 240μs, 下降时间为200μs。实验结果表明,采用聚合物材料,并通过对器 件的结构参数进行优化,可研制出工作在可见光波段的低功耗VOA器件。

摘要:为进一步提高有机电致发光器件(OLED)电子载流 子的注入水平,简化制备工艺,采用Ca:Mg:Al三元合金作为OLED阴极,制备了结构为ITO/Mo O₃/NPB/TCTA/CBP:GIr1/TPBi/Alq₃/Mg(x%):Ca:Al的绿色磷 光OLED,分析了Mg在提高器件电子注入水平、平衡载流子浓度中的作 用及其原理。实验通过优化合金阴极中Mg的含量,得到了亮度为41830cd/m²、电流效率稳定在26cd/m²左右的高效稳定的绿色磷光O LED。

摘要:为了分析研究光纤表面增强拉曼散射(SERS)探针 的拉曼增强特性,采用简单廉价的化学方法制备Ag纳米颗粒修饰 光纤SERS探针,采用罗丹明6G(R6G,Rhodamine 6G)作为探针分子进行了不同浓度R6G溶 液(10－7~10－9M)的拉曼测试实 验和浓度为10－6M的R6G溶液的Time-course SERS Mapping实验,研究了该光纤 SER S探针的拉曼增强特性,制备的光纤SERS 探针样品检测R6G的极限浓度低至10－9M；在Time-course SE RS Mapping实验中,分 析验证了探针分子溶液蒸发过程对光纤 SERS探针的拉曼增强特性的影响。研究表明,由于制备的光纤SERS探针对荧光噪声没有抑 制作用,导致所测得探针分子 的拉曼光谱受探针分子溶液状态、测试方式的极大影响。当溶液充足时(浸泡状态),所测 光谱信号荧光噪声与有效拉曼光 谱信号都比较大；在溶液干燥过程中,所测光谱信号荧光噪声与有效拉曼光谱信号都减少, 但荧光噪声减小幅度远大于拉曼光谱信号。

摘要:提出基于双光反馈下垂直腔面发射激光器(VCSELs) 输出的正交偏振分量混沌振荡来同时获取两 路物理随机数(PRN)的方案,数值分析了不同反馈强度下所获取的最终比特序列的随机性能 。研究结果表明,通 过选择合适的反馈参量可使VCSELs中两个偏振分量均呈现混沌振荡；其输出的两路混沌信号 作为熵源, 经8位模数转换器(ADC)量化、比特序列按位反转、异或(XOR)运算和m bit最低有效位(m-LSBs) 截 取等后续处理后可得到最终比特序列；采用美国国家标准技术研究所(NIST)提供的NIST special publication 800-22统计测试套件对基于不同反馈强度下 所产生的 混沌信号熵源所获取的最终比特序列的性能进行测试,初步确定了获取可通过NIST speical publication 800-22统计测试的两路随机数所需的反馈强 度的范围。

摘要:通过对分布式温度传感系统的基本原理的研究, 分析了温度测量过程中影响测温准确度的原因,提 出了基于环形结构的分布式温度传感器修正瑞利噪声的方法,有效地消除了波长相关损耗和 瑞利噪声引起 的测温误差。通过改变传感光纤前端的参考光纤的温度,即可解出光纤的瑞利噪声。实验结 果 表明,修正瑞利噪声后的分布式温度传感器,测温误差从8.5℃降低 到0.8℃。

摘要:研究了大功率LED芯片的伏安特性。基于LED 芯片的特殊性,从经典的PN结伏安特性出发,进行理论推导并通过选择不同的基函 数,构建出了大功率LED芯片的伏安特性新 模型和优化模型,模型中的系数采用最小二乘法进行确定。对大功率LED芯片的实测 伏安特性数据表明,本文构建出的优化模型比经典的PN结模型更能准确表征LED的伏安特性 ,与实测的伏安特性数据一致性更高,更具实用价值。

摘要:设计了一种采用双光谱参数表征GaN基蓝色LED结 温的新方法。采用光谱仪(OSA)测量不同环境温度、不同脉冲电流驱动下,GaN基蓝色LED的 光谱分布,先忽略脉冲电流的热效应,构建驱动电流、质心波长 、半高全宽(FWHM)和结温四者之 间的关系；然后利用该关系,结合实际点灯条件下LED的光谱分布,计算出对应的LED结温和 驱动电流。再根据统计 得到的GaN基蓝色LED脉冲电流-结温修正系数,对所得结温进行修正,得到考虑脉冲电流 热效应后更准确的LED结 温。研究表明,不同类型的LED脉冲电流-结温修正系数差别较小,当脉宽为2ms时,1W G aN基蓝色LED的脉冲电 流-结温修正系数为－5℃/A。与正向电压法相比,采用双光谱参数法得到的结温平均误差 约为2℃。因此,双光谱参数法可以 较准确地测量GaN基蓝色LED的结温。

摘要:LED光色度的动态调节是实现智能照明的基础, 采用冷暖白光LED和双通道脉冲宽度调制(PWM)法,基于1931CIE标准建立混合光源模型,推导出混合光源色坐标、相关色温 、最大亮度、显色指数与双通道调制脉冲 占空比比值的关系式。采用暖白光(色温3282 K)和冷白光(色温12930K)两种白光LED进行 混色实验, 通过微控制器输出PWM信号控制LED驱动电源,改变冷色光和暖色光的比重,得到的混合 光源色坐 标、最大亮度、相关色温及显色指数值与理论计算值吻合很好,证明了理论模型的正确性。 理论和实验结 果还表明,混合光源在双通道调制脉冲占空比比值为1的附近可得到低色温、高显色性和大 光通量的混合白光。

摘要:时域均衡器(TDE)是高速率相干光数字接收机的重 要功能模块之一。从TDE的设计需要出发,本文 详细研究了误差信号的反馈时延对其收敛性能的影响,提出了一种简化的理论分析方 法,并通过对 光纤色散信道的仿真验证了方法的有效性。分析表明,当TDE使用较小的迭代步长 时,反馈时延 对TDE收敛的影响很小,且TDE在收敛后的性能与无反馈时延的理想情况相同；但 是,反馈时延的增 加,会造成TDE抽头系数的振荡,从而导致TDE的发散；同时,反馈时延会大幅降 低允许使用的最大 迭代步长,造成TDE收敛速度的降低。本文采用数值仿真的方法对光纤色散信道的TDE进 行了分析,其结果验证了上述理论分析方法的有效性,并获得了不同的反馈时延下所允许使 用的最大迭代步长,其值将随着反馈时延的增大由1.0减小至0.1。

摘要:从电磁场基 本理论出发,采用标量波动方程进行分析与计算,设计出一种超低损耗超大有效面积单模光 纤(SMF)的折 射率剖面结构,纤芯折射率为1.461,纤芯直 径为13.99μm,内包层引入低折射率下凹 环,其折射率为1.455,宽为 6.95μm；采用连续化学气相 沉积(CCVD)工艺,制造出包层直径为125μm的SMF。测试表明,研 发的光纤具备超低损耗 与超大有效面积特性,其在1550nm波长的衰减 为 0.165dB/km,在1625nm波长的衰减为0.179dB/km；在 1550nm波长的模场直径为13.96μm,有效面 积为153μm²；光纤具备优良的抗弯曲性能,在弯曲半径为30mm 的芯轴上弯曲100圈的条件下, 其在1550nm的弯曲附加损耗为0.032dB,在1625nm波长的弯曲附加损耗为0.093dB。实验结果表明, 本文研发的SMF能够满 足400Gbit/s高速光通信的应用需求,可为下一代高速光纤通信提供 关键基础材料支撑。

摘要:提出一种基于自适应步长独立成分分析(ICA)法的 信道均衡算法,用于相干光正交频分复用 (CO-OFDM)系统偏振效应的补偿。基于50Gbit/s 16QAM CO-OFDM系统,偏振效应严重影响其系统传输性 能。接收端在完成系统公共相位误差(CPE)补偿后,用本文所提 算法对系统偏振效应进行 盲均衡,根据每次迭代中信道频响分离矩阵的变化量自适应调整迭代步长,然后进行 盲相互干扰(ICI)相位噪声 补偿。仿真结果表明,本文算法的系统性能补偿效果接近于差分群延迟(DGD) 为零时 的系统性能,从而证明本文算法可以有效补偿偏振效应对高速光CO-OFDM系统 性能的 劣化。与固定步长ICA算法相比,本文算法能够极大地提高了迭代算法的收敛速度,极大 地降低了算法复杂度。

摘要:为了提高奈奎斯特波分复用(Nyquist-WDM)系统的 频谱效率和传输距离,利用改进型多元低密度奇偶校验(NB-LDPC)码对Nyquist-WDM系 统进行信道编码,并结合偏振复用64进制正交幅度调制(PM-64QAM) 技术对28.8Tbit/s Nyquist-WDM相干检测系统进行性能研究。仿真结 果表明,经单模光纤(SMF)传输4900km之后, 与未采用编码的系统相比,在波特率为30Gbaud、信道间隔为25GHz 时,Nyquist-WDM系统通过采用改进型NB-LDPC码可以有效抑制符号间干扰,使误码性能改 善2.58dB, 频谱效率达到11.63bit/s/Hz；同时,通过采用NB-LDPC码可增加系 统的传输距离,改善系统对非线性效应的容忍度。

摘要:LED调制带宽制约着可见光通信(VLC) 系统的数据传输速率。为此,提出一种基于双重调制技术COB(chip on board)封装 的LED灯具,通过实现16级脉冲振幅 调制(PAM),将系统数据传输速率提升4倍；结合脉冲宽度调制(PWM)技术 进行调光,同时兼顾室内的照明及通信。采用Matlab软件模拟仿真视频传输试 验。结果表明,在相同信噪比(SNR)的情况下,基于双重 调制技术的VLC系统的误码率(BER)比传统使用开关键控(OOK)调控技术系 统的BER更低。本文系统在不增加器件带宽前提下,成倍提高了无线通信的 质量与 数据传输速率；从照明与通信的角度优化了VLC系统的信源,具有广阔的 应用前景。

摘要:采用基于介质高阻硅超材料,设计了太赫兹(TH z)波段高效率(>64%)宽带的偏振转换器,并介 绍了利用该器件控制相位的方法。采用8个不同尺寸的介质微结构作为控制相 位的基本单元, 通过恰当地排布它们的空间位置,设计了一个高效率、超宽带的THz波异常偏折 器,其有效工 作带宽范围为0.75～1.50THz,在1.25THz处 效率最高可达70%以上,且偏折角度与频率相关, 符合广义斯涅尔定律的描述。实验中,采用了自主搭建的角度分辨的光纤化THz时域 频谱系统对设计的 器件进行了表征,实验结果和仿真模拟及理论预测结果非常吻合。这种基于介质超材料的方 法,克服了传 统金属超材料中欧姆损耗的问题,且设计简单,加工方便。

摘要:采用水热法,合成了YPO₄:xDy³⁺,0.06Eu³⁺系列荧光粉。通过X射线衍射(XRD )、扫 描电子显微镜(SEM)、电子散射能谱(EDS)、光致发光(PL)谱和长余辉光谱,分别对样品的物 相、结构和PL进行了表征。 XRD检测表明,合成的样品属四方晶系；荧光光谱测试表明,在234nm紫外光激发下, YPO₄:xDy³⁺,0.06Eu³⁺的 发射光谱呈现Eu3+ 的⁵D₀→⁷F₁(592nm,橙光)和 ⁵D₀→ ⁷F₂(618nm,红光) 的发光峰；而在354nm的激发波长下,YPO₄:0.06Dy³⁺,0.06Eu³⁺的发射光谱 呈现Dy³⁺的4F9/2→⁶H15/2(486nm、蓝 光)和⁴F9/2→⁶H13/2(575nm、黄光)的发光 峰,以及Eu³⁺的⁵D₀→⁷F₁(592nm、 橙光)和⁵D₀→⁷F₂(619nm、红光 )的发光峰。对荧光 衰减谱的双参数拟合证实了Dy³⁺→Eu³⁺能量 传递的存在。色坐标图显示,在234nm紫外光激发下,YPO₄:0.05Dy ³⁺,0.06Eu3+ 是很好的近紫外光激发下的白色荧光粉。

摘要:采用高温固相还原反应合成了新型单相荧光粉Ca ₉NaZn(PO₄)₇(CNZP):Ce³⁺,Tb³⁺,并对样品的发光性能和 能量传递过程进行分析。研究表明,在波长为310nm紫外光激发下, Ce³⁺、Tb3+ 双掺体系发射光谱同时包含Ce³⁺的宽带和Tb³⁺的 线状发射光谱；在CNZP体系中,Ce³⁺→Tb³⁺间能量传递的临界距离Rc=1.216nm,为共振能量传递,机理被证实为四 极子-四极子相互作用。从CIE色度坐标图可以看出,利用 能量传递效果和改变CNZP:0.02Ce³⁺,yTb³⁺中 掺杂离子的相对浓度可实现颜色从蓝紫色到绿色的调控,表明所得荧光粉在WLED用紫 外激发荧光粉中具有潜在的应用价值。

摘要:在目前的高光谱图像异常目标检测算法中,通常 只考虑高光谱图像的光谱特性而忽 略其空间 特性,针对这一问题,提出了基于联合核协同的稀疏差异指数的检测算法。本文算法将核协 同与稀疏差异指数表示方法相结合,分别提出了光谱核协同和空间核协同的 稀疏差异 指数表示模型,进而提出了一种联合核协同的稀疏差异指数表示模型。在模拟的 高光谱图 像数据中,讨论了双窗口设计对所提出算法的检测结果的影响；在真实的AVIRIS高光谱图像 仿真实 验中,分析了不同波段选择及主成分分析对检测结果的影响。结果表 明,所提出的算法检测精度高,虚警概 率低。

摘要:基于分布式反馈DFB激光器的窄线宽 特性及可调谐特性,设计了自温度补 偿的光纤Bragg光栅(FBG)加速度检测系统。采用简支梁结构,设计了FBG低频加速 度传感器。通过增 加温度补偿光路,对DFB激光器的中心波长进行实时反馈控制,实现了系统对温度影响的 自补偿。实验结果表明,系统对冲击激励信号和加速度的连续激励信号均有良好的动态响应 , 系统的固有频率为25.1Hz,频率响应范围为0~400.0 Hz,加速度的最大灵敏度约为 1.89 V/m·s²,并且系统具有良好的温度稳定性。

摘要:提出了一种基于马赫-曾德尔干涉的温度和应变 双参数同时测量的光纤传感器,其结构是在单模光纤(SMF)上分别熔接两 个球形结构并在SMF光纤中间熔接一段细芯光纤(TCSMF)。利用光纤的纤芯 模、包层模对温度、应变的灵 敏度差异,通过检测不同级次的干涉谷的特征波长位移变化,结合敏感矩阵实现了对温度、 应变双参数的 同时测量。实验选取位于波长1545.1nm554.8nm处的干涉谷进行温度和应变的同时测量,测 得两个波谷 的温度灵敏度分别为53.86 pm/℃和47.51pm/ ℃,两个波谷的应变灵敏度分 别为0.75 pm/με和1.39pm/με,并且不 同级次干涉波谷的波长位移量与外界温度和应变具有良好的线性度。

摘要:提出了一种基于数字微镜器件(DMD)和光电倍 增管(PMT)的弱光高分辨光谱测量 的新方法。 首先,利用基于小尺寸狭缝的分光光路将被测光光谱成像到DMD上,然后DMD微镜阵列按列依 次翻转 将光谱分波段投射到PMT点探测器上,最终实现对光谱的分时扫描测量。进行了与CCD光 谱仪的对 比实验以及不同弱光条件下的测试实验,并对系统的信噪比(SNR)特性进行了实验测试。实验结果表明,光谱测 量系统的谱分辨率高达0.23nm,灵敏度可达4.6pW以下,系统的信噪比(SNR)特性比较理想。相对于传 统的光谱 测量方法,本文方法具有成本低、易于实现且性能稳定等优点,在弱光高分辨光谱测量领域 具有较大的潜在应用价值。

摘要:研制了一种基于布尔混沌直接调制激光器的混沌光 时域反射仪(COTDR),用 于实现光纤故障的高精度诊断。仪器利用布尔混沌作为调制信号,经驱动电路直接调制分布 反馈(DFB)激光器输出混 沌激光；混沌光经光纤耦合器分为两路,一路作参考光,另一路作探测光,注入到被测 光纤中,由故 障点反射的回波信号与参考光经光电转换后进行同步采样。最后对两组采样数据进行互相关 处理,根据相 关峰值判断故障点位置。实验结果表明,本文的COTDR能够检测到光纤的不匹配连接点和断 点等反射事件,并在 98km测量范围内可实现与距离无关的24cm空 间分辨率 。本文的COTDR结构简单、成本低,易于实现集成化和产品化,符合工程应用的实际需求。

摘要:针对时域相位去包裹方法在三维形貌测量时存在采 集图像幅数多、数据量大和处理时间长等问题,提出了一种改进的两步时域相位去包裹算 法。首 先,增加中间灵敏度投影条纹,将不同灵敏度光栅条纹投射到待测物体表面,由CCD相机采 集；再通过不同灵敏度级联,得到最 终灵敏度系数G值较大的去包裹相位数据。推导了两步时域相位去包裹算法 的初始相位条件。并进行了实际测量。结果表明,本文方法可实现高灵敏度三维形貌测量, 测量结果精度更高。

摘要:空间位置传感中互瞄精度是影响全景立体相机和 激光雷达联合标定的主要因素,针对目前通用的望远镜互瞄十字丝法 精度瞄准过程繁 琐及操作难度大等问题,提出了利用激光器和四象限光电探测器实现两台仪器间互瞄的 新方法。在两台需要互瞄的仪器 设备上分别安装一个激光发射器、四象限探测器及粗瞄器,通过粗瞄使激光光束照射到 四象限探测器光敏面上, 根据四象限探测器4个象限电压输出得到光斑中心相对于光敏面中心的偏移量,通过适当调 整仪器位置姿态实现互 瞄对准。仿真分析和实验结果表明,四象限探测器的对准精度可满足仪器间互瞄的要求,相 比于望远镜互瞄十字丝法操作简便,为联合标定提出了一种新思路。

摘要:针对立体视频流传输中右视 点整帧丢失,提出 了一种低复杂度的错误隐藏算法。首先,为了高效地感知立体视频的时域质量和视点间质量 ,定义了时域相似尺度(TSM)、 视间相似尺度(ISM)的概念；将前一时刻右视点图像进行时域和视点间匹配,分别求取 其以像素为单位的TSM和 ISM映射图；然后,计算前一时刻右视点图像当前宏块的TSM和ISM值,通过比较得 到当前宏块的预测模式；最后,根据视频序列的时域一致性,将前一时刻右视点图像宏块 的预测模式作为丢失图像宏 块的预测模式,从而使用运动补偿预测(MCP)或者视差补偿预测(DCP )的方法恢复丢失信息。研究结果表明,与已有错误隐藏 算法相比,本文算法获得更好主客观视觉效果；同时与基于图像结构相似度(SSIM)的错误隐藏算法相比,在保持主观视觉质量情况下,错误隐藏时间节省20%左右。

摘要:为扩大套牌车的识别范围并提高识别精度与 效率,提出了一种基 于融合策略的套牌车主动识别算法。首先,基于同 一辆车不可能在极短 时间内出现在相同或不同地点的原理,利用车辆的拍摄时间差进行第1步识别；然后利用改 进的多重标号算法计 算出交通网络中任意两个监测点之间的前N条最短路径,进而得到车辆的加权 平均速度,再根据实时交通信息 计算车辆为套牌车的可信度,从而实现对套牌车的第2步识别。在实地采集的智能交通数据 上进行的实验结果表明,所提算法能有效地实现对套牌车的主动识别。

摘要:通过模拟人类视觉系统(HVS)的双目视觉行为,提 出一种基于双目特征联合的无参考立 体图像质量评价(NR-SIQA)方法。首先分析立体视觉感知中的双目联合行为,提出 可应用于立体图像质量预 测的双目联合模型；然后采用学习和统计分析的方法,分别提取局部和全局特征并联合作 为感知特征； 最后采用机器学习算法,建立特征和质量的关系模型,并结合基于特征的双目联合模型预测 立体图像质量。实验结果表明,本文方法在对称立体图像库上的Pearson线性相关系数(PLCC)和Spearman等级系数(SRCC)高于0.93,在非对称库上高于0.87,优 于现有评价方法。

摘要:广角镜头在获得大视场的同时也引入了严重的光 学畸变,必须对从广角相机所获得的图像进行畸变校正。本文首先 提取图像中的曲线,依据在单参数除式畸变模型下直线段畸变成像近似呈圆弧的特点,在圆 弧拟合过程中标定出畸变参数与 畸变中心的初始近似值；进而采用一种在Hough变换空间中使 用熵函数估计校正后曲线直线度的方 法,利用熵函数对初始近似值作进一步的优化,最终求取更加精确的畸变参数与畸变中心 。基于工程实例,分别利用圆 弧拟合求初始值方法与本文所提出方法对目标图像进行畸变校正。仿真和真实图像实验表明 ,本文方法仅利用单幅图像即可实 现高精度的标定系数,且方法具有较高的稳定性,操作简单、方便和易于实现。

摘要:提出了一种基于双边滤波与非局部均值的图像去 噪算法,近年来提出的非局部均值算法是去噪效果非常 出色的算法之一,双边滤波去噪算法采用空间邻近度和灰度相似性构造新的权重系数,其取 得了良好的去噪效果,本文 据此改进非局部均值算法的权重部分,把空间邻近度因子与非局部均值的权重系数相结合, 构造新的权重系数。实验表 明,本文改进权重的非局部均值算法与已有的去噪方法相比,能得到更好的峰值信噪比,能 更好的保护图像细节以及结构信息。

摘要:提出一种检测早期膝骨性关节炎(ROA,knee osteoa rthritis)的方法。首 先建立光子在膝关节组织中的传输模型,利用蒙特卡洛(MC,monte carlo)方法模拟近红外光 子 在三维膝关节组织中的传输；在实验中,改变膝关节模型中软骨的 吸收系数和散 射系数,记录光子在膝关节表面的光强分布。结果表明,溢出膝关节表面的光子包括未碰撞 骨头组织直接 溢出的噪音光子和撞击骨头组织后溢出的有意义光子,吸收系数和散射系数的改变会导致膝 关节表面光强 分布发生变化,因此可通过膝关节表面光强分布变化判断膝关节的早期病变。

摘要:提出一种简单的基于光纤照明的暗场反 射型声分辨光声显微(AR-PAM)系统。 9根光纤均匀分布在超声换能器周围,每根光纤与声换能器中心轴线夹角为45°, 光纤传输脉冲激光进入样本内部,形成一个中心无光的环形聚焦区域,与声换能 器的焦面重合,实现暗场共焦光声成像。声换能器的中心频率为50M Hz, 带宽为30MHz,声透镜的焦距为4.1mm,F值为1.4。使用本文系统分别对打印 的200μm宽黑格子和大鼠耳朵进行扫描成像实验,成像的黑格子宽 度与实际宽度相 符合,而且在大鼠耳朵扫描图像上可以清晰分辨出扫描部位的血管。实验结果证 明,基于简单光纤照明的共焦暗场AR-PAM系统具有较高的分辨率、对比度和大的成像深度 。

摘要:采用二次注入镉前驱体的方法,以十八烯(ODE)为 溶剂,通过优化前驱体注入速度、摩尔比等实验条件, 抑制量子点(QDs)生长的奥斯瓦尔德熟化过程,制备出粒径7.5n m以上,发光效率在15%左右的硒化镉(CdSe)QDs 核；通过对制备的QDs核进行包覆,形成了CdSe/ZnCdS的核壳结构；获得了单分散性的荧 光波长大于 660nm且发光效率高达43%的深红光QDs。所制备的QDs有望在生物影 像和植物工厂等领域得到应用。