摘要:提出一种基于马赫-曾德尔干涉的球形结构光纤 温度传感器。该传感器通过在单模光纤上熔接两个球 形结构形成球形-单模-球形结构的马赫-曾德尔干涉仪。外界温度的变化会引起光纤包层 模的有效折射率变化, 从而导致干涉光谱的变化,通过检测干涉谷的特征波长漂移量,实现对温度的测量。实验结 果表明,在温度 变化范围为18～78℃时,当中间单模光纤长度为1.8cm时,传感器 的灵敏度为0.129nm/℃ ,当中间单模 光纤长度为2.4cm时,传感器灵敏度为0.121 nm/℃,当中间单模光纤长度为4.0cm时,传感器灵敏度为 0.070nm/℃。根据0.01nm的波长分辨率,该传感器可以实现温度 的分辨率为0.077℃。该球形结构的 光纤温度传感器灵敏度高、结构紧凑、制作简单、成本低廉,在温度检测方面具有良好的应 用前景。

摘要:针对基于分形结构的一维光子晶体滤波器,优化 设计其多信道滤波性能和调控特性:优化缺陷层的核心参数, 使其对应的透射信道在带隙中灵活移入移出,实现对信道数量的控制；并在各透射信道波长 由缺陷层调控的基础上,优 化基础结构周期以保证对多信道的调控严格独立。进而,利用传输矩阵法对其滤波性能进行研究, 分析了不同级别结构下信道数量的控制及信道特性；并以S＝3结构为例,分析了影响信道中心波长的因素,以及对多个信道的独立调控性能 进行了验证。最后对滤波器的3dB带宽、透射率等关键参数进行定量分析,譬如3dB宽度小 于11nm,透射率大于0.9等。由此,通过对具 有分形性质一维光子晶体滤波器的结构参数优化,实现了具有较好滤波性能的多信道可独立 调谐滤波器,可实现在光纤通信中对特定信道滤波,提升系统信噪比。

摘要:利用紫外-可见吸收光谱 对提取的叶绿素和4种天然染料(茶多酚、靛蓝、 红花黄、栀子黄)以及叶绿素与4种染料的共敏化 进行比较。通过电化学方法,研 究单一染料和共敏化染料的氧化还原电位。结果表明,杨树叶子中叶绿素最佳的提取 工艺条件为:提取料液比1∶50,提取温度60 ℃,提取时间3.5h。叶绿素与4种天然染料共敏化后不仅拓宽光谱吸 收波长范围,而且染 料激发态氧化电位与TiO₂导带能级相匹配。其中叶绿素与栀子黄染料共敏化后,光电化学 性能最好。在太阳光模拟下,叶绿素与栀子黄对电池进行共敏化后光电转换 效率提高到0.67%,是叶绿素染料单独敏化的2.91倍。

摘要:设计了一种复合结构磁扭转微镜光学电流互感器 (OCT),采用光强度归一化数据处理技术, 消除了强度型OCT受环境变化和光源波动等的影响,得到了线性度很好的传感器 响应曲线。通过 耦合效率与微镜扭转角度仿真曲线,获得准直器端面与微镜的距离的合适值。检测电路采用 双光纤准直器光检测技术,实现电流-光强度的传感检测。接收光信号处理后,对 50Hz交变 电流的测试实验结果表明,在5～50A电流范围内,当光源光强度下 降3dB和光纤衰减器 变化3dB的情况下,传感器输出信号响应灵敏度均保持为0.034/A, 并且基本不随被测电 流变化影响,输出响应非线性误差小于±1%,获得良好的输出线性响应曲线。

摘要:采用低温缓冲层技术,在硅(Si)衬底上生长了质量 优良的锗(Ge)薄膜。Ge层受到由于Si和Ge热膨胀系数不同引入张应变,大小约为0. 16%。以 外延的Ge层作为吸收区,前后以Ge/空气作为分布布拉格反射镜(DBR),在Si基上制备波导共 振腔增强 型(RCE)光电探测器。测试表明,器件在－1V偏压下,暗电流密度为14.9mA/cm²；在零偏压下, 器件的响应光谱在1.3~1.6μm波长范围内观察到4个共振增强峰,分 别位于1.35、 1.50μm,光响应波长范围扩展到1.6μm以上,采用传输矩阵法模拟的 响应光谱与实验测得结果近似吻合；在1.55μm入射光的照射下,测 得光响应度为21.4mA/W。

摘要:根据布里渊散射谱的传输特性和高精度特征提取的 要求,理论分析了布里渊频移的波长依 赖性和多波长探测光传感时的外差检测布里渊散射谱特征,提出了利用Pseudo-Voigt基函 数和莱 文伯格-马夸尔特(L-M)优化算法对布里渊散射叠加谱进行特征提取。通过与洛伦兹、高斯 和5次多项式 曲线拟合法进行预测比较,在中心频移为11.122903GHz的单波长和多波长传感的仿真散射谱模 型中,本文所提方法的频移测量误差最小,对应的温度测量误差仅为0.047、0.000和0.112℃, 且拟合度最好。在采用多模法布里-珀罗激光器的布里渊散射谱检测系统中,Pseudo-Voig t曲线拟 合的综合评价指标优于其他3种拟合方法。仿真分析和实验结果表明,Pseudo-Voigt曲线拟 合适用于多波长传感时布里渊散射叠加谱的特征提取,可有效地提高预测精度。

摘要:提出一种基于光学可调色散的三角波信号光学产生方案,并进行了实验验证。本振信号 驱动双电极Mach-Zehnder调制器(DE-MZM)的一臂,对连续波(CW)激光进行调制,产生各 阶光边带,通过合理设置DE-MZM的直 流偏压点,并利用可调色散补偿器(TDC)对光信号引入一定的移相,光电探测后可以得到 与本振(LO,local oscillator)信号重 复率相等的三角波信号。通过简单地改变LO 信号频率,得到的三角波信号重复率也相应发生变化。 在实验中,利用本文方案分别得到了重复率为5GHz和6GHz的三角波信号。本文方案结构 简单,频率调 谐灵活,利用现有商用光电器件,预期能够得到重复率高达40GHz的 三角波信号,可满足未来高频电子系统的应用需求。

摘要:采用熔融淬冷法制备了新型的Ga₂O₃-GeO₂-Na₂O玻璃。测试了样品的差示扫描分析曲线、紫外/可见 /近红外透过率、拉曼光谱和980nm泵浦下的红外及可见发光光谱。 利用经典的Tauc方程计算了样品的光 学带隙。研究发现Ga₂O₃的引入提高了玻璃的热稳定性,缩短了样品的紫外吸收截止边 ,增强了玻璃的直 接和间接光学带隙。同时,拉曼光谱分析表明随着Ga₂O₃对GeO₂取代量的增加,集中 在中频段447cm－1 的拉曼峰强度降低,峰位向高频方向移动；高频段830cm－1 和933cm－1处两峰向低频方向移动,玻璃系统 的最大声子能量降低。摩尔百分比为5%的Ga₂O₃对GeO₂取代显著提高了Er3+ 的1.53μm的发射强度,并抑制了其上转换发射强度。

摘要:采用高温固相法,制备了一系列以Ca0.7Sr 0.3Mo O₄作为复合材料基质,以Eu³⁺为激活剂的混合钨钼酸盐红色荧光粉Ca0.7Sr 0.3Mo1－xWxO₄:Eu ³⁺,并通过测试荧光粉的激发光 谱,发射光谱和XRD对荧光粉的物相结构和发光性能进行了研究。实验结果表明, 掺杂W⁶⁺的Ca0.7Sr0.3Mo1－xWxO₄:Eu³⁺红色荧光粉的亮度得到提高,且其最佳掺杂浓度为 20%。 当W⁶⁺的掺杂浓度为20%时,Ca0.7Sr0.18Mo0.8W0.2O₄:0.08Eu³⁺样品的衍射峰与CaMoO₄(29-0351)标准卡片的衍射峰基本吻合。适当的加入电荷补偿剂Li ₂CO₃、Na₂CO₃、K₂CO₃可以提高Ca0.7Sr0.18Mo0.8W0.2O₄:0.08Eu³⁺荧光粉亮度,最终结果表明当Li⁺的掺杂浓度为2% 时荧光粉的发光效果最好。色坐标分析结果表明:所制备的荧光粉的色坐标达到了国家标准 , 比商用的Y₂O₃:Eu³⁺红色荧光材料更接近于标准红色色坐标,具备成为商业化红 色荧光粉的潜力。

摘要:本文提出了一种基于光纤位移测量的液体折射率测量方法。首先,采用激光干涉法设计了 液体折射率测量的光学系统,并基于激光散斑消除理论,设计了针孔滤波器合理消除散斑, 提高了系统的抗干扰能力；其次,对测量系统中的位移测量方法进行分析和研究,提出了 一种光纤式位移测量方法,并设计应用反射式光纤位移传感器,取消传统的条纹计数,实 现了位移的高精度测量,其测量分辨力可达微米级；再次,采用机械位移驱动系统,驱动 光学系统元件移动来实现光程差的自动变化,其驱动分辨力可达纳米级；最后,搭建液体 折射率总体测量演示验证系统,以纯水、溶液为实验对象,其所需待测样品的容量少 于0.001ml。实验结果表明:纯水折射率 的测量精度可达1.5×10－3, 溶液折射率测量精度可达2.1×10－3,表明该测量方法可实现液体折射率的非接触、高精度 、智能测量。

摘要:作为一种新的视网膜功能探测技术,本文研 究在可见光刺激 下的视网膜黄斑区内源光信号(IOSs,intrinsic optical signal)的提取和处理方法。通过 改造的视网膜脉络膜同步血管造影仪得到视网膜受 可见光刺激前后的红外图像,对图像进行灰度变换,得到黄斑区IOSs对光刺激 的变化曲线,分析了 黄斑区横截面IOSs的变化和黄斑区中心点的IOSs变化。结果表明,人眼 视网膜对不同色 光的响应不一致,对绿光更为敏感；黄斑区中心区域与非黄斑区IOSs的变化有 着较为明显的差 异性；对于黄斑中心区,在可见光刺激时IOSs会出现约5～25%的变化。本文研究 结果对视网膜IOSs分析研究以及黄斑区分析具有一定的意义,并为相关眼部疾病实验探究提 供了理论基础。

摘要:针对分布式光纤周界安防系统易受外界各种干扰导 致误报率高的问题,本文根据不同干扰源引起的系统输出信号在时频分布上的差异, 基于小波分析方 法建立小波能量熵(WEG)测度将这种差异表现为信号分解尺度上能量 分布的差异进行定量描述,实现对系 统输出信号进行特征提取和分类,可以有效区分外界轻微扰动、风雨等环境因素与 蓄意入侵所引 起的信号之间的差别,提高系统的准确性和实时性。实验结果表明:本文方法可以有效排除 非人为入侵的干扰,正确识别率高于93%,实验较低的 误报率。

摘要:针对相位法激光测距技术中其测量精度与测量范围 不能够同时兼顾问题,提出干涉解调鉴相测距系统。经过理论推导与实验验证表明,干涉解 调鉴相测距系统中的 偏振光干涉解调的方法能够代替传统的模拟鉴相系统,简化了模拟鉴相电路,减小了鉴相系 统中的附加相 移噪声；小步进改变调制频率扫频的方法能够解决相位测距系统中的模糊距离问题；干涉解 调鉴相测距系 统的测距精度能够达到10－5量级。

摘要:数字全息干涉计量中完成相位解包裹前一般都需 要做去除噪声工作,其中最难去除的是散斑噪声。为了找到 更好的散斑降噪算法往往需要生成不同信噪比的散斑噪声。本文提出了用液晶空间光调制器(LC-SLM)生成散射体 及其散斑场的方法。实验结果表明无论是散斑场强度的概率密度函数还是 其平均对比度,以及散斑 场的相位概率密度函数,实验值与理论值吻合得都很好,说明用LC-SLM生成散射体并观测 其散斑场是可行的,而且 该方法具有可以在一定范围内任意调整散射体粗糙度的优点。

摘要:采用非相干光作 为光源,空间 光调制器(SLM)和CCD组成非相干干涉仪作为全息记录模块,结合物镜搭建了非相干同轴数 字全息显微成像 系统。采用该系统对分辨率板成像,实现了512lp/mm的空间分辨率 ,并对系统放大率进行了标定。用草本 植物茎横切细胞作为测试样品,完成了生物细胞显微观察实验,将数字全息显微术的应用范 围从相干光扩展到了非相干光领域,推进非相干数字全息显微术的应用研究。

摘要:为了提高压缩感知鬼成像(CSGI)的成像效果,解决 现阶段观测矩阵存在的稳定性差、数据庞大和不 满足非负性等问题,对观测矩阵的构造方法进行研究。首先,介绍确定性随机序列 的产生方法和 性质,可以用作观测矩阵,满足有限等距要求。针对光强的非负性,提出利用偶次幂的余弦 函数产生确定 性随机序列的方法,构造观测矩阵并证明其性质；然后,通过仿真验证该观测矩阵的正确性 ,研究了序列 的初始值和函数的幂对矩阵重构性能的影响；最后,搭建实验平台,对比常用的高斯随机矩 阵(GM),分析本文方 法的适用性和优缺点。实验结果表明,在鬼成像中,利用本文所构造的随机矩阵,重 构图像峰值信 噪比(PSNR)与GM相当,但存储的数据量大大 减少,可满足鬼成像系统的快速高效、简单方便和成本低等要求。

摘要:针对基于双线性混合模型(BMM)的高光谱图像梯度 解混算法的局限性,提出一种基于神经网络(NN)和差分搜索算法(DSA)的非线性 高光谱图像解混算法。在考虑p阶多项式模型的基础上,利用N N估计出实际高光谱图像的非线性阶数。构造解混 的目标函数,将非线性解混问题转化为最优化问题。引入DSA对目标函数进 行优化,将解混过程中的待求参数 映射为差分搜索过程中的位置参数,同时在搜索过程中引入丰度非负和全加性约束映射机制 满足解混要求。仿真数据和 实际高光谱数据实验结果表明,本文算法有效地克服了基于BMM的梯度解 混算法的不足,可有效实现高光谱 图像的非线性解混。当NN采用2000个样本训 练,解混真实高光谱数 据得到相应的重构误差(RE)达到1.15×10－2 ,具有良好解混效果。