摘要:实现了一种基于腰椎扩径熔接马赫-曾德尔(M-Z )干涉仪的温度光纤传感器。通过腰椎扩径熔接技术,分别对4.5cm 长的单模光纤(SMF)两端进行扩径,构成球形-单模-球形结构的M-Z干涉仪。该干涉仪具 有温 度敏感特性,因外界环境温度的变化会引起光纤包层模的有效折射率发生变化,从而导致干 涉光谱的变化。 通过检测同一级次干涉谷的特征波长漂移,实现对温度的测量。实验结果表明,在温度变化 范围为15～60℃ 时,干涉谱发生了明显的红移现象,传感器相应的温度灵敏度为0.068nm/℃。本文温度光纤传感器结构简单、成本低和灵敏度高,在温度检测方面具有良好的 应用前景。

摘要:实现了一种基于磁流体(MF)磁致折变效应的新型光 纤Sagnac磁场传感器。在单模-无芯-单模(S-N-S) 结构中,当外界折射率小于且接近无芯光纤(NCF)的折射率时,NCF可以看作阶跃型的多模光 纤(MMF)。实验测量了 传感器在不同外界磁场强度下的透射光谱,研究了其磁场传感特性。结果表明,由于MF的磁 致折变效应, 随着垂直于传感器方向的外界磁场强度的增加,环绕NCF的MF折射率减小,从而引起透射谱 的干涉 峰光强增加。整个实验装置处于室温20℃,在波长1557.5nm处,磁场 传感灵敏度为0.33dB/mT；在波长1580.1nm 处,磁场传感灵敏度为0.32dB/mT。本文传感器灵敏度高、无磁滞现 象和消光比稳定。搭 建了相应的光电检测系统,将某一波长光强的改变转化为电信号,且测得相对误差小于3%, 具有很好的应用前景。

摘要:利用传输矩阵理论,对左手材料(LHM)构成的一维 光子晶体(PC)反射器的反射带特性进行了分析。研究结果 表明,LHM反射器的全角度反射带(ODB)对入射角度是不敏感的,即具有全角度反射的功能。 而右手材料(RHM)反射器的 反射带对入射角度是非常敏感的,得到的是部分角度反射带。进一步分析发现,LHM PC反射 带 对周期数N不敏感,但会随着材料层厚度比k的增大,向高频方向移动,随晶 格常数h 的减小,向低频方 向移动。在此基础上,提出了设计左手材料全角度反射器的方法,并得到了3.1~ 3.9GHz频段之间、反射率高达100%的全 角度反射器。设计结果表明,本文思路可用于实现任意波段全角度反射器的设计。

摘要:利用烟囱效应改变散热器周围的空气运动状况, 提出了一种设计结构,并对设计结构进行尺寸优化与效果分析。用 SolidWorks建立LED设计及试验结构模型,用EFD(engineering fluid dynamics)热仿真,得 到了在最优散热性能和最优综合性能下的结构尺寸及周围空气 运动状况对比图。实验结果表明,在引入及优化前后,散热器的热阻降低了29.4% ,综合性能可以提升43.9%,烟囱效应的引入, 散热器有了明显卷吸周围空气的效应,散热器流出的空气束从向中间集中运动变为沿圆筒 边缘方向向上运动,丰富了散热器周围的空气运动状态。

摘要:提出一种新型反射式电光调制器。为了验证反射式电光调制器在同步零差相干系 统中的 作用,采用OptiSystem14.0软件搭建了一个40Gbit/s偏振复用的QPS K系统。实验结果表 明,本文系统可以较好地接收信号,完成信号的调制与解调,解决了光锁相环问题。 反射型电光调制器在系 统中的性能优越,有利于实现同步零差相干接收,对实际工程中应用反射式电光调制器 具有参考价值。

摘要:采用超声喷雾热解法,以石英玻璃为衬底,以乙酸 锌(Zn(CH₃COO)₂·2H₂O)、硝酸镁(Mg(NO₃)₂·6H₂O) 和醋酸钠(CH₃COONa·3H₂O)为前驱体溶液,在不同衬底温 度(480～560℃)下制备Na-Mg共掺杂ZnO薄膜。通过X-射线衍射(X RD)、扫描电子显微镜(SEM)、 光致发光(PL)谱和紫外-可见(UV-Vis)分光光度计等表征手段对样品的晶格结构 、表面形貌、PL性能 和透过率进行了研究。结果表明,衬底温度对薄膜结构和光学特性影响显著,当衬底温度为 500 ℃时制备的 Na-Mg共掺杂ZnO薄膜的c轴择优最明显,表面形貌更加致密,结 晶质量最好,PL性能最佳。

摘要:利用密度泛函理论(DFT)研究光纤材料中锗缺氧中 心(Ge-DDC)与环 结构特性,建立基于三环结构的Si-O-Si结构模型和Ge-ODC模型；同时,通过紫外可见光 (UV-Vis)吸收与拉曼测试分析研究光纤材料的微结构 特性。理论分析结果表明:对于未掺杂Ge的光纤材料,其带隙为8.36eV左右；而对于掺杂Ge元素的光纤材料,其带隙为 5.0eV左右,会在242nm波长处形成一个吸收 中心,并且它与Ge-ODC缺陷中心的吸收中心相 对应。在Ge-ODC缺陷结构中,其三环 Si-O-Si结构与Ge原子之间存在紧密联系。当掺Ge的光纤材料经辐照处理后,光纤材料中 容易产生GeE′和SiE′缺陷中心。光纤材 料受到不同剂量辐照后,光纤材料中的三环结构数量随着剂量的增加而减少。研究结果表明 ,石英材料中Ge-ODC缺陷结构容易产生 于环结构周围,并容易受到外界能量的影响。Ge-ODC与环结构特性的理论研究,对 超低损耗石英光纤的制备与设计具有重要的实际应用意义。

摘要:利用金属辅助硅化学刻蚀法在晶体硅表面制备 了 大面积有序硅纳米结构,并基于金属辅助硅化学刻蚀的机理,实现了硅纳米结构从线阵列到 孔阵列转变。漫反射光谱的测试结果表 明,相对于平面、金字塔结构,硅纳米孔织构的晶体硅具有卓越的减反光性能,在300100nm 光谱范围内的AM1.5G太阳光子的光反射损失比低于3.6%。硅纳米孔阵列减反光性能优异, 制备方法简单、快速,且其孔壁互连,有益于晶体硅太阳电池的后续制备工艺及其表面结构 机械稳定,可作为减反光结构应用于晶体硅太阳电池。

摘要:提出了一种光纤布拉格光栅(FBG)嵌入型光纤Sagna c环的窄道空间微流速和温度测量系统,其由传统光纤Sagnac环和嵌入光纤Sagnac环中的FBG 组成。光纤Sagnac环中的保偏光纤(PMF)受到的侧压 力会随着微流体流速的不同而发生变化,通过监测光纤Sagnac输出干涉峰的漂移实现对微 流速的测量。此外,嵌入光纤Sagnac环中的FBG对温度有较高的响应灵敏度,可以实现环 境温度的监测。实 验过程中,用毛细管模拟窄道空间,将光纤Sagnac环中的PMF置于毛细管内部,用 微流泵获得一定范 围的微流速。实验结果表明,当微流体的微流速在0～450μm/min范 围内变化时,光纤Sagnac环输出的干涉谱 向短波方向漂移；由监测波长1522.47544.64nm处的谐振峰可知,测量的微流速平均灵敏 度分别为 5.59pm/(μm/min)；实时监测环境温 度的结果表明,在20～45℃范围内,FBG的温 度灵敏度为9.74pm/℃。本文传感器具有测量范围大、灵敏度高、结 构简单和成本低等优点,特别适用于微通道如生物血管等方面。

摘要:针对机翼结构低速冲击载荷定位需求,提出了 一种基于时差辨识的冲击载荷定位方法。首先采 用Teager能量算子处理冲击响应信号,以提升响应信号时间分辨能力；在此基础上,给出了 基于时差二分原理的冲击区 域定位方法以及基于时差曲线拟合的冲击坐标计算方法。构建基于机翼模型的分布式光 纤监测系统,分别实现针 对冲击载荷的区域定位与精确坐标预测。试验结果表明:在长为120 cm的大展弦比机翼模型上随机选取5个测试点进 行低速冲击定位识别,实现了所有冲击测试点的区域辨识,正确率高达100%；坐标定位的平 均误差为8.4cm。本文方法 仅利用5个光纤布拉格光栅(FBG)传感器和低采样率FBG信号采集系统能够有效地实 现冲击载荷位置辨识,具有监测网络简洁、辨识快速和实用性强等特点。

摘要:基于光子晶体光纤(PCF)包层空气孔灵活的结构 设计,将磁流体填充的PCF(MF-PCF)和普通PCF进行焊接, 并在其纤芯区域刻蚀Bragg光栅,提出一种能够同时测量温度、磁场和应变的PCFBG传感器。 基于模式耦 合理论以及传输矩阵法,结合PCF中基模以及高阶光波模式的不同传感特性,通过分析热光 效应、磁光效 应以及弹光效应对模型不同光波模式的影响,探究谐振波峰反射谱响应特性。实验结果表明 ,本文的PCFBG传感器, 温度灵敏度最高可达13.97pm/℃,磁场灵敏度最高达10.04pm/mT,应变灵敏度最高达1.223pm/με；且谐振反 射光谱的漂移量与温度、磁场以及应变的变化具有良好的线性关系。 通过设计相应的三参量矩阵解调算法,可实现温度、应变以及磁场的同时测量,从而有效 降低传感成本,拓宽传感思路,具有一定的应用价值。

摘要:基于光纤延时构建相位噪声测量系统。基于微波光 子链路相噪测量的基本原理,建立了完整的理论模型；研制了伺服电路并搭建测量平台, 实验验证了测量数 据的正确性。为提高测量系统的灵敏度,采用优化微波光子链路的噪声系数来降低测量系统 远载频噪底,使用高线性度光电 探测器(PD)与低相噪放大器来降低1/f噪声的寄生效应以及测量系统的近 载频噪底,最终实现高灵敏相噪测量系统,X波段噪 底在1kHz频偏处接近－130dBc/Hz,10kHz频偏接近－145dBc/Hz。

摘要:为了降低x265的帧内编码复杂度,减少编码所需时间,本文针对新一 代高效视频编码标准(HEVC)帧内编码单元(CU)划分以 及预测单元(PU)模式选择的快速算法进行研究。采用经典的差分矩阵计算纹理复杂度,提出 了一种根据当前编码单元子块的纹理复杂 相似度与其编码所需要的总比特数以及量化参数之间的关系作为提前终止CU划分的判决 条件,通过增加SATD的计算进一 步减少PU模式选择的RDO候选列表的个数从而减少率失真代价计算的快速算法。实验结果 表明,与x265的标准算法相比, 该算法在平均峰值信噪比(PSNR)仅减少0.028dB和码率平均增加1.27%的情况下,能够平均减少32.34%的帧内编 码时间。

摘要:为了进一步提高基于协从表示的人脸识别系统的 性能,在概率协从表示(ProCRC)算法和字典学习的基础上提出了一 种基于Gist特征和ProCRC的GL-PCRC人脸识别算法。首先提取每副人脸图像的G ist特征,再把人脸图像的Gist 特征采用线性判别算法(LDA)方法投影到最优判别子空间,使得到的LDA特征拥有最小的类内 离散度以及最大的类间离散度；然后利用 LC-KSVD方法对LDA特征进行迭代训练从而得到新的学习字典；继而通过ProCRC算法快 速得到稀疏系数；最后通过计算测 试样本属于各个类别的概率进行分类。分别在ORL和扩展的YaleB人脸库上进行实验检测的 结果表明,与传统的协从表示方法 相比,本文给出的方案可以使人脸识别系统的性能得到显著的提升。

摘要:在图像的获取和传输过程中,可能会出现噪声, 它不仅破坏了图像的真实信息,而且严重影响了图像的视觉效果。因此, 噪声图像的语义分割成为图像分析中最具挑战性的问题之一。为了提高噪声图像的分割性能 ,本文在分析全卷积网络(FCN)的 基础上,提出一种改进的FCN模型(IFCN)对噪声图像语义分割。该算法采用一种新的中值 池化方法代替卷积神经网络的最大值 池化,可以在去除噪声的同时保留更多边缘信息。在训练整个深度网络时,通过反向传播算 法以一种直接的端到端,像素到像素 的方式映射。实验结果表明,提出的模型在PASCAL VOC2012数据集上对噪声图像语义分割 可以获得比较好的分割效果,准确率mean IU达到86.5%。

摘要:激光加工具有“冷加工”和“热加工”鲜明的两重 性,研究飞秒激光加工点火药必须严格控 制“热加工”过程的出现,以保证加工安全和实现微细加工。本文以B/KNO₃点火药为样 品,利用ANSYS 软件,模拟单脉冲飞秒激光作用后点火药样品的轴向和径向温度分布,结果表明,样品表面 冲击温度达3337℃。从理论讨论了加工过程的 安全性,得出单脉冲加工点火药的热影响区半径约为4μm,烧蚀深度约 为0.6μm。通过实验分析了其烧蚀机制,并测得点火药的烧蚀阈值为0.284J/cm²。

摘要:本文 利用飞秒激光作用于光折变周期性极化铌酸锂(PPLN)晶体和掺 镁(Mg)的PPLN(PP-Mg:LN)晶体通过光整流效应产生窄带太赫兹(THz) 辐射,通过外加磁场的 办法对THz脉冲串的振幅和寿命进行有效控制。随着外加磁场的增强,在光折变PPLN晶体中 产生的THz 波的振幅和寿命都随之减小；当外加磁场足够强时,光折变PPLN晶体中产生的THz波将完 全被抑制。外 加磁场之所以能够对THz波的振幅和寿命进行有效控制,主要是由于洛伦兹力的作用使光折 变晶体内部产生了空间电荷场。

摘要:利用算符作用在参考态上产生新的量子态的方法 ,将产生算符作用在相干叠加态 上,构造了光子增加相干叠加态。给出了其归一化系数和Wigner函数的解析表达式。通过 数值计算,讨论了相干态平均光子数和两相干态的相位差对Wigner函数的影响。研究结果 表明,随两相干态的相位差增大,Wigner函数的负值深度和负值区域时而增大时而减小, 它的负部 体积随相位差的演化呈现出准周期性演化,表明选择合适的相位差值对增强量子态的量子特 性有利；另一方面,随相干态平均光子数逐渐增大,Wigner函 数的负部体积增大,表明光子增加相干叠加态的量子特性增强。