摘要:提出了一种基于细芯光纤结合Mach-Zehnder干 涉仪的高灵敏度曲率传感器,传感头由一段细 芯光纤嵌入在两段的单模光纤中错位熔接而成。当干涉仪受到弯曲作用时,由于细芯光纤和 单模光 纤的错位熔接,使得纤芯和包层模光强度产生损耗,在一定曲率范围内使得纤芯和包层模光 强度更 加接近而导致干涉增强,通过研究特定干涉峰的干涉强度相对于曲率的变化关系,可以实现 光纤曲 率传感。为了增加曲率的校准精度,提出了一种基于悬链线法的光纤弯曲的曲率修正模型。 实验结 果表明:利用曲率修正模型修正后,在9.15m－1到11.02m－1的范围内的曲率测量灵敏度达到 142.28dB/m－1。这种基于强度变化的低成本、高灵敏曲率传 感器,具有广阔的应用前景。

摘要:采用SiO₂钝化膜方法对引入低温AlN插入层的高 温MOCVD外延生长的未掺杂的非极性AlGaN外 延薄膜制备了金属-半导体-金属(MSM)结构的紫外光电探测器。研究了磁控溅射SiO₂钝 化膜对探测器光电性能的提 升。暗电流测试表明,钝化处理使探测器的暗电流可以降低了2-3个数量级。在5V偏压下 , 通过光谱响应测试发现,经过钝化处理的探测器在300 nm处具有陡峭 的截止边,具有很好 的深紫外特性,光谱响应范围提高了3个数量级,抑制比高达10⁵。

摘要:为了补偿啁啾脉冲放大(CPA)中的光谱增益窄 化效应,需要对种子激光脉冲进行频谱整形。基 于内置KTN电光晶体的Mach-Zehnder干涉仪,提出了一种用于啁啾激光脉冲频谱整形的扫描 限幅方法。从 理论上分析了KTN电光晶体上加载的静态电压和动态电压对扫描限幅装置透射谱函数的影响 ,并讨论了电 压相对于频率变化的时延和电压自身的抖动对脉冲频谱整形效果的影响。数值结果表明:根 据所需要的频 谱分布可以逆算得到加载到电光晶体上的电压,从而随时间控制啁啾脉冲各频率成分的透射 率,实现啁啾 脉冲频谱的整形；采用所提出的扫描限幅方法,对中心波长800nm, 啁啾参数等于21230,对应带宽为20nm的一阶高斯型脉冲进行频谱整形,得到了与所需频谱分布几乎一致的近平顶 形状的频谱分布；电压相对于 频率变化的时延和电压自身的抖动越大,整形后的脉冲频谱分布与所需频谱相差越远。为了 获得与所需频 谱一致的整形频谱分布,需要尽量保证电压与频率在时间上的匹配,以及尽量减小电压的抖 动。

摘要:设计并制作了一种基于马赫-曾德干涉仪(Mach -Zehnder interferometer,MZI)原理的温度与压力同 时测量的光纤传感器,该传感器采用多模-细芯-多模(Multimode fiber -Thin core fib er- Multimode fiber,MTM)结构,其原理是,当多模光纤(Multimode fiber,MMF)中的光到达第 1个熔接点时 一部分进入细芯光纤(Thin core fiber,TCF)的纤芯,激发起纤芯模；另一部分进入TCF的 包层,激发起 包层模。当这两部分光到达第2个熔接点处时,TCF纤芯中的光进入MMF的纤芯,TCF包层中 的光一部分进入 到MMF的包层,另一部分进入MMF的纤芯,与纤芯模式发生干涉。外界环境如温度、压力等发 生改变时干涉 谱将随之漂移,因此可以通过观察光谱中干涉谷的漂移来测量外界温度、压力的变化。当温 度变化范围为 30℃时,实验测得Dip1、Dip2的温度 灵敏度分别为0.042nm/℃、0.051nm/℃。当 压力变化范围为 0N－9.8N时,实验测得Dip1、Dip2的压力灵敏度分别为－0.240nm/N、－0.524nm/N。由于 Dip1和Dip2对温度 和压力的灵敏度分别不同,因此可以利用矩阵实现对温度和压力的同时测量。该传感器制造 简单精巧,成本较低,具有一定的研究以及应用价值。

摘要:为了满足快速发展的光通信系统不断扩大的需求 ,基于有限域的两个不同本原元提出了一种准循环低密度奇偶校 验(Quasi-Cyclic Low-Density Parity-Check,QC-LDPC)码的构造方法,构造的基矩阵 中不含4环,译码时纠错性能良好。将两 个本原元组合,通过调整基矩阵结构,使构造的码字最小距离增大,从而提升码字的纠错性 能。仿真结果表明:在相同 的仿真环境下,当误比特率(Bit Error Rate,BER)为10－6时 ,构造的码率为93.7%的QC-LDPC(3780540)码的净编码增益(Net Coding Gain,NCG)比同样是利用有限域本原元(Primitive Elements,PE)构造的PE-QC-L DPC(3780540)码,提高了0.38dB；同 时,与适用于光通信中利用有限域中两个不同子群(Sub-Groups,SG)构造的SG-QC-LDPC( 3780540)码和已广泛应用于光通 信的ITU-T G.975.1标准中的LDPC(32 640,30592)码相比,净编码增益 分别有0.2dB和0.72dB的提升。

摘要:采用主客掺杂的方法制备PEI/PMMA共混有机聚合 物,并采用旋涂的方法研究了共混有机聚合物的成膜特性,包括薄膜厚度、平整度与旋涂薄 膜转速的关系,测量发现匀胶机 转速越高薄膜厚度越均匀,高速为1500r/min 时薄膜最大厚度差为0.626μm。有机聚合物 薄 膜的紫外透过光谱表明共混有机聚合物所成的薄膜对H₂S气体有良好的响应,当混合液中 含有0.04g的PEI时,紫外透射率由86.81%下 降到55.54%,非常明显。紫外吸收光谱表明 薄膜和低浓度H₂S气体的反应不明显,但是对高浓度的H₂S有响应。通过高温处理与H₂S气体反应后的薄膜,可以增大薄膜的紫外吸收强度。

摘要:为了研究Ag含量对光催化效率的影响,采用电子 束沉积方法制备了Ag-TiO₂光催化剂,分别用X射 线衍射仪(XRD),紫外－可见光谱仪(UV-Vis),电子扫描显微镜(SEM),原子力显微镜 (AFM),X射线电子能谱 仪(XPS)等手段对晶体结构,光学性能和薄膜形貌以及元素价态元素组成等进行了表征.利用 太阳光,以甲基 橙(MO)为模型,分析了不同Ag含量薄膜的光催化效率.结果显示:Ag是以Ag⁰存在,Ag均匀而 牢固的分布在 TiO₂材料上;在300℃温度下,所形成的薄膜为无定形结构;沉积适 量的银,可以提高纳米二氧化钛光催化活性。

摘要:为了实现检测系统的便携化、小型化和较强的数 据处理能力,结合ARM 11嵌入式处理器和 LabVIEW数据处理平台,设计并实现了一种嵌入式中红外差分甲烷检测系统。在软件方面, 选用S3C6410 作为主处理器、WinCE作为嵌入式操作系统,采用Platform Builder工具对该系统的内核文 件进行裁剪定 制以及移植安装；采用具有较强数据处理能力的LabVIEW作为数据处理平台,通过Touch Pan el模块编写 并生成可直接运行于WinCE系统的应用程序来处理传感信号。在硬件方面,选用双通道集成 传感器IR12GJ, 其输出的两路传感信号经前端电路放大和滤波处理后,由数据采集卡对其进行采集并传输给 LabVIEW软 件程序,经数据处理后获得甲烷浓度。基于所集成的系统,开展了气体标定、误差测量以及 系统稳定性实 验。实验结果显示,本系统对甲烷气体浓度的检测范围为0~6.5%,对 12种气体样品的相对检测误差小于 10%。对浓度为0.5%的气体样品进行了长达4小 时的稳定性检测,除个别突变点外,最大误差为8.3%。本 文所设计的检测系统结合了嵌入式系统体积小以及LabVIEW数据处理能力强的优点,从而具 有较好的应用前景。

摘要:为了提高相干激光测风雷达风切变的检测率,本 文提出了一种在频域检测风切变的新 方法。首先,截取激光雷达 目标探测距离处的回波信号进行傅里叶变换。其次,通过对回波信号的频率分量按其幅值大 小加权进行频谱重构。然后, 对重构后的频谱进行平滑并估计峰值频率,计算局部频率差,与风切变阈值进行比较,进而 在频域判别风切变。采用旋 转电机实验数据对该算法误差进行评估,得到该算法频谱估计误差为0.64 MHz。设计基于小 型飞机的激光雷达风切变检 测实验对算法检测率进行验证,以小型飞机飞行报告作为风切变判定标准,对激光雷达检测 结果进行判别。通过朝阳机 场实验得到该算法风切变检测率为84.62%,表明该算法对提高激光雷 达风切变检测率具有重要价值。

摘要:提出了一种基于机器视觉系统的薄膜缺陷检 测与厚度 测量的方法。该方法通过建立CCD接收到的放置薄膜前后的图像灰度与厚度之间的关系,利 用同样的图像采集硬件 和不同的软件分析方法,在保证实现最小缺陷0.1mm×0.1mm检测的同时,完成单次66mm的大范围厚度测 量。在基于透射光密度原理进行厚度测量时,为减小测量误差,采用标准密度值标定板对系 统进行标定,对计算的 理论光密度值进行偏移校正。以四氟薄膜为例,其厚度检测平均误差为5.7%,标准偏差为6.66%。仅需匹配简单的 扫描装置,便可在普通的视觉系统上完成薄膜划痕、气泡等表面二维缺陷的识别以及三维轮 廓的全场在线测量。

摘要:随着食品添加剂的增多,食品安全及其监测成为 关系人体健康的重要问题。而吸收光谱可以定性分析物质并进行 识别,并结合朗伯比尔定律通过吸光度与样品浓度的关系可以获得浓度信息。因此,本文提 出了基于吸收光谱法的苯甲酸钠 等食品添加剂的定性及定量检测方法；通过紫外、可见吸收光谱分析法对常见的食品样品及 其添加剂的吸收光谱进行了测量； 分析了市场上的饮料及天然饮料的吸收光谱及其添加色素和防腐剂的紫外可见及近红外吸收 光谱；并获得常见饮料添加剂的 特征光谱；饮料中的常见添加防腐剂苯甲酸钠、山梨酸钾吸收峰值波长分别为252. 9 nm、294.38 nm；采用波长为252.9 nm单 色光测得不同浓度苯甲酸钠下的吸光度,建立了苯甲酸钠浓度光谱数据库,为食品添加剂的 定性定量监测提供了理论基础。这种 非接触的光学定性分析及定量分析方法为食品的实时监测的实现提供了新的途径。

摘要:在光纤预警系统(OFPS)中产生的入侵事件主要分 为有害入侵和无害入侵。目前对于这两类扰动常规 的特征提取方法通常是采用时域分析,但是对于不同有害入侵事件其时域特征区分不明显, 因此时域处理 不能更好体现它们之间的细节差别。通过对有害入侵信号的频谱进行统计研究发现,不同信 号的频谱分布 存在较为明显的差异性,因此本文将入侵信号变换到频域并借鉴声信号的处理方法,提出了 一种基于能量 占比特征的有害入侵事件识别算法。对采集到的振动信号进行预处理并计算功率谱密度(PSD ),计算各信号 不同频段的能量占比,并将其作为信号分类识别的特征。之后将能量占比特征作为样本送入 分类器进行 OFPS振动信号识别。在分类器的选择上,本文采用线性判别分析(LDA)分类器对信号进行识 别,LDA能 最大限度的保持原始数据信息,并有效区分振动信号。通过实验结果表明该算法在OFPS 振 动信号的识别 研究中提高了有害入侵信号的识别率,从而验证了本算法的可行性,同时有效减少了识别时 间。

摘要:为了解决预测误差方法在预测精度和图像不可感 知性上的不足,提出一种基于改进PVO的自适应选块可逆图像水印算 法。首先对原始图像进行分块,并利用子块内相关像素不平均值之间的梯度计算子块 噪声级；然后结合像素值排序预测 算子得到预测误差直方图；最后根据子块噪声级自适应地选择水印的嵌入位置,并采用本 文算法进行水印嵌入。本 算法可以根据原始图像的特性自适应选择水印嵌入的子块,提高了像素预测精度,减少了水 印嵌入产生的失真；提取水印信息 后,可以无失真地恢复原始图像。实验结果表明,本文针对噪声级判断以及PVO算法的改进 策略可以有效提升可逆图像水印 算法的性能,在相同的嵌入容量下,本算法嵌入水印后的图像峰值信噪比较相关文献平均提 高了1.3%左右,具有更好的不可感知性。

摘要:波长复用傅里叶叠层显微术(WMFPM)是为了提 高傅里叶叠层显微术的采集效率和进一步获取高分辨率彩色图 像而提出的,但是目前选用实验系统器件参数时没有确定的方向。为了研究波长复用傅里叶 叠层显微系统 的关键参数对恢复彩色图像质量的影响,仿真实验分别研究了空间采样率、频 谱重叠率以及 二者结合对最终恢复质量的影响,结果表明:在相同的频谱重叠率下,空间采样率需要 满足空域采样 要求才能保证恢复质量,所以要选择满足空间采样要求的相机像素尺寸；在相同的空间采样 率下,频谱重 叠率在50%之间,可以达到较好的恢复质 量,因此需要根据实际的实验条件选择合适的LE D和样品之间的距离。研究结果对设计系统和选用最佳的系统参数提供了一定的指导作用。

摘要:针对医学磁共振(Magnetic Resonance,MR)图像 中存在Rician噪声较大以及双域滤波算法对Rician噪声处理不彻底、 运行时间较长的缺点,提出一种双域滤波与引导滤波相结合的快速医学MR 图像去噪算法。 该算法将引导滤波边缘保持后 的图像作为双域滤波算法的原引导图像,减少双域滤波算法的迭代次数,缩短算法运行时间 ；然后通过改进算法权重,结合 原始权重系数和指数核函数,构造新的权重系数,对噪声进行有效处理。实验结果表明,本 文算法能有效去除医学MR图 像噪声,保护图像细节,相比优秀的医学MR图像去噪算法,具有更高的峰值信噪比和结构 相似度；且相比经典双域滤波 算法,改进后的算法能将运行时间减少1/3,相比非局部均值算法, 可减少1/2。

摘要:高功率光纤激光器的发展面临着各种非线性效应和输出模式和功率不稳定等技术瓶颈,而大 模场单模光纤被认为是解决该类问题的主要手段。 本文系统总结了各种典型的大模场单模增益光纤,阐述了各种光纤的 结构特点以及实现原理,重点分析 了光纤的模场面积、输出功率、抗弯曲特性、激光光束质量和制备难度等几项关键指标。最 后介绍了作者最新设计的新型异质包层螺旋侧漏大模场 单模光纤结构模型及其实现路径,该光纤芯径在50～200μm范围内 具有可调控性,且制备相对简单,有望成为大模场单模光纤 发展的一个新的方向。