摘要:随着传感技术的发展,传感器的应用领域变得更加 广阔。许多场合需要高精度的温度传感器,干涉型光纤传感器具有灵敏度高、抗电磁干扰等 优点,受到广泛关注。因此,基于复合干涉原理,设计了一种基于锥-单模光 纤-细芯光纤-球结构的传感器。该传感 器是在由单模光纤制作的锥型结构和球型结构之间,插入相同长度的单模光纤和细芯光纤制 成的,在单模光纤与细芯光纤的熔接处,以及细芯光纤和球型结构的熔接处皆发生干涉。当 温度变化时,光纤纤芯模式和包层模式的相位差发生改变,从而使透射谱中的干涉谷发生漂 移。通过测量干涉谷的漂移量,便可得到温度变化量,实现温度传感。对 传感器温度特性进行研究,当温度从30 ℃变化到75 ℃时,透射谱中的两个干涉谷分别向长波长漂移了 1.5 nm和3.75 nm,灵敏度分别为0.033 nm/℃和0.083 nm/℃。本文提出的传感结构体积小 、制作简便、成本低且两个谷的温度灵敏度较高,可望应用在双参量或多参量测量的场合。

摘要:采用金属有机物化学气相沉积法(MOCVD)生长 制备30~50 μm×300 μm台面, 外电极压焊点面积80 μm×80 μm,内电极压 焊点面积20 μm×20 μm的GaAs/AlGaAs量子阱样 品数件,峰值响应波长为8.5 μm,从理论和实验两方面分析探讨了测试样品光谱特性。用傅 里叶光谱仪 分别对其进行50 K液氦温度下光谱响应测试,实验结果显示1#,2#样品峰值响应波长分别为8.38 μm,8.42 μm,与理论峰值响应波长8.5 μm分别相差0.12 μm,0.08 μm,误差约为1.4%。两样品峰值响应波长实验值与理论值误差均小于2.0%,实验结果表明金 属有机物化学气相沉积法技术可满足量子阱红外材料生长工艺要求,探测器电极压焊点面积 大小与位置对器件光谱特性影响甚微,该误差主要由测试系统引起的,利用高分辨透射扫描 电镜(HRTEM)对样品的微观结构进行剖析研究,说明虽然样品存在不同程度位错现象,但 由GaAs与AlGaAs晶格间不匹配带来的应力应变对器件宏观光谱响应特性影响不明显。

摘要:本文提出了一种基于石墨烯-硅波导的微环光电 探测器。该器件采用全通型微环谐振 器作为基本单元,通过优化基于石墨烯-硅波导微环谐振器的结构参数,以满足临界耦合状 态需求,用于增强石墨烯与光的相互作用,并利用电子束光刻、等离子体刻蚀、石墨烯转移 以及电子束蒸发等工艺制备基于石墨烯-硅波导的微环光电探测器。实验结果表明,当在偏 置电压为－0.1 V时,探测器的最佳响应度R_p=12.5 μA/W。

摘要:针对常用的闪耀光栅模型只能实现一维光束偏转、 分布不匀、偏转范围离散的不足,本文提出了一种基于微波相控阵的液晶二维光束偏转模型 。该方法通过直接控制电极相位差来改变光束偏转方向。在进行有效精确的光束偏转前,需 要对输出量进行线性度和耦合度测试。结果表明该方法具有很好的线性度,二维方向上存在 一定的耦合度。接着对二维偏转精度进行了实验,结果表明在2.1 mr ad偏转范围内实现了在x方向上优于14的连续偏转,以及在y方向上优于12的连 续偏转。最后,本文在一维偏转的基础上,实验并分析了相位图的旋转角度对偏转精度的影 响。因为探测器分辨率以及耦合度的影响,提高偏转精度可以通过利用高分辨率的探测器或 对解耦技术进行研究。

摘要:本文提出了一种新型轨道角动量模(OAM)传输 的光子晶体光纤(PCF)结构,该光纤 由最中心空气孔、高折射率环形层和外包层构成,其中外包层由一圈椭圆形空气孔和多圈呈 周期排列的扇形空气孔共同组成,无需通过额外的掺杂,就可以使中心空气孔和外包层空气 孔之间形成一个用来传输OAM光束的等效高折射率环形区。通过对该PCF的传输特性进行仿真 分析,发现在1.55μm处,各模式的限制损耗维持在10－6 dB/m－10 －10 dB/m,在C波段的色散值均维持在310ps/(nm×km)以下,HE2,1模在1．55μm－1．6 μm波段内 的色散变化为3．1 ps/(nm×km)。在1．55 μm处最大的Δnneff 能够达到4.83×10－3,大的有效折射率差可有效地抑制了 模式间 的简并,避免HE模和EH模耦合成LP模。验证了该光纤具有大带宽、小而平坦色散、大有效折 射率差、低限制损耗和低非线性系数等优良性能。在1．25μm－2．0μm波段内共可以支持34个OAM模式的有效 传输,每个模态都可作为独立的信道传递信息,适合用于大量数据的传输,大幅提高了光通 信的系统容量和频谱效率。

摘要:为了实现对铁路侵入异物的检测,并克服摄像头检 测可靠性低以及激光雷达检测数据单一的缺点。设计了一种融合摄像头、二维激光雷达的异 物目标体检测系统,将软件测试结果可视化。在二维激光雷达 的基础上,建立基于凝聚层次聚类算法的目标体识别方法,对单个人以及三个人开展了目标 识别实验,并 同时建立了基于限幅滤波法的室内、实地的单目标体与多目标体追踪方法,对多目标体在 追踪丢失、重 合、遮盖情况下,开展了目标追踪实验。最终,将二维激光雷达与摄像头进行信息融合,分 别对单目标体 以及多目标体进行检测实验。结果显示:激光雷达所采集点云数据经过凝聚层次聚类算法以 及去噪处理可 以较好的实现对目标体的识别,限幅滤波法可以对追踪目标体短时间内发生丢失、被遮挡 或与其他目标 体重合的情况下,再次进行追踪,二维激光雷达与摄像头信息融合的结果可以较好的得到不 同目标体的位 置与边界。该研究结果可为铁路安全检测系统的智能化提供理论参考与依据。

摘要:为了检测工程机械疲劳裂纹所在位置,本文利用 激光超声技术,基于脉冲回波法(Pulse-echo)提出了一种检测裂纹所在位置的策略。结果表明:通过将探测光源放置在 近 场区域,同时将探测源与激励源相对固定,两次移动材料的这种策略,可使两次移动过程中 利用探测光位置代表裂纹左右边缘,从而能得到裂纹所在的位置及裂纹的宽度。实验证明, 本策略可用于定位裂纹误差,与传统的光源设置方法中单向移动扫描的方式相比,能够同时 得到裂纹的位置信息和宽度大小。本文为激光超声检测工程机械裂纹位置提供了一种策略。

摘要:散射参数(S参数)可精确表征光电探测器的传输特 性,本文针对现有测试方法及系统中存在的问题,分析了光波元件分析仪的原理和光电探测 器测试误差来源,提出了一种光电探测器的传输特性测试方法,构建了光电探测器的测试误 差模型和信号流图,推导了光电探测器的散射参数(S参数)求解公式。基于光电探测器的 器件特性,对其测试过程进行优化,将测试过程分为微波域校准与光波域测试两步进行。对 10 MHz～40 GHz范围内对光电探测器的S参数 进行了测试,实验结果表明,该方法测量结果与经过计量的是德科技N4373D的测量结果数据 一致性较好,在高频范围内,测量偏差小于0.5 dB,是一种有效的光 电探测器传输特性参数测量方法。

摘要:通过基于密度泛函理论的第一性原理对新型光伏 材料Ag₂ZnGeS(Se)₄(AZGS(Se))的结 构稳定性、电子结构、和光学性质进行了研究。计算结果表明该类型化合物与Cu₂ZnSnS(S e)₄(CZTS(Se))一样具有锌黄锡矿的晶格结构；通过计算弹性常数和声子谱发现AZGS(Se) 的结 构稳定性也与CZTS(Se)相近。杂化泛函计算表明AZGS(Se)为直接带隙半导体；通过改变S和S e原子的比例,其禁带宽度可在1.27 eV 的较宽范围内调节。进一步计算光学性质,得 到AZGS(Se)的光吸收系数具有10⁴量级。计算结果表明AZGS(Se)符合太阳电池光吸收层的 需求。

摘要:局部表面等离子共振广泛应用于光催化和太阳能 电池等领域。采用电子束和热沉积技 术,在融石英和Si片上制备了Ag@SiO₂/TiO₂薄膜。在300 ℃,400 ℃,500 ℃,600 ℃ 温度下,薄膜在空气氛围下退火2h。采用拉曼光谱仪,紫外-可见分光光度 计(UV-Vis)等手段对微结构,光学性能等特性进行了表征。利用能谱仪测定了元素成分及含 量。考察了薄膜在水溶液中降解甲基橙的光催化活性。结果表明:Ag@SiO₂/TiO₂薄膜具有优 异的光催化性能。测试结果表明:在250℃下制备的TiO₂薄膜为无定形结构；在本实验条 件下,随着退火温度的升高,薄膜呈锐钛矿结构；锐钛矿相表现出了更好的光催化性能。

摘要:本文对ZnO结构太阳能电池钙钛矿(CaTiO₃)薄 膜层中嵌入的Ag粒子的等离子体增强进行了理论分析。由于引入了Ag颗粒,归因于Ag颗粒的 强表面等离子体吸收和Ag与CaTiO₃之间的协同作用,太阳能电池的吸收得以增强。在计算 分析中,Ag粒子的最佳半径为80 nm。优化的纳米结构的平均吸收效 率可以达到80％,比纯CaTiO₃薄膜层结构的平均吸收效率高24％。因此认为,本文设计研究的 Ag/CaTiO₃太阳能电池结构可能以低成本和简单的制造工艺成为未来工业制造领域的焦点 。

摘要:快速准确地获得脑部核磁共振图像中海马体的体 积变化情况,对阿尔兹海默症等疾病 的诊断具有重要意义。海马体在大脑中占比很小且与周边结构的边界不明显,使得基于深度 学习的核磁共振影像海马体分割具有一定难度。针对上述问题本文提出一种利用边界增强损 失训练含注意力机制网络的海马体分割算法,主要贡献在于:1) 设计了一种含注意力机制 的U形三维卷积神经网络; 2) 提出一种边界增强的损失函数。在解决海马体与背景因为尺 寸 相差过大而带来的类不平衡问题的同时,使网络在训练时更注重对海马体边界的学习。在欧 洲阿尔兹海默病协会和阿兹海默症神经影像学倡议数据集上,分析讨论了本文提出的损失函 数和网络结构的性能。与目前几种先进的基于深度学习的三维分割算法进行了对比分析,实 验结果表明本文提出的算法性能更优,达到了89.41%的Dice精度与人 工分割精度相近。

摘要:为了提升无人驾驶汽车对于外界环境感知的能力, 本文提出了一种级联式神经网络框架对虚拟环境中的路标进行检测与分类。该框架将添加了 辅助结构的全卷积神经网络与改进后的经典LeNet-5网络进行 组合,在处理所提取出的路标区域边缘不平整以及产生杂项问题上使用传统的腐蚀膨胀开运 算图像处理算 子进行优化和解决,实现虚拟道路图像中雨雪等多种情况下的多类路标进行定位与识别。通 过与经典的不 变矩特征、ORB全局特征提取方法,以及YOLO,SSD人工智能方法对比试验表明,本文所提出 方法具备检测准确度高,运算速度快的优势。

摘要:为了更加有效地去除场景中的雾气,提出了一种 基于小波变换的自适应透射率融合算法,对图 像中的远景部分和近景部分分别进行处理,并将两者有效结合。首先基于雾天成像原理,构 建二次衰 减模型近似估计出远景和近景的透射率,进而将两者进行小波变换,将得到的低频信息采用 自适应高 斯函数进行加权融合,而高频信息则采用取较小值的方案减小纹理效应；再根据小波逆变换 获得透射 率的最优解；最后结合大气散射模型和改进的大气光值复原出清晰的无雾图像。实验结果表 明,该方 法可以有效提高雾天场景清晰度,与已有算法相比,对天空区域的色彩还原准确,并且具有 相对较低的时间复杂度。

摘要:利用可见/近红外高光谱成像技术对牛肉水分含量 及分布进行快速检测。采用可见/ 近红外高光谱成像系统(400000 nm)采集150个黄牛肉样本的高光谱图像,利用ENVI软件 提取样本感兴趣区域(ROI)并计算平均光谱值；对原始光谱数据进行预处理并利用连续投 影算法(SPA)、竞争性自适应重加权算法(CARS)和无信息变量消除算法(UVE)进行特征 波长提取,建立基于不同特征波长的偏最小二乘回归(PLSR)模型,进而优选牛肉水分含量 预测的最优模型。通过蒙特卡罗交叉验证法剔除26个异常样本值；经卷积平滑(Smoothing - SG)法预处理后的原始光谱数据所建PLSR模型效果较好,其校正集决定系数(R²c)与预测集 决定系数(R²p)分别为0.817、0.850；利用CAR S、SPA、UVE法分别优选出12、27、27个特征 波长；对比基于全波段光谱与特征波段光谱所建PLSR牛肉水分预测模型的优劣,结果显示基 于CARS-PLSR法建立的牛肉水分预测模型效果最好,其R²_c 、R²p值分别为0.814、 0.750,校 正集均方根误差(RMSEC)与预测集均方根误差(RMSEP)分别为0.477、0.555；最后,利用CARS -PLSR模型计算牛肉样本每个像素点的水分含量并利用伪彩色图对牛肉样本水分分布进行可 视化分析,进而实现牛肉水分含量的快速检测及分布的可视化表达。该研究结果可为黄牛肉 水分含量的快速检测提供理论支撑。

摘要:修改式信息隐藏会对嵌密载体视觉质量造成较大 影响且易留下修改痕迹；纹理构造式 信息隐藏生成的都是非自然纹理；纹理拼接式信息隐藏由给定样例图产生类自然纹理,通过 缝合线算法来拼接纹理小块,不可避免地会产生缝合痕迹和重复纹理模式,从而不能对秘密 信息进行掩盖。针对以上问题,提出逐像素纹理合成的生成式信息隐藏。在嵌密时,首先将 秘密信息编码为密钥图像上的坐标以避免秘密信息直接信道传输,其次引入多备份,将坐标 进一步编码为给定样例图像的高频颜色序列,并由密钥伪随机放置在空白待合成纹理图像上 ,最后按逐像素纹理合成策略来生成含密纹理图像。在提取时,根据密钥提取颜色序列,然 后结合多备份区间扩展策略由样例图像恢复坐标并依据密钥图像提取秘密信息。理论和实验 表明,所提方法通过逐像素纹理合成,不会留下明显拼接痕迹和重复模式且秘密信息完全依 赖于密钥,具备一定的抗攻击能力和较高的安全性。