• 2020年第31卷第6期文章目次
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    • >光电子器件和系统
    • 基于PEDOT:PSS掺杂MoO3修饰有机电致发光器件性能的研究

      2020, 31(6):563-568.

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      摘要:有机电致发光器件因具有质量轻、亮度高、柔性 、宽视角和响应速度快等优点已经成 为下一代平板显示和照明领域的潜在主流技术。本文证实了MoO3掺杂于PEDOT:PSS作为空 穴注入 层时,可以改善器件性能。与未掺杂器件相比,掺杂器件的亮度和效率显著提高,启亮电压 降低0.5 V。AFM,透光性和单空穴器件实验表明,当在ITO和空穴传 输层之间插入PEDOT:PSS :MoO3后,由于修饰了ITO表面膜形貌,增加了绿光区透光性以及降低了空穴注入层电阻 从而提高了器件的性能。

    • 大动态范围高精度激光透射率测量系统

      2020, 31(6):569-574.

      摘要 (725) HTML (0) PDF 0.00 Byte (0) 评论 (0) 收藏

      摘要:透射率在光学领域中有着重要的用途,为了精确 的测量物体的透过率,本文基于自 相关检测原理设计了一套大动态范围高精度激光透射率测量系统,在分析噪声的基础上,计 算了最小可探测光功率,确定了测量的动态范围;同时分析计算了系统信噪比改善程度,最 终实现高精度测量。本文以635nm半导体激光器为光源,使用光电二极管为探测器,采用锁 相放大器对微弱探测信号的提取和对干扰信号的抑制,搭接了测量系统,通过分析计算得到 待测样品的透过率,并通过改变信号调制频率和锁相放大器的时间常数来观察其对信噪比影 响,最终选择调制信号频率在1000 Hz,锁相放大器时间常数为30ms 的情况下测量,实验表明 ,系统可测量透射率的范围为0.000%~100%,测量误差范围为1%。 对于其它波长或其它微弱信号构成的测量系统的动态范围和精度的分析具有借鉴意义。

    • 基于FCM-KNN的相干光环形QAM系统符号判决优化

      2020, 31(6):575-586.

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      摘要:针对高阶环形正交幅度调制 (QAM)的相干光通信 系统,提出了一种模糊C均值算法和K 最近邻算法相结合的非线性均衡算法。对接收端经相位噪声补偿后的数据,先用FCM算法有 效剪裁训练数据,同时对测试数据进行分类判决,从而极大降低了后续KNN算法的计算复杂 度。即首先计算训练集的初始质心和各数据点的初始隶属度,经过迭代计算收敛后,得到最 终的质心和各数据点的隶属度。然后将质心隶属度大于某阈值的测试数据点作为训练数据, 计算各测试数据与各训练集质心的距离对其暂时分类,接下来进行KNN算法分类。同时对测 试集进行分类判决,即对距该质心距离低于阈值的测试数据根据欧式距离直接判决,大于阈 值的测试数据用以上KNN方法进行判决。该算法基于112 Gbit/s单载 波单偏振相干检测环形16QAM单载波系统传输距离为1040 km进行了非线 性均衡效果仿真验证。仿真结果表明,本文所 提出的FCM-KNN算法可取得和KNN算法几乎相同的非线性均衡效果,而其复杂度比后者可降 低近20倍,对高阶QAM相干光通信系统长距离传输具有重要意义。

    • 基于介电润湿液体棱镜阵列的光束调整器

      2020, 31(6):587-594.

      摘要 (557) HTML (0) PDF 0.00 Byte (0) 评论 (0) 收藏

      摘要:为实现在三维空间上对不同光束(平行光、会聚光 、发散光)的调整,提出了一种基于介电润湿液体棱镜阵列的光束调整器。根据几何光学、 矩阵光学和介电润湿理论,推导出光学传递函数,分析了该光束调整 器的控光能力,讨论了工作电压对光束调整器调控性能的影响,并通过仿真模型的验证。结 果表明,该光束调 整器可以实现平行光的扩束、缩束、平移、会聚和发散;还可对发散光进行光束调整,改变 出射光的发散角度、 使其变成会聚光或平行光;同时,该光束调整器还可以实现对会聚光进行调节的作用,出射 光可以为会聚光、 平行光或发散光。当直径为5mm的平行光经光束调整器,其直径变化范围为3.08 mm,可左右平移 0~0.92 mm,其焦距f可在7.96 mm~∞(双层液 体界面为双凸形)范围内或在-∞~-25.99 mm(双层界面为双凹 形)范围内调节;对于发散角为20°的发散光,经过该光束调整器, 当出射光为发散光时,其发散角的变化范 围为0°~45.7°,当出射光为会聚光时,其会聚角的变化范围为0°~14.48°;对于会聚角为20°的会聚光,当出 射光为会聚光时,其会聚角的变化范围为0°~49.88°,而当出射光 为发散光时,其发散角的变化范围为0°~16.02°。

    • 稀土Er掺杂的MoSe2纳米线的制备及发光特性研究

      2020, 31(6):595-599.

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      摘要:本文研究了稀土掺杂硒化钼(MoSe2)垂直纳米线 的制备及光学特性。以分析纯硒化钼 粉末为原料,采用热蒸发方法在Si衬底上沉积硒化钼垂直纳米线,并在其生长过程中利用硝 酸鉺进行原位掺杂。利用原子力显微镜(AFM)、X射线衍射仪(XRD)、紫外-可见分光光度计 和 荧光光谱仪研究了掺杂硒化钼薄膜的表面形貌﹑晶体结构﹑光吸收和特性。发现掺杂后MoSe 2纳米线的结晶性更强,长度增加2倍以上。同时,掺杂后纳米线的可见光吸收和光致发光 强 度明显增强,760 nm处MoSe2纳米线的带间跃迁的本征发射增强4倍 以上。另外,Er3+掺杂后 ,在590 nm和650 nm处增加了2个来自Er3+离子的发射,说明稀土掺杂后发光峰增加,使 光谱谱线更加丰富。以上结果表明,稀土掺杂可显著增强硒化钼的结晶性、光吸收和发光效 率,使其可用于制备超薄、高效率的太阳能电池、光探测器等光电子器件。

    • 高分辨率大孔径手机镜头设计

      2020, 31(6):600-606.

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      摘要:为了满足目前人们对手机镜头的大孔径和高分辨 率的要求,本文在几何光学理论基础 上,应用光学设计软件Zemax设计出一款1300万 像素手机镜头。在设计中采用扩展奇次非球面来校正系统像差。该镜头由4块 扩展奇次非球面镜片和1块滤光镜片组成,结构简单紧凑;它的F数为2.17,全视场角为 73.2°,有效焦距3.93 mm,镜头总长6.00 mm;最终实现中心视场在中间频 率处(即223 lp/mm)的子午和弧矢方向MTF值分别大于 0.33,在高频处(即446 lp/m m)分别大于0.13;另外,0.8视场在中间频率的子午和弧矢MTF值分别大于0.33,研究表明优化设计后的手机镜头 成像效果完全可以满足使用要求。

    • >材料
    • 提高KLa1-x(MoO4)2:Eu3+x荧光粉发光性能的研究

      2020, 31(6):607-612.

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      摘要:在氧化气氛下,采用固相反应法合成了一系列 KLa1-x(MoO4)2:Eu3+x红 色荧光粉。利 用X射线衍射仪、扫描电子显微镜和荧光分光光度计考察了KLa1-x(MoO4)2:Eu3+x荧光粉的 物相、形貌和发光强度。结果表明,激活剂Eu3+和助熔剂H3BO3的添加没有改变K La(MoO4)2的物相结构。KLa1-x(MoO4)2:Eu 3+x荧光粉可以被近紫外(393 nm )和蓝光(463 nm)有效 激发,主发射峰值位于616 nm附近,发射红光,归属为Eu3+5D07F2跃迁。393nm和463nm的激发波长与目前广泛使用的近紫外和蓝光LED芯片相匹配。添加质量分数为5%的H3BO3时 ,所制备的KLa1-x(MoO4)2:Eu3+x红色荧光粉的发光强度比未掺杂H3BO3时的发光强度提高了234%,色坐标 (0.639,0.339)比商用的Y2O3:Eu3+(0.625,0.338)更接近于美国电 视标准委员会标准(0.67),这表明这 种荧光粉具备成为商业化红色荧光粉的潜力。

    • Mn4+掺杂Sr4Al14O25荧光粉的制备及其发光性能

      2020, 31(6):613-620.

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      摘要:采用传统的高温固相反应法成功制备Sr4Al14O25:Mn4+红色荧光粉。应用X射线粉末 衍射仪、扫描电子显微镜、荧光分光光度计等对样品形貌和结构进行表征,研究煅烧温度、 锰离子掺杂浓度对荧光粉发光性能的影响。实验结果表明,所制备的荧光粉具有从近紫外到 蓝光宽广区域的吸收谱,并能发出强烈的中心波长位于656 nm的红光,这主要是源于Mn 4+离 子的自旋禁止的2Eg4A2跃迁。在Sr4Al14O 25:Mn4+中,Mn4+离子更倾向于进入AlO6八面体 中的替代Al3+离 子,当Mn4+离子的掺杂浓度为x=0.02,煅烧温度 为1200 ℃时发光效率最高, 内量子效率达到46.85%。所制荧光粉的色坐标为(0.716,0.284),且发射谱与叶绿素在红 光区的吸收峰十分吻合,因而Sr4Al14O25:Mn4+可用作白光LEDs和植 物成长的LEDs红粉。

    • >模式识别
    • 基于HOGv-CLBP特征融合和ELM的交通标志识别

      2020, 31(6):621-627.

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      摘要:针对交通标志识别识别率低和时间复杂度大的问题 ,本文提出一种HOGv-CLBP特征融合和极限学习机的交通标志识别算法。首先通过描述交通 标志图像边缘信息的方向梯度直方图(HOG)特征,与能够 表示标志图像内部纹理信息的局部二值模式(LBP)特征融合得到降维后形成一种HOGv-CLB P有效特征, 然后利用ELM进行交通标志训练和分类。实验结果表明,该算法不仅提高了交通标志的识别 率,而且降低了时间复杂度,增强了系统鲁棒性。

    • 基于企业价值提升的区块链与认证识别的双模态机制研究

      2020, 31(6):628-633.

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      摘要:本文从企业价值提升视角为解决企业财务管理系 统安全风险、实现企业财务资源要素 智能化管理提供一种新的思路。通过将区块链与深度置信网络构建的认证识别算法用于企业 财务系统安全加密,提出了一种双模态机制,优化了企业财务信息安全保障策略。根据模型 设计方案,首先对基于区块链的智能化公司财务管理系统提出设计方案,并提出基于深度置 信网络的识别技术算法,最后通过模拟企业财务系统被攻击与保卫状态验证了模型的可靠性 及高效性。

    • >图像与信息处理
    • 基于像素三元组的差值扩展可逆图像水印算法

      2020, 31(6):634-640.

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      摘要:一般差值扩展可逆水印算法通过图像像素对的差值扩展嵌入水印,最大嵌入率为0.5 bpp(bit per pixel),存在嵌入率低 和失真较大的问题。为了提高嵌入性能,提出基于像素三元组的差值扩展可逆图像水印算法 。 首先利用图像像素的相关性,通 过像素三元组均值局部方差选择平滑区域,然后扩展像素三元组中像素值与其均值差嵌入水 印。 另外,为了提高图像不可感知 性和防止嵌入水印导致像素值的溢出,嵌入水印时,设定阈值限制在平滑区域嵌入水印时像 素值的改变。本文提出的算法最 大嵌入率能到达0.66 bpp,比传统的差值扩展算法提高33%,实验结果表明提出的算 法能在 较高嵌入率时仍保持较大的峰值信噪比,有效地提高了水印嵌入容量和降低了图像的失真率。

    • >光电子信息技术
    • 基于朗伯模型参数估计的VLC室内定位优化算法

      2020, 31(6):641-647.

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      摘要:为实现高精度室内定位,本文设计了一种可见光 通信(VLC)室内定位系统,并通过 结合优化的朗伯模型、码分多址技术(CDMA)、三边定位算法而有效提升了定位精度和系统 扩展性。首先,每个发光二极管(LED)的ID信息经过直接序列调制后加载到LED驱动电路上 ,LED发出带有自身ID信息的灯光信号。在接收端通过光电探测器(PD)接收灯光信号,并 根据扩频码的正交性恢复出ID信息及接收信号强度(RSS),以此提高信道容量并增强系统 抗干扰能力。然后,根据朗伯光源模型,由三边定位算法得出待定位点的定位估计坐标。为 进一步提高精度,引入k最近邻(KNN)思想,采集适当的指纹点并由指纹点信息对每盏灯在 定位估计坐标处的朗伯光源模型参数进行估计,由优化后的朗伯模型计算出精度更高的定位 坐标。在1m×1m×1.35 m的空间区域中,进行本VLC室内定位系统 的实验测试。结果表明,提 出的高精度VLC室内定位系统的平均定位误差降低至2cm左右,其定位精度相比于传统三边 定 位算法提升了30%。此外,该系统方案所采用基于指纹点信息优化朗 伯模型参数的方法具备良好的实用扩展性,可实现广阔的应用场景。

    • 基于MPPM调光控制的混合可见光通信系统研究

      2020, 31(6):648-653.

      摘要 (631) HTML (0) PDF 0.00 Byte (0) 评论 (0) 收藏

      摘要:在本文中,为适应照明的调光需求,提出了一种具 有高频谱效率的调光控制方案,这是也是可见光 通信(VLC)的关键需求。提出的方案将正交频分复用(OFDM)与多脉冲位置调制(MPPM) 相结合, 不仅支持高速可见光通信,同时满足了用户对照明源的亮度调节的需求。这种混合调制方法确保系统具有MPPM的调光功能,且引入的OFDM传输可以有效地提高频谱效率。更重要的是,MPPM跟OFDM的传输不会互相干扰,而且接收端对两种信号的检测互不干扰,实现简单。仿真结果表明,该 方案可以支持较宽的亮度范围,并支持高频谱无线光通信。

    • >信息安全
    • 中间纠缠源离散调制CVQKD性能分析

      2020, 31(6):654-659.

      摘要 (505) HTML (0) PDF 0.00 Byte (0) 评论 (0) 收藏

      摘要:连续变量量子密钥分发协议虽然具备更高的安全码 率等优势,但是其安全传输距离却一直表现不佳,而离散调制连续变量量子密钥分发协议已 被证明在低信噪比下能够获得比高斯调制更好的性能。基于 此,本文详细分析了光源非可信时,离散调制二态、四态和八态协议的性能,推导了安全码 率表达式。数 值仿真结果表明,当光源处于中间时,离散调制相干态零差检测正向协调性能优于其它协议 ,八态协议有更长的传输距离。

    • >生物医学光子学
    • LED照明的视觉与非视觉随色温变化研究

      2020, 31(6):660-668.

      摘要 (556) HTML (0) PDF 0.00 Byte (0) 评论 (0) 收藏

      摘要:为了响应CIE最近提出的“照明应该综合考虑光的 视觉和非视觉效果”号召,寻找视觉与非视觉参数之间的关系。选择8种大色温范围(2678 K-7258 K)的LED照明光源,特别是超低色温LED,采集380 nm可见光波段光谱分布数据。利用OSRAM COLOR CALCULATOR色度分析软 件及MATLAB,计算分析了6个视觉参数(显色指数、色容差、色品质度、色纯度、主波长、 暗明比S/P)及4个非视觉参数(节律因子KC、蓝光危害因子KB、400nm蓝光占比P、1931 CIE-XYZ标准色度系统Z值)随色温变化。结果表明:8种不同色温LED照明6个视觉参数随色 温变化均较为复杂,不便直接找到6个视觉参数随色温变化关系;4个非视觉参数均随色温的 增加呈线性递增关系,表达式分别为:KC=0.118+6.069×10-4×Tc、KB=1.625×10-4+1.682×10-7×Tc、Z=0.014+5.240×10-5×Tc、P=-0.065 37+0.005×Tc。另外,LED照明蓝光危害因子KB与400nm蓝光占比P表达式为:KB=-1.575×10-4+3.326×10-5×P,相关系数平方R2=0.979。以上结论可为LED照明光品质及光生物安全随色温变化 分析,特别是LED照明视觉与非视觉的协调发展提供参考。