摘要:提出一种基于强度检测的高双折射光子晶体光纤环镜(HiBi-PCF-FLM,highly birefringent photonic crystal fiber loop mirror)温度不敏感应力传感器。利用PCF对温度的不敏感性,把一小段HiBi-PCF传感光纤插入到FLM中,可实现温度不敏感应力传感。利用应力作用引起FLM透射光谱移动的特性,由DFB激光作为入射光源,使用光功率计检测经过FLM后的透射光强度,实现基于强度检测的应力传感。当输入波长为1547 nm时,作用于PCF应力与经过FLM后透射光强度的关系可拟合为二次函数,其与实验数据的拟合度高达0.9995。

摘要:设计并制作了一种采用InP/InGaAsP材料的2×2基于多模干涉(MMI)器的Mach-Zehnder干涉仪(MZI)光开关,用三维有限差分束传播法(3D-BPM)对器件进行了优化设计与模拟分析。开关端口设计为单模波导且对偏振不敏感,采用电流注入调制相移区折射率,当折射率的改变引起π相位差时实现开关状态转换。测试结果表明,当注入电流达到43 mA时光信号从交叉端口交换到直通端口,开和关状态的串扰分别为-19.2 dB和-14.3 dB。

摘要:采用了一种基于取样光栅原理制作多通道增益-折射率耦合型光栅的方法,成功制作了8波长分布反馈(DFB)激光器阵列,阵列中各激光器的阈值电流为30～40 mA,注入电流为100 mA时的平均输出光功率为10mW,阵列器件实现了波长的可选择性激射,相邻激光器间的频率间距为200 GHz,验证了用取样光栅方法制作DFB激光器阵列的可行性。

摘要:报道一种激光二极管(LD)端面抽运的Nd:YAG激光晶体腔外三倍频355 nm紫外激光器,实验中采用声光调Q技术,选用结构紧凑的平平腔结构,在腔外对1 064 nm基波采用了Ⅰ类相位匹配Li3B3O5(LBO)晶体二倍频、Ⅱ类相位匹配LBO晶体实现了三倍频,获得了较好的光束质量的准连续355 nm紫外激光输出,在激光二极管泵浦功率为28 W时,声光Q开关调制频率为10 kHz时,获得了8.1 W的红外1 064 nm红外激光,紫外单脉冲能量165μJ,脉宽6 ns,峰值功率27.5 kW,808 nm到355 nm的光-光转换率为5.89%,整个系统长度控制在150 mm以内,该激光器结构紧凑,适合产品化。

摘要:采用氧化铟锡(ITO)颗粒掩膜,经感应耦合等离子体(ICP)刻蚀后制作了表面粗化的红光发光二极管(LED),并且研究了ITO腐蚀时间对粗化表面形貌的影响。测试结果表明,当粗化颗粒的大小为200～500 nm、腐蚀深度约200～400 nm时,能使制作的表面粗化红光LED在20 mA注入电流下光提取效率提高30%以上。并且,表面粗化不会影响LED的发光强度角度分布。

摘要:分析了决定分布式光纤温度传感器系统传感距离的因素,提出了使用光开关扩展系统的传感长度。设计了多模1×2棱镜光开关的单片机驱动接口,计算机软件通过RS232串行接口发出指令控制光开关的切换。测试结果表明,嵌入了1×2光开关可使系统传感光纤长度延伸为原来的2倍。

摘要:实验中采用激光二极管作为泵浦源、大模面积Er3+Yb3+共掺双包层光纤作为增益介质,利用傅里叶变换透镜、闪耀光栅和输出耦合镜组成的外腔结构,实现了两路Er3+Yb3+共掺双包层光纤激光器的频谱组束。在单路光纤激光器的最大输出功率为520 mW和545 mW、光栅衍射效率为80%的条件下,获得了690 mW的组束功率,组束效率为65%,同时对组束激光的光束质量进行了评估。测得水平和垂直方向的光束质量因子分别为M2x=1.592,M2y=1.335。

摘要:为了使白光LED光谱中红光成分增强,以更适应人眼视觉,通过对YAG:Ce荧光粉掺杂的改进,引入Gd3+、Pr3+使白光LED光谱在610 nm处出现明显发射峰,并且荧光主峰发生红移。通过对LED的色坐标计算表明,用这种新型荧光粉封装的白光LED色坐标可以达到标准白点(0.33,0.33),理论上有可能符合能源之星的要求,用YAG:Ce封装的LED却不可能。

摘要:纤芯折射率调制深度是影响布拉格光纤光栅(FBG)蜕化的唯一参数,仿真分析了折射率调制深度对反射谱峰值、过零带宽的影响。利用能级跃迁理论揭示了环境冲击引起势阱电子溢出,进而引起折射率调制深度减小的FBG性能蜕化连环影响机理。设计了试验系统,利用高低温循环试验分别对4个不同应变工况下的FBG进行加速蜕化作用。实验结果表明:温度循环交替冲击会使FBG产生较快的蜕化现象;在各个蜕化阶段,应变越大的FBG蜕化效应愈明显,施加应变为1 500με的FBG在1 000个交变循环后,反射光谱几乎就难以识别,失去传感能力。

摘要:借鉴生物视网膜进行图像采集和处理的结构及功能,设计了具有视网膜仿生片上信号处理电路的智能CMOS图像传感器(CIS)。像元内的仿生处理电路主要由自适应光接受器、滤波网络和减法运算电路3部分构成;CIS采用结构简单的空间滤波电阻网络和基于运算放大器的减法电路分别模拟水平细胞和双极细胞的功能,实现图像的边缘检测。在Chartered 0.35μm 2P4M CMOS工艺参数下,对各单元电路及6×6 CIS阵列进行仿真。

摘要:提出了一种新的基于Zernike矩和粒子群(PSO)算法的摄像机BP神经网络标定方法。首先,利用Zernike矩和曲率不变性求取圆形标定模板中心的亚像素坐标,提高神经网络训练数据的精度;其次,利用PSO算法优化网络的初始权重和阈值,提高网络的收敛速度和泛化能力。实验结果表明,该方法在X轴和Y轴方向的测量误差小于0.06 mm,整个测试集均方根误差为0.194 mm,证明了该方法的有效性。

摘要:在级联相位调制的100 Gbit/s光信号传输系统中,提出了占空比为33%的光交错相移键控归零码(RZ-SDPSK)和占空比为67%的光交错相移键控载波抑制归零码(CSRZ-SDPSK)的产生和检测方案。通过50 km的普通单模光纤(SMF)和8 km的色散补偿光纤(DCF)传输后,当入纤功率相同时,CSRZ-SDPSK码具有较高的色散容限;如果仅考虑一阶偏振模色散(PMD),RZ-SDPSK信号具有较好的抗PMD特性。入纤功率在0～10dBm范围内调节时,两种码型码有相似的传输特性。通过125 GHz带宽的三阶高斯滤波器后,RZ-SDPSK码接收性能较优,并且三阶高斯带通滤波器(DBPF)的带宽值必须大于100 GHz,才能有效地恢复信号时钟。

摘要:研究了光子晶体光纤(PCF)中基于四波混频(FWM)的全光波长变换实现以及相应的变换效能。使用C-L波段内具有平坦正色散特性的高非线性PCF,对基于FWM效应的光波长变换进行了理论分析,根据相应原理进行了波长变换实验系统的软件仿真,并以此为依据设计实验装置进行了实验验证。实验结果基本符合相应的理论计算以及系统仿真,在中心波长为1 5401、545以及1 550 nm的频带范围内分别得到了-17.381、-16.897和-17.787 dB的最高转换效率,分别对应181、7和13 nm的3dB转换带宽。

摘要:提出了一种基于高精细度Fabry-Perot(F-P)滤波器的全光时钟提取方案,并进行了实验验证。为了实现对信号波长无关的特性,系统利用光纤中交叉相位调制(XPM)效应对输入信号进行正码波长变换,使变换后的波长始终与F-P滤波器的透射峰精确对准。采用精细度为1 012的高精细度F-P滤波器提取时钟,并利用半导体光放大器(SDA)的自增益调制(SGM)效应进一步抑制时钟信号的低频噪声,保证了高质量的时钟输出。实验中,利用这种装置对40 Gb/s归零(RZ)码信号进行了时钟提取,得到了抖动为285 fs的高质量40 GHz时钟信号,验证了方案的可行性。

摘要:针对第3代太阳电池用上转换材料,采用改良的水热技术优化制备了掺杂稀土离子的纳米氟化钇钠(NaYF4)上转换荧光材料。主要关注了有机溶剂和螯合剂对制备上转换材料性能的影响。测试结果表明:有机溶剂乙醇可以有效地抑制YF3等杂峰;螯和剂乙二胺四乙酸二钠(EDTA)可以分散颗粒达到增大颗粒表面积的作用;制备获得了具有六角晶向结构的Yb3+/Er3+共掺上转换材料,其上转换发射出能够被太阳电池有效吸收利用的红光(653 nm)和绿光(5205、40 nm)。

摘要:采用磁激励射频等离子体增强化学气相沉积(M-RF-PECVD)方法,室温下分别在玻璃和Si(100)衬底上制备类金刚石(DLC)薄膜,通过扫描电镜(SEM)、傅里叶红外光谱(FTIR)和Raman光谱对不同沉积条件下制备的薄膜进行表征。结果表明,在反应压强为30 Pa、入射功率为50 W、CH4/Ar=5/90、衬底温度为40℃的实验条件下,制备的含氢DLC薄膜表面平整、结构致密,膜基结合度良好,薄膜中以sp3键为主。

摘要:利用射频磁控溅射的方法,在Si(111)衬底上制备了LiNbO3薄膜。采用X射线衍射(XRD)和扫描电子显微镜(SEM)研究了衬底温度、退火温度和溅射气体压强对LiNbO3薄膜结晶和表面形貌的影响,并用椭圆偏振仪测量了薄膜的厚度和折射率。结果表明:衬底温度为450℃时制备的薄膜,退火前后都没有LiNbO3相生成;衬底温度为500～600℃时,LiNbO3薄膜出现(012)、(104)和(116)面衍射峰,经600℃退火后3个衍射峰的强度加强;衬底温度为600℃时,经600～900℃退火得到的LiNbO3薄膜,除出现(012)、(104)和(116)面衍射峰外,还出现(006)面衍射峰;溅射气体压强从0.8 Pa增大到2.4 Pa时,经800℃退火后得到的LiNbO3薄膜表面晶粒团簇变小,而0.8 Pa制备的薄膜经800℃退火后LiNbO3相的结晶程度较其它压强下完善;900℃退火后得到的LiNbO3薄膜折射率为2.25,与LiNbO3晶体相当。

摘要:根据Beer-Lambert定律,设计了一种基于光纤环形衰荡腔的双环路气体浓度测量系统。通过加入掺Er光纤放大器(EDFA)的全光自动增益反馈环,对EDFA的增益进行控制,可使衰荡时间大大延长,提高了系统的测量精度。研究了EDFA产生的放大自发辐射(ASE)噪声对系统测量精度的影响,采用自适应滤波方法对实验数据进行处理.通过对比试验论证了自适应滤波方法对提高系统测量精度的作用。分析了光在不同浓度的CO气体中的吸收特性以及衰荡时间与气体浓度的关系。

摘要:提出了一种利用机器视觉技术对溶液中μm级异物微粒进行检测并统计粒径信息的新方法。首先,建立溶液离心旋转急停后其中异物粒子的运动轨迹数学模型;然后,提取溶液视觉图像序列中每个可能目标的有效特征,通过特征匹配得到帧间若干可能目标的运动轨迹,根据异物目标与背景噪声等伪目标轨迹的差异进行甄别检测;最后,对视觉系统进行标定,确定检测到的异物目标粒径大小及各区间微粒数量。实验表明,该技术检测精度能够到达10μm,且具有较高的检测准确率。

摘要:针对人体目标运动检测与定位,提出了一种新型的热释电红外感知方法,采用递阶的体系结构对菲涅尔透镜的视场(FoV)进行空间调制。首先,对单个传感器节点上的多个热释电红外(PIR)传感器及其菲涅尔透镜的FoV进行环形调制编码,实现单自由度的FoV细分;然后,利用相邻的3个传感器节点相互协作定位。实验表明,该方法具有计算简单、鲁棒性好等优点。

摘要:针对频率扫描激光干涉测距系统的参考干涉仪中存在的大量光学元件会产生非线性误差,本文基于偏振分光镜(PBS)的非理想分光性能分析了非线性误差的产生机制,推导出PBS非理想分光性能条件下的非线性误差模型,并提出了消除非线性误差的改进方法。利用MATLAB进行建模仿真表明,PBS非理想透射率和反射率对非线性误差的影响为二次谐波,透射率和反射率相差越大,非线性误差越大,当二者值相等时非线性误差大幅减小。当PBS反射率为0.90且透射率为0.97时,用传统的正交检测方法产生最大为383.3 kHz的非线性误差,而采用本文提出的方法只存在5.3 kHz的线性误差。

摘要:提出一种基于格雷编码原理的彩色结构光三维测量方法,通过向被测物体投影两幅彩色结构光栅,分析得到物体表面的三维信息,在保证测量精度和准确度的同时,提高了三维测量的速度。将格雷编码原则和容易辨别的颜色结合应用到彩色条纹编码中,得到序列周期唯一且编码周期起始位置任意的彩色条纹编码,克服了码间干扰,解码方法简单且精度高,适用范围广;利用三色相移法取代传统三幅相移法。实验结果表明,使用基于格雷编码原理的彩色结构光方法可以得到被测物体精确的表面高度信息。

摘要:为提高帧内刷新算法的抗传输差错能力,提出了一种基于运动跟踪的帧内刷新算法。首先,在相邻两个帧内刷新帧之间对运动影响区域内的宏块进行统计分析,选取对传输差错敏感的宏块进行帧内刷新。其次,对刷新帧后的帧间预测帧进行参考特性限制,进一步防止传输差错在帧内和帧间的扩散。实验结果表明,在多种丢包环境下,该算法与自适应帧内刷新算法相比,重建图像的峰值信噪比(PSNR)平均提高1 dB以上,主观质量明显提高,且运算复杂度低。

摘要:分数像素精确运动估计的改进是整个运动估计模块优化的关键,本文提出了基于H.264的内容自适应分数像素运动估计算法。首先,提出基于平坦区域宏块预测的无效分数像素运动矢量(MV)搜索省略算法(SMBP);然后,改进H.264采用的基于中心的分数像素搜索算法(CBFPS),提出基于预测矢量的增强型菱形模板(EDSP)搜索算法。实验结果表明,内容自适应分数像素运动估计算法比分数像素全搜索算法(FFPS)在峰值信噪比(PSNR)有微小降低(0.095～0.209 dB)的情况下,平均减少了75.6%的分数像素搜索点,整个运动估计模块平均节省了38.5%的计算量。

摘要:为实现时间可伸缩性,可伸缩视频编码采用分级B帧结构进行编码,但是该结构较大地增加了计算的复杂度。对此,本文深入分析了模式选择的基本原理,提出一种适合于分级B帧结构的快速编码算法,首先根据参考模式进行预测,然后根据宏块的运动和纹理预测可能的编码模式,排除可能性较小的模式从而提高编码速度。实验表明,本文算法在视觉质量和网络带宽影响很小的情况下,能够显著地提高编码速度。

摘要:提出了一种基于分块小波变换和相对量化的图像数字水印算法。由于在算法中采用了量化嵌入策略,从而在提取水印时无需原始图像和原始水印。实验结果表明,该算法对嵌入的水印具有很好的透明性,对亮度和对比度调整攻击具有非常强的稳健性,对JPEG压缩、重采样、颜色抖动、平滑和加噪声等常见的图像处理攻击具有很强的稳健性,并且算法思想简单、步骤简便和容易实现。

摘要:分析了基于微弱相干脉冲量子密钥分配的误码系数,结果表明,误码系数并非为一固定常数,而是随着传输距离增加而变化。根据实验数据对误码系数与传输距离之间的关系进行了函数拟合,3个实验小组数据拟合出能够很好地符合同一指数函数形式。利用拟合的误码系数对诱惑态下BB84量子密钥分配方案的平均光子数进行了优化,根据优化结果,利用GYS的实验参数分析了Lo等人提出的诱惑态量子密钥效率表达式,结果表明,误码系数修正后的表达式具有更高的密钥生成效率空间。

摘要:针对人脸识别中的非线性特征提取问题,提出一种基于核正交局部判别嵌入(KOLDE,kernel orthogonal local discriminant embedding)的人脸识别算法。首先通过引入基向量正交约束,得到OLDE算法,并给出算法的推导过程。然后为了更好地处理高度复杂非线性结构数据,将OLDE向高维空间扩展,在核空间提取图像的高阶非线性信息,得到核空间OLDE算法。在ORL和PIE库上的人脸识别实验验证了算法的有效性。

摘要:首先提出基于非下采样Contourlet变换(NSCT,Nonsubsampled Contourlet Transform)的人眼视觉相对对比度灵敏度函数(RCSF,relative contrast sensitivity function)和绝对对比度灵敏度函数(ACSF,absolute contrast sensitivity function)。然后提出了基于人眼视觉对比度灵敏度函数(CSF,contrast sensitivityfunction)的遥感图像融合算法(IFA-CSF,image fusion algorithmof human visual contrast sensitivity function)。IFA-CSF采用NSCT作为多尺度变换工具,对单方向高频子带采用ACSF融合,对多方向高频子带采用RCSF融合,并对8方向高频子带采用先方向分组再融合的方法。实验结果表明,IFA-CSF优于基于传统CSF和基于局部能量的图像融合算法。

摘要:在分析折/反射全方位视觉(COV)图像模糊尺度分布规律的基础上提出了一种基于径向边缘检测的空间移变点扩散函数(SV-PSF)建模方法,并且研究了基于一种可以方便地加入空域可变模糊模型等先验知识的凸集投影(POCS)图像复原方法。本文提出的建模方法在有限的径向边界区域建立COV的全局SV-PSF模型,避免了一般建模方法需要大量的边缘检测和图像分割计算;采用基于POCS算法空域图像复原方法,很好容纳了SV-PSF这一先验知识,在实验中与MATLAB的盲反卷积工具箱函数的处理结果进行了对比,结果表明本文方法的灵活性和有效性。

摘要:针对传统图像修复方法中搜索范围局限于待修复图像源区域的问题,提出了一种新的基于分形的数字图像修复算法,首次将分形理论应用于图像修复领域,利用图像的自仿射性(或自相似性)对破损图像进行修复。首先,在图像的源区域中选取定义域块,经仿射变换后建立码本;然后,从码本中查找待修复块的最佳匹配块,同时为了加快查找速度,降低计算复杂度,采用了基于方差和内积的快速搜索算法来提高修复效率;最后,用查找得到的最佳匹配块对待修复块进行填补。提出了一种改进的优先值计算方法,在计算优先值时加大置信度的比重,从而可以加强搜索匹配过程中的约束,使得修复过程总体按照"剥洋葱"的顺序进行,同时兼顾线性结构的延伸。实验结果证明,与传统修复方法相比,本算法不仅提高了修复质量,同时也提高了修复效率。

摘要:针对加性高斯白噪声,根据信号和噪声在小波空间上传播的特性,提出了一种基于Kolmogorov-Smirnov检验的最优分解层数自适应确定算法,对于不同数据长度的信号,可以自适应地选择小波变换的最优分解层数。仿真实验表明,该方法可以得到最优的信噪比及最小均方误差,并且对小波分解边界延拓方式的选择具有较强的适应性。 更多还原

摘要:针对基于分类的快速分形编码方法存在着编码速度与解码质量间的矛盾,鉴于Krawtchouk矩不变量具有在仿射变换下保持不变的特性和核模糊聚类在处理非线性问题上的突出优势,本文首次将这两者引入到分形编码中,提出了基于Krawtchouk矩不变量和核模糊聚类的自适应分类快速分形编码方法。首先根据Domain块的方差将其粗分类,再根据Domain块的Krawtchouk矩不变量利用核模糊聚类对Domain块细分类。实验结果表明,与其他基于分类的快速分形编码方法相比,在解码图像质量提高的同时,大大加快了分形编码的速度。

摘要:研究了激光晶体热透镜的球差效应对谐振腔的输出光束质量、腔内损耗和输出功率等特性的影响。通过对二极管端面抽运条件下激光晶体的热效应进行分析,计算了热透镜球差系数的大小,得到了激光晶体热透镜球差系数与抽运光功率和振荡激光半径间的函数关系。实验验证了球差效应对激光谐振腔中基模光束质量的影响,与理论分析符合得很好。

摘要:提出了基于窗口经验模式分解(WEMD)的医学图像增强算法。用WEMD算法分解医学图像,能够自适应地提取图像的内涵模式函数(IMF)分量。利用IMF分量图像的直方图服从正态分布的特性,结合直方图匹配算法的增强能力处理前几个IMF分量,经处理的IMF分量中的高频细节信息得到增强。将处理后的IMF分量和剩余分量重构,获取增强的医学图像。实验表明,WEMD算法增强效果优于目前的图像增强算法。 更多还原

摘要:提出了一种基于滑动窗口脉冲抑制滤波器算法,首先通过设置滑动窗口将心电间期序列分段,计算每段上对应的脉冲抑制滤波器;然后利用信号增强技术对脉冲抑制滤波器进行增强,扩大坏点与正常点之间差异;最后设置合适的阈值,将心电间期序列中坏点去除。利用MIT-BIH数据库试验对比了本文算法和脉冲抑制滤波器算法,结果表明,本文算法简单易操作,能够消除心电间期序列中非平稳趋势的影响,对坏点检测的灵敏度和特异性分别提高至95.24%和99.83%,能够有效地去除心电间期序列坏点。 更多还原