姜明顺 , 孟玲 , 隋青美 , 贾磊 , 彭蓬 , 赵增玉
2011(11):1593-1596.
摘要:将采用化学镀铜膜技术封装的长周期光纤光栅(LPFG)串入环形腔中,设计了一种新颖的波长可调谐掺Er3+光纤激光器(EDFL)。铜镀膜(化学涂镀)的LPFG在激光器环腔中用作带阻滤波器,利用恒电流源调节LPFG所处温度场,影响LPFG透射谱,改变激光器环形腔增益最高点,实现输出激光波长的可调谐。在LPFG环境温度调谐20~180℃的范围内,EDFL波长可调谐范围可达20.72nm(1560.35~1581.07nm),3dB带宽小于0.02nm,20dB带宽小于0.06nm,边模抑制比大于38dB。长时间观测,激光输出波长功率稳定性优于0.02dBm。结果表明,该EDFL具有易调谐、线宽窄及性能稳定等特点。
2011(11):1597-1601.
摘要:研究了基于聚酰亚胺(PI)湿敏薄膜的分布式光纤Bragg光栅(FBG)湿度传感器。传感器利用PI薄膜湿膨胀效应,将湿应变作用于Bragg栅区,从而改变光纤FBG湿度传感器中心波长的原理,实现了对26~98%RH范围内环境相对湿度的监测。通过改进PI湿敏薄膜的制备及涂覆工艺,有效提高了FBG湿度传感器性能,并采取了相应温度补偿措施。在此基础上,针对空间多点湿度监测的实际需求,提出并研究了分布式FBG湿度传感系统。实验结果表明,所研制的FBG湿度传感器灵敏度为15pm/%RH,线性误差在2.75%以内,且具有良好的重复性和稳定性。
2011(11):1602-1605.
摘要:根据1/f噪声结构,基于压缩感知(CS)的正交匹配追踪去噪(OMPDN)算法,以小波树结构为分解条件,提取大功率半导体激光器(LDs)中的白噪声及1/f噪声。以小波基作为稀疏基,高斯随机矩阵作为测量矩阵对信号测量并进行CS的重建,滤除白噪声后准确提取1/f噪声信号进行器件参数估计。实验结果表明,本文方法对高斯白噪声混杂的1/f噪声进行估计,比小波变换估计更加逼近真实值。检测估计出的1/f噪声拐点位置及频率指数γ值,为分析LDs可靠性的后续工作奠定了基础。
冯德全 , 王宏亮 , 罗小东 , 邵敏 , 樊伟 , 宋利娜
2011(11):1606-1608.
摘要:提出了一种操作方便、性能可靠的光纤Bragg光栅(FBG)传感器高温固化封装工艺。实验中,采用预应力施加装置对FBG施加轴向预应力,用高温固化剂将FBG固化封装于弹性衬底材料表面。测试结果表明,施加预应力高温固化封装的8个FBG传感器线性度均在0.999以上;波形无啁啾现象,对温度的响应灵敏度系数平均为2.05×10-5/℃,测试值与理论值的平均偏差为0.04×10-5/℃,粘贴后的应变传递耦合系数η≈1。本文封装工艺可实现对FBG传感器性能指标的有效控制,对FBG传感器的普遍推广有重要的应用价值。
王若琪 , 姚建铨 , 周睿 , 汪静丽 , 李敬辉 , 温午麒 , 陆颖 , 钟凯 , 文岐业 , 张怀武
2011(11):1609-1612.
摘要:为获得高灵敏度光子晶体光纤温度传感,在实心光子晶体光纤(PCF)空气孔中填充氯仿和酒精等高折射率热敏液体的混合物。理论上采用有限元法分析了温度对光纤模场面积和限制损耗的影响。通过调节液体的混合比,使损耗对温度的灵敏度达到最大值,实现了高灵敏度PCF温度传感。实验表明,填充液体的长为4mm的PCF温度传感器,灵敏度经检测为0.75dB/℃。实验结果和理论仿真相符合。该种传感器易于解调,灵敏度高,温度敏感区间可调节,在进行有源传感和分布式测量时有重要应用。
宣荣卫 , 张晓松 , 牛喜平 , 徐建萍 , 吴燕宇 , 罗程远 , 李萍 , 吴金花 , 李岚
2011(11):1613-1616.
摘要:在不同浓度的SiO2乙醇溶液中制备了一系列ZnO量子点/SiO2复合材料,通过匀胶方法将其制备成复合薄膜器件。器件的电致发光(EL)随着SiO2浓度的增加逐渐蓝移。通过实验,探索了发生蓝移的机制。选取一种ZnO量子点/SiO2复合材料均匀混入不同质量的纯SiO2后,测试结果表明,该蓝移现象不是SiO2自身发光引起的。通过样品的X射线衍射(XRD)数据分析表明,ZnO量子点尺寸随SiO2浓度增加而减小,证实了量子尺寸效应是蓝移的原因之一。同时,进行多峰高斯拟合还发现,随着SiO2浓度的增加,绿光和橙红光发射峰比例随之增加,进一步证实了量子尺寸效应导致了复合器件的光谱蓝移。
2011(11):1617-1620.
摘要:使用典型天蓝色磷光材料FIrpic作为磷光金属微腔有机发光器件(OLED)的发光层,以高反射的Al膜作为阴极顶电极和半透明的Al膜作为阳极底电极,采用空穴和电子注入层MoO3和LiF,制备了结构glass/Al(15nm)/MoO3(xnm)/NPD(40nm)/mCP:FIrpic(30nm,7%)/BCP(20nm)/Alq3(20nm)/LiF(1nm)/Al(150nm)的底发射磷光金属微腔OLED,微腔OLED正方向电致发光(EL)光谱的中心波长为468nm,半波宽(FWHM)约为24nm,色坐标为(0.14,0.15),其发光波长得到调制,光谱得到窄化。理论模拟得到微腔OLED的发光增强因子与实际光谱吻合。
2011(11):1621-1624.
摘要:基于矢量和(vector sum)原理,利用50∶50光纤耦合器、可变光延时线(VDL)、可变光衰减器(VOA)构建了微波光子移相器。以宽带光为载波有效地解决了合波处光波相位不同引起的微波信号不稳定的问题;利用马赫-曾德(M-Z)LiNbO3调制器在不同工作电压下的反相调制特性,设定调制器的不同偏置电压,同时配合调节两支路的光信号的功率比,采用两分支结构使10GHz的微波信号实现了350°的相位调谐。对微波信号的功率进行了测量,当两分支的光功率比为1∶1时,微波功率的衰减最大。
2011(11):1625-1628.
摘要:提出了一种基于光差拍技术频率合成器的设计方案,频率合成器可以实现DC~×102 GHz频率范围的梳状谱信号输出。利用10GHz光电探测器(PD)对一腔长为27m的环形腔掺铒光纤激光器输出的多纵模激光进行差拍,得到频率间隔为7.63MHz的梳状信号。受PD响应速率的影响,梳状谱信号的频率范围为DC~10GHz。在此基础上,利用可调谐带通滤波器可以选取不同频段的电信号或者进行频率组合产生其它频率成分的电信号。
2011(11):1629-1632.
摘要:利用大孔径积分球辐射光源系统对航空偏振相机的偏振特性进行了实验研究,以各偏振工作波段中0°放置的偏振通道为基准,选取航空偏振相机中心视场64×64像素点计算并校正了各偏振通道中偏振片/滤光片的强度透过率差异;并进一步测量了航空偏振相机光学系统自身的起偏度,通过最小二乘法多项式拟合,给出了各偏振工作波段的偏振度随视场角的拟合函数。该实验的数据图像处理方法具有统计特性,可以消除光学元件部分缺陷及CCD探测器异常响应噪声对拟合偏振度曲线的影响。结果表明,偏振相机不同偏振通道的起偏特性不同,并且随着视场角的增加而变大。
2011(11):1633-1637.
摘要:针对现有方法功率利用率低与调制实现困难的问题,采用基于光纤光栅(FBG)的超宽带(UWB)调制信号产生方法,建立了UWB信号产生系统。不仅可以实现UWB信号的调制,而且提高了产生信号的信噪比。实现了二进制相位调制(BPM)、脉冲幅度调制(PAM)和脉冲位置调制(PPM)等UWB信号产生。分析了光纤传输对产生信号的影响,并进行了60km单模光纤(SMF)传输,传输后眼图清晰,达到无误码。仿真和实验结果表明该方法实现简单,适合光UWB通信系统应用。
吴波 , 于晋龙 , 王文睿 , 郭精忠 , 刘毅 , 韩丙辰 , 王菊 , 高超 , 李彬 , 杨恩泽
2011(11):1638-1645.
摘要:在光载射频(ROF)系统中,为了将承载信息的光基带信号上变频到微波/毫米波波段,本文基于半导体光放大器(SOA)中的交叉增益调制(XGM)和交叉相位调制(XPM)效应实现了光子上变频:即实现了1.25Gb/s基带信号到30GHz的毫米波信号的转换。文中分析了SOA驱动电流的变化(50~200mA)和信号光与本振光波长间隔变化对XGM上变频结果的影响。观测表明,在-2dBm光功率条件下,基于XPM效应的蓝移啁啾上变频信号、红移啁啾上变频信号和基于XGM效应的上变频30GHz信号的强度分别为-16.6、16.7和-32dBm。
2011(11):1646-1649.
摘要:提出并实现了一种新的产生毫米波的六倍频技术。采用两个相同的串联马赫-曾德电光调制器(MZM),调节第1个MZM调制器的偏置电压使其工作在最小传输模式,只输出奇次光谐波分量;调节第2个MZM调制器的偏置电压使其工作在最大传输模式,抑制所有的奇次光谐波分量。实验显示,采用10GHz的射频(RF)信号驱动这两台MZM调制器后,可输出60GHz的毫米波信号,实现了频率的6倍频,并且输出的信号经过50km光纤传输后,受到色散影响小。
2011(11):1650-1654.
摘要:考虑光学开放接入网(optical open access network)中的公平性,将最大-最小公平算法用到双向服务等级协议(D-SLA)中,提出了一种基于以太无源光学网络(EPON)的易于实现的双向服务等级协议公平带宽分配算法。算法使用了两轮分配,通过分级管理确定首要SLA和次要SLA,对业务提供商和用户进行分级区别对待,实现同时满足双方的公平性需求。仿真结果表明,本文算法能够实现对运营商和用户的双向公平,通过公平性指数评估公平性,本文算法的公平性优于其它算法,具有合理性和实用性。
陈雪莲 , 陈新亮 , 张存善 , 张德坤 , 魏长春 , 张晓丹 , 赵颖
2011(11):1655-1659.
摘要:采用电子束沉积技术生长W掺ZnO(WZO,ZnO:W)透明导电氧化物(TCO)薄膜(即WZO-TCO薄膜)并研究了衬底温度(100~350℃)对薄膜微观结构、表面形貌以及光电性能的影响。实验表明,随着衬底温度的升高,薄膜的晶体质量取得明显改善(从非晶化状态转变到结晶状态),生长的WZO薄膜呈现c轴择优取向[即(002)晶面]的六角纤锌矿结构。提高衬底温度后,薄膜的光电性能得到了显著改善。霍尔(Hall)迁移率随着衬底温度增加而单调升高,从100℃时的0.1cm2.V-1.s-1提高到350℃时的15.4cm2.V-1.s-1。在衬底温度200℃时获得WZO薄膜最低电阻率2.6×10-3Ω.cm。实验结果还表明,在350℃条件下获得的WZO薄膜性能相对较好,其典型Hall迁移率为15.4cm2.V-1.s-1,载流子浓度为1.2×1020 cm-3,可见光和近红外区域内的平均透过率为82.27%(含2mm玻璃衬底)。
2011(11):1660-1662.
摘要:通过在YAG荧光粉中混合质量分数分别为1%、3%、5%、10%有机材料DCJTB的方法研究白光LED的激发光谱。结果表明,随着DCJTB混合浓度的增加,550~750nm波段的黄光、红光区域有明显的激发波峰,光谱色坐标明显从白光区域(0.2695,0.2435)向红光区域(0.447 9,0.272 9)移动,但绿光区域光谱峰值却逐渐下降,最后趋近于零,光谱呈现出两个相对独立的波峰。其中当混合浓度为1%时,LED的显色指数达到峰值74.2;但随着混合浓度的增加,显色指数明显下降。因此,LED芯片发出的能量能够激发有机材料DCJTB,同时DCJTB对YAG荧光粉发出的绿光区域有较强吸收。
肖庆 , 安玉凯 , 李响 , 许丽丽 , 吴一晨 , 段岭申 , 刘技文
2011(11):1667-1670.
摘要:采用磁控溅射方法,在Si衬底和LiNbO3薄膜之间引入SiO2过渡层制备LiNbO3薄膜。采用X射线衍射(XRD)、傅里叶变换红外吸收光谱(FT-IR)和扫描电子显微镜(SEM)对LiNbO3薄膜的结晶取向、组成成分和表面形貌进行了表征,重点研究了非晶态SiO2过渡层对LiNbO3薄膜C轴取向的影响。结果表明,非晶态SiO2过渡层为10~50nm时,在Si(100)衬底上制备的LiNbO3薄膜的C轴取向随着过渡层厚度的增加而变强,但当过渡层超过30nm时,对LiNbO3薄膜C轴取向的影响变小;在Si(111)衬底上制备的LiNbO3薄膜,当非晶态SiO2过渡层为10nm时,LiNbO3薄膜具高C轴取向,C轴取向的织构系数(TC)为90%,且结晶质量良好,但随着过渡层厚度增加,LiNbO3薄膜的C轴取向反而变弱。
2011(11):1674-1678.
摘要:系统地研究了一种基于后向散射信号的光学闪烁机理的多激光光束风场测量(MLBM)系统及其性质。在实时检测过程中,使用光学互相关方法对信号进行分析得出了固定距离200m处的近场风速及风向信息;同时,测量并计算了在不同时刻和不同系统摆放情况时的风速。实验结果表明,测量得到的风速与参照风速之间的相对误差小于5%。
2011(11):1679-1682.
摘要:针对多组分痕量气体检测中精确度差、灵敏度低等问题,设计了基于光源波长扫描技术的光声光谱式多组分痕量气体检测系统。系统采用单一超窄线宽半导体激光器作光源,设计了一阶纵向共振式多光程吸收光声池,通过正弦信号对光源波长进行调制,并结合二次谐波信号检测技术和超窄线宽激光特性,有效地消除了吸收池内的背景噪声和光源抖动的影响,实现了C2H2、CO和CO2多组分低浓度气体同时检测。实验结果表明,C2H2、CO和CO2多组分气体浓度测量线性相关度为0.99,最大相对误差小于2%,极限检测灵敏度分别为5×10-6、12×10-6和15×10-6;长时间稳定性实验,多组分气体浓度最大相对波动小于1.5%。系统精确度好、灵敏度高并具有较好的稳定性,可用于电力变压器故障气体实时在线监测。
2011(11):1683-1687.
摘要:提出了利用光纤倏逝波传感器通过光吸收方法来测量溶液中磷酸根离子浓度的新方法。将通信用标准单模光纤(SMF)局部腐蚀到接近芯层后放入不同浓度的磷钼蓝溶液中,当以磷钼蓝光吸收峰值为探测光波长时,光纤表面的倏逝波会部分被溶液吸收,通过测量光纤输出光强来计算溶液中的磷酸根离子浓度。实验结果表明,磷钼蓝溶液中磷浓度为0.04~0.40mg/L范围内,溶液的吸光度与磷浓度近似成线性关系,探测灵敏度为0.53L/mg,线性相关系数为0.918。基于光纤技术的传感器件结构紧凑、制作简单、成本低,有利于实现传感器的微型化。
2011(11):1695-1698.
摘要:提出了一种基于相位型空间光调制器(SLM)的相位恢复方法。利用相位型SLM快速准确的相位调制特性,对待测物体的物光波前进行相位调制。每次相位调制后,在物光波的频谱面记录下强度分布。运用G-S迭代算法,通过频谱面光强信息反演出相位信息,并且提出了内-外层迭代的思想,进一步提高了相位恢复精度。对一维相位光栅进行了相位恢复试验,实验证实了本方法的正确性。
2011(11):1699-1705.
摘要:本文以激光雷达测量机场跑道斜程能见度为应用背景,提出了一种基于不动点原理的大气消光系数边界值确定方法,将确定消光系数边界值的问题转化为求解函数不动点。首先在边界层底部选取参考点,假设一个消光系数边界值,在Klett反演算法的基础上,构建消光系数均值与边界值之间的函数关系。然后依据函数不动点存在性和唯一性的条件判断不动点的存在,通过迭代使消光系数均值收敛到不动点,并同时获得消光系数均值和消光系数边界值。通过仿真实验验证该方法在非均匀大气条件下的有效性后,将其用于实际激光雷达回波信号的反演,得到低层大气消光系数垂直廓线,并与用洁净层法确定边界值所得的结果进行了对比。结果表明,利用该方法确定边界值,可以较为准确地反演出低层大气消光系数。
2011(11):1706-1709.
摘要:基于线光栅编码的印刷防伪原理,设计制作了多向编码与解码防伪的方案与流程,并设计制作了单向、四向编码与解码装置。研究表明,该防伪是基于光栅位相编码和莫尔原理的,编码光栅的频率、编码位相、条纹宽度和编码方向是影响多向编码与解码最终效果的关键因素。设计制作的单向和四向编码装置均达到了预期的设计目标。该技术可应用于印刷防伪领域,能大大提高产品的防伪力度。
2011(11):1710-1713.
摘要:提出一种新的基于组合不变量的飞机识别方法。对不同飞机机型图像,提取Hu矩、仿射矩和归一化傅里叶描述子(NFD)3类不变量进行特征级融合。针对组合不变量取值范围较大问题,提出采用4种归一化方法,结合支持向量机(SVM)以提高飞机识别系统的分类性能。仿真实验表明,提取飞机的组合不变量特征,采用传统神经网络或SVM构建分类器,分类性能均优于单一类别不变量的同类分类器,且SVM的分类性能要优于传统神经网络。同时,当组合不变量要与智能型分类器结合时,采用特定的归一化方法才能取得较好的识别率。
2011(11):1714-1717.
摘要:提出运用随机非负独立元分析(SN-ICA)的新方法进行掌纹识别。为了减少计算量,运用SN-ICA算法前,先采用主元分析(PCA)算法去除掌纹图像的二阶统计特征相关性,其余的高阶非负统计特征由SN-ICA分离。首先用PCA和SN-ICA提取投影向量,然后将训练图像和待识别图像向投影向量上投影得到低维特征向量,最后计算特征向量间的余弦距离进行掌纹匹配。运用PolyU掌纹图像库进行测试,结果表明,与PCA、二维PCA(2D-PCA)、独立元分析(ICA)和二维ICA(2D-ICA)相比,本文算法的识别率最高为98.95%,特征提取和匹配总时间为0.564s,满足实时系统的要求。
2011(11):1718-1724.
摘要:构造了一种新的仿射变换不变特征,提出了一种适合于仿射变换的曲线匹配算法。首先将整个轮廓区域进行仿射区域划分,得到一系列子区域质心点;然后将质心和子区域的质心点按规则构成三角形,计算三角形的面积比序列,并将其规范化,构造新的仿射不变特征。在该不变特征的基础上设计新的识别向量和差异度度量函数,通过计算待识别目标与模型曲线之间的差异度来判断是否匹配。理论分析和仿真实验表明,本文方法能成功用于仿射变换下的曲线匹配中,并且对于轮廓相似的物体也能按照差异度大小分别识别出来。
2011(11):1725-1730.
摘要:在目标跟踪中为达到目标的运行模型与实际轨迹相符,本文提出基于时间序列自适应建模的粒子滤波算法(TS_PF)。采用时间序列方法动态构建预测模型,并将粒子滤波算法中一系列加权粒子以该模型进行状态转移,运用粒子滤波重采样技术,使预测误差进一步减小,预测精度逼近最优估计。仿真实验表明在粒子滤波算法中采用时间序列自适应建模,能够实时反映目标的运行轨迹,克服了单一模型无法准确跟踪动态目标,以及交互多模型需要先验知识的缺陷,提高了动态目标跟踪的准确性。
2011(11):1731-1734.
摘要:光谱解混是高光谱图像处理的重要技术之一。传统线性光谱混合模型(LSMM)解混方法采用迭代求解方式,由于其中含有非负和归一化约束条件,复杂度较高。为此,首先通过参量替换去除非负和归一化约束条件,使得光谱解混的过程成为以最小均方误差为适应度函数的极值寻优问题;进而,应用田口(Taguchi)优化算法进行迭代寻优,并利用高光谱数据的光谱维度很高这一特点和统计学原理对算法的初始化方法进行了研究。人工合成的数据实验和真实高光谱数据实验一致表明,本文提出的方法较传统方法解混精度和解混效率均获提高。
2011(11):1735-1738,1744.
摘要:雾的存在使得户外图像的处理变得困难。雾、霭、烟等现象会使彩色图像退化,对比度降低。介绍了一种单幅图像的去雾新算法,不需要分割图像,直接利用高斯低通滤波器分离出背景空气光,利用改良的暗通道法对大气光进行估计,结合雾天图像的物理模型对图像进行复原,最后再对图像的饱和度进行校正,得到最终的复原效果。该算法的主要优点是速度快,且不仅可以应用于彩色图像,也可以适用于灰度图像。最后通过几种算法的实验结果比较和分析,表明本文算法是有效的。
2011(11):1739-1744.
摘要:利用全量子理论,讨论了克尔媒质中耦合V型三能级原子与相干态光场相互作用过程中原子信息熵的演化特性。数值计算结果表明,原子信息熵的演化特性对系统初始时刻场平均光子数的大小很敏感。初始时刻场的平均光子数比较大时,原子信息熵的演化会出现明显的周期性崩塌和回复现象。初态中原子激发态概率幅、原子间耦合强度、失谐量与克尔系数等系统参量都会对原子信息熵的演化特性产生明显的影响。
姚畅 , 陈后金 , 荆涛 , 郝晓莉 , 李志林 , 杨娜
2011(11):1745-1750.
摘要:根据脉冲耦合神经网络(PCNN)动态点火特性和视网膜血管网络区域结构特征,提出了一种基于改进型PCNN(IPCNN)的视网膜血管树提取方法。该方法对二维高斯匹配滤波预处理增强后的眼底图像运用IPCNN分割出增强图像的血管网络,然后对分割得到的血管网络结合区域连通性特征,采用长度滤波算子滤除噪声,提取出最终的血管树。通过在Hoover眼底图像库和临床图像中的实验结果表明,该方法在抵抗欠分割和过分割方面要明显优于传统阈值法和传统PCNN法;在血管分支的提取和算法的有效性方面要明显优于Hoover算法,对于临床应用具有较好的参考价值。