2011(2):159-162.
摘要:设计并制作了一种基于SiO2/Si材料的Mach-Zehnder干涉仪(MZI)型集成光波导传感芯片。采用不同浓度的NaCl溶液对传感芯片的敏感特性进行了测试分析,研究结果表明,该传感芯片对特定浓度NaCl溶液的响应和恢复时间分别为1.0 s和0.6 s,可测最小折射率变化为2×10-4RIU(单位折射率变化),在NaCl溶液折射率1.3488~1.3736范围内具有较好的线性响应。
2011(2):163-165.
摘要:设计并初步成功制作了聚合物光纤电场传感器。假设聚合物材料的电光系数r13=10 pm/V,设计的两种电场传感器的半波电场Eπ=36.2和15.8 kV/m。用自制的二阶非线性光学聚合物BPAN-NT作为聚合物光纤电场传感器的芯层材料,制作了电光调制器。用反应离子刻蚀的方法制作脊形光波导,通过电晕极化使芯层具有电光效应,利用溅射及光刻的方法制作偶极子天线电极。对电场传感器进行了低频电压模拟测试,输出光功率信号随电极电压呈线性变化,证明了研制的聚合物光纤电场传感器的可行性,它可用于强电场测量。
2011(2):166-169.
摘要:针对合成孔径激光雷达光源调腔用压电换能器(PZT)长度位移进行高精度测量的需要,提出一种基于干涉图像灰度最佳估计的双光束干涉测量方法。通过合理设计算法,理论上测量分辨率能够达到光源激光器波长的1/1 024;实验上对一管型PZT的长度位移进行了测量,精度达到10 nm量级。
2011(2):170-174.
摘要:以新型铱配合物黄光磷光染料bis[2-(4-tertbutylphenyl)benzothiazolato-N,C2′]iridium(acetylacetonate)[(t-bt)2Ir(acac)]为超薄层,制备了结构为indiumtinoxide(ITO)/N,N′-bis(naphthalen-1-yl)-N,N′-bis(phenyl)-benzi-dine(NPB)(45 nm)/(t-bt)2Ir(acac)(d)/NPB(5 nm)/2,2′,2′′(1,3,5-benzenetriyl)tris-(1-phenyl-1H-benzimid-azole)(TPBI)(30 nm)/Mg:Ag(200 nm)的有机电致发光器件(OLED)。通过改变超薄磷光发光层的厚度,研究了厚度对器件电致发光(EL)性能的影响。结果表明,当磷光染料层厚度为0.20 nm时,器件的最大发光亮度近18400 cd/m2,并在6 V电压下可实现CIE色坐标为(0.33,0.32)的白光发射;当磷光层厚度为0.10 nm时,器件的最大功率效率为5.4lm/W。分析表明,器件的高性能是由于磷光染料的直接载流子捕获可限制复...
2011(2):175-179.
摘要:利用自制的双芯光子晶体光纤(D-PCF)与单模光纤(SMF)熔接,并在熔接点塌陷空气孔,提出了一种新型的D-PCF马赫-曾德干涉仪(MZI)。利用图像提取法和有限元方法,分析并计算了实际拉制出的D-PCF支持的光纤模式。经过分析发现,这种新型光纤干涉仪的主要干涉模式是环芯模式,不同于传统光纤干涉仪的干涉模式。实验观测了D-PCF长度及第1个完全塌陷区长度对干涉仪周期、传输谱及空间频率谱的影响。并对D-PCF MZI的应力特性进行了实验研究。结果表明,干涉仪的波长位移与应力呈良好的线性关系,线性度为
2011(2):180-184.
摘要:为了克服伴生调幅对光源调频型相位生成载波(PGC)解调方法的影响,提出一种基于双路干涉信号和微分-交叉相乘(DCM,differential-cross multiply)的PGC解调方法。通过3×2耦合器引入双路干涉信号,直接调制光源频率获得相位载波。实验结果表明,新方法较好地消除了光源伴生调幅的影响。对于4 rad的解调信号,总谐波比提高20 dB以上,幅值偏差为0.08 rad,而单路干涉信号的DCM-PGC方法的偏差达0.33 rad。并且,新方法的信噪比和信纳比均有显著的改善。
2011(2):185-188.
摘要:为保证高输出功率前提下获得高光束质量的1064和532 nm激光共向输出,实验中,首先采用主振荡功率放大器系统有效地控制基频光束质量,获得平均功率为70 W、重复频率为10 kHz、脉宽为60 ns和光束质量因子M2约为3.9的1064 nm基频激光;接着利用二级放大器,获得平均功率为182.9 W,脉宽为80 ns的1064nm激光。然后,采用KTP晶体腔外倍频技术保证了基频和倍频激光同时、共向输出,最终获得了平均功率为65.7 W、脉宽约为60 ns的532 nm绿光,相应的倍频效率为35.9%。通过有效措施,绿光的光束质量因子M2约控制在6,为开展355 nm紫外激光研究奠定了良好的基础。
2011(2):189-192.
摘要:以共振能级的透射系数半峰宽(FWHM)做为共振隧穿二极管(RTD)材料结构设计的依据,对GaAs/A-lAs/In0.1Ga0.9As材料体系的RTD进行了设计。用分子束外延(MBE)进行了RTD结构材料制备,X射线双晶衍射(XRD)分析表明,制备的异质结界面光滑、层厚准确。RTD采用台面结构,器件特性测试结果表明,峰值电流密度为112 kA/cm2时,电流峰-谷比达到8.25。
2011(2):193-196.
摘要:以两段重叠写入的啁啾光栅作为反射面,构成光纤光栅Fabry-Perot(FP)腔。分别采用施加应力法和移动相位掩模板法,在同一段光纤中重叠写入啁啾光栅形成FP腔。使用啁啾量为1nm的相位掩模板进行实验,两种方法曝光后的重叠啁啾光栅都可以形成明显梳状透射光谱。使用移动相位掩模板法,透射光谱的自由光谱范围(FSR)可达0.6 nm。以耦合模理论为基础,用龙格库塔迭代法进行仿真,重叠写入啁啾量为3 nm的啁啾光栅后可形成FSR超过1.3 nm的梳状透射光谱。试验及仿真表明重叠写入啁啾光栅用作FP腔滤波器的可行性,为FP腔的研究提供了新方向。
2011(2):197-200.
摘要:提出了一种可用于沥青路面载荷测量的新型高灵敏度光纤布拉格光栅(FBG)压力传感器。传感器采用金属材料和聚合物相结合的封装形式,通过改变聚合物的几何结构实现了高倍数压力增敏效果,并从理论推导了该传感器的光栅中心波长相对偏移量与加载其上压强之间的解析关系。实验结果表明:该传感器的压力监测灵敏度达到2.39×10-8Pa-1,为裸FBG压力灵敏度的(1.98×10-12Pa-1)的12071倍,可直接埋入沥青路面,且其径向负载测量灵敏度高,可实现对沥青路面载荷的实时监测。
2011(2):201-206.
摘要:基于3层结构和双层结构光纤波导理论,对不同腐蚀深度的高斯切趾光纤Bragg光栅(FBG)的基模谐振波长与外部介质折射率(SRI)间的关系进行理论仿真,并通过实验研究其谐振波长、3dB带宽及反射峰强度对SRI的响应特性。实验表明,随着SRI逐渐增大,基模谐振波长向长波方向的移动幅度越来越大,与仿真结果基本吻合;3dB带宽随着SRI的增大越来越窄;反射峰强度随SRI的增大略微减小,但当SRI接近FBG的包层或纤芯折射率时,反射峰强度将迅速降低。这些结果为高斯切趾FBG应用于生物化学传感方面的折射率测量奠定了基础。
2011(2):207-210.
摘要:利用蒙特卡洛方法对阵列化互连LED模组的可靠寿命进行了模拟,假设分档后的大功率白光LED的正向电压符合正态分布,额定电流下的寿命符合对数正态分布,且寿命和电流、温度的关系符合Eying模型,研究了n×n(6≤n≤12)LED阵列的寿命分布。模拟结果表明,对于n×nLED阵列,寿命随LED数目的增加没有下降反而略有增加,表明对多数目LED模组采用阵列化互连电路较传统串并联电路具有优势,能提高阵列的可靠性;对系统采用电流降额使用,可靠寿命随着电流降额量的增大而增大,电流降额越大,寿命增大越多;多数目LED大阵列结合较高的电流降额量能大幅度提高系统的可靠性。
2011(2):211-214.
摘要:采用碳纤维强化聚合物(CFRP)对光纤Bragg光栅(FBG)进行封装,研制出用于测量混凝土内部应变的FBG应变传感器,分析了传感器轴向应变分布与结构参数的关系。通过在等强度梁和霍普金森压杆(SHPB)上的试验,得到了FBG传感器的静态性能指标和动态响应特性,结果表明,FBG应变传感器线性度≤1%,埋入混凝土结构内的FBG传感器能够真实的反应传感器埋入点混凝土内的应变值,可用于实际工程中混凝土结构内静态和动态应变的测试。
2011(2):215-218.
摘要:采用超高真空化学气相沉积(UHV-CVD)系统,用低温Ge缓冲层技术在Si衬底上外延了张应变Ge薄膜。扫描电镜(TEM)图表明Si基外延Ge薄膜拥有低的位错密度,原子力显微镜(AFM)测试Ge层表面粗糙度仅为1.2 nm。对Si基外延Ge薄膜进行了不同温度下的退火,并用双晶X射线衍射(DCXRD)曲线和Raman谱进行表征。结果表明,Si基外延Ge薄膜受到的张应变随退火温度呈线性增加,当退火温度达到850℃时Si和Ge发生严重的互扩散,这种互扩散改变了室温PL谱,影响外延Ge薄膜特性。
2011(2):219-222.
摘要:从植物的叶、花、果实和果皮中提取出7种天然染料,通过对它们的UV-vis吸收光谱比较发现,从月季叶中提取的染料表现出较好的光响应性。采用溶胶-凝胶法制备了纳米晶Zn2TiO4薄膜电极,并利用X射线衍射(XRD)、扫描电镜(SEM)对其晶相及表面形貌进行了表征;制备了月季叶染料敏化Zn2TiO4电极,并以此为光阳极组装了Zn2TiO4太阳能电池;测定了上述敏化电极的吸收光谱以及电池的工作特性曲线。结果表明,月季叶染料吸附到Zn2TiO4薄膜上与染料在乙醇溶液中相比较,染料的吸收带变宽且最大吸收波长向红外方向发生了移动,月季叶染料在与Zn2TiO4结合后表现出一定的电子转移特性,并能很好地敏化Zn2TiO4电极;在模拟太阳光下,该电池开路电压为94.5 mV,短路电流为11.5μA,填充因子0.285和最大输出功率为0.309μW。
2011(2):223-227.
摘要:用熔融淬冷法制备了Dy3+/Tm3+共掺(100-x)(0.8GeS2-0.2Ga2S3)-xPbI2(mol%,x=5,10,15,20)系列玻璃样品,测试了样品热稳定性、折射率、吸收光谱、近红外及中红外荧光光谱,研究了Tm3+浓度和PbI2含量对样品中红外发光特性的影响。在Dy3+/Tm3+共掺样品中,随着PbI2含量的增加,降低了样品中[S3(Ga)Ge-Ge(Ga)S3]类乙烷结构单元的数量,从而提高了Tm3+:3F4→Dy3+:6H11/2能量传递效率,增强了中红外荧光输出。计算了0.3 wt%Dy3+/0.6 wt%Tm3+共掺64GeS2-16Ga2S3-20PbI2玻璃在2 933和4 315 nm处的发射截面值eσmi分别为2.23×10-20cm2和1.35×10-20cm2。研究结果表明,GeS2-Ga2S3-PbI2硫卤玻璃有望成为光纤放大器及中红外激光器的候选材料。
2011(2):228-231.
摘要:在Si衬底上磁控溅射制备AlxZn1-xO(AZO)合金薄膜,在其上真空蒸发Ni/Au叉指电极获得金属-半导体-金属(MSM)结构光电探测器。采用UV-Vis-Nir分光光度计测量AZO系列薄膜的光吸收特性,观察到AZO合金薄膜的光学吸收带边随Al含量增加明显蓝移。测试AZO探测器的电流-电压特性、时间特性和响应光谱发现,随Al含量的增加,紫外光照下的电流-电压曲线呈现出明显的非线性特征,且光响应时间显著变小;30at.%Al含量样品在5 V偏压下暗电流为14 nA,光暗电流比达到10倍,上升时间和下降时间都小于1 s;Al含量为5 at.%时获得光电导型紫外光电探测器,而Al含量为30 at.%时获得紫外增强型Si探测器,其响应光谱变宽为0.3~1.0μm。
2011(2):232-236.
摘要:用高温熔融法制备了Tm2O3掺杂深度分别为1、2、3、4和5 wt%的82GeO2-8AlF3-10Na2O(摩尔比)的玻璃。从吸收光谱特性出发,应用Judd-Ofelt(J-O)理论,计算得到了Tm3+的J-O强度参数(Ω2,4Ω,6Ω)及Tm3+各激发态能级的自发跃迁几率、荧光分支比以及辐射寿命等光谱参量。在808 nm波长的激发下,研究了不同Tm3+掺杂浓度下玻璃在1.47与1.80μm处的荧光特性,当掺杂浓度约达到3 wt%时1.80μm处的荧光强度最大,然后随着掺杂浓度的增大其荧光强度反而降低。根据McCumber理论,计算了跃迁3F4→3H6的发射截面及增益截面。研究表明,此系统玻璃有望应用于中红外激光材料。
2011(2):237-242.
摘要:对手征负折射率包层光纤的导模和表面波模的特性进行了理论研究,导出了模式特征方程,给出了3种不同参数情形下的模式的色散曲线、能流分布和归一化功率随归一化频率的变化关系曲线,并且与负折射率介质光纤和一般手征光纤的模式特性进行了比较。结果发现,其存在两个单模区,在某些频段,表面波模的能流和功率在一般介质的纤芯内为负而在手征负折射率包层中为正;而在另一些频段,表面波模的功率在纤芯和包层中都为负。
2011(2):243-248.
摘要:为弄清O含量对钢耐点蚀性能的影响规律,研究4种不同O含量的激光熔覆层样品的点蚀诱发和点蚀扩展行为。在pH为10的3%(质量分数)NaCl溶液中进行极化实验和交流阻抗实验,比较钢的点蚀诱发敏感性;在人造海水中进行模拟闭塞腐蚀电池试验,评价样品的点蚀扩展速度;用扫描电镜(SEM)和电子探针(EP-MA)分析熔覆层的夹杂物组成和腐蚀形貌。结果表明随熔覆层中O含量的增加,样品的钝化膜稳定性增强,点蚀诱发敏感性减弱;在相同条件下,具有高O含量的熔覆层表现出更正的保护电位和更小点蚀扩展速度;熔覆层中固溶O可提高基体的热力学稳定性,从而增强抵御点蚀的能力。
2011(2):249-255.
摘要:针对光栅投影法三维测量中的相位展开问题,提出一种用四步相移法求取折叠相位的解决方案。在相移图中,提取带有90°相移的4个单周期正弦条纹,对4个单周期正弦条纹进行编码组合,生成错位条纹。测量中,摄像机获取的错位条纹图像和相移图像按灰度值相减,得到4幅条纹差图,提取各差图中灰度值为零的条纹,依此确定错位条纹图像中各个单周期正弦条纹的初始相位特征,然后结合错位条纹的编码序列,获取各个单周期条纹的阶次。整个阶次获取过程仅需要一幅辅助条纹图像,且算法本身具有较高的鲁棒性。实验结果表明,本文算法可以对表面高度变化较为复杂的物体三维信息进行有效提取,具有良好的实时性和准确性。
2011(2):256-260.
摘要:针对光学相干层析(OCT)系统中迈克尔逊干涉仪两臂色散不匹配导致纵向分辨率的降低,提出了一种基于频域干涉及非线性曲线拟合的方法对干涉仪两臂色散差进行在线测量,根据测量结果在干涉仪一臂中加入非零色散位移光纤(NZDSF)对色散差进行补偿。实验结果表明,经过色散补偿后系统的纵向分辨率与理论值相符合,离体牙齿OCT图像的质量得到了明显改善。
2011(2):261-265.
摘要:为了提高先进装备制造过程中大型工件测量与定位的精度与效率,构建了扫描平面激光空间定位系统测量网络,研究相应的坐标系配准技术以充分融合各测站的信息。结合单系统的单发射站基于旋转平面激光自动测角和双发射站交汇测量原理,提出了基于刚体重心基准的坐标系配准算法,将各单系统的测量数据有效整合,实现测量网络的构建。搭建了由4个发射站组成的多系统测量网络实验平台,整体测量精度达到0.1 mm以下,显著优于单系统。测量网络有效解决了单系统不通视、精度低的问题,拓展了量程,提高了测量效率,增强了冗余性和可靠性。
2011(2):266-271.
摘要:为了减小地面凹凸不平、载体颠簸对速度测量的影响,提出并设计了基于Janus配置的激光多普勒测速仪(LDV)。通过系统中两个参考光束型子系统所得到的多普勒频率对发射倾角的变化量进行补偿,从而提高测量精度。理论分析和实验结果表明,基于Janus配置的LDV对发射倾角不敏感,测量精度远高于传统的参考光束型LDV。以电子里程计测得的速度值作为基准,LDV速度测量的相对精度优于1%。因此,基于Janus配置的LDV可以用于车载惯性导航系统,为其实时提供速度参数。
2011(2):272-276.
摘要:分析了在三维形貌测量中,对结构光调制图像进行低通滤波时,截止频率的选取对三维形貌测量精度的影响,并给出了三维形貌测量精度的处理过程和结果。对带有结构光调制的图像进行不同截止频率的空间滤波处理和比较。实验结果表明,该方法可以提高三维形貌测量的精度。
2011(2):277-280.
摘要:提出了一个新的测量物体三维形变量的系统。其中,光源部分由3个激光器组成,参考物被粘贴在压电陶瓷(PZT)相移器上,通过该相移器产生参考光并实现相移,物光和参考光通过放置在CCD前方的大剪切棱镜产生干涉。为了验证该系统的可行性,对简支梁进行了位移场的测量,并给出了实验结果。由于大剪切方棱镜采用普通玻璃材料制成,因此不仅克服了采用双折射材料带来实验成本的增加,还进一步提高了干涉条纹的质量。
2011(2):281-287.
摘要:提出一种基于双直方图平移的彩色图像可逆数据隐藏算法。利用色彩分量间的相关性减小差值,使差值直方图更加紧凑、直方图的峰值更大。采用直接调整像素值的方法在差值中嵌入数据,由像素值的二次可调整性定位不可调整像素,并嵌入少量的标志信息代替定位图,从而提高嵌入容量。实验结果表明,本文算法在保证图像质量的同时大幅提高了嵌入容量,与其它算法相比,算法的整体性能更高。
2011(2):288-291.
摘要:提出运用多线性核主成分分析(MKPCA)的一种新方法进行掌纹识别。首先MKPCA通过非线性变换,将输入样本图像向高维特征空间F上投影,运用多线性主成分分析(MPCA)直接对掌纹张量进行降维,得到低维的投影张量;然后掌纹图像向张量子空间上投影提取特征向量;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,对本文算法进行测试。实验结果表明,与传统算法相比,本文算法的识别率(RR)最高为99%,特征提取和匹配总时间为1.832 s,满足实时系统的要求。
2011(2):292-296.
摘要:针对基于l1范数优化的稀疏信号重构算法需要的观测样本数较多,本文以lp范数最小化为目标,结合传统的罚函数(PF)优化思想,给出了基于PF的lp范数迭代重构算法,需要的观测样本数大大低于基于l1范数的优化计算需求,并通过数值实验表明该算法对稀疏信号具有较优的重构效果。
2011(2):297-301.
摘要:针对环境中障碍物对被跟踪目标构成不可预知的遮挡问题,提出了一种新的基于局部区域特征匹配的跟踪算法。首先采用一组基本观察片图模拟目标的外观;其次提出了一种将运动轨迹特性与动态模型结合的采样结构,采用马尔可夫链蒙特卡洛(MCMC,Markov chain Monte Carlo)方法独立估计每个基本片图的状态,并使用运动区域一致性规则选择构成目标的有效的特征片图,遮挡状态则被定义为对应片图的消失;最后由有效片图的组合确定目标的可见概率。实验结果表明,与基于单一区域的方法和基于空间互连的多区域方法相比,本文提出的方法在部分或全部遮挡情况下能够更有效预测被跟踪目标的状态。
2011(2):302-306.
摘要:针对岩心序列图像的轮廓提取,提出了一种改进的Snake算法。对序列图像第1帧手动初始化轮廓点,如果相邻轮廓点之间距离大于给定阈值,则自动插入新的点,对于每一轮廓点,按照一定规则计算其搜索半径,然后找出搜索半径内的能量最小的点代替原始点。前一帧得到的结果又作为后一帧的初始点进行轮廓提取,从而得到整个序列图像的轮廓。实验结果表明,本算法具有简单、实用、实时性强等特点。
2011(2):307-312.
摘要:根据某型航空侦察CCD相机的工作原理,提出了一种适用于该相机图像的快速拼接方法。首先运用相机工作参数估计相连图像间仿射变换模型参数,进而初步确定图像重叠区域;然后在估计的重叠区域内采用互相关配准方法精确估计配准参数;最后采用双线性插值方法对图像重叠区域进行融合。实际运行结果表明,该方法不仅能有效减少图像拼接时间,降低图像处理硬件系统的要求,而且能够有效消除单一互相关方法中的误匹配点,拼接结果可满足系统指标要求。
2011(2):313-316.
摘要:对双耦合场作用下的Λ型三能级系统的透明和吸收特性进行了理论研究。在二能级系统中,强耦合场和探测场同时作用于激发态能级和基态能级之间,探测吸收曲线上出现Mollow谱线。在激发态能级和基态的另一精细结构能级之间引入另一个耦合场,构成Λ型三能级系统。在这个双耦合Λ型三能级系统中,出现了一些新的量子相干现象。结果表明,探测吸收谱线中不仅有Mollow现象,还出现了电磁诱导透明(EIT)和电磁诱导吸收(EIA)。分析了EIT和EIA的位置随双耦合场参数的变化规律,并用缀饰态理论做出了解释。
2011(2):317-317.
摘要:信息科学四处光学与光电子学领域的主要资助范围是:光学信息获取与处理、光子与光电子器件、传输与交换光子学、红外物理与技术(包括太赫兹)、非线性光学与量子光学、激光、光谱技术、应用光学、光学和光电子材料、空间光学、大气与海洋光学、生物医学光子学以及交叉学科中的光学问题。