摘要:采用耦合模理论(CMT)与传输矩阵法(TMM)相结合的方法分析复杂结构的光纤布拉格光栅(FBG)的谱特性。对FBG的CMT进行简化处理,将叠印FBG(SIFBG)的相移项和啁啾项进行合并,得到了简洁准确的SIFBG折射率调制表达式,进而利用TMM对均匀叠印、同啁啾叠印、不同啁啾叠印与同啁啾多次叠印4种结构的FBG的进行了分析与计算,得到了其谱特性,并研究了4种叠印光栅的基本特点与应用。对均匀叠印与同啁啾叠印光栅进行了实际制作与测量,结果与理论基本相符,验证了本文方法的有效性。

摘要:采用不同厚度的聚甲基丙烯酸甲酯(PMMA)作为栅绝缘层,制备了并五苯有机场效应晶体管(OFET)。测量了不同厚度的PMMA的介电特性,并详细分析了栅绝缘层厚度对器件性能的影响。其中,采用260nm厚的PMMA栅绝缘层的OFET具有比采用其它厚度的器件更优越的性能,其场效应迁移率、阈值电压与开关电流比分别达到3.39×10-3 cm2/Vs、-19V和103。

摘要:根据Fabry-Prot(F-P)腔的干涉原理,采用微机电系统(MEMS)工艺,研制出一种用于义齿压力检测的F-P腔光纤微型压力传感器。传感器膜片厚为6μm,膜片边长为100μm。在与义齿基托相同材料的树脂底基上,挖边长为1.2mm、深度为0.8mm平整的方形小坑,将传感器分布式埋植入底基,并用自制的施加压力的装置对传感器加压测试。用双波长方法解调干涉信号,用阵列波导光栅(AWG)复用传感器,从而实现对口腔义齿下方组织压力的分布式测量。测量结果表明,当义齿加载0～0.6MPa压力时,系统的相对反射率比值/压力可达0.020 1/MPa,测量结果具有良好的线性度,测量系统的复用能力强,且复用传感器之间没有串扰,适用于义齿对口腔下方组织压力的分布式测量。

摘要:从光学微球腔谐振模式的本征方程出发,提出了一种利用求导法计算谐振模式间尺寸参数(x)间隔的有效方法。在Lam求得的尺寸参数计算公式基础上,依据谐振模式角量子数(l)必须为整数且远远大于1的性质,相邻模式(Δl=1)间的尺寸参数间隔可近似表示为相应尺寸参数的导数,从而可利用求导法计算谐振模式之间的尺寸参数间隔。研究表明,径向量子数i=1的谐振模式的尺寸参数间隔与Mie散射理论求得的精确数值解之间的相对误差在0.05%以内,并且与实验测量数据基本一致。求导法因不需要进行繁琐的级数展开,从而大大简化了计算程序,为光学微球腔的实验研究提供了理论指导。

摘要:利用原子力显微镜(AFM)探针直写技术制备了短沟道并五苯有机场效应晶体管(OFET),并研究了器件性能。在SiO2/n+-Si基底上,利用AFM探针刻蚀金沟道,通过优化工艺参数,获得的沟道长约1μm,器件的场效应迁移率为0.038cm2.V-1.S-1,开关比为103,输出电流最高可达200μA。结果表明,器件性能强烈依赖于沟道长度,随着沟道长度减小,输出电流显著增加。

摘要:采用金属援助刻蚀和溶液填充的方法,构筑了原理型Si/导电聚合物(聚3,4-乙撑二氧噻吩:聚苯乙烯磺酸盐,PEDOT:PSS)核壳纳米线阵列光伏电池。电池的光伏转换效率不依赖于入射光强,达到了6.8%。改变入射光角度,表征了电池的广角光伏转换性能。入射角在45°范围内的有效光电转换效率相对于正入射的光伏转换效率仅降低12%。实验结果表明,纳米线阵列结构的光伏电池有益于广角太阳能转换。

摘要:在普通大功率垂直腔面发射激光器(VCSEL)基础上,制备出了底部出光纳米孔径VCSEL。利用聚焦离子束刻蚀技术完成纳米孔径的制作。当小孔直径为480nm×480nm时,测量得到器件的远场输出光功率为0.07mW。并分析了温度的变化对该器件远场输出光功率的影响。

摘要:设计并制作了一种基于微光机电系统(MEMS)微镜的可调光衰减器(VOA)。其中微镜的谐振频率为11.26kHz,采用垂直梳齿驱动器驱动。微镜采用体硅微加工工艺在绝缘体上硅(SOI)片上制作。采用制作的微镜和双光纤准直器装配成VOA,衰减器在扭转角度为0.3°时驱动电压只有4.4V,开启和关断时的响应时间分别为1.67ms和2.74ms,插入损耗为0.6dB,最大衰减值为40dB。

摘要:提出了一种能产生双纵模的双频微片激光器。理论分析了微片激光器纵模生成的原理,并且通过实验实现了微片激光器的双频双纵模输出。实验结果表明,通过调节泵浦电流LD的大小,频差在一定范围内变化;当抽运电流为14.5A时,得到稳定的双频激光输出,相应的频差为85GHz;继续增加抽运电流,频差将逐渐减小,当抽运电流为19.5A时,相应的频差为53GHz。本文的双频激光器在光生毫米波领域有很大用处。

摘要:设计并实现了一种基于室内LED照明光源的位置服务系统。系统利用LED标签(LED ID)技术,LED提供照明的同时广播自身的位置ID信息,移动终端将接收到的ID信息与位置关联,实现自身的被动定位。可见光通信的调制编码以及解调解码模块均采用单片机处理器(PC)实现,并提供UART接口分别与PC控制端和手机显示端进行通信。PC控制端向LED信号源发送位置服务信息,LED信号源通过空间光传输方式将自身位置ID和接收到的位置服务信息广播出去。手机使用终端加载有Android操作环境下的室内定位导航软件,可以实时更新位置和位置服务信息。

摘要:研究了一种有限范围多波长转换器(LMWC)反馈共享连接和全单波长转换器(FRWC)输出共享连接相结合的解决全光组播波长资源竞争的解决方案,并提出有限范围多波长转换器优先的波长变换调度算法,以最大双向匹配最小边长权重方法选择多波长转换器解决冲突光组播波长变换。仿真结果表明:所提的结构与输出共享全多波长转换器(FMWC)节点结构或输出共享FRWC节点结构相比,都能够明显降低光组播节点的分组丢包率(PLP),减少系统需求LM-WC多波长转换器的数目,提高多波长转换器的利用率;LMWC具有不同波长转换范围对光分组冲突解决性能也有影响。

摘要:将两个光学准直器用于离轴旋转光通信系统,并分别置于通信系统中两端的旋转部件,使准直器的光轴与旋转部件的轴线平行,从而保证光信息在较大间距且相对旋转的两个筒状部件之间的可靠传输。结合光端机、光分路器、语音视频采集卡和电脑等设备,使系统具有实时传输语音视频信号的功能。实验结果表明,在旋转部件间距小于500mm,其转速小于120r/min的条件下,系统满足1.25Gbit/s的高速率光信号的稳定传输。

摘要:为了提高光学方法远端产生的微波信号的质量,提出了一种新的动态色散补偿方法。它只利用一个可调谐激光器(TL)和一个群时延线的斜率随波长而变化的非线性啁啾光纤布拉格光栅(FBG)。从理论深入分析了方法的原理,并且设计了所需的非线性啁啾FBG,实验验证和分析了本文方法对长为100～150km链路色散动态补偿的可行性和性能。

摘要:理论分析了多纵模布里渊(Brillouin)泵浦慢光的纵模间隔对信号增益与延迟的影响,结合信号的展宽特性,发现当纵模间隔与本征布里渊谱宽的比值小于0.3时,信号增益与延迟的波动可以忽略。提出并验证了基于半导体光放大器(SOA)的宽带多纵模布里渊泵浦慢光的方法,输出布里渊泵浦源的带宽与SOA偏置电流的斜率约为6.8MHz/mA,当环形腔中的损耗值为8dB、且偏置电流为120mA时,获得了11.5GHz宽带的泵浦源,其纵模间隔为6MHz。利用8Gbit/s的高速信号,在布里渊增益为4dB时,获得了130.0ps的延迟。

摘要:对光正交频分复用(OFDM)系统中传统导频的帧同步误差估计算法与性能进行了深入研究,针对其不足提出一种基于块状导频的由帧同步错误引入的信号幅度和相位畸变估计的新算法。仿真结果表明,在同一导频开销的条件下,对比传统块状导频与梳状导频的补偿算法,所提出的新进算法对应误码率(BER)曲线更接近无同步错误的理想BER曲线,在相同BER下,与理想曲线的信噪比(SNR)相差最大不超过0.2dB。所以,本文新算法能有效地提升性能,实现较为理想的帧同步错误的导频补偿,更适合用于纠正由帧同步误差引入的幅度和相位误差。

摘要:提出采用低密度奇偶校验码-网络编码调制(LDPC-TCM)提高正交频分复用(OFDM)信号在60GHz光载无线通信(ROF)系统中的传输性能。研制了60GHz LDPC-TCM OFDM-RoF系统,实验比较LDPC-OFDM信号和LDPC-TCM OFDM信号在60GHz光载毫米波的性能,当误码率(BER)为10-3时,经过光纤传输20km后,LDPC-OFDM信号的接收机灵敏度比原始OFDM信息提高了15dB,而LDPC-TCM OFDM信号比LDPC OFDM信号提高1dB。结果说明,LDPC-TCMOFDM信号比LDPC OFDM信号在光链路传输系统中具有更佳的纠错能力和更能降低光链路中色散的影响。

摘要:通过优化ZnO缓冲层(buffer layer),有效地改善了由金属有机化学气相沉积(MOVCD)法制备的ZnO:B薄膜的光电特性。结果表明,"富氧"的缓冲层有效增加了ZnO:B-TCO的近红外区域透过率,使其更适应宽光谱薄膜太阳电池的发展要求。经过优化的ZnO:B,"类金字塔"状晶粒尺寸约300～500nm,波长550nm处绒度(haze)为10.8%,薄膜电子迁移率为20.7cm2/Vs,电阻率为2.14×10-3Ω.cm,载流子浓度为1.41×1020cm-3,且在400～1 500nm波长范围内的平均透过率为83%(含2mm厚玻璃衬底)。

摘要:采用熔融退火技术制备了CaO-MgO-SiO2:Eu3+基质玻璃,通过在不同热处理制度下使基质玻璃受控析晶制备了CaO-MgO-SiO2:Eu3+微晶玻璃。利用差热分析、X射线衍射(XRD)分析、扫描电子显微镜(SEM)以及荧光光谱等手段研究了透明微晶玻璃的热处理工艺、晶相组成和显微结构以及荧光性能,通过析晶动力学分析了基质玻璃的析晶机理,探讨了热处理制度同基质玻璃晶化以及显微结构之间的联系。掺杂Eu3+的玻璃和微晶玻璃样品,在394nm激发下观测到其5个发射峰分别位于在578(5 D0→7F0)、592(5 D0→7F1)、615(5 D0→7F2)、644(5 D0→7F3)和693nm(5 D0→7F4),Eu3+在微晶玻璃样品中的发射峰强度均大于基质玻璃。

摘要:利用飞秒脉冲激光沉积(PLD)法在Si(100)基片上制备大面积均匀的ZnO薄膜,通过激光束、靶材及衬底的运动使得所制备的薄膜均匀性面积大小不受限制。X射线衍射(XRD)结果显示,所制备的薄膜具有典型的六方纤锌矿结构,并沿(002)方向高度择优取向生长。场扫描电子显微镜(FESEM)显示,薄膜是沿垂直于衬底方向生长的六方柱状纳米晶,且膜厚均匀。紫外-可见光谱透射率显示,所制备的薄膜在380nm附近有一陡峭的吸收边,在可见光波段具有90%以上的透过率。光致发光(PL)光谱显示,薄膜在377nm处有一强而窄的紫外发射峰。实验结果表明,所制备的薄膜具有良好的结构及光学性能。

摘要:利用Mass软件设计了TiO2/SiO2纳米多层光学增透膜膜系,并采用高真空电子束蒸发系统在不同O2分压条件下制备了TiO2/SiO2纳米多层膜,TiO2/SiO2薄膜多层膜体系在沉积条件下获得了很好的宽光谱光学透射性能,在可见光谱范围内透射率接近设计值,平均透射率达到90%以上。通过一系列测试方法对多层膜退火前后的透射率、组分结构和退火以后的残余应力以及表面形貌进行了研究。实验结果表明:在较高O2分压条件下,由于多层膜结构中O空位的减少,使得多层膜透射率逐渐增加。在退火条件下,随着退火温度的增加,导致了表面均方根粗糙度(RMS)的增加以及晶粒的聚集长大,500℃时多层膜组分结晶化明显加强,使得缺陷增多;同时受退火温度的影响,残余应力逐渐增加,组分相互扩散加剧使得多层膜界面受到破坏。这些因素最终导致TiO2/SiO2多层膜的透射率逐渐降低。

摘要:针对复合光傅里叶变换轮廓术(CFTP)对于陡变物体其单一的调制频率难以满足相位展开与解相精度对频率的不同要求,提出一种包含两个调制频率的复合光栅投影方法。与CFTP相比,本文方法用低频指导高频进行相位展开提高解相精度,相邻两载波通道间交流分量的频谱混叠程度明显降低,并且同样达到π相移技术将测量范围扩大3倍的效果。模拟和实验均验证了本文方法的有效性。

摘要:基于远心视觉光学成像方法,构建了对存在厚度且边缘不规则工件的高精度快速检测量系统。基本原理是,经过远心镜头的主光线均平行于光轴,且唯有与光轴平行或接近平行的光线能够到达CCD接收面。实验及理论分析表明,扁型、方型和圆柱型3种PIN检测经过远心视觉系统成像后的边缘锐利度分别提高了2.8、10.4和21.4%,从而提高了PIN边缘检测的精确度,并表明远心视觉系统对有一定厚度且边缘平滑的工件检测更有优势。本文提出的采用LEESOS的TLW130D-0.165×构成的远心光学系统较好地控制了PIN检测系统的测量误差,是一套适合PIN边缘检测的测量系统。

摘要:采用耦合模理论分析了光纤布拉格光栅(FBG)反射偏振相关损耗(RPDL)峰位置与轴向力和侧向力的关系,进而通过相关灵敏度系数矩阵,应用单根FBG实现对轴向力和侧向力的同时测量,从而得到结构体内部二维力及二维应变信息。实验测得,(RPDL)左峰和右峰的轴向力灵敏度分别为0.986 2nm/N和0.986 7nm/N,侧向力灵敏度分别为0.007 1nm/N和0.000 5nm/N,轴向力和侧向力测量精度分别为±0.01N和±0.51N。本文方法核心传感元件简单,稳定性好,精度高,易于实现,为检测材料内部结构变化提供了新方法。

摘要:针对传统的电类传感器因易受电磁干扰而无法实现对线圈内部应变的测量,本文利用光纤Bragg光栅(FBG)不受电磁干扰和体积极小的优势,通过实验研究,成功地将3个FBG嵌入到磁体线圈由内到外3个不同的线层中。液氮环境下对磁体线圈1 000V放电实验结果显示,3个FBG测得磁体内部不同线圈层产生的最大应变分别为34、63和13με,应变分布规律与相关的仿真研究结果一致。实验表明,通过嵌入FBG研究脉冲强磁体励磁过程中应变分布及变化的方法可行有效。

摘要:针对深度视频压缩中存在的大量视觉冗余,提出了一种基于中心凹恰可觉察失真(FJND)模型的深度视频编码方法。首先通过左右通道的彩色和深度视频绘制虚拟视点图像,并利用FJND模型得到虚拟视点图像的FJND,然后根据深度视频中几何偏移和深度值失真之间的关系确定深度视频左通道的可允许失真,将深度视频左通道分区域采用自适应量化参数进行编码,并对右通道的深度视频根据与左通道量化参数的关系进行编码。实验结果表明,本文方法在相同码率下,虚拟视点图像质量平均提高0.48dB;在相同虚拟视点图像的绘制质量下,深度视频编码码率平均减少26%。

摘要:提出一种基于BP神经网络和信噪比(SNR)的自适应音频水印算法。通过修改音频分抽样后子音频帧小波变换近似分量均值的方法嵌入水印。水印嵌入强度由期望的SNR值确定,可避免反复实验或者由经验数据确定水印强度。水印的提取以子音频抽样帧小波变换近似分量均值为BP神经网络的输入,以神经网络的输出作为提取的水印。经过模板训练的BP神经网络能有效的恢复嵌入到音频中的水印数据,实现了水印的盲检测。实验结果表明,本文提出的水印算法具有较好的鲁棒性和不可听性。

摘要:针对空间域的最低有效位(LSB)算法鲁棒性低且抗攻击能力弱的特点,提出一种改进的算法。首先,用Arnold变换对秘密信息进行置乱预处理,使真实信息变成乱码;然后,在信息嵌入过程中,调整载体信息最低两个比特位,使它所表示那一个比特位与秘密信息的比特位相一致,避免了传统LSB算法直接在载体信息最低位上嵌入秘密信息;最后,用逻辑运算实现信息隐藏,故信息的提取只需要简单的运算。实验表明,改进后的算法有效增强其鲁棒性,能有效抵抗加噪、滤波和剪切等非法攻击。

摘要:为了对以特征聚类为基础的图像分割方法进行目标优化并提高分割性能,提出了一种核自组织映射与EGB(efficient graph-based)算法相结合的自适应分割方法。将依据信息理论推导出的核自组织映射应用于图像分割,使得图像经映射聚类后,同一分类内像素的相似度最高且信息熵最大,不同分类间的互信息最小,从而得到最符合图像分割目标的聚类效果。将聚类得到的区域进一步用改进的EGB算法自适应地进行合并,既充分结合了像素的空间特性,又能克服EGB算法的不足,可获得非常准确的分割结果。在综合分析多种图像分割评价方法的基础上,选取了一些量化指标对分割结果进行客观评价。实验及分析结果表明,本文的分割方法准确可靠,其图像分割结果的量化评价指标明显优于EDISON方法。

摘要:在研究基于样本块的图像修复算法的基础上,针对填充顺序不可靠、样本块模板窗口大小选取不当和修复效率低等缺点,提出了一种基于局部特性的图像修复算法。算法结合图像的局部梯度特性和局部相似性特征,通过对数据项增加补偿系数和加大其权重,保证图像的结构连通性;根据图像梯度信息,决定样本块模板窗口大小,减少错误衍生和块效应现象;利用置信度项值自适应选取局部搜索空间大小,提高修复效率,减少误匹配。实验结果表明,本文算法能很好地保持破损区域的纹理和结构特性。

摘要:针对常用多光谱图像压缩算法-把图像作为矩阵向量量化后再进行相应压缩处理-导致图像的本征结构被破坏、信息损失以及压缩效率低等问题,提出一种基于非负张量(NTD)Tucker分解的多光谱图像压缩算法。首先将多光谱图像的每个谱段进行二维提升整数5/3小波变换,消除多光谱图像的空间冗余。然后将所有谱段的每级小波变换的4个小波子带看作为4个NTD。对每个非负小波子带张量采用改进局部HALS-NTD算法进行Tucker分解,消除光谱冗余和空间残余冗余。最后,将分解的核心张量和模式矩阵进行熵编码。实验结果表明,本文提出的压缩算法具有良好压缩性能,在压缩比32∶1～4∶1范围内,平均信噪比(SNR)高于40dB,与传统多光谱图像压缩算法比较,提高了1.779dB,有效提高了多光谱图像压缩算法的压缩性能。

摘要:将曲率引入各向异性扩散(C&E)方程,提出一种自适应图像修复算法。通过引入自适应系数q,使模型能够根据图像边缘细节的多少自行选择不同的扩散方式,在图像边缘细节较多时使用曲率扩散与边缘静止相结合的模型,而在平坦区域使用曲率驱动与热扩散相结合的方程,使得修复时间缩短,修复效果更佳。实验表明,本文算法在修复速度和修复效果上都能更好地修复破损图像。

摘要:研究了具有真空诱导相干的准∧型四能级原子系统中Doppler展宽以及探测场和驱动场之间的相对相位对瞬态演化的影响。研究结果表明:相对相位对无反转增益(GWI)的瞬态演化规律有明显的影响,对泵浦场和驱动场增益(吸收)的瞬态演化规律只有很小的影响;Doppler展宽宽度D值的改变也对相位相关的GWI的瞬态演化有显著的调制作用;在取固定值的情况下,D值越大,增益达到稳定值所需的演化时间越长;D值不同时,达到增益极大值的演化时间也不同;最大瞬态增益和最大稳定增益并不对应相同的D值;选取适当的和D值,存在Doppler展宽时可以得到比无Doppler展宽时更大的增益;当存在Doppler展宽时,光场的传播方向对相位相关的GWI瞬态演化也有显著的影响,探测场与驱动场传播方向相同时比传播方向相反时可以获得更大的GWI。

摘要:利用高功率激光与液体物质相互作用产生双空泡,采用高速照相机、高频测量水听器对激光双空泡的生长过程及辐射的声波信号进行了测量,对不同双空泡间距、不同激光能量产生的以及不同方位的声波分别进行采集,并与单空泡声波进行比较,对其特性进行分析。分析结果表明:双空泡之间距离的减小与作用激光能量的增大,引起空化声波声压逐渐增大;而双空泡声波频率峰值始终保持在1kHz,与实验条件的改变无关;双空泡声波相对于单空泡声波声压增大,频率峰值并没有发生明显的改变。

摘要:为克服传统时域有限差分法(FDTD)不能计算色散材料的困难,给出了一种基于Drude模型的色散FDTD算法,并推导出具体的差分公式。将该方法用于模拟金属透镜的聚焦功能,结果与已有理论吻合。本文方法完全适用于分析电导率与频率有关的各种色散材料所构建的光波导。

摘要: