2012(6):1035-1038.
摘要:采用石墨烯被动锁模的掺Er光纤(EDF)环形腔,获得稳定的谐波阶数可调的孤子脉冲激光。通过调节EDF环形腔中的偏振控制器(PC)改变光腔损耗,实现了锁模谐波从一阶至四阶的可控运转。连续锁模基频重复频率为3.873MHz,中心波长为1 557.6nm,谱线宽度为4.5nm,有明显孤子边带,信噪比(SNR)约为45dB,二、三和四次谐波锁模脉冲重复频率分别为7.745、11.618和15.491MHz。本文的实验结果可用工作于反常色散区锁模激光器的多孤子形成机理来解释。
2012(6):1043-1050.
摘要:以含各向异性介质的中心对称膜层结构为对象,通过对光束入射角及各介质层结构参数的分析,设计了一种应用于密集波分复用(DWDM)系统的TM和TE偏振光均透射的平顶多通道偏振滤波器。给出了100GHz信道间隔的平顶偏振滤波器设计实例,其TM、TE偏振光的透射率均在99.999%以上,半高全宽(FWHM)分别为17.70GHz和19.14GHz,截止度分别约为35.74dB和33.40dB,且两偏振光的各透射窗口的中心频率均符合ITU-T标准。利用光学薄膜设计软件TFCalc对本文设计的结构进行了性能模拟,所得结果与利用传输矩阵法的理论结果几乎完全一致,验证设计此结构的可行性。最后,讨论了各介质膜层折射率对滤波器性能参数的影响。本文设计结构简单,用较少的膜层数就能实现高透射率的偏振滤波。
侯贺刚 , 张世林 , 郭维廉 , 毛陆虹 , 谢生 , 韩磊
2012(6):1051-1056.
摘要:在标准CMOS工艺下,设计了一种与CMOS工艺兼容的片上集成太阳能电池阵列,通过从外部环境收集光能为UHF射频识别(RFID)标签供电。采用SMIC 0.18μm CMOS工艺制备出太阳能电池阵列,其面积约为0.2mm2;在AM1.5、1 000W/m2、25℃标准测试条件下,测得最大输出功率为10.212μW,短路电流和开路电压分别为28.763μA和0.458V,光电转换效率为5.106%。相对于常规Si太阳能电池复杂的制造工艺,本文太阳能电池阵列与CMOS工艺相兼容,可与电路系统集成从而实现片上供电。
2012(6):1057-1062.
摘要:采用数值模拟和实验手段对单脉冲条件下的激光能量沉积减小超声速钝头体波阻进行了系统地研究。首先利用数值仿真的方法模拟了马赫5的超声速气流条件下,能量沉积对半球体阻力特性的影响,通过压力温度等值线及驻点参数的变化规律,分析了能量沉积减阻机理。研究结果表明由于能量的注入,钝头体前弓形激波发生变形,激波脱体距离增大,降低了钝头体表面的压力,从而减小了钝头体的波阻,在单脉冲作用时间内,波阻减小了13%。建立了超声速条件下单脉冲激光能量沉积减阻实验系统,利用高分辨率的纹影系统拍摄激光能量沉积产生的激波与弓形激波相互作用过程,实验结果与数值模拟结果基本吻合。
2012(6):1063-1066.
摘要:设计了结构为Ag/MoOx空穴注入层(HIL)/有机层/LiF/Al/Ag/Alq3的柔性有机电致发光器件(FOLED),研究通过改变HIL层的厚度改变腔长实现对微腔效应的调节,制备了性能优化的微腔FOLED。通过器件性能的对比,得到了可用Ag作为反射阳极的顶发射微腔FOLED全彩显示器件优化结构,即蓝、绿和红FOLED对应的优化HIL层厚度分别为100nm、120nm和160nm。
2012(6):1067-1071.
摘要:设计并研制了用于光电集成(OEIC)的InP基异质结双极晶体管(HBT),介绍了工艺流程及器件结构。分别采用金属有机化学气相沉积(MOCVD)及分子束外延(MBE)生长的外延片,并在外延结构、工艺流程相同的条件下,对两种生长机制的HBT直流及高频参数进行和分析。结果表明,采用MOCVD生长的InP基HBT,直流增益为30倍,截止频率约为38GHz;MBE生长的HBT,直流增益达到100倍,截止频率约为40GHz。这表明,MBE生长的HBT外延层质量更高,在相同光刻条件下,所对应的HBT器件的性能更好。
2012(6):1072-1076.
摘要:提出一种新型非浸入式测量光纤干涉流量计,当流体流过管壁时可由湍流产生振动,紧密缠绕在油管外壁的光纤能够感应振动信息,通过管壁振动频率特性范围内确定出的由湍流诱发管壁振动加速度脉动值标准方差与平均流量的量化关系,即可求解出相应的流量。目前实验完成了5~60m3/h的较大流量量程的监测,测量精度为±5%FS,为下一步进行小流量量程监测提供良好的基础。
2012(6):1077-1081.
摘要:基于光学传输理论矩阵,设计制作SiO2和Ti3O5交替生长的分布式布拉格反射(DBR)结构作为LED芯片的电流阻挡层,并采用电感耦合等离子体(ICP)刻蚀技术在电流阻挡层处形成沟槽结构,以解决困扰LED器件效率提高的电流扩散及金属电极降低出光效率的问题。实验结果表明,采用这种结构的LED芯片能将亮度提高5%以上,而LED芯片的正向电压基本维持不变。这种反射型电流阻挡层结构能够很好地改善大尺寸LED芯片的电流扩散,有效地提高LED芯片的出光效率。
2012(6):1086-1092.
摘要:提出一种新型光电式电流传感器。利用电流取样电阻将被测电流转换为电压,并利用场效应管(FET)的转移特性和发光二极管(LED)将被测电流信号转换为光强度信号,再将光信号由塑料光纤(POF)传输到光电探测器(PD),可以实现直流电流(DC)、方波脉冲电流(PC)以及工频交流电流(AC)的光学传感。综合利用FET的转移特性和PD的开路电压,并合理选择FET的静态工作点,可以实现DC的线性传感。在0.03~17.00A范围内,DC测量的非线性误差低于0.44%;方波脉冲电流响应的延迟时间约为160ns。本文提出的传感器具有响应速度快、结构简单、成本低和可实现绝缘测量等优点。
2012(6):1093-1097.
摘要:首先从理论上分析了硬判决译码算法和软判决译码算法的性能然后对BCH(Bose,Ray-Chaudhuri,Hocquenghem)码的网格结构以及BCJR(Bahl,Cocke,Jelinek and Raviv)算法进行了详细地分析及推导。实验结果表明,在光信道环境中,在误比特率为10-5时,当仅提高最小汉明距离码率相同或者仅减小码率最小汉明距离相同时,BCJR算法相对于硬判决译码算法的编码增益分别在之前的编码增益基础上又增加了0.15dB和0.25dB。因此设计级联码方案时,应尽可能选择纠错能力较大的内码。此外也可以采用适当增加内码的冗余度相应减小外码的冗余度的方法,在获得更高的编码增益的同时保证整个系统的带宽利用率不变。
王斐 , 陈新亮 , 张翅 , 黄茜 , 张德坤 , 孙建 , 魏长春 , 张晓丹 , 赵颖 , 耿新华
2012(6):1098-1102.
摘要:研究了W掺In2O3(IWO)缓冲层(buffer layer)对磁控溅射直接生长绒面结构H化Ga掺杂ZnO(HGZO)薄膜的微观结构和光电性能的影响。实验发现,加入IWO缓冲层能够有效地增大薄膜表面粗糙度,提高了薄膜光散射能力,薄膜绒度(550nm波长处)由7.05%提高至18.37%;具有IWO缓冲层的HGZO(IWO/HGZO)薄膜的电学性能稍微提升。通过优化工艺条件,当IWO缓冲层厚为10nm时,生长获得的IWO/HGZO复合薄膜方块电阻为3.6Ω,电阻率为6.21×10-4Ωcm,可见光及近红外区域透过率(400~1 100nm)为82.18%,薄膜绒度(550nm波长处)为18.37%。
2012(6):1103-1108.
摘要:在水平管式炉中,采用热蒸发锌粉的方法,在镀有掺铝氧化锌(AZO)薄膜的石英基片上制备了大量高密度的ZnO纳米棒,AZO膜面分别正对和背对锌源。利用扫描电子显微镜、X射线衍射仪以及荧光光谱仪分析AZO膜面朝向对ZnO纳米棒的形貌、微结构及光学性能的影响。结果表明,不同朝向的AZO膜面上所生长的纳米棒具有相似的形貌和微结构。保温时间10min样品的氧空位的缺陷态发光为绿光,强度较强;保温时间15min样品的纳米棒长度较长、相对垂直衬底,其近带边发光较强,氧间隙的缺陷态发光较弱。正对锌源衬底上且保温时间15min样品的近带边发光最强,且缺陷态发光最弱。
何钰钜 , 聂秋华 , 王训四 , 王国祥 , 戴世勋 , 徐铁峰 , 张培全 , Bruno Bureau
2012(6):1109-1113.
摘要:用熔融淬冷法制备了一系列Ge-Te-Ag硫系玻璃,并确定了玻璃态的成玻区。通过阿基米德排水法、X射线衍射(XRD)、差示扫描量热(DSC)、可见/近红外吸收(UV-VIS-NIR)光谱和傅里叶红外透射(FTIR)光谱等技术,研究了玻璃态的物理特性、热学特性以及光学特性。研究表明,玻璃态的密度随着Ag含量的增加而增大;Ag的掺入改善了玻璃态的形成能力和热稳定性;随着Ag含量的增加,玻璃态的短波吸收限发生了红移,而红外截止波长基本没变化;玻璃态有着较宽的红外透过范围(1.8~20.0μm),表明其在远红外领域具有很大的应用前景。
2012(6):1114-1119.
摘要:首先采用微波等离子体化学气相沉积(MPCVD)方法,在O2/H2/CH4混合气体气氛下利用大功率微波在(100)Si片上生长出了异质外延金刚石膜,X-射线衍射(XRD)、拉曼光谱和场发射扫描电子显微镜(FESEM)对薄膜的表征分析结果表明,制备的金刚石膜具有很高的金刚石相纯度,且晶粒排列紧密;继而采用射频磁控反应溅射法,在抛光的金刚石基底上成功制备了高C轴择优取向的氮化铝(AlN)薄膜,研究了不同的溅射气压、靶基距对AlN薄膜制备的影响,XRD检测结果表明,溅射气压低,靶基距短,有利于AlN(002)面择优取向,相反则更有利于AlN薄膜的(103)面和(102)面择优取向;研究了AlN薄膜在以N终止的金刚石基底和纯净金刚石基底两种表面状态上的生长机制,结果发现,以N终止的金刚石基底非常有利于AlN(002)面择优取向生长;从Al-N化学键的形成以及溅射粒子平均自由程的角度,探讨了其对AlN薄膜择优取向的影响。
2012(6):1120-1125.
摘要:研制了双光纤Bragg光栅(FBG)温度/应变传感器,监测二次后固化对树脂传递模塑(RTM)成型复合材料的应变自由温度、玻璃化转变温度、残余应变及热膨胀系数的影响规律,并分析模具材料对热膨胀系数的影响。实验结果表明,二次后固化后,复合材料应变自由温度和玻璃化转变温度分别从189.0℃、189.4℃增加到200.2℃、204.0℃;外层残余应变从-597.7με下降至-671.5με;外层复合材料热膨胀系数从5.248×10-6/℃下降为4.275×10-6/℃,说明后固化可显著提高复合材料性能。
2012(6):1126-1129.
摘要:利用电化学沉积方法,制备出具有分形结构的Ag纳米荧光增强衬底。实验中,采用532nm连续光激发居于Ag纳米结构衬底表面附近的罗丹明6G(Rh6G)荧光分子,结果表明,具有分形结构的Ag纳米金属衬底对沉积在其表面的Rh6G分子表现出明显的荧光增强效应。根据局域场增强理论对所得实验结果进行分析,经过电化学方法制备出的分形Ag纳米结构,在外电磁场激发下能够形成较强的局域电磁场分布,从而有效地激发Rh6G荧光分子,增强其荧光辐射强度。
2012(6):1130-1134.
摘要:提出一种基于双孔离焦成像的三维测量方法。通过在成像光路中加入掩膜版,使离焦物体通过掩膜版后在CCD上成双像,根据双像的相对位置,获得成像物体的空间三维位置。在分析相机成像模型的基础上,推导了离焦成像三维反演方法模型,分析了结构参数对测量精度的影响。搭建了三维测量仪器,对齿条进行测量实验,实验结果表明,本文方法能实现齿条等三维物体的快速,非接触测量,具有较高的测量精度,误差小于2μm。
2012(6):1135-1139.
摘要:采用激光影像技术,对羧甲基纤维素(CMC)水溶液中气泡生成过程中的形状演变进行了实时观测。利用激光多普勒测速仪(LDV)对气泡生成和上升过程中周围液相流场进行了测定,得到了气泡周围的液相时均速度分布以及在测试截面上的速度等值图。结果表明,在气泡生成初期,由于表面张力占主导作用,气泡呈球形增长;随后在浮力和和剪切稀化共同作用下,气泡逐渐被拉伸呈泪滴状;液相轴向时均速度对喷嘴中心垂线呈高斯分布,径向时均速度随着与喷嘴中心垂线距离的增加,先增加后减小。在实验范围内,轴向时均速度随高度的增加先减小后增大,其等值图则逐渐发散;而径向时均速度随高度的增加逐步减小,其等值图中极大值缓慢向两边偏移直到消失,整体沿喷嘴中心垂线呈蝴蝶"前翅膀"状。
叶玮琳 , 吕瑞红 , 宋芳 , 于鑫 , 王一丁 , 郑传涛
2012(6):1140-1145.
摘要:为了分析并抑制中红外甲烷检测中模数转换器(ADC)参考电压噪声对检测性能的影响,本文理论推导了待测浓度和电压波动的关系式,计算了电压波动对ADC实际分辨率的影响。一方面,为了降低噪声水平,设计了一种三级稳压电源,使参考电压的平均波动由原来的2mV降至0.6mV;另一方面,考虑到噪声无法避免,不同待测电压对应的数字量彼此交叠,致使无法精确测量各性能参数,本文提出了一种新型二次量化抑制方法,以有效消除电压噪声的不利影响。在不同的ADC参考电压噪声水平下,利用提出的二次量化抑制方法,实验测试了系统稳定性、精度、灵敏度和检测下限等性能。结果表明,当ADC参考电压的平均波动由2mV降至0.6mV时,测量精度可由12.9%降至5.0%以下,检测下限可由约26×10-6降至20×10-6。最小检测下限处的检测灵敏度可由约30×10-6降至20×10-6。这些证实,本文给出的基于二次量化思想的噪声抑制方法是可行的,并且该方法也可用于其它具有类似机理的气体检测。
2012(6):1146-1151.
摘要:结构光系统标定是影响三维物体表面形状测量的关键因素,其中投影仪标定是难点问题。把投影仪当做逆向光路摄像机,采用格雷码和线移的编码方法捕获黑白棋盘标定板,得到其在"投影仪成像平面"上的像素坐标,继而采用传统的摄像机标定方法对投影仪进行标定。采用常规的双目视觉标定技术,最终完成结构光系统的标定。实验结果表明,本文方法实现简单易行,有较高的鲁棒性和标定精度。
2012(6):1152-1158.
摘要:根据三粒子一类W态的特性及密集编码思想,提出了一种新的基于一类W态密集编码的量子安全直接通信方案。方案中除了安全检测的粒子,剩余的所有传输粒子全部对秘密信息进行密集编码,极大的提高了通信效率。同时为了保证方案的安全性,在粒子分发阶段利用W态粒子间的纠缠关联性,对信道进行了两次安全检测;在信息粒子传输阶段用粒子顺序重排和插入诱骗光子相结合的方法来提高对窃听者的检测率,减少信息的泄露量。最后的安全性分析表明,方案在提高通信效率的同时,保证了信息传输的安全性。
2012(6):1166-1172.
摘要:以时空兴趣点特征和支持向量机(SVM)分类器识别方法为基本算法,在广泛使用的公开动作数据集KTH上,从不同角度考察评估策略对动作识别算法性能的影响。实验表明,当采用不同的交叉实验方法时,算法性能的波动最大达到10.5%,而不同数据集划分方法对算法性能的影响则达到11.87%。因此,通过量化分析得出的结论,可以充分地比较现有算法的真实差异,并为设计合理的评估策略提供参考。
2012(6):1173-1180.
摘要:对图像压缩编码算法进行了改进。首先,将小波分解后的3个高频系数进行预处理:将高频部分进行球坐标变换,降低了同一尺度内系数的相关性;基于小波域和球坐标域的两个前提,定义了多尺度模积的概念,用来控制收缩函数对小波高频部分进行收缩处理。这样,可以去除那些不影响视觉效果的小波系数以及噪声信息,达到较高的压缩比。然后,对小波变换的低频部分进行单独编码(DPCM),对球坐标下的高频部分采用改进的多级树集合分裂(SPIHT)编码。针对SPIHT编码中重复扫描的问题,引入了最大值矩阵MMP(matrix of maximum pixel),这种策略能够有效降低比较次数。仿真实验表明,本文提出的算法具有较好的编码效率。
2012(6):1181-1188.
摘要:提出一种基于优化梯度滤波的全局航拍视频配准算法。该方法首先提出一种基于优化梯度滤波的Hession检测器,以实现特征点的精确定位,同时,为了保证在不同摄像机焦距下获得相同的特征点,保留3个分辨率下具有恒定不变的特征点。然后利用最小生成树方法对待配准点进行初始匹配。一致特征点建立后,通过利用非线性最小二乘(NLLS)和随机采样一致性(RANSAC)算法选取具有全局最小误差的变换参数对视频帧间实现配准。实验结果表明,通过利用优化梯度滤波和全局最优模型估计可实现帧间的精确配准,对不同动态场景和光照变换具有较强的适应性。
2012(6):1189-1195.
摘要:针对近期提出的基于压缩感知(CS,compressed sensing)理论的压缩编码成像方法在重建后引入较多类似于噪声的伪影(artitacts)问题,为了使压缩编码成像方法获得更好成像质量的图像,本文提出一种改进的压缩编码成像方法。本文方法将多值模板(MVM)代替二值模板来增强编码质量,并利用自适应全变分(TV,total variation)去噪方法去除重建后的高分辨率图像的伪影。实验结果表明,这种方法很好地改进了压缩编码孔径(CCA)的成像质量,并且大幅提高了图像的信噪比(SNR)。
李明慧 , 贾振红 , 杨杰 , Raphael Hu , 李殿均
2012(6):1201-1205.
摘要:基于双树复数小波变换(DTCWT)良好的平移不变性和多方向选择性,以及尺度内DTC-WT系数的领域相关性,提出了一种bivariate shrinkage(BiShrink)的改进算法,对遥感图像进行去噪处理。实验结果表明,经本文算法降噪后,图像的峰值信噪比(PSNR)得到显著提高,较好地保持图像的边缘和细节信息,并抑制混淆现象。
刘光达 , 金晟来 , 李飞 , 林婷婷 , 辛桂杰 , 张晓枫 , 黄敬涛 , 卢蒙蒙
2012(6):1216-1220.
摘要:为了克服肝储备功能检测中定时采血存在的有创伤和非连续测量问题,提出利用光电脉搏波测量方法实现色素稀释和排泄速度的无创连续测量。将吲哚氰绿(ICG)色素经静脉注入到血液中,在与血浆蛋白迅速结合后,被肝细胞吸收并排泄至胆汁中,血液中的色素浓度呈指数衰减的规律变化。选定ICG色素的光谱吸收峰805nm波长和吸光系数为零的940nm波长作为吸光度测量点,以血常规测得的血红蛋白浓度值作为参考,连续记录色素浓度稀释的第1循环曲线和浓度衰减的第2循环曲线。通过计算得到血浆消失率K和15min滞留率R15。与"金标准"定时采血法相比较,两项肝血流参数最大相对误差分别为8.12%和7.37%。本文方法满足临床要求,能有效提高肝储备功能的评估水平。
2012(6):1221-1226.
摘要:为实现医疗图像三维重建中的网格简化,提出一种基于27邻域网格建立三角形网格拓扑的新方法。首先利用移动立方体(MC)算法从一组计算机层析(CT)图像序列中提取三维重建体数据,将二维图像转化为由一组三角形面片组成的三维模型网;然后利用27邻域网格算法对此三角形网进行空间扫描,构建出三维模型的网格拓扑;最后利用二次误差测度(QEM)算法对所得三维模型拓扑进行简化,实现医疗图像三维模型动态可视化操作。通过使用Visual C++软件平台和OPENGL库对医疗图像进行三维重建,重建效果表明,本文方法的计算效率要优于传统的循环迭代方法;与传统的建立网格拓扑方法相比,本文方法具有算法简单、速度快、运算复杂度与数据量呈线性增长的优点。