2014(11):2053-2059.
摘要:设计了一种基于多个级联微环谐振器的多功能逻 辑门。通过选择不同的输入口和输出 口,可实现与门/非与门(AND/NOT)、或门/或非门(OR/NOR)和异或门/同或门(XOR/XNO R)6种不同的逻辑运算。每次改变输 入口,可同时在两个输出口得到两种不同的逻辑运算。利用电光效应良好的聚合物作为 微环材料,输入两组不同的电压信号,通过Simulink仿真得出不同输出口的输出光场,证 明了6种逻辑运算的可行性。与之前报道的微环逻辑门相比,本文设计的逻辑门可实现的 逻辑功能更多,响应时间更短,损耗更小,尺寸也更小。
许宏志 , 楼俊 , 徐贲 , 黄杰 , 李本冲 , 李裔 , 沈为民
2014(11):2060-2066.
摘要:提出一种基于倏逝波吸收原理的高灵敏度分段结 构光纤倏逝波传感器。运用光束传播法(BPM)对分 段和直形波导模型进行数值模拟,分段波导中高阶模在每次分段的第1个界面上被反复的激 发和吸收。分析 不同结构和溶液浓度对传感器灵敏度的影响,通过化学腐蚀方法制备出不同结构参数的倏逝 波传感器,并用 不同浓度亚甲基蓝溶液对传感器的灵敏度特性进行实验验证。实验结果表明,在传感直径相 同和分段结构传 感器的传感长度3cm短于传统的单一的直形传感器传感长度5cm的条件下,分段结构传感器 的灵敏度是 0.038L/g,优于直形传感器的灵敏度0.026L/g。分段结构光纤倏逝波传感器能有效激发 光纤中低阶模到高 阶模的转变,从而提高传感器的灵敏度。实验结果与模拟和理论结果相符。因此,分段结构 光纤倏逝波传感 器相对于传统的单一的直形传感器不仅具有较高的灵敏度,且机械强度较高。
2014(11):2067-2073.
摘要:基于彩色滤波阵列(CFA)的图像传感器在每个像素 位置获得三原色红(R)、绿(G)和蓝(B)中的一种分量 ,其缺失 分量需要根据周围像素插值得到。目前提出的许多种插值算法,绝大部分采用Bayer排列模 式。本文在色 差恒定假设基础上,提出一种基于双边滤波器的自适应Bayer模型插值算法,对G通道的估计采 用自适应滤波器进行插值,对R和B通道的插值采用双边滤波器。算法利用待插值像素 与不同距离像 素相关性不同的思想,根据图像边缘自适应设定滤波模板,能较准确估计G、B和R、G通 道之间的色差值。 实验结果表明,对比多尺度色差梯度算法和边缘强度滤波等算法,插值后的图像不仅 主观视觉, 且客观评价指标(彩色峰值信噪比,CPSNR)均优于这些算法。
2014(11):2074-2078.
摘要:为了有效实现光电振荡器(OEO)输出频率精细调谐 ,提出了一种基于电增益环腔(EGRR)的OEO。利用放大器、 滤波器和移相器构成可调谐EGRR,通过改变EGRR内信号的相位等效实现 环腔长度的改变,得到不同 频率的射频(RF)信号,RF信号与OEO产生的自由振荡信号电注入锁定,输出信号 的频率由锁定EGRR输出频 率的OEO模式决定,相位噪声由OEO决定。在简单结构实验的条件下,有 效实现了OEO输出频率精细调谐。实验结果表明,当光纤长为2km、EGRR长为0.5m时,得到 了频率为11.3GHz、边模抑制比(SMSR)为 48dB、可调谐范围为239MHz、调谐最小步长 为100kHz和相位噪声为-99dBc/Hz@10kHz的RF信号。
2014(11):2079-2084.
摘要:针对相关编码技术中传统解码运算的计算效率低和 存储空 间大的问题,利用重叠保留法对拉曼散射信号进行分段处理,并采用基于快速傅立叶变换(FFT)的循环相关代替各个分 段内的离散线性相关,最后将各段结果组合完成对系统的解码运算。在512bit Golay编码的20km光纤拉曼温度传感 仿真系统中,解码时间由传统移位相关算法的0.228s减少到了0.025s,提高了8倍以上的解码效率,解码过程中FFT运 算所需的存储空间由传统循环相关算法的 1280000bit减少到了65536bi t,减小了19倍以上的存储空间。上述结果表明,本文方法是一种实时有效的解码方法。
2014(11):2085-2089.
摘要:为了获得瓦(W)级546 nm波段的连续激光输出 ,采用高功率激光二极管(LD)端面泵浦Nd:YAG激光晶体,通过谐振腔反射镜膜系的特殊设计,在单通道双共振腔 内获得Nd:YAG激光器的1073.8nm和1112.1nm两条谱线同时运转,并通过在腔内插入非线 性 光学晶体三硼酸锂(LBO)进行腔内和频,获得546.3nm绿光连续输 出。当抽运光功 率为24W时,输出的546.3nm绿光功率高达1.58W,其光-光转换效 率为6.6%。调节LBO 方位角,还可以分别获得1073.8nm和1112.1nm的倍频光537nm和556nm输出。
2014(11):2090-2094.
摘要:为了研究大面积多壁碳纳米管(MWNTs)的光电响应特性,利用剥离技术和旋涂法制备了大 面积MWNTs薄膜器件;采用532nm激光作为激励光源,当激光照射薄 膜器件不同位置时,测试其光电流和光电 压。实验结果表明,激光诱导产生的光电流/电压与光照位置有关,当光照位置在器件两端 时,光电流、光电压 最大,两端的光电流分别为0.04μA、-0.06μA和光电压分别为0.04mV、-0.06mV; 当激光照射在器件几 何中心时,光电流、光电压趋于0。分析表明,光热电效应是光电流、电压产生和变化的主 要原因。
2014(11):2095-2099.
摘要:利用紫外固化聚合物材料ZPU46和ZPU44分别作为 芯层和包层材料,设计并制备了中心波长在 1550nm附近的三阶聚合物波导布拉格光栅(WBG )滤波器。采用接触式光刻和反应离子刻蚀(RIE)等传统微加工工艺, 在高为4μm的单模矩形波导表面制备周期为1.6μm、高为 680nm的皱褶型光栅结构。实验测得截面 尺寸为4μm×4.2μm和5μm×4.2μm) 的三阶聚合物WBG的谐振波长分 别为1549550.5nm,边模抑制比分别为 19dB,3dB带宽分别为0.4nm和0.6nm,插入损耗为-7d B,与理论设计结果符合较好。
赵卫虎 , 赵静 , 赵尚弘 , 邓博于 , 东晨 , 李勇军 , 董毅
2014(11):2100-2107.
摘要:针对成像、遥感等卫星采集的大容量数据难以及 时回传的问题,提出了一种基于数据续传和微波/ 激光混合链路的数据中继资源调度算法。分析了混合链路中继卫星系统任务数据续传特点, 以完成优先级 加权任务量最大、续传次数最少为调度原则,建立了混合链路任务续传约束规划模型。以任 务的调度顺序 为优化对象,采用任务整传优先和续传次数最少为调度原则确定任务的天线资源和时隙分配 ,提出一种基 于自适应小窗口蚁群(ASAC,adaptive small-window ant colony)算法的任务续传资源调 度优化算法。仿真实验表明,所建调度模型可实现多颗中继星资 源的有效分配,提出的ASAC算法具有较快的收敛速度和较强的全局优化能 力,算法可最大满足用户星数据及时回传的需求。
2014(11):2108-2113.
摘要:光分组在核心节点处的冲突解决问题是实现全光 组播分组交换的关键。本文提出了一种新型的解决光组播冲突的节 点结构,用于冲突解决的部分包括输出共享的网络编码模块和光纤延迟线(FDL)环 形反馈共享缓存(FDL-LSFB)模块。网络编码 模块将异或网络编码作为冲突解决方式,利用全光异或门将冲突组播进行网络编码并且改变 编码后分组波长,从而避免波长 冲突。而FDL-LSFB模块由子交换矩阵和FDL缓存组连接成环状,且冲突组 播可从任意子交换矩阵进出缓存模块, 使用少数的FDL可以提供大容量的光缓存、提高FDL利用率。针对FDL-LSFB模块冲突组播调 度问题,为减小缓存时延,设计了最小缓存长度级联控制算法(MLCBST),进而提出冲突光 组播的总调度策略。仿真结果表明,本文提出的组播节点结构和调度策略在降低丢包率(PLP)和减小缓存时延方面具有明显的效果。
刘杰铭 , 陈新亮 , 田淙升 , 梁俊辉 , 张德坤 , 赵颖 , 张晓丹
2014(11):2114-2122.
摘要:为适应高效Si基薄膜太阳电池对宽光谱透明导电 薄膜的需求,采用磁控溅射技术 生长了不同衬 底温度氢化作用下Ga和Mg共掺杂ZnO(HMGZO)透明导电氧化物(TCO)薄膜。研究了不同衬底温 度(200~280 ℃)对HMGZO薄膜 结晶特性及光电特性的影响。实验结果表明,制备的HMGZO薄膜均为具有六角纤锌矿结构的 多晶薄膜,呈 现(002)晶面择优生长。随着衬底温度的升高,薄膜中Mg含量逐渐增加,并且薄膜表面新型 锥状结构趋于 致密和均匀化。在各元素含量和结晶质量的共同影响下,其电阻率随着温度的升高从6.70×10-4 Ω·cm增加至7.63×10-4 Ω·cm。所有薄膜在可 见光区域(380~800 nm)的透过率均在80%以上,由于载流子共振吸收的作用,近红外区域的 透过率有所下降。MgO扩展带隙的作用和 Burstein-Moss(BM)效应的影响共同促进了薄膜光学带隙Eg展 宽,使得Eg达到了3.75 eV。当衬底温度为280 ℃ 时,薄膜方块电阻为4.91 Ω/sq,电阻率为7.63×10-4 Ω·cm,光电性能指数ΦTC值达0.022 Ω-1。
蒋奇 , 宋金雪 , 高芳芳 , 李贻斌 , 荣学文 , LIU Hong-bin
2014(11):2123-2129.
摘要:研究了一种光纤Bragg光栅(FBG)机器人多维力传 感器,进行了传感器弹性体的静 态、模态和动态有限元ANSYS模拟,获得弹性体在各方向受力与力矩时应力、应变的变化情 况。在模拟的基础上, 设计、制作出传感器机械结构,敷设FBG和搭建测试系统,并在压力与扭矩实验机上进行了 有关测试;为模拟机器 人腕部受冲击现象,进行传感器动态冲击实验。各种实验分析表明:本文传感器具有良好的 线性度和重复性,灵敏度 可达0.000nm/N,且具有结构设计简单、免受 电磁干扰、稳定性好和成本低等优点。
2014(11):2130-2135.
摘要:针对传统方法测量材料热膨胀系数受外界环境因素 影响较大和测试方法较为复杂,提出了 一种采用微型光纤法布里-珀罗(F-P)传感器测定光纤自身以及金属Al件热膨胀系数的 新方法。 采用HF腐蚀光纤的方式制作F-P传感器的工艺,在30~120℃的温度 范围内测得裸光纤的热膨胀系数为 5.2E-8K-1,同时将F-P传感器粘贴在金属Al件上,测得金属Al的热膨胀系数为23.25 E-8K-1。实验结果对比材 料自身在常温下的理论值具备很高的一致性,分析了误差产生的原因。实验结果表明,微型 光纤F-P传感器的制作工艺简单,测试方法稳定可靠,同时可以推广至高低温等恶劣环境下 的应用。
刘琨 , 何畅 , 刘铁根 , 江俊峰 , 陈沁楠 , 潘亮 , 马春宇 , 杜阳 , 柴天娇
2014(11):2136-2140.
摘要:为了提高光纤周界安防系统中扰动信号端点检测的 性能,提出一种新型端点检测方法。首先通过计算信号 的短时能量和过零率分布分别找出信号中短时能量比和过零率满足一定门限的信号点,通过 对这两信号点 进行一定的加权确定扰动信号的端点位置。与离散小波提取起始点信号相比,本文方法由于 综合了短时能量 和过零率法的优势,能够适应更多的扰动事件类型,通过加权极大提高了端点检测的精度 ,并且运算时 间大幅降低,提高了系统的实时性。实验结果表明,本文算法在10M Hz的采样速度和采集0. 3s数据情况下,93.47%的数据定位误差低于10m,计算时间少于0.3s。
2014(11):2141-2145.
摘要:研究了一种具有共光路结构的双窗口载波干涉方 法用于动态相位测量。 基于4f光学成像系统,将输入面分成两个窗口,并在成像透镜之间放置郎奇光 栅,通过控制光栅的离焦引 入载波,进而利用傅里叶变换法实时定量恢复待测物的相位分布。构 建了实验平台,并实时记录了水滴的蒸发过程和有机玻璃板的受压迫变形过程。结果表明, 本文方法不 仅结构简单、抗干扰性能好,而且实时性好,适合于动态相位变化的实时测量。
2014(11):2146-2151.
摘要:在分析大气衰减效应对无线光(FSO)通信性能影响 时,获取及时准确的能见度数据是关键。首先,分析了 目前获取能见度方法的不足之处,提出由激光雷达(LADAR)反演得到的数据可以更好地满足 FSO通信性能分析的 需求;其次,在介绍了利用LADAR观测数据反演水平能见度方法的基础上,以烟台1月18日典型天气为 例,获取了全天的能见度数据,并结合80%的相对湿度阈值对雾霾的转化过程进行分析 ;最后,结合 实测数据,通过设置适当的通信系统参数,对该日天气条件下的误码率(BE R)进行了实时分析,并得出雾比霾更 容易引起通信系统性能的降低。本文所得结论,将为建立实际的FSO通信链路提供 指导。
王岩 , 陈平 , 林列 , 张凯 , 马华 , 阮世超 , 周欣欣 , 杨若晨
2014(11):2152-2157.
摘要:基于单光子计数测量原理,设计并构建了基于光 诱导延迟发光的微量毒品检测系统。对检测系统的性 能进行了评测,结果显示,光电倍增管(PMT)的固有暗计数为11.5±0.7 photon/s,系统 暗计数为11.7±0.7 photon/s,对外界杂散光的屏蔽性能优异。利用本系统检测得到了健 康人和涉嫌吸食冰毒人员的血 清样本的延迟发光衰减曲线和参数值,结果表明,两种样本的各个参数值差异非常明显 。本检测系统灵敏 度高,所需样品量少,检测过程不与样品直接接触,为生物样本中微量毒品的检测提供了强 有力的工具。
2014(11):2158-2163.
摘要:针对传统码本算法模型建立时间过长、更新效果 差等问题,将视觉背景提取(ViBe)算法中模型建 立和更新的 思想用于改进码本算法,提出了一种基于随机码本(RCB)的运动目标检测算法。为减少计算 量,提出了一种基于 YUV空间的码本模型;为减少背景建模时间、提高模型的洁净度 ,提出了随机选取第1帧图像空间领域内 像素点的码本训练方法;为提高背景模型对复杂场景的适应能力,提出了基于随机策略的码 本更新方式。 与典型算法进行了两组实验。结果表明,本文算法兼有二者的优点,不仅能迅速适应场 景的转换,而 且在检测精度、动态适应能力和实时性等方面都有较大提高。
2014(11):2164-2169.
摘要:针对单幅模糊图像复原的局限性和视频应用的广泛 性,提出了一种基于时空体和增广Lagrangian的快速视频复原方法。首先对视频复原与图像 复原的特征进行比较和分析,研究视频复原的三维解卷积操作, 并对目前存在的视频复原方法的实现过程与性能进行分析和总结;然后在时空体的思想下, 通过时空联合 的各向同性全变分来控制时间误差和空间误差,并引入一种增广的Lagrangian方法完成全变 分规整化的难 题;最后通过求解Lagrangian形式的f子问题和u子问题实现全变分最小化难题,并对规整化 过程中的参 数进行研究与讨论,最终实现了视频的快速鲁棒复原。基于仿真图像和实际视频的实验结果 表明,本文方法 的性能在运行时间和视觉质量评价方面都要优于当前的其它方法,能够有效地实现图像和视 频的快速复原。
2014(11):2170-2177.
摘要:为了进一步提高基于支持向量机(SVM)水印算法的 鲁棒性,提出了一种 基于复Contourlet域的SVM和Krawtchouk矩的双水印算法。首先从RGB宿主 图像中提取B 分量和G分量,并且充分利用Krawtchouk矩不变量的平移、旋转、缩放不变性 和Krawtchouk矩良好 的局部重构特性,计算B分量图像的Krawtchouk低阶矩不变量 ,由此构造鲁棒水印;然后对G分量图 像进行两级复Contourlet分解,在其低频分量中,利用SVM建立图像尺度内的 局部相关性训练模型, 并根据预测结果自适应地实现数字水印图像的嵌入和提取。大量实验结果表明,本文算法不 仅具有较好的 不可感知性,而且对中值滤波、加性噪声和JPEG压缩之类的常规图像处理,以及缩放、旋转 和剪切等几 何攻击,均具有较好的鲁棒性能,其性能优于基于小波域的SVM和基于Contourlet域的SVM水 印算法。
2014(11):2178-2185.
摘要:针对特殊应用领域的立体图像安全性问题,提出 了基于视点间关系预测的立体图像可逆水印, 能够无损地恢复原始立体图像。根据左右视点匹配像素具有较强相关性的特征,能够较 准确地预测立 体图像的像素,并建立峰值点较高的预测误差直方图。通过直方图峰值点的平移,并采用多 层水印嵌入, 从而达到较高的水印容量。此外,根据水印嵌入代价率,为峰值寻找最优零点,从而减少了 非水印嵌入的 数据平移量,提高了含水印立体图像的质量。实验结果表明,相比现有预测算法,提出的基 于视点间的预 测算法更加精确;在相同水印容量的情况下,本文方法的图像质量高于现有扩展的立体图像 可逆水印方法,在较大水印容量时,峰值信噪比(PSNR)的提高尤其明显。
2014(11):2186-2195.
摘要:对现有的数字水印方法应用到彩色印刷图像中存 在水印透明性和鲁棒性差等缺陷, 利用人眼视觉对黄-蓝颜色轴高频变化的敏感度低的特性,提出了基于ICC色彩空间转换 技术的彩色印刷图像数字水印方 法。首先选择与设备无关的CIE L*a*b*颜色空间,在Y-B分 量中嵌入有意义的水印信息;为了抵抗印刷-扫描过程中导致的 图像几何失真,同时避免在同一分量中多次嵌入水印信息导致的图像质量下降,在红- 绿(R-G)分量中嵌入了一个水印同步模 板信号;然后使用调幅加网技术对水印图像进行半色调化处理,使用胶印印刷方式输出;同 时,为了提高水印信号检测的正 确率,在水印检测时,对印刷-扫描图像进行了去网处理。实验结果表明,本文算法对彩 色印刷图像具有很好的水 印透明性,对印刷过程具有较强的鲁棒性,对常规的JPEG压 缩、放大/缩小、旋转等图像处理和几何变换攻击均具 有很强的鲁棒性,可以用于彩色数字图像和印刷图像版权的同步保护。
2014(11):2196-2202.
摘要:提出了一种基于离散系数变换(DCT)域系数对直方 图特征的图像篡改取证方法。首先对图像进行 DCT,并在给定的阈值下,对变换后的DCT系数进行系数对直方图化;而后对直方图化后 的值进行归一化处理,再用主成分分析(PCA)对上述数据进行降维处理取得系数对直方图特 征;最后将真 实图像和篡改后图像的系数对特征用支持向量机(SVM)进行分类识别。实验结果证明,和现 有的一些算 法相比,提出的方法计算复杂度低,在CASIA v1.0平均识别率为97.92%,CASIA v2.0平均 识别率为91.20%,对未压缩图像和压缩图像的拼接篡改都具有良好的 识别性能。
毋小省 , 文运平 , 孙君顶 , FAN Guo-liang
2014(11):2203-2211.
摘要:针对前视红外(FLIR)目标自动目标识别(ATR)问题 ,提出了一种基于纹理特征的ATR方法。不同于传统基于学习、基于 模板以及基于稀疏表示的方法,从图像灰度入手,提出采用局部三值模式(LTP )描述图像纹理特征,同时结合FLIR图像的特点,对LTP进行了增强处 理;然后针对特征的高维问题,采用特征选择方法进行降维处理;最后 采用降维后的特征实现ATR。实验结果表明,本文方法取得了比传统方法 更好的效果;同时也证明,仅从纹理分析入手,也能较好地实现前视红外目标的ATR。
2014(11):2212-2218.
摘要:针对合成孔径雷达(SAR)图像分割,提出了一种 局部平滑加权图割(LSWGC,local smoothing weighted graph cut)模型。首先,在加权图割(WGCut)的目标函数中加入局部平滑罚项,提高了基于谱 聚类的SAR 图像分割方法对斑点噪声的稳健性,抑制了SAR图像分割中孤立点的产生;其次,利用WGCut 与加权核 K均值(WKKM)的等价性,LSWGC以不同于参数核 图割(PKGC)方法的核化方式将核映射引入目标函数中,用图 割最优化算法求解标号函数,避免了基于谱聚类的SAR图像分割方法中图谱的求解问题,同 时改善了PKGC方法二类划分易丢失目标的不足。模拟和真实SAR图像的实验结果证实 了本文方案的有效性。
2014(11):2219-2226.
摘要:图像中的噪声或非规则细节干扰易导致形态学 分水岭产生较严重的过分割,为了在消除过分割的同时尽可能 保持图像目标边界的准确定位,提出了一种基于面积约束和自适应梯度修正的分水岭图像分 割方法。首先对图像进行梯 度变换,采用区域面积约束滤除狭小高梯度尖峰对应的噪声和非规则细节;然后建立梯度级 与结构元素大小之间的函数 关系,并以相对应的结构元素对梯度图像进行粘性形态学(VM)闭运算,消除低梯度噪声及非 规则细节,实现梯度图像的自适 应修正,由于VM闭运算对梯度图像进行修正时,对目标仅作轻度或不作修正,因 而能够最大限度的保持目标轮 廓的准确定位,而对噪声和非规则细节则采用较大尺寸的结构元素进行较大幅度修正,从而 消除产生过分割的因素;最 后对修正图像进行分水岭分割。实验结果表明,本文方法能够在消除过分割的同时,保持目 标轮廓的准确定位。
2014(11):2227-2233.
摘要:提出了一种基于稀疏表示的立体图像质量评价方法 ,分为训练和测试两个部分。在训练部 分,通过训练不同频带的立体图像获得立体图像的稀疏字典;在测试部分,根据稀疏字典计 算得到立体图 像的稀疏特征,定义了稀疏特征相似度衡量原始和失真图像信息的差异,并根据稀疏字典计 算了频带增益和左右视点的融合权值,最后融合稀疏特征相似度作为立体图像质量的 客观评价值。在立体图像测试库上的实验结果表明,本文方法的评价结果与主观评价结果有 较好的相关性,符合人类视觉系统的感知。
2014(11):2234-2238.
摘要:色散型的多光谱成像系统对不同波长的单色光有 不同的折射率,不同波长的滤光片的 折射率会导致 每个波段图像聚焦清晰时的镜头位置也各不相同。因此,对于全部波段,在同一位置采集一 系列的图像会 影响各波段图像的准确对焦。本文从频域角度出发,选用高斯点扩散函数的反演模型对多光 谱图像进行全 数字对焦处理,并乘上一个低通滤波器降低高频分量的噪声。结果显示,本文算法能够在不 改变多光谱各波 段图像能量分布的同时,增强离焦图像的细节信息、降低图像的噪声,恢复出接近准确对焦 的理想图像。 基于以上研究结果,采用性能较高的客观评价函数——灰度差分函数,从主客观两方面评价 了本文算法对多光谱图像全数字对焦的有效性。
2014(11):2239-2244.
摘要:基于强度传输方程(TIE)的相位检索技术通过光学 与计 算的结合,利用强度信息恢复相位,避免了由于干涉法造成的分辨率、敏感性等问题,理论 和 实验证明是获取相位信息的一种可行途径。 这一方法是基于相 干照明假设前提推导出的,将TIE直接扩展到部分相干场是困难的,因为部分相干光 场对于时间是随机 波动的,需要使用点对之间的相关函数完整描述。结合部分相干光场的光学特性以及实际 成像中的透镜 相位调制作用,本文提出了一种基于透镜模型的部分相干照明下的相位检索新方法,并给 出了一致照明和 非一致照明下的相位检索结果。实验验证了新方法的合理性和正确性。新方法的提出,扩展 了传统的基于TIE的相位检索方法的应用范围。
2014(11):2245-2251.
摘要:为了从系统的角度研究大气湍流对涡旋光束传播 质量的影响,根据广义惠更斯-菲涅尔积分和Kolmogorov湍流大气原理,利 用傅里叶光学分析方法和光束分步传播法对携带有轨道角动量(OAM)的 拉盖尔-高斯(LG)光束在湍流大气中的传播进行理论分析与数值仿真, 导出角谱形式的衍射模型及其对应的抽样限制条件。利用桶中功率(PIB,power in bucket)计算方法,分析湍流强度对不同OAM值的LG光束质量的 影响;引入高斯光束和点光源,对比评估典型光束的抗湍流能力。数值仿真结果表明:受大 气湍流影响,随着LG光束在湍流大气 中传播距离增加,光束会聚能力变弱有明显扩散;光束本身特有的环状光强分布及其相应的 相位分布都受到不同程度的破坏,损伤 程度与光束本身携带的OAM数有关;点光源对湍流的影响最为敏 感;高斯光束具有与小OAM值的LG光束相比拟的抗 湍流能力,且比大OAM数的LG光束有更强的抗湍流能力。
2014(11):2252-2258.
摘要:提出了一种利用涡旋光进行面内位移测 量的新方法。将传统的电子散斑干涉测量技术与液晶空间光调制器(SLM)相结合,把 利用SLM所 获得的涡旋光应用于双光路电子散斑干涉,从而测量变形物体的面内位移。推导出了以平面 光为物光、涡 旋光为参考光以及涡旋光为参考光、物光时物体发生面内变形前后的干涉强度公式, 模拟了变形前 后的干涉图样,分析了干涉变形图样的特征。运用四步相移方法求出了物体的变形相位公式 ,通过解包裹得 到了物体的变形相位。模拟结果与利用传统电子散斑干涉测量系统结合傅里叶变换法 获得面内位 移的变形相位分布是一致的,表明涡旋光可以应用于物体的变形测量,为物体面内位移变 形测量提供了一种新途径。
2014(11):2259-2262.
摘要:使用迈克尔逊干涉仪,针对光学相干层析成像(OCT,optical coherence tomography)非侵 入性成像的特 点,设计并建立了一种OCT系统。使用建立的OCT系统测量生理水平上葡萄糖溶液的浓度,研 究干涉图像波面的最 高点与最低点之间的距离和样品浓度的相关情况。在实验室条件下,使用5%葡萄糖溶液和生 理盐水得到生 理水平的测量样品,测量结果的线性系数达到0.9998,方差为0.0039。实验结果表明,使用OCT系统,利用干 涉图像波面的最高点与最低点之间的距离和样品浓度的相关性能精确快速测出葡萄糖溶液 的浓度,为糖尿病患者的血糖无损监测提供了一种新思路。