摘要:单晶光纤激光器在激光医疗、激光成像、光电对抗以及人眼安全测照等领域具有重大的应用价值,近年来成为新型固体激光源研究的热点。文章介绍了单晶光纤的制备方法,分析了单晶光纤激光器的工作原理,着重阐述了连续单晶光纤激光器、调Q单晶光纤激光器及种子注入单晶光纤激光放大器的技术方案和最新研究进展,讨论了单晶光纤激光器的优点和劣势,并对单晶光纤激光器的进一步发展进行了展望。

摘要:设计并分析了一种基于游标效应的光学传感器。采用截面尺寸为220nm×500nm的SOI矩形波导来进行分析。传感器的灵敏度为4.5×104 nm/RIU,探测极限低于10-4 RIU。该传感器最重要的优点是,即使器件有很高的传输损耗和低的Q因子,仍有很高的灵敏度和低的探测极限。分析了热光效应对基于游标效应传感器的影响。分析结果也同样适用于其他基于游标效应的传感器。

摘要:采用波长为532nm的低重频高能量脉冲激光从31.5m的距离处辐照可见光面阵CCD时,试验中观察到了可见光面阵CCD的黑白屏现象。提出了准确测算可见光面阵CCD出现黑白屏现象时光敏面上激光功率密度阈值的方法。通过调节入射激光的重复频率和在光路中添加合适倍率的衰减片,测得了CCD前置光学系统的增益为4.4×103,并最终获得了CCD出现黑白屏现象时光敏面上的激光功率密度阈值为4.49W/cm2。研究结果可为实施强激光对光电探测器的致盲干扰提供理论依据和数据参考。 更多还原

摘要:基于硅的等离子体色散效应,构建了大尺寸SOI基光波导电光可调光衰减器(VOA)仿真模型,系统模拟分析了结构参数对VOA衰减及偏振相关特性的影响,优化设计出了低功耗、低偏振相关损耗的VOA器件,仿真结果表明,该VOA在20dB衰减下的功耗仅为24mW,偏振相关损耗为0.41dB。

摘要:基于视网膜特有的细胞排布方式,并利用CMOS图像传感器工艺,设计并制造了一种仿视网膜的光电探测器。为降低像素尺寸因素引起的图像非均匀性,光电探测器采用7T对数像素结构。测试结果显示该光电探测器具有良好的成像效果。 更多还原

摘要:设计了一种新的3D硅像素探测器的器件结构以简化制造工艺。该结构仅包含一种掺杂类型的柱状电极。通过工业级TCAD仿真对这种结构的电学特性进行了深入研究,阐述了它的技术优势及潜在缺陷。同时研究了制造这种3D硅像素探测器的特殊工艺流程和相关关键工艺,并给出了主要工艺结果。

摘要:利用OrCad软件的Model Editor模块建立了PIN光电探测器的Pspice仿真模型,对比分析了PIN光电探测器的实验数据与仿真数据,对PIN光电探测器仿真模型进行修正。最终建立了可用于电路仿真的PIN光电探测器的Pspice模型,该模型有助于设计人员在工程设计之初,利用仿真软件对光电接收电路进行仿真优化。

摘要:为了降低2μm半导体激光器的阈值电流并提高器件的输出功率,设计了InGaAsSb/AlGaAsSb应变补偿量子阱结构,并利用SimLastip软件对器件进行了数值模拟。研究表明,在势垒中适当引入张应变可以改善量子阱的能带结构,提高对载流子的限制能力。当条宽为120μm、腔长为1 000μm时,采用应变补偿量子阱结构的激光器的阈值电流为91mA,斜率效率为0.48W/A。与压应变量子阱激光器相比,器件性能得到明显的改善。

摘要:利用静电仪和HBM模型研究了GaN基LED外延片上芯片的抗静电性能,并根据pn结势垒电容的特性,对实验结果进行了分析。实验结果表明,缺陷击穿与外延片的工艺有着密切的关系;随着外延片上芯片尺寸的增大,其抗静电能力也随之增强。 更多还原

摘要:在激光干扰的仿真试验中,要进行干扰效果评估,最直观的方法就是仿真出干扰图像。干扰图像的仿真是进行激光干扰内场仿真试验亟待解决的问题。文章研究了采用CTIA输入级电路以及CDS相关双采样预处理电路的HgCdTe探测器的干扰图像仿真。首先研究了激光干扰线阵探测器的干扰图像仿真,然后通过进一步分析串扰现象产生的原理,研究了激光功率密度分布不均匀时激光干扰面阵探测器的干扰图像仿真。分析了带背景的干扰图像仿真。 更多还原

摘要:在Si(111)衬底上采用金属有机化合物化学气相沉积(MOCVD)技术外延生长GaN薄膜,对外延生长所得GaN薄膜的晶体结构和表面形貌进行表征,并研究SiN_x插入层对GaN薄膜的晶体质量和表面形貌的影响。结果表明,在Si衬底上生长GaN薄膜过程中引入SiN_x插入层可使GaN薄膜的(10-12)面的X-射线回摆曲线的半峰宽(FWHM)值从974.01减小到602.01arcsec;表面凹坑等缺陷减少、表面平整度提高。可见,SiN_x插入层对在Si衬底上外延生长GaN薄膜的晶体质量和表面形貌有着重要的影响。

摘要:采用脉冲直流反应磁控溅射技术在不同的占空比条件下制备了氧化钒薄膜。利用X射线光电子能谱仪测定了薄膜的组分,用光谱椭偏仪在300~850nm的波长范围内对薄膜的光学性质进行了研究。实验结果表明降低占空比具有促进金属钒氧化的作用,而通过采用TaucLorentz谐振子色散模型结合有效介质近似模型对椭偏参数Ψ和Δ进行拟合,得到了较为理想的拟合结果。薄膜的复折射率和透过率均由椭偏拟合结果确定,结果发现占空比的下降,导致了可见光范围内薄膜折射率和消光系数的降低以及透过率的提高。 更多还原

摘要:介绍了倒装焊工艺的原理和流程,分析了FC150倒装焊设备用于生产时存在的弊端,讨论了一种以Visual Basic(VB)语言模拟鼠标键盘输入、判断窗口状态,从而实现自动控制设备的方法,实现了一键倒装焊工艺,使倒装焊工艺流程中人工操作所占时间比重从30%下降到13%,同时也解决了使用设备的语言障碍问题。 更多还原

摘要:研究了纳米金粒子修饰碳纳米管阵列结构的表面增强拉曼散射性能。通过FDTD理论模拟仿真了不同粒径纳米金颗粒的场强分布;并采用化学还原的方法制备出直径分别为20、40和60nm三种不同粒径的金颗粒,然后将纳米金粒子修饰到有序定向的碳纳米管阵列表面,并将该结构作为表面增强拉曼基底。FDTD软件仿真结果表明,60nm粒径的纳米金颗粒周围场强分布最强,是入射场场强的15倍。同时将罗丹明6G溶液用于测试几组不同尺寸的金颗粒对拉曼散射光强的影响,发现60nm金颗粒对R6G拉曼信号增强最大。FDTD理论模拟仿真和罗丹明6G溶液实验测试结果表明:金颗粒尺寸在20~60nm内,颗粒尺寸越大,拉曼散射光的光强越大。 更多还原

摘要:采用RF-PECVD法制备了磷掺杂氢化非晶硅(a-Si∶H)薄膜作为太阳电池窗口层。通过椭偏仪、Keithley 4200对所制备样品进行分析测试,研究了不同掺杂比例对非晶硅薄膜沉积速率、消光系数、折射率、光学带隙及电导率等的影响。实验表明:薄膜沉积速率随掺杂浓度升高先减小再增大;薄膜消光系数、折射率及禁带宽度随掺杂浓度升高呈现先减小后增大再减小的现象;电导率则先增大后减小再增大。 更多还原

摘要:为优化双折射晶体微粒的旋转频率,基于光致旋转技术对晶体微粒在偏振光自旋角动量作用下的转动进行了理论分析,通过给定参数模拟了石英(SiO2)晶体微粒旋转频率与其厚度和激光有效功率的变化关系曲线。依此优化了光致旋转的实验装置,并在此装置上对不同厚度的石英晶体微粒的旋转频率进行了测量。结果表明,微粒的旋转频率与微粒厚度呈现周期性曲线变化关系,并且旋转频率与有效激光功率成正比,实验测得石英晶体微粒的最高旋转频率为9.2Hz,与理论模拟结果基本吻合。该结论为光驱动微机械马达实现技术的进一步深入研究提供了基础理论和技术保障。 更多还原

摘要:在经典力学框架内和偶极近似下,从势和场的观点出发,把晶体摆动场中的粒子运动方程化为了具有阻尼项和参数激励项的广义Mathieu方程,并对特殊情况下的Mathieu方程、摆方程和倒置摆方程进行了讨论。导出Mathieu方程的三种标准形式,分析了摆方程的三类轨道以及倒置摆的稳定区和不稳定区。用多尺度法找到了纯转动态的近似解和系统的临界曲线。指出了粒子的纯转动态就是准沟道态,准沟道粒子的电磁辐射就是准沟道辐射。

摘要:引入了强化系数描述多层膜结构的强化机制。强调了多层膜结构的强化是由于界面位错的约束和界面位错的聚集,而弱化则是由于层内位错做层间运动引起的。在经典力学框架内,把描述位错运动的Seeger方程化为带有固定力矩的摆方程。用Jacobian椭圆函数解析地刻划了扰动系统和无扰动系统的相平面特征;并在相空间密度均匀分布的假设下,利用相面积概念导出了多层膜结构的强化系数。结果表明,当层内应力场小于界面位错约束时材料被强化。

摘要:提出了一种复合结构的光子晶体光纤,采用多极法对其双折射、限制损耗、基模模场以及色散特性进行了数值模拟。研究表明,该光纤在1 550nm处可获得1.56×10-2的双折射,限制损耗为7.31×10-3 dB/km,负色散达-320ps/(nm·km),且损耗在1 300~1 600nm范围内基本稳定。

摘要:针对光码分多址系统对地址码的要求，通过改进的Tent映射产生混沌扩频序列，将序列作为系统中的用户地址码；搭建光码分多址系统，分析混沌码与素数码相比下的系统性能。结果表明，产生的混沌序列有良好的相关性和初值敏感性，可以有效抑制系统的多址干扰并增强系统安全性；在2.5Gb/s的传输速率下，使用混沌序列码的光码分多址系统较素数码系统最小误码率提高1~3个数量级；同时较传统光正交码的系统误码率性能也可提高1~2个数量级。

摘要:为研究高空大气信道对紫外激光通信的影响，引入散射链路所在高度信息修正紫外光单次散射链路模型；依照大气密度和臭氧浓度垂直分布得到紫外光散射系数和吸收系数变化规律；对高空15km以下信号传播的时延、信噪比和信道容量进行仿真分析，得到以上三者的高空垂直分布。结果表明：高空大气环境对紫外光的消光系数主要由吸收系数决定；较小的散射作用令高空通信时延比近地面通信略低；吸收作用导致信噪比和信道容量均随通信平台位置高度增加而减小。高空紫外通信基本满足低速语音通信的要求。

摘要:分析了BICM-ID系统下的几种CE-8-ary(Cross Equalization-8-ary)的映射算法,并且采用LDPC码代替了传统的卷积码,从而省去交织器的设计,降低系统的复杂度和时延。同时从互信息中的信道容量和欧式距离的设计准则出发,对基于LDPC-BICM-ID系统中的CE-8-ary映射算法进行了理论对比分析。仿真分析表明:在平均功率相等的受限信道情况下的中高信噪比区,该CE-8-ary映射算法的信道容量比传统映射算法高出2.73bit/channel,同时其信噪比增益最大也高达3dB。因而该CE-8-ary映射方案可作为8PSK下LDPC-BICM-ID系统中的一种优越备选方案。

摘要:激光通信技术是实现高效通信的重要手段。大气激光通信链路中,大气的散射、吸收和湍流严重制约激光传输质量。分析了激光通信系统中由于大气湍流和色散造成的脉宽展宽,计算了脉宽展宽量与湍流大气折射率结构常数、初始脉宽和传输距离之间的关系;比较了不同发射激光脉宽、不同发射能量下的脉冲波形特性。数值计算及仿真结果表明,激光脉宽随传输距离、大气湍流的增大而增大,长脉宽的超短脉冲激光受大气湍流和色散的影响小,并且脉宽增大,激光功率降低,研究结论对超短脉冲的应用具有一定的意义。

摘要:小波包分复用(WPDM)系统中作为子载波的小波包基函数必须是连续解析的,但实际中很难得到,通常需要对其进行逼近。通过滤波器系数采用迭代卷积的方法来对小波包基函数进行离散逼近,构造出的子载波满足小波包基函数的正交性。同时用此方法实现了多载波调制,并将该系统与正交频分复用(OFDM)系统在多径时延信道下进行了比较。仿真结果表明,WPDM系统在抑制ISI和ICI方面以及对定时偏差的影响上更具优势。

摘要:分析了交直流同时响应的模拟光电探测器设计和制作中的关键问题,与电压差分光电探测电路相比,电流差分电路具有工作点始终稳定在零点、有效抵消PIN的噪声电流,以及无负载电阻的热噪声等优点,并找到了电流差分电路工作的最佳条件,制作了探测波长范围为900~1 700nm的模拟光探测器,其信噪比优于35dB,最小可探测光强为200nW,响应度为700V/W,响应带宽达到0~70MHz。

摘要:研究了多域光网络中的路由保护问题。在多域光网络中,域间路由的建立要遵从域间输出策略。在考虑域间输出策略的基础上提出了一种多域光网络中基于路径计算单元的分段共享保护算法。仿真表明,相比传统的基于路径计算单元的多域分段保护算法,该算法阻塞率低,平均保护切换时间短。

摘要:目前,LED的应用越来越广泛,但在信号指示灯或室内照明等领域要求其光强均匀分布。提出了一种实现均匀光强反射器的设计方法,该方法根据能量守恒建立了LED光源与目标面的能量对应关系,采用差分的方法求解反射器面形,并利用光学仿真软件分析研究了反射器的出光角度与其结构参数、光强均匀度的关系。最后设计了一款半角为30°的均匀光强反射器,其光强平台均匀度为0.96,光强平台宽度比为0.86,能量利用率高达99.9%,接受面上光斑的照度均匀性也较好。该反射器同时实现了均匀光强和均匀照度。

摘要:为了解决科学级CCD相机大容量、高速率的数据传输问题,研制了一种基于USB3.0通用串行数据总线的CCD图像采集传输系统。采用Cypress公司CYUSB3014芯片将它配置成同步从模式传输,用CPLD发出CYUSB3014传输时序、柯达KAF1001CCD芯片的像素转移及AD转换时序。编写USB3.0软件界面,采集CCD图像数据,并验证了图像数据传输的正确性和可靠性。

摘要:为了从单片Bayer格式图像探测器中获取更高分辨率实时彩色图像,设计了一套基于FPGA硬件的彩色图像实时采集系统。重点研究了影响彩色图像质量的Bayer格式图像去马赛克放大算法,该算法首先估计原始Bayer格式图像中丢失的绿色通道信息;然后计算颜色差R-G和B-G;接着将梯度方法用于确定丢失的绿色像素,放大绿色通道;最后,放大颜色差值图像R-G和B-G,再结合放大的绿色通道,便可恢复出红色和蓝色通道信息,得到放大全彩色图像。为了减少数据量,设计了基于FPGA的JPEG压缩功能,同时设计了千兆以太网(GigE)图像传输机制,使系统数据吞吐率大大提高。试验数据表明,在分辨率为2 352×1 728、帧频为20f/s的情况下,可以实时输出全彩色放大图像。目前,系统已经工程应用,其优异表现满足了项目实际需要。

摘要:为了满足姿态测量时对椭圆合作目标的高精度定位要求,提出了一种基于灰度导数加权的椭圆拟合算法(WGG)。首先,在进行预处理之后的二值图像上提取初始边缘点,采用简单的代数拟合方法得到椭圆参数;其次,考虑二值化过程中的不确定因素会对提取边界点带来干扰,根据原始图像中边缘灰度的渐变性,利用边缘点的灰度导数值对其进行高斯函数拟合;最后,求取每一个边缘点的正交相切点,并构造优化目标函数求取椭圆最优参数。实验结果表明,对测试图像提取出来的椭圆拟合误差能达到0.013像素以内,与真实值点的平均误差为0.017像素,真实图像中椭圆的平均拟合误差为0.008 6像素。对于不同的外界环境该方法都能获得更精确的亚像素边缘和椭圆中心,具有很高的精确性和鲁棒性。

摘要:光电混合联合变换相关器可以实现光学图像的探测、自动识别、实时跟踪和高精度定位。但当实际的目标图像对比度低、背景噪音大时,相关峰对比度降低,甚至没有相关峰。文章将空域直方图均衡化与频域滤波器相结合,提高了目标图像的对比度,减小了背景噪音,获得了尖锐的相关峰,解决了复杂背景低对比度目标图像的识别问题,获得了很好的实验结果。大量的计算机模拟和光学实验表明,相较于其他复杂的算法,该算法简单、实现速度快,效果良好。

摘要:阈值和阈值函数的选取是小波去噪的关键。经小波分解变换后,低频部分包含大量的有用信号,而噪声分布于整个小波域内的高频部分,其中包含少数有用信号的细节信息。采用固定阈值和阈值函数处理时会造成高频部分的有用信号细节信息丢失。基于邻域小波变换将分解层数引入阈值和阈值函数中,使用动态阈值和阈值函数处理不同分解层数下的小波系数,来保留不同层数下的细节信息。仿真结果表明所提方法的信噪比和信噪比增益最大,且均方差最小,相关系数逼近于1,原始信号与重构信号相似度得到提高,改善了去噪效果。

摘要:在电晕探测系统中,为满足高精度Camera Link接口相机的高实时视频采集、处理需要,同时降低系统成本及复杂度,提出了一种通过DM642的视频端口扩展Camera Link接口的方法。与一般采用FPGA作为处理前端不同,该方法基于视频端口的原始捕获模式,实现了在DM642上的Camera Link的直接扩展。设计了硬件电路及VP口采集驱动程序,并采用高精度(16bit)紫外相机进行了实时采集。结果表明,该接口可以满足采用Camera Link接口的紫外相机实时采集需求。基于该接口的高速数字图像处理系统已用于紫外探测系统信息处理中。

摘要:在汽车空调压缩机皮带轮的生产过程中,需要通过尺寸检测保证产品质量。目前的人工检测无法满足日益增长的质量要求和生产需要。针对此问题,研究了皮带轮尺寸检测技术。首先,根据皮带轮检测要求和形状特点设计了检测方案;接着,对比选择了照明方式,设计了测量路线,然后采用开窗式尺寸检测算法和三角测距法,可以对皮带轮的横纵向尺寸进行测量;最后,实验证明此技术方案适用于皮带轮尺寸测量,在此技术基础上略加改动,即可用在其他盘类机械零件的尺寸测量中。

摘要:设计了一种用于CMOS图像传感器时钟产生的电荷泵锁相环(CPPLL)电路。基于0.18μm CMOS工艺,系统采用常规鉴频鉴相器、电流型电荷泵、二阶无源阻抗型低通滤波器、差分环形压控振荡器以及真单相时钟结构分频器与CMOS图像传感器片内集成。系统电路结构简洁实用、功耗低,满足CMOS图像传感器对锁相环低功耗、低噪声、输出频率高及稳定的要求。在输入参考频率为5MHz时,压控振荡器(VOC)输出频率范围为40~217MHz,系统锁定频率为160MHz,锁定时间为16.6μs,功耗为2.5mW,环路带宽为567kHz,相位裕度为57°,相位噪声为-105dBc/Hz@1MHz。

摘要:红外/被动毫米波(IR/PMMW)复合制导是当前发展多模复合制导技术的热点方向。红外探测系统在低能见度条件下的穿透能力不如被动毫米波,而被动毫米波探测图像分辨率不如红外图像。为了更好地识别目标的轮廓信息,提出一种新的基于小波包边缘检测的特征级主成分融合方法。新方法先用小波包边缘检测方法检测出包含水平边缘、垂直边缘和对角边缘的边缘图像,然后对边缘图像进行小波包去噪,再用主成分融合方法进行图像特征级的融合,最后用阈值方法提取出融合后的边缘。实验仿真结果表明,与传统的小波及小波包边缘检测方法相比,新方法融合后的边缘图像更容易分辨出目标的轮廓信息。

摘要:针对传统的侧视激光合成孔径雷达成像系统的缺点,研究了一种基于RMA的前视激光合成孔径雷达成像算法。首先研究了前视激光合成孔径雷达的组成原理,给出了系统的结构框图,分析了点目标的距离向和方位向多普勒历程,采用Matlab对成像结果进行了仿真,并对点目标的成像包络进行了详细仿真,结果表明,该算法可对雷达前视场景的目标进行有效成像。 更多还原

摘要:理论证明了可压缩信号各列及其对应稀疏变换域系数矩阵各列具有相同的能量和方向信息;测量数据各列的能量和方向信息本质上反映了可压缩信号各列的能量和方向信息;图像稀疏变换域系数矩阵相邻列具有极高的相似性。基于二维压缩感知模型在传统的OMP算法中引入信号方向信息,构建了2DDOMP算法,取得了更好的图像重构效果,避免了当前压缩感知重构算法单纯依靠测量数据的盲目性和不确定性。基于信号方向信息的重构算法设计思想可用于改造优化各类重构算法,是对当前压缩感知研究的重要补充。 更多还原