2011年第8期文章目次

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  • 1  谐振环左手材料设计参数对太赫兹传输的影响
    姚建铨 杨鹏飞 邴丕彬 邸志刚
    2011, 41(8):825-829.
    [摘要](1177) [HTML](0) [PDF 1.14 M](1195)
    摘要:
    左手材料(LHM)的出现,为新型材料的探究和应用开辟了一个全新的领域。电磁波在左手材料中的传播特性已经被许多研究工作者广泛探索并得到了许多新结果,与此同时,太赫兹由于其独特性质也成为近年来研究的热点。归类总结了太赫兹波在典型LHM材料中的传输,并通过比较太赫兹波在不同设计的LHM中的传输,得出在LHM设计中,周期、分形、基板材料等参数对太赫兹传输的影响,这些传输特性在太赫兹波器件的制备方面有很大的应用前景。
    2  激光测高技术的发展趋势
    季云飞 耿林 冯国旭 王鹏飞
    2011, 41(8):830-833.
    [摘要](730) [HTML](0) [PDF 854.71 K](895)
    摘要:
    激光测高技术作为一种的先进测量手段,已广泛应用于地形地貌测绘、地球科学研究、航天工程、城市规划、森林资源调查等诸多方面。虽然激光测高技术已相对成熟,但随着激光技术的发展和应用需求的拓展,激光测高技术仍有很大的发展空间。通过对国外近期研制或正在研究的几个具体激光测高设备的介绍和分析,总结了激光测高技术的一些典型技术特点和发展趋势,介绍了多光束发射和接收、单光子探测、多回波测量和多功能集成等技术在激光测高仪的应用。这对开展新型激光测高技术的研究具有一定参考价值。
    3  导航卫星激光后向反射器研究
    钟声远,李长桢,陈念江,徐广平,吕华昌,吴健
    2011, 41(8):834-839.
    [摘要](694) [HTML](0) [PDF 1.40 M](1267)
    摘要:
    鉴于设计Galileo导航卫星上激光后向反射器的需要,采用理论计算和实验验证的方法对角反射器的光行差补偿设计和远场衍射光强分布进行了研究。对不同直角偏差、是否镀反射膜的角反射器远场衍射光强分布给出了计算和试验结果。研究结果表明:理论计算与实验结果是完全一致的;对类似Galileo卫星的角反射器设计采用光行差角补偿是必要的,以及采用反射面不镀膜是合适的。
    4  激光清洗应用于清除城市涂鸦
    朱玉峰,谭荣清
    2011, 41(8):840-844.
    [摘要](842) [HTML](0) [PDF 888.13 K](1220)
    摘要:
    探索了激光清洗去除涂鸦这一新型应用,并且针对清洗技术中的关键问题——激光能量密度对清洗效率的影响,进行研究。给出TEA CO2激光在不同情况下的清除涂鸦的实验数据。验证了TEA CO2激光适用于激光清除涂鸦,效果显著。实验发现,当激光能量密度为4~6 J/cm2时,去除效率最高,实验中单位能量去除的涂鸦面积超过2.5 cm2/J。分析了激光作用过程中的原理机制,得出初步结论:能量密度低于4 J/cm2时,基底和表层材料对CO2激光的吸收系数差异引发的热效应起主要作用;在最佳能量密度范围内,激光等离子体爆轰产生的力学冲击效应为主要作用机制;能量密度超过6 J/cm2时,样品表面空气被击穿,消耗大量激光能量,去除效率明显下降。
    5  小波变换算法在脉冲激光测距中的应用
    黄钊,顾国华,何伟基,徐伟
    2011, 41(8):845-849.
    [摘要](775) [HTML](0) [PDF 924.41 K](771)
    摘要:
    从原理上分析了小波变换算法检测信号奇异点的可行性,介绍了Mallat算法及其改进、小波基的选取等内容,并给出了算法的实现步骤,还通过实验现象和数据分析证明,该算法可应用于高精度脉冲激光测距中。
    6  纳米银基底表面增强拉曼散射效应仿真及优化
    邸志刚,姚建铨,张培培 贾春荣,邴丕彬,杨鹏飞,郑一博
    2011, 41(8):850-855.
    [摘要](987) [HTML](0) [PDF 1.18 M](2050)
    摘要:
    为了更大发挥拉曼光谱在生物检测及传感领域中的作用,表面增强拉曼散射中信号增强与基底复用之间平衡优化需求一直在激励着新型基底的发展。通过用有限元方法对不同银纳米结构(不同尺寸、不同大小、不同结构)基底的表面增强拉曼散射效应进行设计优化。对三种常见结构基底进行仿真,并对结果进行对比分析,表明仿真结果与已发表的相似基底实验结果一致。
    7  激光声信号作为通信声源的实验研究
    王晓宇 王江安 宗思光 刘涛
    2011, 41(8):856-860.
    [摘要](603) [HTML](0) [PDF 1.08 M](1145)
    摘要:
    建立了激光声测量实验系统,采用Nd∶YAG激光器产生激光声信号,利用水听器测量激光声信号。通过实验分析了单个激光声信号的特征,研究了激光声信号的传输特性,进行了初步的激光声通信实验。结果表明,利用激光声作为通信声源具有可行性。随着传输距离的增加,激光声信号的衰减由快变慢,高频段能量衰减变快,低频段能量衰减变慢。该研究结果有助于激光声在通信领域的发展应用。
    8  LD端面泵浦Nd∶YVO4激光放大器的理论及实验
    黄科 樊仲维 余锦 石朝辉 王小发 黄玉涛
    2011, 41(8):861-866.
    [摘要](741) [HTML](0) [PDF 911.78 K](1481)
    摘要:
    设计了激光二极管(LD)连续端面泵浦的Nd∶YVO4主振荡放大器(MOPA),研究了重复频率10~50 kHz调Q脉冲注入时不同输入功率下放大器的输出情况。建立了基于速率方程理论的端面泵浦激光放大器运转模型,能够很好地描述千赫兹脉冲的放大行为。数值模拟和实验结果表明,随着频率的增加,脉冲放大逐渐逼近稳定态放大行为。结合实验条件,利用该模型得到了放大介质最佳长度随输入的种子光功率的变化关系,发现实验中放大介质最佳长度为8.5 mm。
    9  LD侧面泵浦结构对增益分布特性的影响分析
    李久喜 金煜坚 王鹏飞
    2011, 41(8):867-870.
    [摘要](496) [HTML](0) [PDF 2.79 M](818)
    摘要:
    通过光线追迹软件模拟及Matlab数据处理,从激光工作物质截面内吸收能量与所需面积关系方面对比分析了半环形结构激光二极管泵浦与类梯形结构激光二极管泵浦方式下增益分布特性的差异。通过理论计算及实际测量得出类梯形结构二极管泵浦情况下激光晶体内的增益分布更为均匀。
    10  波长优选BP神经网络用于近红外光谱分析
    尹慧敏,吴文福,张亚秋
    2011, 41(8):871-874.
    [摘要](868) [HTML](0) [PDF 904.41 K](1136)
    摘要:
    近红外光谱分析技术在物质成分分析中的得到广泛的应用,在自主研发的滤光片型近红外仪器中应用基于波长优选的BP神经网络模型的方法。该方法是采用多元线性回归算法获取最优波长,将最优波长作为BP神经网络模型的输入,所得模型的拟合残差为8.768991×10-6,建模样品集相关系数和检验样品集相关系数分别为0.994和0.996。试验结果表明,基于波长优选的BP神经网络模型方法能够更快获得最优解,减少建模所用变量,建立稳健的定量模型。
    11  波分复用双芯光子晶体光纤耦合器的设计
    汪徐德,周正,罗爱平,徐文成
    2011, 41(8):875-879.
    [摘要](962) [HTML](0) [PDF 1.00 M](1120)
    摘要:
    在双芯PCF的基础上设计一种新型定向耦合器,根据波导间相互耦合原理,采用时域有限差分法分析了该器件的光传输特性。并数值计算了双芯PCF的结构参量对耦合性能的影响,发现其耦合长度随着空气填充率d/Λ的减小而增大,随着传输波长λ的增大而减小。并基于双芯PCF结构,以常用通信波长为例,设计出0.85/1.55 μm,0.98/1.55 μm和1.3/1.55 μm的超微型波分复用器件,通过调节双芯PCF的结构参量得到合适的耦合长度,实现了不同波长的解复用。研究表明双芯PCF耦合器在波分复用等方面具有很大的应用价值。
    12  相位共轭技术对光纤中互相位调制效应的补偿研究
    陈红霞,曹文华,徐平
    2011, 41(8):880-884.
    [摘要](834) [HTML](0) [PDF 969.48 K](622)
    摘要:
    针对两束波长不同的信号脉冲的传输情况,通过理论分析和数值计算,研究了采用频域相位共轭技术和时域相位共轭技术分别对互相位调制效应的补偿情况。结果表明:时域相位共轭技术无法补偿互相位调制引起的信号失真,频域相位共轭技术则能完全补偿。对于高斯脉冲,经频域相位共轭技术补偿的输出与输入信号脉冲完全相同;对于不同啁啾值的高斯脉冲,虽然信号脉冲中途展宽的程度不同,但最终经频域相位共轭技术补偿的输出与输入信号脉冲基本一致;对于超高斯脉冲,在前半段光纤中,虽然脉宽随着高斯指数的变大而变大,但输出脉冲与初始信号脉冲一样;对于高斯脉冲串,经频域相位共轭技术后输出端的脉冲是输入脉冲的复共轭和完全的时间反转。
    13  一种基于光子晶体的高效太阳能电池反射器的设计
    李文胜,黄海铭,付艳华,张琴,是度芳
    2011, 41(8):885-888.
    [摘要](1119) [HTML](0) [PDF 874.58 K](990)
    摘要:
    利用SiO2和TiO2介质,设计了一种可用于太阳能电池反射器的一维光子晶体。采用传输矩阵法对该光子晶体从可见光至近红外波长范围的反射谱进行了模拟计算,并分别讨论了周期数和入射角不同时反射谱的变化。结果表明:光线垂直入射时,周期数N增加,其反射谱在短波段的禁带数增加、禁带宽度变窄,而长波段的反射率增加。入射角θ增大时,平均反射率增加,因而该光子晶体具有良好的角度宽容性,可作为高效的太阳能电池率反射器。
    14  镜像对称结构一维光量子阱的光传输特性
    苏安,覃宗定,高英俊
    2011, 41(8):889-893.
    [摘要](854) [HTML](0) [PDF 1.27 M](845)
    摘要:
    用传输矩阵法研究对称结构一维光量子阱 (AB)m(ABCBA)n(BA)m的光传输特性,结果发现:随n的增加,光量子阱(AB)5(ABCBA)n(BA)5的透射谱出现(2n-1)条共振透射峰,量子化效应明显;量子阱内部出现很强的局域电场:当n=1时,光量子阱(AB)m(ABCBA)1(BA)m内部局域电场强度随着m增加而增强,而当m=5时,光量子阱(AB)5(ABCBA)n(BA)5内部局域电场强度不随n的变化而改变,但局域范围扩大。这些光学传输特性,为光子晶体设计新型光学器件提供指导。
    15  平板光子晶体全反射贯穿效应的滤波特性
    胡成华 刘启能
    2011, 41(8):894-898.
    [摘要](804) [HTML](0) [PDF 863.35 K](906)
    摘要:
    为了研究一维平板光子晶体中电磁波的全反射贯穿效应,利用传输矩阵法计算了电磁波在大于全反射角入射一维平板光子晶体的透射率。在透射波中发现了全反射贯穿效应。得出了平板光子晶体的全反射贯穿效应随模式量子数、周期数、平板厚度的变化规律。为设计性能优良的光子晶体滤波器提供了理论依据。Abstract:关键词:Key words:
    16  一维光子晶体传感器在液体测量方面的应用研究
    李大海,孙晓红,刘国彬,臧克宽,陈素
    2011, 41(8):899-903.
    [摘要](848) [HTML](0) [PDF 1005.94 K](831)
    摘要:
    运用传输矩阵法推导了电磁波在一维周期性光子晶体中的传输特性,给出了光子晶体的色散关系和反射特性曲线,分析了其反射特性与结构参数的关系。并且利用计算机数值模拟了缺陷型一维光子晶体的反射谱及带隙变化规律,给出了光子晶体传感器在液体的高度测量和折射率测量方面的模拟计算,为一维缺陷态光子晶体传感器在液位测量和液体折射率测量方面的实际应用奠定了理论基础。
    17  双光子光折变晶体中宽光束的调制不稳定性
    吉选芒,姜其畅,刘劲松
    2011, 41(8):904-908.
    [摘要](785) [HTML](0) [PDF 1.19 M](691)
    摘要:
    为了得到稳态情况下一维宽光束在有偏压双光子光伏光折变晶体中的调制不稳定性的结果,通过空间电荷场的非局域性处理得到得了一维调制不稳定性的增长率。采用数值分析的方法对一维调制不稳定性的增长率的特性进行了理论分析。结果表明:在入射光束强度一定的情况下,外加电场为正值时,调制不稳定性增长率随电场的增加而增大,当外加电场为负值时,调制不稳定性增长率随外加电场的绝对值的增大而减小。在外加电场给定时,调制不稳定性增长率随入射光强的增大而增加。当外加电场为零时,可得到双光子光伏光折变晶体中调制不稳定性增长率的结果。当忽略光伏效应,可得到有偏压非光伏光折变晶体中调制不稳定性增长率的结果。
    18  机场跑道异物检测系统设计与研究
    李煜,肖刚
    2011, 41(8):909-915.
    [摘要](1102) [HTML](0) [PDF 1.12 M](3308)
    摘要:
    对机场跑道异物FOD(foreign object debris)快速精确的检测与告警已经成为保障飞机飞行安全急需解决的重大问题,一个有效的智能机场跑道安全检测系统是机场飞行安全保障体系应有的组成部分。依据FAA对FOD检测系统的性能要求,借鉴国外现有探测系统,提出了一种新的跑道安全检测系统方案,重点分析FOD探测系统中毫米波雷达、光学系统的关键技术及其他系统间的数据交互定义,并开展了系统软件界面设计。系统最终可以对FOD全天时、全天候、全自动的检测,具有异物分类识别及告警能力,可以有效的预防和降低跑道异物对机场跑道安全的威胁。
    19  实时数字全息测量温度场研究
    周战荣
    2011, 41(8):916-919.
    [摘要](993) [HTML](0) [PDF 862.13 K](1410)
    摘要:
    利用数字全息干涉术研究了气流温度场的分布,对实验中所采集的干涉条纹图像进行傅里叶变换,数字低通滤波和傅里叶逆变换处理以消除散斑噪声影响,确保了气流场干涉条纹相位信息的高对比度和低噪声,并对其进行提取和展开;根据理论研究的相位与折射率的关系求得气流场的温度分布,实验结果与热电测量的结果基本一致,表明了实时数字全息干涉术是一种测量温度场的有效方法,具有极好发展和应用前景。
    20  纳米TiN烟幕干扰激光和红外性能研究
    刘香翠,程翔,张良,郭建广,杜桂萍
    2011, 41(8):920-924.
    [摘要](1063) [HTML](0) [PDF 1.12 M](1363)
    摘要:
    在容积为20 m3的烟幕箱中,测试了30 g纳米TiN形成的烟幕对1.06 μm激光、10.6 μm激光、3~5 μm红外及8~12 μm红外的干扰性能,结果表明,纳米TiN烟幕对各波段红外辐射的遮蔽/干扰效果良好,质量消光系数均基本大于1 m2·g-1,与常规材料的烟幕性能比较表明,纳米TiN烟幕消光性能好,是一种能有效干扰1.06 μm,10.6 μm激光测试系统及3~5 μm,8~12 μm红外热像仪的新型烟幕材料。
    21  高响应度GaAs-MSM光电自混频面阵器件
    张立臣 汪韬 尹飞 杨瑾 胡雅楠
    2011, 41(8):925-928.
    [摘要](677) [HTML](0) [PDF 1.08 M](984)
    摘要:
    采用LP-MOCVD方法生长并制作了GaAs基底肖特基势垒的MSM光电自混频器件。器件为面阵式结构,象元数目为32×32。对器件的光电参数进行测试分析,器件的响应度在偏压为3 V时,达到8.25 A/W,暗电流小于18 nA,对应的光电流密度为59.1 μA/cm2,单点饱和输入光功率为1 μW。测试瞬态响应,器件响应峰值上升沿为212 ps,半峰宽372 ps,对应响应频率大于1.65 GHz,具有很好的应用前景。
    22  CdS紫外探测器的研究
    白谢辉 李忠贺 常超
    2011, 41(8):929-931.
    [摘要](695) [HTML](0) [PDF 1.04 M](869)
    摘要:
    针对制导等应用领域对紫外探测器的需求,介绍了一种CdS半导体紫外探测器研制过程及取得的进展,叙述了器件的工作原理和制作工艺,并针对器件的响应率及量子效率等性能进行了测试,测试结果表明,该器件在探测波长410 nm的光线时,量子效率最高达到了44.5%。
    23  DirectShow框架下对比度分辨率补偿的视频挖掘
    陈勇 杨佳义 谢正祥 吕霞付,谭超
    2011, 41(8):932-935.
    [摘要](729) [HTML](0) [PDF 1.01 M](817)
    摘要:
    在DirectShow平台下,建立一个对比度分辨率补偿的变换Filter,实现低照度视频的底层挖掘。通过本地视频文件的挖掘实验,取得了良好的视觉效果,验证了对比度分辨率补偿算法用于低照度视频的底层图像挖掘的可行性与有效性。
    24  基于DM642的KLT跟踪算法的实现及优化
    刘军 梁久祯 柴志雷
    2011, 41(8):936-940.
    [摘要](827) [HTML](0) [PDF 923.27 K](1631)
    摘要:
    Kanade-Lucas-Tomasi(KLT)算法是基于图像特征点的跟踪算法,由目标对象特征点提取,特征点跟踪两部分组成。本文首先阐述了KLT算法的基本原理,分析了影响算法执行速度的主要原因。分析表明KLT算法的操作主要集中在乘加运算和循环,图像卷积运算和循环占用的执行时间比较长。针对TMS320DM642 DSP的硬件平台特点,提出了算法优化的若干策略。通过配置编译环境,合理安排数据类型,消除存储器相关性,使用内联函数以及分解多层循环等方法,对算法的实现进行了优化。实验结果表明,优化后代码执行速度是优化前的3倍多。

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