摘要：提出了一种棱镜型空间外差光谱技术设计方案。该技术将传统空间外差光谱仪中的衍射光栅替换为色散棱镜和平面反射镜,分析系统轴上光路,给出了元件参数之间的匹配关系。利用仿真软件对干涉图进行理论仿真,并分析了色散棱镜的折射率和顶角角度对光谱分辨率的影响。设计并搭建了棱镜型空间外差光谱技术验证平台,采用635 nm和650 nm波长的光源初步验证了实验平台的可行性。实验结果表明:在色散棱镜采用BK7玻璃(650 nm波长下折射率为1.51452)和顶角角度设置为30°的条件下,得到的光谱分辨率为1.07 nm,通过仿真计算可以得到光线的能量利用率为94.43%。实验结果与理论仿真基本一致,验证了设计方法的可行性与科学性,为空间外差光谱技术的研究提供了一个新思路。另外,通过选用更高折射率的色散棱镜和增大顶角角度等手段,还可以进一步提高光谱分辨率。

摘要：空间外差光谱技术凭借超高光谱分辨率、高通量、瞬态探测、无运动部件等优势,在星际暗物质及大气微量气体成分等微弱光谱信号检测方面得到广泛应用。为了探索一种基于空间外差光谱技术实现物质拉曼光谱(RS)快速、直接检测的可行性,选择三叶草作为测量对象,使用一体化HEP-765-S空间外差光谱系统作为拉曼特征光谱探测器,配合特定波长激光器搭建系统,开展拉曼特征光谱直接测量实验。首先使用Gaussview6.0构建三叶草所含主要色素:叶绿素a、叶绿素b、α-胡萝卜素和β-胡萝卜素的分子结构,然后利用Gaussian16获取优化的仿真RS,分析四种色素最强拉曼谱峰的波段范围,确定四种成分的强信号特征波段为1 537~1 800 cm^-1。根据激发光源与拉曼位移的理论关系,结合探测系统759~769 nm的检测波段范围,计算出用波长680 nm的激光器作为光源激发拉曼信号,可保证四种色素强特征拉曼信号正好落在探测范围,且可避开光源瑞利散射光及荧光干扰的影响。最终购置中心波长为680.28 nm的激光器与HEP-765-S空间外差光谱系统搭配开展三叶草强峰拉曼信号的直接检测实验。实验结果表明:搭建系统能够实现三叶草RS的直接测量,但是所测拉曼信号强度偏弱,这主要是两方面原因造成:(1)由于所用激光器的输出功率峰值偏小,约为130 mW;(2)所用HEP-765-S空间外差光谱系统为一体化设计仪器,软硬件系统及参数固化后不能进行调整,仪器数据采集的最大积分时间偏小,设定值为832 ms。光源功率不够大且仪器积分时间小共同导致采集信号偏弱。通过与仿真光谱比较,实测光谱在使用空间外差系统探测波段与三叶草叶片内四种主要色素拉曼信号叠加的包络基本一致,中央主峰与两端次峰都符合较好,实测光谱与仿真光谱具有较好一致性,说明采用空间外差系统对物质拉曼信号进行快速、直接检测具有可行性。

摘要：193 nm波长浸没式步进扫描投影光刻机是实现45 nm及以下技术节点集成电路制造的核心装备.增大数值孔径是提高光刻分辨率的有效途径,而大数值孔径曝光系统的偏振性能严重影响光刻成像质量.光刻机曝光系统偏振参数的高精度检测是对其进行有效调控的前提.基于光栅的偏振检测技术能实现浸没式光刻机偏振检测装置的小型化,满足其快速、高精度在线检测的需求,该技术中的关键部件是结构紧凑且偏振性能良好的光栅.本文基于反常偏振效应和双层金属光栅对TE偏振光的透射增强原理,采用严格耦合波理论和有限时域差分方法,设计了一种双层金属光栅偏振器.计算了该偏振器的初始结构参数,并通过数值仿真得到了其偏振性能关于各光栅参数的变化关系.仿真结果表明,中间层高度是影响TE偏振光透射增强的主要因素;垂直入射时TE偏振光的透过率可达到56.8%,消光比高达65.6 dB.与现有同波段金属光栅偏振器相比,所设计的光栅偏振器在保证高透过率的同时,消光比提升了四个数量级.

摘要：挠性光电印制电路板(Flexible Electro-Optical Printed Circuit Board,FEOPCB)在高温层压制作过程中,埋入光纤会产生热应力,造成光纤损坏等缺陷,影响其可靠性和高速信号传输性能。为了降低FEOPCB弯曲半径并提升其可靠性,将在双面覆铜聚酰亚胺(PI)基板上设计制作高精度矩形光纤定位槽。首先建立有/无涂覆层光纤埋入挠性基板有限元仿真模型,对FEOPCB制造工艺进行模拟仿真,并对埋入光纤应力及影响因素进行分析。结果表明,有涂覆层光纤所受应力远小于无涂覆层光纤。针对有涂覆层光纤,采用激光刻蚀技术在双面覆铜PI基板上制作了高精度矩形定位槽,通过高温层压工艺完成了FEOPCB制作。FEOPCB完成了温度冲击、低温、高温、湿热和10万次弯曲疲劳可靠性试验,利用光学显微镜观察分析,埋入光纤无高温降解和破裂等缺陷。FEOPCB最小弯曲半径小至2 mm,弯曲损耗分别为0.57 dB(90°)和1.12 dB(180°),且相邻光纤之间无串扰,在850 nm波长条件下通信速率可达10 Gbps,误码率小于10^(-16)。

摘要：设计了一种新型的微流控-超材料集成多带太赫兹传感器。模拟了该传感器在探测不同摩尔分数乙醇水溶液时的反射谱。结果表明,随着乙醇摩尔分数的升高,反射谱中四个共振峰的反射率逐渐减小,而峰位逐渐蓝移。分析了传感器共振峰的频率和反射率与乙醇摩尔分数的定量关系,并将其应用于乙醇水溶液的摩尔分数检测中。利用高频处的三个共振峰进行摩尔分数预测,其预测结果误差小于1%。以上结果有助于促进太赫兹时域光谱技术在快速、微量和实时的物质鉴定和生物传感中的应用。

摘要：表面凹坑阵列结构具有良好的陷光特性,能有效地降低电池表面的光能反射和延长光在电池吸收层中的光程,因此在光伏领域,特别是在硅薄膜太阳能电池中具有良好的应用前景.本文采用理论分析与实验验证相结合的方法,对凹坑阵列陷光结构的光学衍射特征进行研究,并讨论了凹坑阵列结构的衍射效应对硅薄膜太阳能电池吸收特性的影响.研究结果发现,凹坑阵列陷光结构的深宽比越大,其衍射效率越好,越有利于光的均匀散射,越有利于电池对入射光的吸收和电池效率的提升.另外,凹坑阵列结构的衍射特性还与入射波的波长有关,入射波长越长,其衍射效果越好.本研究对于高效表面陷光阵列的设计以及高效衍射效率光栅的制备具有重要的参考价值.

摘要：提出了一种具有对称结构的大模场面积和低弯曲损耗的新型结构光纤,运用全矢量有限元法结合完美匹配层边界条件分析了光纤特性。该光纤由纤芯中的梯形折射率环和包层中的多层下陷层组成,仿真结果显示该光纤具有低弯曲损耗大模场单模传输的特性。对比分析了梯形谐振环、矩形谐振环、三角形谐振环结构光纤的弯曲损耗以及电场模式分布,实验结果显示梯形折射率环更具优越性。多层下陷层结构将模场限制在纤芯中,下陷层的数量大于2时模场面积基本上保持不变。研究结果表明,在波长为1550 nm、弯曲半径为20 cm时,基模(FM)弯曲损耗只有0.056868 dB/m,而高阶模(HOMs)损耗为3.58 dB/m,有效模场面积可达2313.67μm^(2)。该光纤对弯曲方向不敏感,在高功率光纤激光器放大器等光通信器件领域具有广阔的发展前景。

摘要：近来,基于孪生架构的方法因其能在保持良好速度的同时取得较显著的性能,引起了视觉跟踪领域的广泛关注.然而,孪生网络分支通常是独立的,缺乏信息交互,这限制了模型性能的进一步提升.为了增强孪生网络分支的协作能力,本文提出基于孪生架构的交叉感知网络模型——SiamCross(Siamese Cross Object-Aware Network).孪生网络双分支特征提取是提升模型性能的首要核心操作,区分目标和语义背景在很大程度上依赖模型挖掘的特征鲁棒性.在SiamCross中,我们首先基于孪生网络分支的互监督,设计了全新的孪生交叉感知子网络(Siamese Cross-Aware Network,SCAN)用来提取鲁棒特征.SCAN允许孪生分支彼此全方位高效协同工作,使模板分支可充分利用特征丰富的上下文语义信息,对目标产生更具有区分性的表示;搜索分支结合模板特征,也主动学习到了目标的本质信息.另一方面,无锚框算法将跟踪任务直接映射为对每个像素的分类和回归,网络分支特征可各自聚焦于目标的局部与全局空间信息.以上两种特征具有很好的潜在局部-全局互补性.具体而言,回归特征学习到了更多的目标全局尺寸信息,但同时也引入了周围背景信息,而分类分支专注于学习局部中心定位信息.二者结合,有利于抑制回归特征的背景信息表达.同时,回归特征会在目标周边位置进行突出响应,揭示目标所在区域,也为分类分支进行定位提供了有益参考.为充分利用以上不同的分支空间特征信息来获得更精确的跟踪结果,我们又提出了新型的目标注意力交互网络(Obejct-Attention Interaction Network,OAIN),并将其融入到SiamCross中.OAIN包含并行交叉注意力模块(Parallel Cross Attention Module,PCA)和自适应可形变交叉对齐模块(Adaptive Deformable Cross Align Module,ADCA).PCA模块通过对分支中局部与全局信息的巧妙融合,提升了目标状态估计的准确性.为了进一步使回归特征和目标区域对齐,缓解特征对齐失焦导致的分类分支参考信源可靠性大幅度降低,我们为ADCA模块设计了自适应空间转换操作,可以使得回归特征更好反映目标所在区域.最终,ADCA模块完善了无锚框网络的高效交互机制.最后,我们在OTB2015、VOT2018/2019、GOT-10k和LaSOT五个具有挑战性的公开基准中对SiamCross进行了详尽的实验评估.实验结果显示,SiamCross与当前先进的跟踪器SiamRPN++、ATOM及DiMP相比,均取得了更优异的综合表现,并且可实现实时跟踪.

摘要：针对层压工艺下,埋入挠性光电基板的光纤,其应力、位移的变化,会影响光路的耦合效率,改变光纤有效折射率,导致传输性能发生变化的问题,采用有限元分析软件,对光纤埋入不同槽型的挠性光电基板进行了力学、传热和电磁场耦合分析.分析结果表明:光纤埋入梯形槽挠性基板的应力最大,达到68.336 7MPa.埋入梯形槽的光纤位移量最大,其值为1.430 4μm.随着槽宽增加,光纤最大等效应力从52.667MPa增加至71.907 MPa;随着槽间距增加,光纤最大应力从51.589 MPa增加至53.567MPa;随着槽深增加,光纤最大应力从52.667MPa减小至47.793 8 MPa,然后增加到67.349 6MPa.随着温度和压力的增加,单模光纤在X方向的有效折射率从1.446 249 977增加至1.446 259 084;Y方向的有效折射率从1.446 326 398增加至1.446 393 041.光纤有效折射率差会随着温度的增加而增大,随着压力的增加而减小.光纤有效折射率增加,限制光的能力增加,能够有效地减小光纤弯曲损耗.本文分析结果对挠性光电基板光纤埋入结构设计和层压工艺具有一定的参考价值和指导意义.

摘要：针对大型金属桶内底部高反射表面缺陷检测难度大的问题,提出了一种内窥式的机器视觉检测方法。综合考虑金属桶的结构特性和表面特性,结合双向散射分布函数,对桶底的非正向照明方案进行了仿真研究。结果表明,在理论条件下,桶底照度呈现良好的均匀性。对应的实验验证结果显示,实际照明情况与仿真结果基本一致,相比于一般照明方式,图像的质量得到了有效提高。