摘要：太赫兹时域光谱(THz-TDS)已被用于研究包括液体,半导体,爆炸物和气体等多种材料。然而自由空间太赫兹光谱系统存在着一些检测局限性,如微量物质难以被检测、系统尺寸难以实现微型化、空气中水的强烈吸收引起的信号衰减较大等问题。为了解决这些问题,研究人员设计了基于金属波导传输线结构的太赫兹芯片集成器件,通过飞秒红外激光激励传输线上的光电导材料实现太赫兹波的产生和检测。然而,在这些芯片上传输的太赫兹信号的频谱宽度很难达到自由空间太赫兹时域光谱系统的频带宽度,一个重要原因是由于传输信号受到随频率增加的传输线损耗所导致的衰减。通常这些损耗主要由三个部分组成:导体损耗,介电损耗和辐射损耗。研究表明:使用低介电常数材料作为共面传输线的衬底,将减少这种介电常数的失配,从而避免冲击波辐射损失;使用具有低损耗角正切的基底材料可以减少太赫兹传输线的损耗。环烯烃聚合物(COP)是一种具有环状烯烃结构的非晶性透明共聚物的材料,在太赫兹波段具有很高的透射率,为了探究这种材料是否能用于共面传输线的衬底,需要通过太赫兹时域光谱技术和介电函数理论分析它在太赫兹频段的光谱和介电特性,以及对这种材料作为基底时用在太赫兹传输线的传输特性进行仿真计算分析。使用透射式太赫兹时域光谱系统,对三种COP、熔融石英和PMMA进行了光谱测试,提取了它们的透射时域信号,采用Dorney和Duvillaret等提出的物理模型计算复介电函数。实验表明:与其他两种材料相比,COP材料在1THz处的透过率更高,可以达到94.5%,同时介电损耗和介电常数更低,其中介电损耗在1THz处达到4.31×10^(-4),因此将COP作为传输线基底材料时能有效减少基底的介电损耗。同时COP材料的介电常数在0.2~2.8THz范围内维持在约2.3的水平,也有效减弱了辐射损耗。对实验材料基底组成的共面波导传输线进行了HFSS模拟,获得了它们的正向传输衰减系数(S21 parameter),并对由基底引起的介电损耗和辐射损耗进行了计算分析。模拟和计算结果也表明在同一传输线结构下,与其他材料相比COP作为基底时的损耗更小。通过太赫兹时域光谱法与介电响应分析,表明了在太赫兹波段具有较低介电常数的COP材料更适合作为太赫兹传输线结构的基底材料,它可以有效的降低因基底引起的介电损耗和辐射损耗。这为太赫兹传输线的设计过程中衬底材料的选择与应用提供了实验和理论依据。

摘要：光谱仪在光纤通信系统中具有非常重要的作用,被用于探测光源光谱辐射特征,测量光源波长、功率和信噪比等关键指标。传统光栅光谱仪通过增加光栅线数和准直光路系统焦距的办法来提高分辨率,却带来成本高、仪器体积大、调试困难等问题。为此,研究提出了基于光栅四次衍射的光谱仪光路设计,通过棱镜和平面镜的多次反射,使光信号经过四次衍射,这可极大提高分辨率并减小光路体积。研究分析了新设计的光路原理,建立了四次衍射中波长与色散率、分辨力之间的关系方程式,并使用Zemax软件进行了仿真模拟。仿真结果与理论计算一致,均表明新光路设计能够满足600 nm～1700 nm波段分光,分辨力C波段大于20 pm,1700 nm时的最高分辨力为13 pm。

摘要：基于变形镜的激光束整形系统,具有控制灵活、适应性好、破坏阈值高等优点。为了提升变形镜作为相位调制元件的激光束整形系统性能,提出一种以最小二乘法拟合的驱动器控制电压为初始值的随机并行梯度下降算法优化驱动器控制电压的方法。通过驱动器正六边形排列的37单元变形镜对不同大小的方形与圆形平顶激光束进行整形。数值仿真结果表明,在最小二乘法的基础上引入优化算法后,远场光强的目标区域均匀性及与理论光强的相似度均获得了改善,激光束整形系统性能得到提升。

摘要：针对目前气象观测站终端数量多,气象观测台站布线复杂、缺乏可扩展能力、缺乏可维护性等诸多问题,提出一种新型通信控制系统对气象数据进行采集和传输,即基于AM3354的气象观测综合集成硬件控制系统。设计采用串口-WiFi数据通信技术、运用硬件模拟电路设计、嵌入式系统硬件设计、网络接口设计、多串口设计等硬件相关知识,最终实现气象观测综合集成硬件控制系统的设计、制作,达到系统设计预期的目的和效果。

摘要：X射线投影计算机仿真可以排除实际X射线断层扫描过程中的随机因素,更好地验证扫描方式、图像重建方法等的正确性,为实际系统的实现、完善以及重建算法的改进等提供理论依据。本文基于一种典型的计算机分层成像(CL)系统,针对电子线路板大多为长方体薄板的事实,研究了长方体构件的投影仿真计算方法;设计了仿真芯片模体,对其进行投影计算机仿真;并与系统实验结果对比,得到了较为满意的结果。该方法为后续改进图像重建算法、分析误差来源、校正伪影等研究提供了良好的基础。

摘要：根据波导分支定向耦合器的原理,结合机械加工工艺,设计加工出一种应用于K波段(22GHz^32GHz)雷达的15dB波导分支定向耦合器。根据切比雪夫理论,给出了给定耦合条件下的结构初值。采用HFSS软件对波导分支定向耦合器建模仿真,设计出最优尺寸的结构。该耦合器在22GHz^32GHz频段内耦合度为15dB,反射损耗大于30dB,隔离度达到30dB以上,插入损耗小于0.2dB。设计的波导分支定向耦合器结构简单紧凑、性能优越、加工性良好。

摘要：随着国家对海洋发展战略不断推进,为满足海洋水文气象数据的监测全面化和智能化需求。在采用MSP430系列单片机硬件平台的基础上,重点阐述漂流浮标采集器的程序设计。采集器程序在结构方面采用模块化设计,在运行控制方面采用以事件驱动的处理模式。模块化的设计使整个程序结构清晰,运行效率高;程序控制采用事件驱动控制方式,即把各种操作处理定义为事件,在需要执行时,设置相关的事件标志位。在程序的主循环中查询是否存在需要处理的事件标志,如果有则执行相关的操作处理,执行完成后,退回到主循环查询处理中。得到了较好的运行结果。

摘要：商用共聚焦显微镜使用二维光点扫描对样品成像,成像帧频被限制在30 Hz以内,扫描速度大多在10帧/秒(f/s)左右。为了提高共聚焦系统成像速度,满足生物细胞在体成像的需求,本文使用线光束对样品进行一维扫描照明,成像速度大大提高,同时根据共聚焦成像原理,在线阵CCD前使用狭缝滤除非聚焦平面杂散光以提高成像质量。实验表明,系统光学放大倍率为55倍,横向分辨率高于2.2μm,当线阵CCD以28 k Hz行频扫描成像时,帧频可达50 f/s,通过对动植物细胞成像证明,本系统可用于生物细胞的在体成像。

摘要：利用资源描述框架(RDF)设计地理空间元数据关联模型,根据地理空间元数据之间的语义关系和语义相关度的计算,以构建以元数据为节点、元数据之间的语义关系为边、语义相关度为权重的关联网络。在这一网络中,一个节点是一个地理空间元数据的资源描述图,包含属性特征(数据来源、空间特征、时间特征、内容)及其关系特征(元数据之间的语义关系、语义相关度)。实验及其分析表明,地理空间元数据关联网络可以有效地支持地理空间数据语义关联检索、推荐等应用,这与传统的基于关键词的元数据检索方式相比,具有更高的准确度。

摘要：色谱是一门以分离分析为主,旨在追求复杂事物纯而净的分析化学的重要分支学科。其经过百余年的发展,理论与技术日臻完善,集科学、技术与艺术于一体。近年来,色谱及其与质谱、核磁共振波谱、原子发射光谱等联用技术极大推动了环境、食品、石油化工、生物医药等领域中所涉及复杂体系的研究进展。作为我国传统文化的核心代表,中医药为中国乃至世界人民的健康服务逾千年,从古至今历经上千年临床考验,疗效经久不衰。近年来,中国政府强调继承与创新,加大推进中医药的现代化与国际化。然而中药自身的多成分协同起效复杂性及其与机体时刻新陈代谢变化的复杂性往往相互作用,由此形成了药物-机体复杂巨系统。该复杂巨系统的分析研究是中医药现代化进程的关键瓶颈。色谱的优势在于复杂成分的分离与分析,此恰能为上述复杂巨系统提供技术支撑,色谱及其联用技术已成为推动中医药分子化、数字化、信息化乃至现代化的主流技术。该文综述了色谱及其联用技术在中药复杂体系、复杂生命过程及药物-机体复杂巨系统中的应用进展,介绍了笔者研究团队对中医药现代化的认识、研究思路和研究工作,最后笔者结合对于百年色谱与千年中医药文化之现代化交织的感悟,对色谱技术在此领域的前景做出了展望。