摘要：本文对梯度折射率光子晶体的亚波长聚焦特性进行了研究。该光子晶体是由硅和圆形空气孔构成的平行平板,通过改变空气孔的结构来实现折射率的梯度渐变。采用时域有限差分(finite-different time-domain,FDTD)算法对光子晶体的聚焦过程进行仿真分析。研究发现,适当地修正光程差可以大大地提高聚焦效果,同时焦距和中心空气孔的结构对聚焦效果也有影响。综合以上3种要素,最终设计出的梯度折射率光子晶体平板可实现较好的亚波长聚焦效果,其中在光子晶体外部1.45λ处的光斑最佳,半宽值可达到0.344 7λ。为了提升应用性能,设计了一个动态的调焦系统。在该光子晶体中加入半导体制冷片来调节温度,通过改变温度可以实现1.137 4λ~2.626 4λ的焦点调谐,同时焦斑半宽均小于0.4λ。

摘要：针对锂电池状态估计中传感器测量出现野值的问题,文中设计了卡方检测器和相应的滤波算法,消除了野值对锂电池荷电状态估计的影响。通过二阶RC等效电路对电池动力学模型进行描述,并采用卡尔曼滤波的方法离线辨识电池模型的参数。在考虑了传感器数据存在野值的情况下,采用卡方检测器对野值进行实时检测。当检测到野值发生时,根据零阶保持的思想提出一种只依赖于模型的SOC估计算法,有效地抵抗了测量野值。在FUDS工况下,通过实验仿真发现,文中设计的野值检测器和改进的SOC估计算法能够精确检测到野值的发生,并可保证SOC的估计误差在2%以内,体现了良好的估计性能。

摘要：高重复频率光纤激光器因其光斑质量好、集成化程度高、光光转化率高等优势在光学频率梳、工业加工、超高速光学采样等领域有着举足轻重的作用。利用非线性偏振旋转(NPR)的锁模机理,设计并搭建了一款基础重复频率为163 MHz的“十字腔”型孤子锁模光纤飞秒激光器。该激光器锁模后在450 mW的泵浦功率下可以输出200 mW的最大功率,光谱半高宽为30 nm,输出脉宽为786 fs。通过进一步分析激光器泵浦功率与输出功率之间的关系,得到泵浦功率处于400~500 mW时,激光器处于最佳锁模状态,并且可以实现自启动锁模。所设计的激光器由于其更加紧密的光学频率梳齿、更好的成像质量和更快的成像速度,在精密光谱、天文探测等领域具有应用意义。

摘要：目前的软件复用技术主要围绕软件代码的复用进行研究。而随着开源项目的增多,基于待开发项目的需求文档分析,实现项目级的复用就显得非常有价值。当开发人员获取项目的软件需求后,通常需要对其分析并构建解决方案,然后进行设计与实施。如果能根据项目的软件需求找到相似的历史项目进行复用,可以大大节省项目设计与实施时间。因此,在现有的项目级复用研究基础上,该文提出一种基于需求分析的项目级复用技术PR-REQ。该方法首先分析历史开源项目,给出了开源项目的领域信息提取算法,代码的功能操作序列提取算法以及数据模型信息的提取算法;然后给出了针对待开发项目需求文档的领域信息提取算法,用例的功能操作序列提取算法以及数据模型信息的提取算法;最后构建需求文档与历史项目的相似性度量方法,从而找到最相似的项目进行项目级复用。为了验证该方法的有效性和准确性,从Github上下载了8个类别的开源项目进行实验,实验结果表明该方法对项目级复用具有较好的实用价值。

摘要：超透镜是基于超表面对光场调控的成像器件,由于其具有体积小型化、工艺流程化的优势,在器件轻量化、便携性方面具有很好的应用前景。针对当前市场对透镜的体积需求,使用时域有限差分法模拟了一种新型结构的超透镜,它是基于光子晶体的平板超透镜,尺寸为长2µm,宽1µm,工作波长在717 nm可见光波段。该平板超透镜以TiO_(2)波导作为衬底,由Au和GaP两组周期相同的光子晶体呈相切的结构共同蚀刻在TiO_(2)波导上,模拟研究透镜成像效果。此外通过引入一系列不同形状的缺陷,研究其对平板透镜成像结果的影响,结果表明,当缺陷结构为矩形尺寸:Lx=0.5µm,Ly=0.8µm时,该平板超透镜呈现出最好的成像效果,达到了0.556λ数值的超分辨,极大地提高了成像质量。未来该平板超透镜在可便携的成像设备,AR,VR以及小型医疗设备等各个领域具有极大的发展潜力。

摘要：设计了基于雪崩光电二极管的光子数可分辨单光子探测器,采用短脉冲门控信号结合电容平衡噪声抑制方案实现了单通道100 MHz、探测效率40.5%的高性能探测,配合空间分束,有效分辨入射光子数目。为了更完整地描述探测器的量子特征,引入量子探测器层析技术,由单通道单光子探测器入手,到双通道光子数可分辨探测器,进行了量子层析标定,重新构建了其正值算符测度矩阵以及对应的Wigner函数。结果表明,双通道100 MHz光子数可分辨探测器可实现量子探测。

摘要：平衡零拍探测器存在共模抑制比小、响应带宽低等问题。针对以上问题,尝试从两方面进行改进:一方面,通过测试探测器中光电检测器(PIN光电二极管)的响应特性,选择性能相近的器件进行平衡探测,以提升共模抑制比;另一方面,采用跨阻放大与比例运放级联的方式对光电流信号进行提取,解决一级采样放大器增益带宽积局限的问题,在保障灵敏度的同时提升探测器的响应带宽。由此实现了300 MHz的平衡零拍探测,共模抑制比高达66 dB,并有效检测了光信号中的量子散粒噪声,为高速灵敏探测提供了一种有效技术方案。

摘要：为了进一步提高现行借道左转设计的运行水平,针对车道布局和相位时序进行调整,发展了一种占用进口可变车道左转的方法。通过分析实测数据,发现了可变车道空间利用率的不稳定问题,基于交通波理论,提出一种根据每周期期望排放量计算最佳车道长度和相位时长的方法。该方法同时考虑了高峰时段的通行效率和平峰时段的车道空间利用率。分析占进口道方法的交通特性,提出了容量和车均延误的估算方法,基于估算函数构建双目标优化模型,以期望排放量和信号周期为优化变量,使用NSGA-Ⅱ算法和TOPSIS决策法求解最优方案。通过仿真实验,利用VISSIM交通仿真软件比较本方案与传统交叉口的左转方向通行效率。结果表明,左转吞吐量和车均延误分别提高和降低了65%和35.9%。

摘要：针对目前胶囊内窥镜存在分辨率低,视场角有限,受噪声影响大等问题,提出了系统解决方案。通过引入Q-type非球面校正像差,得到一款全视场角为160°,相对孔径为F#3.0,系统总长为4.3 mm的内窥镜成像镜头,在140 lp/mm处各视场调制传递函数(MTF)值均大于0.3。光学系统成像质量的好坏不仅取决于镜头的性能,还与图像传感器有关,尤其在低照度环境下。通过分析传感器工作时各个阶段噪声的特性得到噪声模型。利用建立的噪声模型,合成了胶囊内窥镜图像数据集,并训练神经网络模型。对算法模型的测试结果表明,本文提出的综合解决方案可以有效地提高胶囊内窥镜系统的成像质量。

摘要：为了设计用于光频域反射仪(optical frequency domain reflectometer,OFDR)温度传感的涂层光纤,提升OFDR的温度灵敏度,增加其适用场景,从理论上分析了1层和2层涂层对单模光纤中瑞利频移温度灵敏度的影响并进行了仿真。考虑到外涂层的几何、热和机械性能,首先,用Lame解理论分析涂层对OFDR瑞利频移温度灵敏度的影响;其次,基于温度带来的光纤轴向应变关系以及光纤与1层涂层之间的力平衡,提出了仅含1层涂层的简化解;最后,针对建立的理论模型,对1层以及2层外涂层光纤的瑞利频移温度灵敏度进行了仿真。结果表明,瑞利频移温度灵敏度随着外涂层的杨氏模量、半径和热膨胀系数的增加而增加,而与涂层泊松比几乎无关。本研究结果将有助于提高OFDR在高温度灵敏度和低温场景中的应用。