摘要：光学相干层析成像(OCT)是一种高空间分辨率的光学成像方法,可以对生物组织进行非接触、无标记的二维截面和三维体积成像,能为临床疾病的诊断提供具有重要参考价值的影像信息。在传统的台式OCT系统中,扫描探头被固定在工作台上,探头结构较大,灵活性差,不利于深入狭小腔体内部成像或在床旁检测。本团队设计了一种视频引导的手持式高速OCT系统,其手持探头结构紧凑、体积小巧,便于抓取和深入狭小腔体内部;探头内部集成了相机成像功能,可以实时获得成像区域的视频图像,引导OCT成像。该系统的A线扫描速率可以达到200kHz。为了克服成像过程中的抖动问题,本团队提出了图像自动配准算法,该算法能显著提高图像质量。采用该系统对离体猪眼角膜和离体猪牙齿进行成像,以验证系统的性能。结果显示该系统能够高速获取高分辨的组织图像。

摘要：在有机发光二极管(OLEDs)中,发光层中载流子的平衡以及激子分布区域的拓宽对于提高器件效率是至关重要的。本研究采用SiCzCz∶SiTrzCz2激基复合物(Exciplex)主体设计制备了基于热激活延迟荧光(TADF)材料DMAC-DPS和TDBA-SAF的低效率滚降蓝光发光器件,并以相同Exciplex为主体材料,通过引入红光磷光材料RD071和绿光磷光材料Ir(ppy)2(acac)构建了同一主体的三层发光结构,实现了高显色指数杂化白光OLEDs的设计。SiCzCz∶SiTrzCz2激基复合物作为主体材料不仅拓宽了激子分布区域,平衡了发光层中载流子传输,并通过与TADF/磷光发光材料三线态能级匹配,构建了级联式激子能量传递途径,从而有效地提高了激子利用率、降低了器件的效率滚降。通过优化器件结构,白光OLEDs实现了最高外量子效率(EQE)、电流效率(CE)、功率效率(PE)分别为23.0%、45.9 cd·A^(-1)和33.9 lm·W^(-1),器件具有较高的显色指数(CRI=87)、良好的光谱稳定性和低的效率滚降。本研究为高显色指数、低效率滚降的杂化TADF/磷光白光器件提供了一种新的设计方案。

摘要：针对脊形波导结构的大功率脉冲量子级联激光器面临的光束质量差和热积累严重的问题,研究了一种新型锥形波导量子级联激光器结构设计方法。通过COMSOL软件仿真优化脉冲功率60 W,重复频率10 kHz输出的锥形量子级联激光器光学和热学特性,分析了不同几何参数对波导光场模式分布、传输特性和最大内部温度的影响以及不同热沉材料、热沉温度和脉冲宽度对核心层内部温度分布的影响。结果表明,在4.6μm的波长下,直波导宽度为5μm,在锥度角为1.9°,直波导/锥形波导长度比为1∶3,可以保证直波导产生TM基模输出,整个端口的透射率、反射率、损耗、光限制因子达到最好效果。在同脊宽条件下,对于3 mm腔长,该锥形波导结构激光器核心区的面积对比条形的脊波导结构大10倍左右,更有利于大功率输出。此外,基于该结构进行了不同脉冲模式下的热学仿真分析,为器件工作模式和封装方式的选择提供有益参考。文中研究相关结论可为后续工艺设计和实验验证提供数据支持。

摘要：针对中红外波段单管量子级联激光器存在输出功率有限的问题,提出相干阵列通过光放大后合束提升激光器功率的方法,研究波长为4.6μm的1×16量子级联激光器锁相阵列的结构设计与优化。通过设计低传输损耗、高光限制因子的单模波导确定器件各层材料外延厚度;通过设计由100%反射率和50%反射率的布拉格反射镜组成的种子激光器实现4.6μm单波长激光输出;通过设计由1×2多模干涉耦合器(MMI)和弯曲波导组成的1×16分束器实现低损耗均匀分束并锁相;通过设计输出端口的Al_(2)O_(3)增透膜厚度并利用电注入放大的方式实现激光器阵列的大功率输出。最终确定波导上GaInAs层厚度为0.25μm,下GaInAs层厚度为0.1μm,上包层InP厚度为3μm,下包层InP厚度为1μm。当单模波导宽度为5μm时,波导损耗为0.055 dB·cm^(-1),光限制因子为0.733。100%反射镜刻蚀深度为0.2μm,周期为728 nm,占空比为0.5,周期数为1000;50%反射镜刻蚀深度为0.2μm,周期为727 nm,占空比为0.1,周期数为690;当阵列间距为35μm时,分束器尺寸为3080μm×605μm,损耗为0.254 dB,其中MMI尺寸为19μm×126μm;出射端口采用0.7μm的Al_(2)O_(3)增透膜,透射率达到0.975。最后比较了不同放大器阵列间距的温度与远场分布,相关研究结论可为量子级联激光器锁相阵列的研制提供设计参考。

摘要：提出了一种小型化、宽频段、高灵敏度的光纤布拉格光栅(FBG)振动传感器,利用毫米级FBG进行传感器结构的微型化设计。采用“杠杆铰链”结构作为应变传递梁,通过质量块尾端镂空的方法,调节整体质量块重心位置,提高了传感器的固有频率,此结构可以在灵敏度小幅度降低的情况下提升传感器的固有频率。为了满足空间相机上传感器小型化的要求,设计了体积为15 mm×15 mm×15 mm的振动传感器,并对其进行了结构设计和有限元仿真分析,完成了传感器的结构优化,兼顾工作频段和灵敏度。通过毫米级FBG刻写、传感器封装完成了传感器的制作。搭建了振动测试系统对传感器的特性进行测试和分析,结果表明:传感器的固有频率约为1250 Hz,激振频率为750 Hz时,传感器的灵敏度大于83.3 pm·g^(-1),横向抗干扰能力较强,交叉灵敏度小于4%。

摘要：为满足光电系统中对快速反射镜高指向精度的需求,对基于电涡流传感器测量的快速反射镜二维角度标定技术进行研究。分析了利用电涡流传感器进行二维角度测量的工作原理,设计了快速反射镜角度标定系统。对多项式拟合、双线性插值两种标定模型进行了理论分析和实验测试。结果表明,在±1000″角度范围内,双线性插值法标定的误差在2″以内,比传统的多项式拟合法标定精度高。标定精度的提高对实现快速反射镜高精度指向具有十分重要意义。

摘要：为了实现对农作物生长状况的监测,结合荧光激光雷达技术的发展趋势,采用了激光诱导荧光技术,搭建了一套适用于农作物监测的荧光激光雷达系统.此系统为了提高系统稳定性及简化系统结构,将激光发射系统与接收光学系统合二为一,通过调节负透镜到卡塞格林系统的位置,可对远距离物体进行激光发射及信号接收.同时为了提高系统稳定性,提出了一种激光雷达系统同轴的校正方法和装置,通过在接收光学系统中加入与视场匹配的二维可调光阑,实现在距离变化场景下的焦距调节难题,增强接收目标信号的探测能力.本研究对荧光激光雷达系统的整体进行搭建并进行同轴性装调,并对叶片的荧光光谱进行测量验证,分别在80 m,100 m,150 m处检测到了叶片主要的荧光特征峰.实验证明,通过同轴性装调之后,获取的荧光信号质量好,系统稳定,在农作物距离变化之后,通过调节系统可直接实现不同距离样品高信噪比荧光测量,为荧光激光雷达系统在农业作物检测方面提供理论和技术支持.

摘要：针对机器人在复杂环境运行中存在的碰撞安全问题,提出了一种基于气压监控的柔性碰撞检测皮肤。设计并搭建了实验台对柔性碰撞检测皮肤进行碰撞实验,对该皮肤进行了性能分析,实物实验证明:该皮肤设计具有较高的可行性与可靠性。同时,通过有限元分析方法对柔性皮肤进行了充气与碰撞过程的仿真分析,仿真验证了柔性碰撞检测皮肤设计的可行性。仿真结果与实物实验数据具有较高的一致性,验证了有限元仿真模型的可靠性。

摘要：在微腔耦合波导上设计空气孔阵列,结合深度学习调控微腔的法诺线型,实现对微腔传感性能的优化。建立了正向预测网络模型,在24 ms内实现从空气孔阵列结构到微腔透射谱线的预测。结合卷积神经网络与逆向设计实现了对微腔透射谱线的定向调控,预测了不同指标下空气孔阵列的趋势,验证了空气孔阵列结构与微腔透射特性的关系。

摘要：针对飞机在复杂宽温环境下光纤光栅应变传感器应用需求,对光纤光栅解调系统进行优化设计,集成了热电冷却(TEC)温度控制器以及对数放大器。该系统由可调谐光源控制系统、光电转换系统、TEC控制系统等组成。利用法布里−珀罗(F-P)标准具进行标定,F-P标准具解调波长标准偏差为2.7 pm。通过温度循环实验对该系统的精度以及环境适应性进行了验证。在温度恒定时,标准具解调波长标准偏差最小为0.16 pm。在起落架地面静态加载试验中,试验结果表明中心波长与载荷施加呈线性关系,R^(2)大于0.9983。该系统精度高,宽温适应性好,能够满足飞机起落架载荷监测需求。