摘要：设计了面向Ka频段(30 GHz)相控阵天线的4阵元子阵集成波导光延时网络。该光延时网络采用相位调制方式将射频信号转换至光域,波导微环处于反谐振状态,以实现大带宽、连续可调延时;通过带通滤波仅对一个边带进行延时调控,基于差分平衡探测器还原出射频信号。优化设计了级联双波导微环的结构参数,使每条路径的延时量在0～24.9 ps范围内连续可调,延时带宽大于4 GHz,实现了最大扫描角为±30°的波束扫描。对光延时网络链路的增益和噪声系数进行了推导分析,评估了整个延时芯片系统在实际应用中的性能。

摘要：基于广义斯涅耳定律、几何相位原理,采用矩阵傅里叶光学方法设计了一种4μm波段的圆偏振分束器,实现了方向角依次为60°、120°、0°、0°,椭圆度依次为5.83、5.83、1、5.83的4种圆偏振光的分束,分束角度为6.52°,这4种偏振态可以实现斯托克斯偏振成像。通过仿真得到的分束效率均在45%以上,接近分束效率的理论最大值。该偏振分束器可以实现4种不同圆偏振态的高效率分束,为海面、空中等水雾、云雾、烟雾环境中清晰成像提供了技术支撑,也为中红外圆偏振成像系统的集成化发展提供了新的思路。

摘要：针对当前光纤法布里-珀罗(F-P)传感器解调仪存在的结构复杂和成本较高等问题,提出一种基于光学相关原理的新型解调方案.采用平板玻璃作为光学互相关器,利用平板玻璃与F-P腔的互相关关系解调出光纤F-P传感器的腔长.建立仿真模型对解调光路进行优化设计,搭建了结构简单的单模光纤F-P传感器解调仪,该仪器仅由宽谱光源、平板玻璃、线阵CCD、柱面镜和单模光纤搭建而成.实验结果表明,腔长解调分辨率达到0.72 nm.该解调仪在光纤测井、液位测量和结构健康监测等领域中的温度、压力和位移测量中有着广阔的应用前景.

摘要：生物传感器是近年来的热点研究方向,其中基于折射率变化的光学传感器在灵敏度方面具有很大优势.本文基于α-MoO3设计了一种集成微流腔的法布里-珀罗谐振腔比色生物传感器.理论分析了BK7/Ag/SiO2作为谐振腔反射面的可行性,并进一步用传输矩阵法分析了所设计的比色生物传感器的透射光谱.当微流腔通过不同浓度的NaCl溶液时,比色生物传感器显示出明显的颜色变化.该比色生物传感器灵敏度最高可达600 nm/RIU,可分辨NaCl溶液9‰的浓度变化.由于α-MoO3具有独特的各向异性的光学性质,该比色传感器可以通过简单的旋转设备实现工作波长的调节以更好地适应人眼的光敏感区.另一方面,调节微流腔的厚度也改变该比色生物传感器的工作波长.该比色生物传感器具有结构简单、易于集成、操作成本低、实时检测等优点,为以后设计可调谐比色传感器提供了一种新的选择.

摘要：根据严格耦合波理论(RCWA),提出了一种基于亚波长的双导模共振(GMR)光栅透射型滤波器的结构设计,其工作原理是利用对称式双GMR光栅将电磁能量全部集中在结构的波导层中,从而产生高效的共振峰。利用两个单GMR光栅串联,光栅间分别为无空气间隙和间隔2.13滋m空气层两种结构。仿真结果表明,无空气间隙的双GMR光栅串联结构可实现在波长1550 nm处的滤波,其峰值透射率约为100%,半峰宽(FWHM)可达0.012 nm;有空气间隙双GMR光栅串联结构将GMR与法布里-珀罗共振(FPR)相结合,在共振波长1550 nm处的峰值透射率约为100%,FWHM为0.15 nm,并获得了平顶滤波曲线,平坦度约为0.1 d B,上述两种结构滤波器可用于光信息处理与光传感等领域。

摘要：非机械伺服控制的液晶空间光调制器(LCSLM)通过控制加载在每个像素上的电压能够实时调制波前相位实现光束偏转,基于菲涅耳透镜模型和闪耀光栅模型验证了光束偏转控制能力,包括偏转距离、衍射效率与不同模型参数之间的关系,入射光波长为1550 nm时,x轴或y轴可实现的最大偏转角度为6.96°(±3.48°),光束能够在光轴方向与二维平面偏移。针对光束的高速灵敏、精准和大角度的扫描应用需求,提出了基于LCSLM的光波前相位调控算法,通过计算需要补偿的相位建立相位变换模型并满足光束控制流程,设计并构建了基于LCSLM的光束偏转及扫描实验系统,实验结果表明光场中任意位置的光斑可在接收视场360°范围内灵活偏移控制。该研究对于自由空间无线光通信、光束敏捷控制、非机械式光束的捕获瞄准跟踪等领域具有重要的应用价值。

摘要：目前市场主流的窄禁带材料霍尔磁场传感器主要工作在室温或低温环境,而新型的宽禁带GaN材料霍尔传感器虽然适用于高温,但器件结构主要是水平型,受制于异质结界面过高的纵向电场约束,能探测平行器件表面磁场的垂直型结构至今未见报道,因此技术上无法实现单一芯片三维磁场探测.针对该难题,本文提出基于宽禁带AlGaN/GaN异质结材料,采用选区浅刻蚀二维电子气沟道势垒层形成局部凹槽结构的方案,从而实现垂直型结构霍尔传感器,并且可有效地提高磁场探测灵敏度.首先对照真实器件测试数据对所提器件材料参数和物理模型进行校准,然后利用计算机辅助设计技术(TCAD)对器件电极间距比值、台面宽度、感测电极长度等核心结构参数进行优化,同时对器件特性进行深入分析讨论.仿真结果表明所设计的霍尔传感器具有高的磁场探测敏感度(器件宽度为2μm时为113.7 V/(A T))和低的温度漂移系数(约600 ppm/K),器件能稳定工作在大于500 K的高温环境.本文工作针对宽禁带材料垂直型霍尔传感器进行设计研究,为下一步实现在单一芯片同时制造垂直型和水平型器件,从而最终获得更高集成度和探测敏感度、能高温应用的三维磁场探测技术奠定了理论基础.

摘要：光声光谱技术作为一种超高灵敏度的气体检测技术,声波传感器作为核心部件直接影响着系统的体积和检测极限。传统光声光谱技术使用电容式麦克风作为声波探测单元,但该器件的电学特性易受到高温环境和电磁干扰影响。在全光学光声光谱系统中,利用光学声波传感器对光声信号进行探测,避免了电子探测元件的使用,具有环境适应性强、灵敏度高等优点,且系统中全光学的设计可以极大地减小光声传感单元的体积。综述了基于干涉型光学声波传感器的全光学光声光谱气体传感技术的研究进展,并展望了其未来的发展方向。

摘要：目的高光谱图像分类可实现对地物目标的逐像素识别,是对地观测中的关键技术。由于采集环境变迁与成像设备差异等因素的影响,不同高光谱图像特征分布偏移,影响现有模型的跨数据集分类精度。针对此,提出了一种融合特征优化的无监督跨数据集高光谱图像分类方法。方法提出了基于奇异值抑制的特征均衡策略实现数据内独立优化,通过限制奇异值正则项兼顾特征的可迁移性与可鉴别性;提出了基于隐式增广的特征匹配策略实现数据间特征协同优化,引导源域特征逼近目标域提高模型的泛化性;设计了基于隐式鉴别器的对抗学习框架实现数据间特征类别级优化,提高了预测多样性,实现跨数据集分类。结果实验在Pavia数据集组和HyRANK数据集组上进行,与多种最新的跨数据高光谱图像分类方法进行了对比,在Pavia数据集组中,相比于性能第2的模型,总体精度、平均精度和к系数分别提高了1.75%、3.55%和2.17%;在HyRANK数据集组中,相比于性能第2的模型,总体精度、平均精度和к系数分别提高了6.58%、13.10%和7.96%。同时进行了消融实验,研究了各个模块对高光谱图像分类效果的影响。实验结果表明,每一模块在提高高光谱图像分类效果方面都是有效的。结论本文提出的融合特征优化的跨数据集高光谱图像分类方法可以在无监督的条件下显著提高跨数据集高光谱图像分类精度,提高分类预测的多样性,得到更好的分类效果。

摘要：生理介质中的纳米粒子扩散在生命演化、信息传递、药物输运等过程中至关重要。黏液、组织液、细胞质等生理介质不仅具有复杂多孔特性,还往往表现出与生命活动相关的微尺度流动。流动与扩散的相互作用异常复杂,且受到生理介质的多孔特性影响。实验利用微流控技术构建高分子溶液微尺度流动环境,采用粒子追踪技术测量纳米粒子的运动,基于统计特征量表征纳米粒子的运动特性,分析微尺度流动对纳米粒子扩散的影响。结果显示,微尺度流动对流动方向和垂直于流动方向上的纳米粒子扩散均产生影响:流动方向上的纳米粒子扩散受限程度减弱,呈现次扩散、正常扩散和超扩散的多阶段特征;垂直于流动方向上的纳米粒子扩散呈现近似布朗特征,但扩散系数相较于静态情形明显提高。分析表明,高分子溶液中微尺度流动对纳米粒子扩散的影响主要源于高分子网络结构及其动力学特性的改变。研究结果可为解读生理介质中纳米粒子输运机制及纳米药物设计与输运增强应用提供参考。