摘要：为了实现复杂环境下力热参量同时检测的需求,提出了一种光纤力热复合多参量传感系统。首先通过可调谐激光器输出窄带激光信号,信号经3 dB耦合器分别进入由多路光纤光栅传感器组成的温度与应变传感单元和标准具。最后,将获取到的温度与应变传感信号及标准具输出的信号共同送入信号处理单元进行解调。为验证设计系统的有效性,进行了一系列的温度和应变实验。实验结果表明,所提多参量传感系统可以在较大的测量范围内进行精确的温度和应变检测。特别地,系统在-252.75~200.94℃的温度范围内可以实现温度及应变的准确测量,温度测量误差不超过±0.80℃,应变测量误差小于±2.90με。对比传统的设计方案,所提系统具有结构简单、测量范围大、稳定性好和测量精度高等优势。

摘要：针对目标跟踪过程中存在的诸多技术问题,该文提出一种鲁棒的目标跟踪方法。首先,该文采用基于稀疏表示的全局模板描述目标的表观状态,通过构造正负模板以区分目标和背景;然后采用随机投影法对表示模板和候选目标进行降维,以降低算法的时间复杂度;采用粒子滤波法作为目标的运动模型,通过多项式重采样方法进行粒子重采样,以保持粒子的多样性;设计了正负模板更新策略,将正模板分为固定集和更新集,对这两部分在相似度计算和正模板更新时采取不同的处理方法,并且在其中加入目标遮挡的判决机制,从而可以有效避免遮挡的影响;实验结果表明,该算法能够准确跟踪受遮挡、运动模糊等多种复杂场景的目标,与现有跟踪方法相比,所提算法具有更好的准确性和稳定性。

摘要：提出了一种亚像素光带中心线实时提取方法。首先,通过跟踪光带轮廓线并进行多边形表示将光带分段;然后,利用轮廓线的逆时针排序特性以及分段光带方向和横截面方向的正交关系,采用序号表示方法计算光带横截面扫描线方向;最后,在扫描线上设计了自适应光带横截面宽度变化的灰度重心法计算亚像素坐标。针对6传感器线激光人脚扫描仪采集的分辨率为640pixel×480pixel的典型位置光带位图进行了实验,结果显示,采用本方法提取光带中心线用时不超过3.1ms,精度达到亚像素级,能够满足多传感器线激光扫描视觉系统对光带中心线提取的实时性和高精度的要求。

摘要：基于生物样品检测对折射率传感的迫切需求,构建一种全光纤表面等离子体共振(surface plasmon resonance,SPR)系统,并针对其设计了基于全相位滤波技术的SPR特征波长传感解调算法.基于系统仿真,理论计算了光纤SPR传感器的折射率传感灵敏度.采用全相位滤波技术提取光纤SPR传感器透射光谱的特征波长,理论推导了全相位滤波器的解析表达式.实验结果表明,使用本算法的光纤SPR传感器折射率传感灵敏度为1640.4 nm/RIU,折射率检测的分辨率是7.36×10^(-4)RIU,与传统方法相比,有效提高了系统的检测精度和抗光源扰动性能,降低了实验成本.

摘要：针对紧凑型、高效的光泵太赫兹激光器(OPTL)技术,设计了基于负曲率空芯光纤的长腔型光泵太赫兹光纤激光器(OPTFL)结构。该OPTFL以聚甲基戊烯(PMP)材料的空芯光纤为工作气室,填充甲醇气体作为工作物质,采用连续9P(36)支CO2激光器为泵浦源。从速率方程理论和空芯光纤的传输理论出发,分析了影响OPTFL输出特性的因素,并对负曲率空芯光纤内部微结构进行了探索,通过调整内部结构,能够实现较低损耗的单模太赫兹激光传输。结合设计的负曲率空芯光纤,对长腔型OPTFL的可行性进行了分析,理论计算表明,在最佳工作条件下,通过适当增加谐振腔长度,太赫兹激光输出功率有望达到百毫瓦量级。研究结果为高功率、高性能的OPTFL提供了一种新的方法与理论指导。

摘要：基于等效介质膜理论及多层减反膜原理设计了用于超宽带太赫兹吸收体的三层微结构光栅，光栅基质采用重掺硼硅材料．用有限时域差分法分析了光栅周期、光栅宽度和深度对太赫兹吸收体反射系数的影响．数值分析结果表明，在低于3THz波段，吸收率高于98％的带宽为1．3THz，吸收率高于95％的带宽达2．1THz．用严格耦合波理论对该三层光栅的高吸收现象进行理论分析，分析结果表明，光栅多级衍射的相互作用减少了入射面的反射率，增大了该吸收体的吸收率．进一步优化三层光栅微结构的参量，在0．6～6THz范围内实现了大于95％的太赫兹吸收．基于光栅结构的吸收体结构简单，易于设计与分析，可以应用于太赫兹成像与探测应用领域．

摘要：太赫兹窄带滤波器是太赫兹波段无线通信、高分辨光谱分析和被动式安检成像等技术设备中不可或缺的功能器件,而介质光栅中的导模谐振(GMR)效应是实现高品质因数太赫兹窄带滤波器的重要方法。目前,常使用严格耦合波分析法(RCWA)描述光栅的辐射特性并结合粒子群算法(PSO)优化结构参数来设计导模谐振滤波器(GMRF)。然而,该方法的建模过程复杂并且不能设计广义的超材料光栅。本文提出一种新的自动化设计方法,使用电磁仿真软件CST和PSO相结合设计导模谐振滤波器,采用含有惩罚项的目标函数对滤波器参数进行优化。运用该设计方法分别设计了中心频率位于0.65 THz的一维矩形光栅带阻滤波器和中心频率位于0.6 THz的二维偏振无关的超材料导模谐振滤波器,并通过光刻和反应离子刻蚀加工所设计的高阻硅光栅,分别测量了光栅在TE偏振态下的正入射光谱和入射角为4°、8°的斜入射光谱,谐振的分布和变化规律与仿真结果一致,验证了设计方案的有效性。该研究为太赫兹波段导模谐振器件的研究提供了新的设计方法,并由此推动太赫兹无线通信、光谱分析和被动成像的发展。

摘要：光学整流方法产生太赫兹(THz)辐射常用的非线性发射晶体在THz波段都具有较高的折射率,使得很大一部分THz波由于晶体表面的菲涅尔反射而无法有效耦合输出.本文报道了GaP晶体THz波发射器输出表面上亚波长微棱锥增透结构的设计和实验研究.利用有效介质模型在理论上验证了亚波长光栅结构的增透效果,并进一步设计了适用于不同频段的增透结构的参数.实验中,通过微机械加工手段在GaP晶体输出端面刻划了多种亚波长微棱锥结构,验证了其增透效果及参数对增透频带的关系.理论与实验的符合证明该设计思想也可用于其他THz波发射晶体.

摘要：以宽光谱范围、高分辨率的中阶梯光栅光谱仪为研制目标,介绍了中阶梯光栅的色散特性,阐述了基于它的交叉色散原理,提出了分辨率优先的中阶梯光栅-棱镜交叉色散光路设计方法,包括高分辨率的主色散光路设计、分辨叠级的辅助色散光路设计,及主-辅色散光路联合校验三个递进的环节,并结合商用光谱仪进行了实例设计,仿真和实验表明,当光谱范围为400～900nm时,该分光系统在Hg灯546nm处的分辨率可达51 000,在Na光589nm处的分辨率为44 000。

摘要：连续域束缚态(BIC)是位于系统辐射连续域内的束缚态。在太赫兹波段,BIC为超高品质因数(Q)的功能器件的研发提供了新思路。基于超晶格模式的对称性保护原理,设计并数值研究了由经典金属裂环谐振器(SRR)组成的太赫兹BIC超表面。在BIC向远场泄漏的过程中,通过改变SRR的间隙宽度,系统形成了可观测的准BIC(QBIC)模式。通过采用Drude模型,研究了金属材料的欧姆损耗对QBIC模式Q值的影响。提出的BIC和QBIC模式对入射角度也具有独特的响应特征。所提出的SRR基BIC超表面不仅为开发高Q太赫兹功能器件提供了一个机制清晰且易于实现的框架,而且从损耗和角度依赖特性等方面为后续太赫兹波段BIC超表面的研究提供了思路。