摘要：设计并制备了一种适用于太赫兹波段的非对称双开口环结构,数值仿真和实验测量了其传输性质。结果表明,垂直极化时样品在低频的0.540 THz和0.925 THz处存在谐振点,来源于左右两开口环的LC谐振,电流和电场分布主要集中在两开口环的开口处;而在高频处(1.885THz)谐振点的表面电流具有相反的两个环流方向,电流和电场分布于整个样品表面,此处的谐振来源于两开口环耦合后的偶极子谐振。当太赫兹波平行极化该样品时,原来两个低频的LC谐振消失。实验测量结果与数值仿真具有很好的一致性。此结构超材料的传输特性研究对太赫兹波调制器、滤波器、吸收器及偏振器等器件设计和制备具有一定的指导意义。

摘要：结合三维扫描系统,设计了基于FPGA的光带中心线实时处理系统,采用列扫描梯度质心法,以硬件的形式实现了对光带中心线的实时、快速、准确提取,并将处理系统应用于三维扫描领域进行了实验,所得结果真实、有效,满足对30帧/s的图像数据进行实时提取的要求.

摘要：设计并制作了一套基于迈克耳孙结构的光学装置,可用于利用干涉的方法对单层的透明或半透明薄膜或光学平片的厚度做在线检测,测量范围可从微米到毫米量级。该装置采用光胶工艺将不同长度和不同热特性的玻璃材料组合在一起,使装置能够对环境温度变化做自动补偿;同时,输入和输出光信号的光纤准直器与装置为一个整体,因此在检测过程中不像普通干涉系统一样易受外界干扰。使用Agilent波长测试仪对装置产生的干涉信号做检测,在振动的环境中,测量自由光谱范围(FSR)变化的95%置信区间为±0.0005 nm,体现了很好的抗干扰能力。为了演示该装置用作自动实时在线检测的可行性,检测了厚度为(177.4±0.7)mm的标准盖玻片,其结果与现有商用系统可比较。

摘要：使用有限差分和模式跟踪方法对垂直腔面发射激光器(VCSELs)中光、电、热场耦合方程自洽数值求解,设计了其低阈值结构.给出了限制电流孔径分别为1μm、2μm3、μm和6μm的阈值电流密度、载流子密度、基模光场和热场的空间分布,得到了单氧化限制VCSELs中注入阈值电流随限制孔径变化曲线.结果表明,在2～6μm范围内与实验结果达到一致,并且单氧化限制VCSELs中过大和过小的电流限制孔径都不利于降低激光器阈值,进而发现了最佳电流限制半径及最小阈值电流.

摘要：阐述了“光笔式无导轨三坐标测量系统”的结构设计理论及测量原理 ,并详细论述了应用冗余原则的光笔系统。理论分析与实验证明 ,该测量系统具有结构简单、应用方便、测量精度较高、适用范围广等特点 ,可有效地应用于机械制造、机器人及汽车检测。

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：分析了用MFL法检测管道缺陷时缺陷漏磁信号分辨率的特征,设计计算机控制的管道漏磁场分布测试系统检测、分析管道内漏磁场,优化设计用于小管径、厚管壁海底管道(273×12.7)缺陷检测的磁铁节,在此基础上设计制造了海底管道缺陷在线智能检测机器人,实验验证了机器人对人工模拟缺陷的检测能力。

摘要：熊猫型保偏光纤(PANDA PMF)由于性能优越而得到广泛应用,但其光纤预制棒预应力深孔的加工一直是光纤生产过程中的难点.为避免传统预应力孔加工方式中的缺陷,本文采用自行研制的加工装置进行非接触式旋转超声加工,并进行了对比实验.共设计了3组光纤预制棒的深孔加工实验,得到了较优的加工方案,最终实现了直径8.3 mm、深度250 mm的预应力深孔加工.

摘要：在港口运输领域,船舶燃油中硫含量检测一直是海事部门的监管重点。随着我国港口贸易飞速发展,一种简单高效的船舶燃油硫含量检测手段对我国海洋环保事业具有重要意义。现有的检测方法普遍存在时效性差,应用范围窄等问题,难以实现船舶尾气的大范围快速遥测。利用高光谱成像技术实现船舶尾气中CO_(2)和SO_(2)的遥测,充分发挥高光谱成像技术信息丰富、检测距离远、检测范围广等优势,发展傅里叶变换干涉型高光谱成像技术与高光谱成像三维低秩优化技术,解决了开放光路下的低浓度检测问题和复杂环境干扰问题,成功计算出船舶燃油中的硫含量,为我国船舶燃油中硫含量监测提供有效工具。研究主要包括:在天津港东疆码头开展昼、夜时段固定船舶硫含量检测试验以及随机船舶硫含量检测试验,采集大量船舶尾气高光谱图像,建立船舶尾气数据库;发展针对复杂开放光路气体远距离检测的傅里叶变换干涉型高光谱成像技术,具有高通量、高光谱分辨率、高信噪比等优点,可以将检测距离扩增至1200 m,单次检测用时小于3 s;设计基于高光谱成像三维低秩优化技术对高光谱数据进行预处理,以低秩作为约束对高光谱图像进行三维重建,去除复杂环境对高光谱图像的干扰,实现高光谱图像信噪比的进一步提升;利用偏最小二乘法化学计量技术实现SO_(2)和CO_(2)气体浓度的准确解析,并依据真实大气辐射情况,建立辐射传输模型,从而实现对昼、夜环境下加注高硫油的固定船舶以及随机船舶中的准确识别,并在高光谱图像中SO_(2)气体浓度过高的部分进行主动标识。所述技术已在天津港进行了实地应用,成功检测出Xinchunshun号排放尾气中SO_(2)气体浓度超标,检测结果与海事部门掌握的数据相符,验证了基于高光谱成像技术的远程被动测量船舶尾气及燃油中硫含量检测的可行性。

摘要：基于自主研制的三重四极杆质谱仪,设计开发整套谱图信息提取分析方法,包括原始数据去噪、色谱解析与识别、谱峰匹配、曲线拟合等算法.设计一种依赖曲线信号与噪声自身数据特点的算法对原始谱图噪声进行自动去除,采用平滑Z-score法与多段斜率法相结合的算法对目标化合物质量色谱峰进行解析,实现对复杂基质样品中拖尾峰、肩峰和低浓度峰的准确识别,对待测谱峰进行保留时间校正,并对曲线拟合权重进行讨论,最终建立标准曲线进行定量分析.以人体血清中25-羟基维生素D检测实验为例,采用自开发算法,完成了一套液相色谱-三重四极杆质谱多反应监测(MRM)扫描模式下的配套定量分析算法包.计算结果表明,选取1/X2权重进行线性拟合,维生素D2和维生素D3的检出限分别为1.1μg/L、1.5μg/L,定量下限分别为3.7μg/L、5.1μg/L,线性相关系数达0.998以上.连续6 d对高低两个浓度的维生素D2和维生素D3质控品测量其变异系数(CV值)在7%以内,满足日间精密度要求,实验结果验证了该分析算法的准确性.对人体血清中脂溶性维生素A和维生素E以及血浆中甲氧基肾上腺素(MN)和甲氧基去甲肾上腺素(NMN)两个临床应用的数据结果进行定量分析,进一步验证算法的可行性及普适性.本算法具有自适应性,减少了优化时间,提高了谱图数据处理自动化水平,可为临床相关疾病检测诊断提供工具.