摘要：作用在保偏光纤上的横向应力可以引起偏振耦合现象,通过测量耦合强度可以检测应力的位置和大小,实现应力传感。设计了应力施加装置,包括底座、手动微位移台、数显测力计、施力探头、旋转台、光纤夹持机构和受力支架。在1根直径125μm,拍长2.1mm的保偏光纤上进行了应力大小和作用长度对偏振耦合强度影响的实验研究。结果表明作用长度为拍长一半的奇数倍时,耦合强度最大。在部分区域耦合强度和应力大小成线性关系,可应用于应力传感器中。

摘要：基于薄膜铌酸锂干法刻蚀工艺不能获得高垂直度截面的特点,设计了一种基于折射率相近的填充材料作为模斑转换结构。所设计结构可兼容不同尺寸的输出光斑且整体结构的转换效率大于-0.28 dB。所提方案避免了薄膜铌酸锂干法刻蚀后的大倾角断面直接作为耦合端面时性能低的劣势,可提升薄膜铌酸锂电光调制器件在片上集成激光芯片的性能。三维模拟结果显示该结构对工艺误差不敏感、加工可行性高,为减小集成器件体积、降低成本及高密度集成提供可行方案。

摘要：为了实现基于光整流方式的室温下宽调谐高效率太赫兹源,设计了一种适于双波长CO2激光器共振子带跃迁泵浦的双阱嵌套形非对称量子阱结构,结构组分为Al0.5Ga0.5As/Ga As/Al0.2Ga0.8As,采用密度矩阵及迭代方法计算了其二阶非线性光整流系数χo(2)表达式,在导带为抛物线形和非抛物线形两种条件下对χo(2)进行对比研究。计算结果表明,其偶极跃迁矩阵元随量子阱总阱宽的增大而逐渐减小。当固定量子阱总阱宽及其中一束泵浦光波长不变时,χo(2)随着另一束泵浦光波长的增加,呈现出先增大后减小的变化趋势。当深阱为7 nm、总阱宽为23 nm、两束泵浦光相等为10.64μm时,χo(2)达到最大值5.925×10-6m/V;随着总阱宽的增大,χo(2)曲线呈现"红移"现象,其原因为量子限制效应导致了不同阱宽条件下的量子阱能级值差不同,从而造成满足泵浦光光子能量与能级差共振条件的变化。导带为抛物线形和非抛物线形两种条件下的χo(2)的最大值对应泵浦光波长基本相同,χo(2)数值上的差异主要由跃迁矩阵元的不同导致。

摘要：提出一种实现双通道旋转互连的新型对称光学耦合结构,并应用光学结构设计出无源双通道光纤旋转连接器。利用自聚焦透镜发射光信号,使其通过自由空间传输,被另一个自聚焦透镜接收。在自由空间可以实现旋转连接并实现光信号的双向传输,通过分析该光学结构设计原理和光路计算,发现每组透镜中两个透镜焦距之比为 20?50,离轴距离为 4?10mm 范围时,才能保证光信道之间不发生干扰且信号持续传输。

摘要：高压直拉单晶炉的热场对磷化铟(InP)晶体生长过程有重要影响,存在缺陷的热场很难生长出合格的InP单晶,因此对InP晶体生长的热场进行优化设计与分析非常必要。提出了采用新型的碳/碳(C/C)复合材料加热器、复合固化硬毡为保温筒的热场结构,并通过仿真设计优化了InP单晶热场,解决了原有的以石墨加热器和碳纤维软毡为基础的InP单晶热场稳定性和对称性差以及使用寿命短的问题。经过实验测试,加热效率提高了25%,使用寿命达到90炉以上。

摘要：针对可调谐半导体激光吸收光谱(TDLAS)连续检测技术中,二次谐波背景信号存在漂移的现象,提出改变激光器中心电流实时提取背景信号,以消除连续检测过程中背景信号的漂移对浓度反演的影响。依据波长调制理论推导了二次谐波背景信号的理论表达式,并分析了实际情况下影响二次谐波背景信号的因素。给出激光器在不同工作温度时电流和输出光强度之间的关系曲线,并分析了改变激光器中心电流实时提取背景信号的可行性。结合背景信号搜索方法设计了基于LabVIEW的背景信号提取流程图。设计以氨气为检测对象的TDLAS实验系统,选取了氨气的吸收谱线以及对应的吸收中心电流。在激光器电流全工作区间内只存在唯一吸收峰的情况下,确定实验中各参数的数值及搜索背景的电流范围。实验结果表明:该方法可实时提取谐波背景信号。结合线性最小二乘法拟合反演可有效地减小检测误差及背景信号对浓度反演精度的影响,提高浓度的检测精度及准确性。在连续检测实验中,反演浓度的标准差由2.688 3降到1.856 1,减小背景信号漂移对检测浓度准确性的影响,提高了连续检测的准确性。

摘要：荧光猝灭法是快速测量污水、地表水以及渔业养殖水环境中溶解氧含量的先进技术之一,氧敏感膜是荧光猝灭法检测技术的核心,高荧光发射效率的氧敏感膜具有灵敏度高、特异性强、信噪比高的优点,检测结果更为准确。高效率是优选氧敏感膜的依据,也是溶解氧检测元器件、检测电路和检测光路优化设计的关键。现有溶解氧荧光检测装置中未有对氧敏感膜进行质量评估的标准方法,基于对已有传感器探头光路和电路的研究,该研究分析了全波段的荧光发射效率,选用大功率氙灯作为激发光源,基于连续单波长逐级扫描进行单色分光,构建了氧敏感膜的激发光-荧光光谱扫描装置,然后通过扫描测定氧敏感膜的激发光光谱和荧光光谱,提出并建立了荧光发射效率计算方法,提出的方法能客观地评估荧光发射能力,准确寻找最佳激发波长。为验证该方法的可行性,对来自国内外的多个氧敏感膜样品进行了实验测定,测试结果表明:单张氧敏感膜荧光发射效率随波长变化,呈多峰分布,同一型号的样品荧光效率曲线相似,但荧光发射效率差异较大,同一激发波长下荧光发射效率最大者较最小者高出14.5%,三张氧敏感膜的最大峰值波长均不同,分别为:401, 543和435 nm,但发射峰值波长均为650 nm;不同型号的氧敏感膜相比较,最大荧光发射效率可相差1~2个数量级;实测传感器中使用的激发波长,其所选用的激发波长并非最大发射峰值波长,其荧光发射效率仅为最大荧光发射效率的1/2,表明传感器光源可以进一步优化选型。综上所述,本文建立了一种溶解氧敏感膜荧光发射效率检测系统,提出了以荧光发射效率评估氧敏感膜的方法,并开展了相关实验测定。本文工作可望用于新型氧敏感膜材料、工艺的研究及传感器优化设计与制造。

摘要：阐述了一种基于长周期光纤光栅和Zig Bee组网技术的无线溶液折射率传感网络。整个系统包括了传感节点、路由节点、协调器和中心计算机几个部分。传感节点部分,设计了一种基于强度调制型的低成本的长周期光纤光栅溶液折射率传感器,其中包括了长周期光纤光栅和一种特殊结构的封装。同时,设计了传感器的驱动板,包括激光二极管及其驱动电路、光电探测电路。利用损耗峰两侧近似线性的特性,通过测量单侧损耗峰半峰处固定波长光功率的变化实现了折射率传感。系统搭建了基于Zig Bee的自组网系统,并且实现了实时的多点的溶液折射率监测。测量了折射率为1.3347～1.3418的氯化钠溶液,分辨率为0.0001,最大误差为0.0004,平均误差为0.00015。所述系统提供了一种将光纤传感器应用于无线传感网络的方案,其优势在于可以大面积铺设大量低成本传感器并组网,方便地增减传感节点,实现了大范围、多点、高分辨率的环境监测。

摘要：基于运动想象(MI)的脑-机接口(BCI)作为一项新的运动损伤康复手段,在帮助改善和恢复丧失的身体功能方面具有重要的作用。然而,目前MI-BCI走向实用化仍面临着许多问题和挑战,包括MI诱发生理信号空间分辨率低、使用者训练时间较长和异步控制MI-BCI系统难以有效实现等。简要阐述MI相关的机制研究,然后针对以上问题从信号采集、信号处理算法分析、范式设计和异步控制研究等,综述相关解决方案及其研究现状,最后概述MI-BCI的应用,并展望MI-BCI未来的发展方向。

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。