摘要：贵金属纳米颗粒阵列结构中的多重表面晶格共振能够在多个波段同时抑制体系辐射损耗,增大共振品质因子和局域场强,这对多波长相关微纳光子器件的设计具有重要意义,如何实现对多重表面晶格共振的有效操控是实现这些应用的关键。提出采用非对称纳米棒二聚体阵列结构产生和调控多重表面晶格共振。由于纳米棒结构的各向异性,其构成的二聚体结构具有丰富的局域共振响应,并且依赖于二聚体的排列方式,可以进一步调整局域共振,故由非对称纳米棒二聚体阵列可以产生并实现对多重表面晶格共振的有效操控。研究结果表明,由端对端和边对边排列的非对称纳米棒二聚体阵列结构能够激发起不同的表面晶格共振,其共振峰位、品质因子等可以通过改变两个正交方向上的周期实现有效调控,这对基于多重表面晶格共振的微纳光子器件的设计具有重要的应用价值。

摘要：自由空间光通信(FSOC)具有通信容量大、信息传输快等优点,在未来大数据时代中有着巨大的应用价值。激光作为携带信息的载波,在大气中传输时受到大气湍流的严重影响,会使光通信系统的稳定性和可靠性得不到保证。文中研究了在斜路径信道上,自由空间光通信系统的中断概率受大气湍流的影响,数值模拟分析了平面波、球面波和高斯波为信息载波时,大气湍流强度、内尺度和外尺度、传输距离、天顶角、波长等参数对FSOC系统中断概率的影响机理。研究结果可以为将来实现全光网络设计自由空间光通信系统提供有益的理论参考。

摘要：针对电线路覆冰厚度在线检测在电路线路安全运行中这难题,提出了利用电容感应的方法进行模拟输电导线的覆冰厚度检测的监测方法;对模拟导线覆冰厚度传感器及其控制系统进行了设计研究,并对整套系统进行了低温覆冰检测实验,实验证明,利用该方法能很好的实现输电线路导线的模拟监测。

摘要：为研究集成激光器生成微波信号特性,基于光注入法设计面向微波信号生成的3段式单片集成分布反馈二极管激光器(distributed feedback laser diode,DFB-LD).基于麦克斯韦-布洛赫模型,构建DFB-LD的行波速率方程组,并搭建基于多段式单片集成激光器的仿真系统,研究3段式生成微波的时序、光谱及频谱特性,分析激光器偏置电流、波导偏置电流及波导失谐量对微波信号特性的影响.仿真结果表明,频谱在激光器偏置电流达到阈值电流的6倍时不再存在拍频分量,微波频率随着波导偏置电流的增大基本保持不变,通过调节波导失谐量可对微波信号实现14.29 GHz的调谐范围.研究结果为集成半导体器件产生微波信号提供新思路和方法.

摘要：从理论上提出了一种可以实现圆偏振光波非对称传输的器件设计。该器件是由锗、硅以及空气孔洞构成的具有完全光子禁带的二维光子晶体异质结构。本研究通过在光子晶体中引入线缺陷,构成能够实现高正向透射的光波导结构,同时设计可将光波发散的微腔结构并结合全反射原理抑制反向入射光,实现圆偏振光非对称传输,最终实现了圆偏振光在光通信波段(1550 nm)附近的高正向透射率(可达0.726)的非对称传输。圆偏振是具有固定相位差(π/2)的任意正交线偏振光的线性叠加,本研究设计的结构同时可以实现任意线偏振光的非对称传输,因此具有广泛的应用前景,其应用领域包括量子通信、信息处理、集成光学。

摘要：通过频域叠加设计具有可见光至红外波段全角度禁带的复合结构一维光子晶体背反射板,有效增加了太阳能电池对长波波段光子的吸收.利用平面波展开法和传输矩阵法,分别研究介质填充比对该反射板晶体能带分布的影响,以及光线斜入射时光子禁带边缘平移随介质填充比、晶格常数及周期的变化关系.结果发现,当入射角从0°变化到89°,禁带边缘的波长越大平移越大,周期增加可减弱晶体对角度变化的敏感性,晶格常数是影响完全禁带宽度变化的主要因素.

摘要：结合笼形分子(Cryptophane-E)对甲烷气体的选择性吸收特性,提出了一种基于双层薄膜的高灵敏度长周期光纤光栅(LPFG)甲烷体积分数传感器。通过减小包层直径使低阶包层模式LP_(06)工作在色散转折点(DTP)附近,并在光纤表面涂覆厚度经过优化的TiO_(2)薄膜,以确保包层模式LP_(06)在模式转换(MT)区内与纤芯模式LP01耦合,从而显著提高了LPFG的折射率灵敏度。由于甲烷气体分子会改变最外层Cryptophane-E薄膜的材料折射率,进而改变包层模式的有效折射率,因此通过监测共振波长的移动即可实现对甲烷气体体积分数的测量。在DTP和MT效应的共同作用下,当甲烷气体体积分数从0%变化到3.5%时,所提的LPFG传感器平均灵敏度高达249.6 nm/%。此外,针对本传感器在不同甲烷体积分数下的非线性响应特征,设计了反向传播(BP)神经网络信号解调算法。研究结果表明:在甲烷气体体积分数变化范围内,其最大预测误差为0.008%,该传感器良好的性能使其在煤矿安全监测等领域具有潜在的应用价值。

摘要：基于特征光谱的目标识别技术具有检出能力强,可分辨目标种类等优点,但也存在一定的问题,即需要事先获取背景光谱作为先验知识且要求背景光谱随时间的变化较小。由此限制了其在新环境、复杂环境中实时目标识别方面的应用。设计了一种采用磁光调制配合特征光谱分析的技术手段,使目标识别过程中无需事先获取背景谱,从而实现了一次采集获取被测目标信息的功能,相比传统的目标检测方法而言,对战场的适应能力更强,具有较好的实用意义。同时,磁光调制技术有效地抑制了背景杂散光的干扰,从而提高了目标识别概率。由于磁光调制提供了目标光谱的累加迭代信息,故即使未知背景光谱或者背景光谱变化较大时,也可以通过目标光谱的迭代信息大幅提高目标识别率。针对不同被测目标的回波光强与背景光强值进行实验分析,结果显示,三种目标对调制线偏振光的反射能力明显强于背景。采用伪装色的被测目标对可见光成像目标识别影响很大,而调制偏振型系统仍能很好地识别目标。在此基础上,对0.5~2km范围内的目标进行多特征波长目标种类识别。采用三个特征波长时,目标识别概率在2km左右明显降低,采用四个或五个特征波长位置时,可以实现95.0%以上的目标识别概率,同时为了降低运算量提高系统的实时检测能力,最终采用四个特征波长。

摘要：使用分子动力学方法研究硅粒子注入技术。系统比较分析了团簇粒子的包含反射,扩散和植入基底在内的全部运动过程,同时使用可视化方法观测记录基底表面形貌演化过程。所建立模型直观地显示了低注入能量域内的新特征。注入过程中,团簇粒子由不同粒径(数量)的硅原子组成。通过对粒径变化在注入过程的影响研究揭示了注入技术机理。仿真结果表明提出方法可用于定量预测注入粒子表面分布。本文工作可作为原子尺度下生成基底表面特征或设计图案的参考,并对可控表面沉积技术提供理论指导。

摘要：鉴于红外吸收法检测甲烷气体浓度时,误差的补偿是提高检测精度的核心。通常采用各种差分吸收技术来进行误差的补偿,减少各种干扰。基于红外差分检测原理,设计一种双波长差分甲烷传感器。利用旋转滤光盘控制滤波和光的通过,使测量光和参考光分时通过光路,实现了单光源单光路单探测器结构,消除了光源功率波动、光路损耗以及探测器的不稳定带来的误差,提高了检测精度。实验表明,在0～6%浓度范围内,该传感器最大相对误差小于1%。