摘要：设计并搭建了自相似锁模超短脉冲光纤激光器和掺铒光纤放大器,在种子源部分,利用自制的碳纳米管可饱和吸收体结合色散管理的方式,控制腔内净色散为微正色散产生了自相似抛物线型锁模脉冲,并以此作为种子源进行后续的功率放大和光谱展宽。光纤放大级采用的是双向泵浦的方式,通过高增益低色散的掺铒光纤将种子光充分增益后,得到输出功率39.51 mW、光谱宽度38.11 nm、放大增益20.65 dB的激光输出。最后,采用普通单模光纤对放大后的自相似锁模脉冲进行压缩,获得压缩后脉冲宽度283 fs的超短脉冲激光输出。

摘要：在微弱信号检测中,锁相放大器具备较强的检测能力。为了能在其测量系统中集成锁相放大器,本文设计了一种基于FPGA的数字锁相放大器。使用模数转换器设计采集模拟待测信号的前置电路;基于DDS原理产生两路(10~10)kHz的正余弦参考信号;采用CIC与FIR级联设计低通滤波器;基于Qt实现上位机与FPGA的串口通信。结果表明:该锁相放大器具有小型化、抗噪声能力强、可实时处理等优点,可在测量系统中集成并测量微弱信号。

摘要：为提高多芯光纤荧光检测灵敏度,本文基于多芯光纤的空间传导理论模型,分析了多芯光纤的数量、激发光纤纤芯半径、接收光纤纤芯半径以及它们的数值孔径等对多芯光纤耦合效率的影响。针对提高耦合效率,设计和优化了耦合系统中非球面透镜的曲率半径和各面间距,基于分析设计优化的参数构建多芯光纤荧光定量检测系统,并对不同浓度梯度的罗丹明6G溶液进行定量测试,与多芯直接耦合对比,文章设计的多芯光纤耦合系统其激发光和发射光耦合效率由低于10%,提升了80.171%和95.314%,最低检测浓度低至2.08759551×10^(-9)nM/L,此浓度下荧光光强值较直接耦合提升了4.5倍。进一步验证了多芯光纤耦合系统射的可行性。说明通过增加光学耦合系统能有效提高光纤式荧光定量检测灵敏度及能够满足应用需求。

摘要：近年来,由于安全、无损、高效等因素,基于近红外光谱及人工智能算法的无创检测在医学、生物等领域内备受关注。如何获取智能回归模型的近红外光谱有效特征是关键问题之一。以血糖浓度检测为例,融合近红外光谱、遗传算法与支持向量回归(GA-SVR),建立了近红外无创血糖浓度智能预测算法。首先,根据OGTT实验规则,采集志愿者无创动态血液近红外光谱及其对应的血糖浓度,进一步基于遗传算法确定最优近红外特征波长组合,最后建立支持向量机回归模型实现血糖浓度的回归预测。设计了对比实验,分别将遗传算法与多层感知机回归(GA-MLPR)、偏最小二乘回归(GA-PLSR)和随机森林回归(GA-RFR)结合,与本文提出的方法进行比较。实验结果表明,提出的GA-SVR模型预测效果最好,测试集相关系数相比GA-PLSR提高了44%,相关系数达到99.97%,均方误差为0.000097。表明,提出的GA-SVR可以实现对近红外光谱数据的有效特征提取,验证了启发式智能算法对于近红外无创检测的可行性。

摘要：准确评估与灵活调控表面等离激元(surface plasmon polaritons,SPP)的传输特性对基于等离激元效应设计的高速-小型化器件具有重要意义.本文从理论上推导了SPP在不同厚度金膜表面传播的群速度色散.当金膜厚度小于40 nm时,随着膜厚度的增大,SPP的群速度色散显著减小;金膜厚度为40-60 nm时,SPP的群速度色散下降趋势变缓,并在厚度大于60 nm后保持恒定.利用时域有限差分方法,数值模拟了不同传播距离下SPP的电场时间演化.通过比较不同传输距离下SPP近场强度与入射光色散量的关系确定SPP的群速度色散,并得到接近理论推导的结果,进而提出利用负啁啾脉冲激发SPP来补偿传输中产生的群延迟色散,实现不同传输距离SPP场振幅、脉宽的调控.此外,利用定制的SPP激发金属纳米天线,通过调控入射脉冲色散量与SPP在金膜中传播产生群延迟色散的传播特性相结合的手段,实现在纳米信号接收器中热点位置的fs时间灵活时空相干控制.这对于利用等离激元效应设计和控制微型片上集成系统具有重要意义.

摘要：近红外光谱分析技术在生物医学工程领域具有广阔应用前景。无创且持续性地测量能实时监控人体血糖水平,给糖尿病患者带来极大便利性、提高生存质量、降低糖尿病并发症发生率具有很大的社会效益。无创血糖监测的想法提出较早,但仍然存在预测精度低、预测值与标签值相关性不高等难点,至今没有达到临床要求。近年来,光谱检测技术发展迅猛且机器学习技术在智能信息处理方面具有明显优势,两者结合可以有效提高人体无创血糖医学监测模型的精度和普适性。提出了一种标签敏感度算法(LS),并结合支持向量机方法建立了人体血糖含量预测模型。使用近红外光谱仪采集了4名志愿者食指处动态血液光谱数据(每名志愿者28组数据),并使用多元散射矫正(MSC)方法消除了部分光散射的影响。考虑血糖对不同波长光的吸收有差异,提出了基于血糖浓度标签差的特征波长挑选方法,并构建了标签敏感度支持向量机(LSSVR)预测模型。设计实验,对比该模型与偏最小二乘回归(PLSR)和区分度支持向量机(FSSVR)算法。结果表明,LS算法的最佳特征波长数为32,经特征波长选择后的LSSVR表现最佳,其均方误差降低至0.02 mmol·L^(-1),明显优于全谱段PLSR模型,血糖浓度的预测值与标签值的相关系数提升至99.8%,预测值全部位于可容许误差的克拉克网格A区内。LSSVR模型的优异表现为早日实现血糖的无创监测提供了新思路。

摘要：基于范德瓦耳斯力的异质结构为设计和研究高性能光电器件提供了无限的可能.本文报道了一种基于MoS_(2)/MoO_(3)的光伏型光电探测器,为了实现光伏性能,实验构建Au/MoS_(2)的非对称肖特基接触.为提高其光电性能,实验采用超薄的MoO_(3)作为覆盖层构建MoS_(2)/MoO_(3)异质结,利用MoO_(3)可见光吸收特性及良好的光透过性增加MoS_(2)材料内参与导电的电子.实验通过原子层沉积(ALD)法制备MoO_(3),并通过调控厚度来优化器件的光响应性能.研究结果表明,覆盖层MoO_(3)越薄异质结光吸收效率越高,且抑制暗电流增益的效果越显著.相比单一的MoS_(2)基光伏型光电探测器,MoS_(2)/MoO_(3)异质结器件光响应度增强近10倍,响应度高达916.121 A/W,探测率约2.74×10^(11)Jones,响应时间约73μs,有效解决平面型光伏器件响应度低的问题.本研究通过异质结构设计及其覆盖层的厚度优化,成功实现对平面型MoS_(2)基光伏器件的光电性能改善,为未来开发高性能MoS_(2)/氧化物异质结光电探测器提供参考方案.

摘要：本文报道了一种台阶声光调Q外腔泵浦MgO:PPLN光参量振荡器的3.4μm中红外脉冲串激光器.建立了基频台阶声光调Q理论模型,模拟了不同台阶调Q间隔时光子数密度随时间变化趋势,获得了台阶信号最优触发时间,确定了台阶声光调Q获得脉冲串激光输出的可能性.根据理论模拟设计台阶信号触发时间,并应用于台阶声光调Q外腔泵浦MgO:PPLN光参量振荡器的中红外脉冲串激光器实验中,在每个重复周期内声光Q开关分三次开启,获得了单脉冲包络含三个子脉冲的3.4μm中红外脉冲串激光输出.脉冲包络内子脉冲间隔为5μs,最窄脉宽为12.8 ns,脉冲包络重频为20 kHz,理论和是实验中均发现脉冲包络内子脉冲宽度逐渐增大.在最大平均输出功率为1.08 W时,1064 nm基频光与3.4μm参量光的光-光转换效率为10.05%,光束质量因子M 2为2.01.

摘要：针对组成光纤布拉格光栅法布里-珀罗(F-P)腔两端的光栅参数完全相同的情况,利用传输矩阵法,通过数值模拟分析了光纤布拉格光栅F-P腔的几个主要参数改变时对其透射谱特性的影响,详细讨论了光纤布拉格光栅F-P腔的时延和色散特性,分析了光纤布拉格光栅F-P腔腔长不同时对其慢光特性的影响。该结果对于设计布拉格光栅F-P腔以及布拉格光栅F-P腔在慢光和色散补偿方面的应用有一定的意义。

摘要：光波导表面等离激元共振(SPR)传感器具有尺寸小、免标记、易集成等优点。文章设计了一种基于波长调制方法的聚甲基丙烯酸甲酯(PMMA)脊型波导SPR传感器,并对其关键参数进行了优化。结果表明,该敏感单元在待测液折射率为1.33~1.45的范围内能够稳定工作,在高折射率检测区,传感器展现出了高达10220nm/RIU的灵敏度和173RIU^(-1)的高品质因数。