1 苏州科技大学 物理科学与技术学院, 江苏 苏州 215009
2 江苏省微纳热流技术与能源应用重点实验室, 江苏 苏州 215009
为了解决白光干涉相位求解问题，实现微观形貌的高度测量，提出了基于主成分分析（Principal Component Analysis，PCA）的白光干涉（White Light Interferometry，WLI）微观形貌测量算法。通过搭建的白光干涉显微系统采集多幅干涉图，将其重构成向量形式。在一组干涉图中，用时间平均值来估计背景照明，消除背景光成分。然后，通过矩阵运算得到代表原始数据的特征值及其特征向量。最后，通过反正切函数计算物体的包裹相位分布。实验结果表明，本文所提方法对于标定高度为956.05 nm的台阶测量结果为953.66 nm，且可以获得与迭代算法近似的解，而本文所提方法与迭代算法相比，处理速度提高了2个数量级。利用本文方法分析了表面粗糙度为0.025 µm样块的干涉条纹。结果显示：计算得到的表面粗糙度均值为24.83 nm，标准差为0.3831 nm。本文提出的方法解决了单色光干涉测量中的不足，还具有计算简单、速度快及精度高等优势。
光学测量 白光干涉 主成分分析 微观形貌测量 optical testing white light interferometry principal component analysis micro topography measurement
北京交通大学 电子信息工程学院 光波技术研究所,北京 100044
相比于传统振动传感器,光纤光栅传感器具有响应快、带宽宽的优点,其中的解调部分是影响整体检测速率的一个关键因素。使用光纤光栅传感器可以对物体的振动进行检测,本文通过将一组光纤光栅固定在一根空芯铁管上,对铁管进行敲击实现振动环境的模拟。作为对比,解调部分分别使用bayspec的光纤光栅解调模块和研制的基于宽带锯齿形滤波器的光纤光栅解调器,以解调出振动信号,并对结果进行分析。两者都可检测出振动的幅度,但基于宽带锯齿形滤波器的光纤光栅解调器的响应频率可达200 kHz, 能实现高速振动信号的检测。
布拉格光栅 边缘滤波器 解调模块 振动传感 快速解调 Bragg grating edge filter demodulation module vibration sensing fast demodulation
为了提高光纤弯曲传感器的灵敏度, 增大线性范围, 降低成本, 本文提出一种基于深度神经网络分类塑料光纤弯曲角度及方向的方法。使用进行侧抛增敏处理的塑料光纤, 在光纤输出端采集不同弯曲角度的散斑图。制作了包含五类弯曲角度的数据集一以及包含七类弯曲角度的数据集二, 在预处理图像数据之后, 利用多层卷积神经网络对散斑图像进行卷积和池化处理, 得到散斑图像的特征图, softmax分类器用来得到分类准确率, 最后对两种不同卷积神经网络模型的分类效果进行对比。结果显示: 数据集一光纤弯曲的角度间隔为5°时分类准确率达到了96%, 理论和实际分析结果表明该方案识别率较高, 基于该方法有望实现一种简单、高效的光纤弯曲传感器。
光纤弯曲传感 卷积神经网络 散斑 塑料光纤 增敏型光纤 fiber bending sensor convolutional netural network speckle figure plastic optical fiber sensitzed fiber
1 地表过程与资源生态国家重点实验室, 北京师范大学地理科学学部, 北京 100875
2 中国科学院地理科学与资源研究所, 北京 100101
3 中国科学院大学, 北京 100049
4 环境遥感与数字城市北京市重点实验室, 北京 100875
5 中国科学院地球环境研究所, 陕西 西安 710061
采用5级梯度铜胁迫砂培试验, 通过测定叶片反射光谱曲线和叶绿素含量, 研究铜胁迫对玉米叶片反射光谱与叶绿素含量的影响。 研究表明: 玉米叶片反射光谱的红边位置与铜胁迫浓度显著相关(R2≥05755), 且存在明显的“红边蓝移”现象, 即叶片光谱红边位置向短波方向移动。 随着铜胁迫浓度的升高或胁迫时间延长, 红边蓝移程度增加。 不同胁迫浓度之间, 叶绿素a、 叶绿素b含量及二者比值 (Chla/Chlb)均差异显著(p分别为0002, 0007和0001)。 叶绿素a、 b比值(Chla/Chlb)与培养液中铜浓度呈显著负相关(R=-0898); Chla/Chlb与平均红边波长显著正相关(R=0814)。 这表明随着铜胁迫浓度升高, Chla/Chlb降低, 叶绿素b相对于叶绿素a升高, 叶片反射光谱的红边位置蓝移。 铜胁迫改变了玉米叶片中Chla和Chlb含量和比值, 由此导致的色素吸收光谱变化, 是铜胁迫导致叶片反射光谱红边蓝移的可能的生理学成因。
铜胁迫 玉米 反射高光谱 红边蓝移 叶绿素 Cuprum concentration Maize Reflection hyperspectra Blue shift of red edge Chlorophyll
1 中国振华集团云科电子有限公司, 贵州 贵阳 550018
2 贵州航天计量测试技术研究所 贵州省功率元器件可靠性重点实验室, 贵州 贵阳550009
3 河南理工大学 物理化学学院, 河南 焦作 454000
4 同济大学 电子与信息工程学院, 上海 201804
本文在介绍表面等离子波导基本理论的基础上, 主要对表面等离子波导的若干应用进行综述, 包括基于表面等离子波导实现的光学和微波频段的慢波效应、类电磁感应透明现象、可调滤波器, 以及通过对电磁波绕射而实现的隐身效应等。最后指出该领域存在的问题与挑战, 并对今后的发展趋势进行了展望。分析认为, 通过引入增益介质、采用超导材料等方法降低表面等离子波导材料的损耗、减少工艺制作的难度是今后亟待解决的问题。
表面等离子波导 特异材料 慢波效应 surface plasmon waveguide metamaterials slow wave effect
1 河南理工大学物理化学学院, 河南 焦作454000
2 中国科学院西安光学精密机械研究所, 瞬态光学与光子技术国家重点实验室, 陕西 西安710119
3 河南理工大学瓦斯地质与瓦斯治理重点实验室, 河南 焦作454000
4 河南理工大学安全学院, 河南 焦作454000
光纤化学传感器作为传感器的一个重要分支, 结合了化学和光学的相关技术, 将化学制膜、 光纤技术以及化学分析中的分光光度法、 拉曼光谱、 荧光光谱、 折射率检测等方法相融合, 以其微型化, 抗电磁干扰, 传输信息量大, 拥有自身参比等特点不断向前发展。简要综述了光纤化学传感技术研究近况和未来的发展趋势。重点对光纤pH化学传感器、 光纤离子化学传感器和光纤气体化学传感器进行了介绍。简要分析了常见的敏感膜制备方法如化学键合法和溶胶凝胶(sol-gel)等方法。新型光纤——微结构光纤的出现为光纤化学传感器开辟了新的发展方向。由于其具有大的内表面积, 结构设计灵活多样, 光纤内部提供感应场所等特点, 快速度成为光纤化学传感器的重要发展方向和研究热点。对微结构光纤衍生而来的新型光纤化学传感器进行了详细评述, 最后对光纤化学传感器的未来进行展望。
光纤化学传感 化学传感 微结构光纤 Fiber-optic chemical sensor Chemicl sensor Microstructured optical fiber 光谱学与光谱分析
2014, 34(8): 2035
1 河南理工大学 物理化学学院, 河南 焦作 454000
2 同济大学 波耳固体物理研究所, 上海 200092
3 山东大学威海分校 空间科学与物理学院, 山东 威海 264209
采用稳态相位法研究了正折射率材料/各向异性特异材料/金属三明治结构反射波的Goos-Hanchen(GH)位移.分别给出了在第一界面处发生全反射和部分反射情况下GH位移的解析表达式，并分析了含有4种不同类型特异材料三明治结构反射波产生GH位移的条件及GH位移的正负情况.通过数值计算系统研究了各向异性特异材料的光轴与界面的夹角α、入射角φ以及特异材料厚度d对GH位移的影响，计算结果与理论分析有很好的吻合.通过对特异材料结构中GH位移的研究，将有利于特异材料在微波或光学系统中的应用.
古斯-汉森位移 特异材料 各向异性 全反射 Goos-Hanchen shift metamaterials anisotropic total reflection
为了研究Cr, Nd∶YAG陶瓷作为太阳光抽运材料的可行性, 采用光纤光谱仪实际测量了太阳光谱及其吸收光谱, 计算了吸收系数曲线, 以及Cr, Nd∶YAG陶瓷吸收谱与太阳光谱的匹配程度, 并在一定假设条件下, 计算了介质的阈值抽运功率密度。结果表明, Cr, Nd∶YAG陶瓷在可见光和近红外波段具有较宽的吸收带, 其各个吸收带的总能量占太阳常数的38-44%, 达到了很高的光谱匹配程度, 证实了Cr, Nd∶YAG陶瓷是太阳光抽运激光器工作物质的理想选择。
材料 激光器 太阳光抽运 Nd∶YAG陶瓷 光谱分析 抽运阈值 materials lasers solar-pumped Cr Cr Nd∶YAG ceramic spectrum analysis pump threshold
西南科技大学信息工程学院， 四川 绵阳 621010
宽频太赫兹技术在**、通信等领域有着广阔的应用前景，光电导天线是产生宽频太 赫兹波的重要手段。基于HFSS电磁仿真软件，对蝴蝶型和双极型两种电极结构的小孔径光电导天线进行了电 磁场仿真。通过对比不同参数情况下这两种光电导天线的增益，找到了一种具有较高发射效率的小孔径光电导天线， 并分析了电极形状和电极间隙对光电导天线发射效率的影响。仿真结果表明，相同尺寸的蝴蝶型天线比双极型 偶极子天线具有更高的增益。
增益 影响 电磁场仿真 太赫兹 小孔径光电导天线 gain influence electromagnetic simulation THz small-aperture photoconductive antenna
1 河南理工大学物理化学学院， 河南 焦作 454000
2 中南大学物理科学与技术学院， 湖南 长沙 410083
将负折射率介质层(NRIDL)引入到微腔有机电致发光器件(MOLEDs)中，设计了新型的微腔器件。利用传输矩阵法对此器件的反射率大小、器件厚度对发射峰的影响以及电致发光(EL)光谱性质进行了分析和讨论。结果表明：与普通微腔器件相比，新型微腔器件的谱线宽度显著窄化，峰值强度明显增强，并且受腔体长度的影响较小。这些结果为进一步提高微腔器件的发光色纯度、薄化器件厚度提供了新方法。
负折射率介质层 EL谱 传输矩阵法 negative refraction index dielectric layer EL spectra transfer matrix method MOLEDs MOLEDs
