光子学报
2023, 52(12): 1204001
1 国家管网集团西部管道有限责任公司, 乌鲁木齐 830000
2 北京声创新技术发展有限责任公司, 北京 100085
提出了一种结合多模干涉效应的新型马赫-曾德尔干涉仪(MZI)结构, 并将其用于振动检测研究。与基于两个3dB单模光纤耦合器(OC)级联而成的传统MZI不同的是, 文章采用多模OC与单模OC共同构成MZI。利用芯径为105μm的阶跃折射率分布多模光纤与芯径为62.5μm的渐变折射率分布多模光纤分别采用熔融拉锥法制作了分光比为1∶1的3dB多模OC, 并将其分别与3dB单模OC构建了MZI, 同时为了对比, 也利用两个单模OC构建了MZI。分别对采用不同类型OC构建的MZI中的一个干涉臂施加振动干扰, 并使用示波器进行数据采集和分析。结果表明, 基于芯径为105μm的阶跃折射率分布多模耦合器构建的MZI具有最大的可检测振动频率范围, 为1~20kHz, 同时在振动频率偏差和振动频率鉴别能力上也表现最优。
振动检测 马赫-曾德尔干涉仪 多模干涉 多模光纤 光纤耦合器 vibration detection Mach-Zehnder interferometer multimode interference multimode fiber fiber coupler
1 武汉大学 物理科学与技术学院 湖北省核固体物理重点实验室， 武汉 430072
2 武汉长弢新材料有限公司， 武汉 430000
通过控制室温下射频磁控溅射过程中不同的氩气工作气压、溅射功率和沉积时间，在石英玻璃上沉积Al掺杂ZnO(AZO)薄膜，探究了三种工艺条件对制备的AZO薄膜的微结构及光电性能的影响。所制备的AZO薄膜经500℃退火后均为六方纤锌矿结构，具有优异的透明度，在可见光范围内的平均透过率均在86%以上。在气压0.25Pa、功率200W下，溅射时间为10min时，薄膜的电阻率低至5.04×10-3Ω·cm，而溅射时间为15min时，Haacke性能指数最优，为0.314×10-3Ω-1。结果表明，磁控溅射制备的AZO薄膜的晶体结构、方阻和透过率等特性与制备过程中的气压、功率和时间密切相关，通过评价性能指数可指导优化AZO薄膜的制备工艺。
AZO透明导电薄膜 射频磁控溅射 室温 气压 功率 沉积时间 AZO transparent conductive film RF magnetron sputtering room temperature pressure power deposition time
内蒙古科技大学 信息工程学院,内蒙古 包头 014010
针对传统位置指纹算法存在定位精度低和计算复杂度高等问题,文章提出了一种基于反向传播神经网络(BPNN)和多元线性回归(MLR)的单发光二极管(LED)室内定位算法。首先,利用3个水平光电探测器(PD)作为接收器接收光功率,待测点位于接收器的中心; 然后根据接收到的光功率向量,利用BPNN确定待测点粗略的位置范围; 最后以该位置范围作为约束条件,利用MLR对待测点的位置进行更精确地定位。实验结果表明,在2.0 m × 2.0 m × 2.5 m的室内空间中,该算法的平均定位误差为5.04 cm,平均定位时间为0.002 83 s。与传统的位置指纹算法相比,该算法的平均定位精度提高了41.53%,平均定位时间减少了56.60%,在较低计算复杂度的前提下实现了更精确的定位。
可见光通信 室内定位 接收光功率 反向传播神经网络 多元线性回归 visible light communication indoor positioning received optical power BPNN MLR
1 武汉大学 物理科学与技术学院 湖北省核固体物理重点实验室, 武汉 430072
2 武汉长弢新材料有限公司, 武汉 430000
利用电子束蒸发法在Si衬底上制备了不同厚度的SnO2缓冲层, 并使用磁控溅射法制备出上层氧化钒薄膜, 研究了SnO2缓冲层厚度对于氧化钒薄膜微观结构、相组成以及相变性能的影响。结果表明, 引入具有四方金红石结构的SnO2缓冲层后, 上层氧化钒薄膜的结晶性变好, 随着SnO2缓冲层厚度的增加, 沉积的氧化钒薄膜中V4+含量逐渐提高, 氧化钒薄膜的平均晶粒尺寸增大, 成膜质量变好; 相变锐度有所降低, 热滞回线宽度减小。这些结果表示SnO2缓冲层的引入有利于在硅衬底上生长高质量且相变性能优越的VO2薄膜。
缓冲层 氧化钒 金属-绝缘体相变 二氧化锡 buffer layer vanadium oxide metal-insulator phase transition tin dioxide
中国电子科技集团公司光电研究院, 天津 300308
在两轴伺服转台中, 为提高激光经伺服转台后的指向精度, 需要保证激光束与伺服转台转轴平行度。通过分析偏差与激光指向精度的关系, 研究提高指向精度的方法。介绍了运用空间直线与平面交点的矩阵求解方法和空间三维矩阵变换理论, 求解伺服转台在静态和动态的情况下, 激光束与反射镜或投影屏的交点。然后根据光的反射原理, 推导出在投影屏上的坐标一般式。通过分析激光在投影屏上坐标的一般式, 分析偏差产生的位置和大小。仿真实验是先假设偏差, 仿真计算出激光在投影屏上的轨迹, 然后通过一般式, 求出偏差的位置和大小, 与仿真假设的偏差进行对比来验证一般式。最后通过激光照射试验, 验证了运用一般式计算偏差产生的位置和大小的正确性。根据两轴伺服转台的激光投影轨迹, 运用推导出的一般式计算偏差的位置和大小, 为提高激光束和转轴的平行度提供了计算依据, 有效提高激光指向精度。
两轴伺服转台 光路偏差 仿真 旋转矩阵 two-axis servo turntable light path deviation simulation rotation matrix
1 武汉大学 物理科学与技术学院 湖北省核固体物理重点实验室, 武汉 430072
2 武汉长弢新材料有限公司, 武汉 430000
采用反应直流磁控溅射法, 通过调控溅射过程中的氩氧比, 在石英玻璃衬底上制备了氧化钒薄膜, 研究了溅射气氛及后处理条件对其微结构与电学性能的影响。经450和500℃退火, 薄膜中易形成VO2, 而550℃退火时薄膜中会形成大量非4价的钒氧化物。薄膜在较高温度500℃下退火时结晶度增加, 但薄膜颗粒之间的间隙更为明显, 导致电阻率显著提高; 同时其电阻率-温度曲线的热滞回线宽度较窄, 在加热过程中相转变温度较高。当氩氧比中氧含量增加时, 沉积的VO2薄膜中生成了少量非4价的钒氧化物。结果表明, 反应磁控溅射法制备的氧化钒薄膜的微结构、电阻率、相变温度等特性与氩氧比和后退火温度密切相关。
磁控溅射 退火 氩氧比 氧化钒 相变 magnetron sputtering annealing argon-oxygen ratio vanadium oxide phase change
内蒙古科技大学 信息工程学院，内蒙古 包头 014010
为提高室内可见光定位的精度，提出了一种基于双反向传播(BP)神经网络的单发光二极管(LED)灯室内定位算法。首先在定位区域内使用BP神经网络确定待测目标粗略的位置范围，然后以该位置范围为限制条件，再次使用BP神经网络实现更精确的定位。室内定位系统采用单个LED灯作为发射器，3个水平光电探测器作为接收器接收光功率，避免了使用多个LED灯在定位时引起的光源符号间干扰。仿真结果表明：在3 m×3 m×3.5 m的定位区域内，提出算法的平均定位精度可达0.0042 m，比传统的室内可见光定位算法高。
可见光 接收光功率 室内定位 反向传播神经网络 visible light received optical power indoor positioning back propagation neural network
