为了解决传统数字图像处理算法中数据运算量大、复杂度高、耗时长的问题, 提出一种基于可编程门阵列(FPGA)光纤光斑中心定位的方法。采用数字信号处理系统,利用开发工具(DSP builder),设计了光斑图像预处理算法和边缘检测算法, 用最小二乘法拟合光斑边界, 采用流水线设计,增强了数据处理的并行能力, 提高了处理速度。在Cyclone V平台上进行理论分析和实验验证, 取得了光斑图像边界、中心坐标数据。结果表明, 在保证对光斑中心定位的绝对误差小于0.1pixel的条件下, 使用FPGA比计算机运算速度能提高21倍以上。该研究能够在FPGA平台上快速准确定位光斑中心。
图像处理 中心定位 最小二乘法 光纤光斑 image processing spot center detection least square method optical fiber spot
1 武汉理工大学 信息工程学院,湖北 武汉 430070
2 武汉理工大学 资源与环境工程学院,湖北 武汉 430070
3 武汉工程大学 材料科学与工程学院,湖北 武汉 430073
提出一种可以产生皮秒量级开关窗口的光波导微环谐振器,对其设计与性能进行了分析和研究。采用多环层叠结构来设计微环谐振器的传输特性曲线,利用特性曲线的非线性特征,在正弦电压的作用下改变材料的折射率可获得一个较窄的开关窗口。采用耦合矩阵理论研究了系统的调制特性以及开关窗口特性,分析了开关窗口宽度和消光比与驱动电压的关系。研究结果表明,10 GHz驱动电压情况下,开关窗口宽度、消光比和插入损耗可以分别优于10 ps,40 dB和1 dB。只需要电的控制信号而无需高质量的光控制脉冲,且具有工作速率高、结构简单、消光比高、传输损耗小和工作电压低等特点。
光通信 微环谐振器 开关窗口 皮秒 消光比
1 武汉理工大学 信息工程学院,湖北 武汉 430070
2 武汉工程大学 材料科学与工程学院,湖北 武汉 430073
3 武汉理工大学 资源与环境工程学院,湖北 武汉 430070
提出并设计了一种基于电光聚合物的锥形波导,可用于单模光纤与电光聚合物波导器件之间的连接。锥形波导中采用了宽度锥形和折射率锥形结构。宽度锥形采用劈形形状,通过宽度和折射率的缓慢变化实现模场转换。劈形形状的宽度锥形具有较小的损耗且易于制作,折射率锥形可采用灰度掩膜光刻技术制作。研究了锥形波导的传输损耗与锥形波导的长度、波导宽度和厚度、材料吸收损耗等参数的关系及其优化,分析了锥形波导中的功率传输、模场分布与模式转换效率。结果显示锥形波导的传输损耗小于0.37 dB,光纤波导光纤的连接损耗优于1.62 dB,对插入损耗的改善达到8.78 dB,模场转换效率达到了83.7%。
集成光学 锥形波导 模式转换 电光聚合物波导 光纤耦合 损耗
