太赫兹时域光谱技术是材料介电参数测量的重要方法, 是材料研究、 鉴别和分析的重要工具。 太赫兹时域光谱技术是一种太赫兹频段的相干探测技术, 可以同时获得太赫兹波的幅度和相位信息, 通过透射测量、 反射测量可获得材料的复透射率或复反射率来反演材料的电磁参数。 在实际中, 大多数被测材料太赫兹波无法穿透, 或者不满足透射材料参数反演需要的弱吸收近似, 因此反射测量更具应用价值。 在已发表的研究结果中, 研究人员仍普遍采用透射测量的方案, 很少见使用反射测量方案获取材料参数。 究其原因, 在反射测量时, 由于样品和参考板位置的放置误差很难消除, 从而导致无法准确提取反射相位。 将光学领域广泛使用的Kamers-Kronig关系应用于太赫兹时域光谱系统反射测量中, 以解决反射测量中无法准确获得相位信息从而无法提取介电参数的问题。 为了验证Kamers-Kronig关系的准确性, 一方面, 通过透射、 反射方法分别测量硅材料的复透射率、 复反射率并反演了其材料参数, 两者的反演结果一致性较好。 另一方面, 利用同一组硅的反射测量数据分别用Kamers-Kronig关系和最大熵法对其材料参数进行反演, 两种处理方法也可以实现相互印证, 进一步确保了提取数据的可靠性。 对Kamers-Kronig关系和最大熵方法所取得的结果进行了对比讨论, 通过Kamers-Kriong关系和最大熵法获得的折射率、 消光系数以及复介电参数结果一致性较好, 且基于Kamers-Kriong反演了一种精神药物的吸收谱, 与透射结果做了比对。 结果表明, Kamers-Kronig关系非常适合提取材料光学参数和吸收谱, 且相比最大熵法其普适性更强, 甚至对于无法获取相位信息的非相干测量系统依然适用, 但该方法需要整个频段的反射率幅度信息, 对于没有测量的频率需要进行外推, 对于反射率随频率变化不大的物质更加适用。 该研究成果对于利用反射式太赫兹时域光谱系统获取材料太赫兹波段的光学参数提供了一种有效方法, 可解决绝大数情况下反射测量参数提取问题, 对太赫兹时域光谱技术的实际应用具有重要意义。
太赫兹 Kamers-Kronig关系 反射 材料参数反演 Terahertz Kamers-kronig relationship Reflection Material parameters
给出了ZnTe电光晶体折射率和吸收系数随太赫兹波频率而变化的计算曲线, 比较了太赫兹波在ZnTe中传播时的相速度和群速度。通过与太赫兹频率和晶体厚度相关的电光效率响应函数, 理论计算了ZnTe电光晶体对太赫兹脉冲的探测电光响应, 得到了晶体厚度与探测到的太赫兹频谱宽度的定性关系, 从计算结果中找到了ZnTe电光晶体在5.3 THz和6.2 THz等多个频点的探测盲点, 这些探测盲点来自于ZnTe电光晶体与相应频点太赫兹波的栅格共振吸收。结合自制的大口径太赫兹光导天线和1 kHz脉冲重复频率的太赫兹时域光谱实验系统, 通过差分探测技术, 从实验上得到了太赫兹波极化方向与〈110〉型ZnTe晶体晶轴方向的六个最佳匹配角度, 给出了太赫兹电场最大值随晶轴与太赫兹波极化方向之间夹角变化的曲线及经验公式, 这将有利于在实践中对该现象的深入理解和对探测灵敏度的有效提高。
太赫兹探测 ZnTe晶体 电光响应 terahertz detection ZnTe crystal electric-optic response 红外与激光工程
2019, 48(12): 1219001
1 南京航空航天大学 电子信息工程学院, 南京 210016
2 南京晓庄学院 电子工程学院, 南京 211171
3 南京航空航天大学 中小型无人机先进技术工业和信息化部重点实验室, 南京 210016
为实现快速、高精度角位移测量, 提出了一种单圈绝对式电子经纬仪测角信号处理算法。只需刻画脉冲左右边沿在阈值附近各2个采样点就可以快速估计出脉冲宽度和脉冲中心坐标; 对现有文献细分方法进行改进, 给出了基于多组刻画脉冲中心求解高分辨力细分角的公式; 并对算法时间复杂度和抗噪声性能分别进行了分析与仿真。实验结果表明, 本方法在水平方向上测角误差标准差仅为2.5″, 平均每秒钟可测角输出25次, 具有实现简单、只需较少计算量就可以获得较高测量精度的优点。研究结果可以为单圈绝对式电子经纬仪、全站仪提供一种新的测角信号处理实用方法。
精密测量 单码道绝对编码器 信号处理 电子经纬仪 precision measurement single-track absolute encoder signal processing photoelectrical theodolite 光学 精密工程
2018, 26(12): 3079
华南理工大学广东省光电工程技术研究开发中心 物理与光电学院, 广东 广州 510640
制备了用于LED照明的光散射材料,研究了制备过程中,硅氧烷支端基团、硅氧烷与水的摩尔比值、水解过程中的溶液pH值、水解时间、缩合过程中溶液的pH值及缩合时间对光散射粒子粒径及形貌的影响。并制备了不同光散射粒径大小、板材厚度和光散射粒子添加浓度的光扩散板。结果表明,在原料摩尔比值一定的情况下,对光散射粒子粒径影响因素从大到小排序是:聚合过程中的pH值、水解时间、聚合时间、水解过程pH值,而影响光散射粒子形貌的主要原因是硅氧烷与水的摩尔比值。随着粒径的增加,光扩散板厚度的减小以及添加浓度的增加,光扩散板的透光率增加,雾度下降。
聚硅氧烷微球 聚甲基丙烯酸甲酯 制备 光扩散板 polysiloxane microspheres PMMA preparation light diffusing plate
1 中央民族大学理学院, 北京 100081
2 北京交通大学电子信息工程学院, 北京 100044
硅基液晶(LCoS)是一种新型可编程的衍射光学元件，已广泛应用于光学显示、通信与存储等领域。研究了LCoS 的光束衍射特性，并将其作为波长切换器应用于1×N 型波长选择开关中，成功实现了输入与任意输出端口之间的波长切换。利用光学标量衍射理论计算得到LCoS 上1 级光强分布及衍射效率与各物理参量的关系。结果表明：单位周期内相位阶数不低于10 时，衍射损耗可稳定控制在5 dB 内。在此基础上，巧妙设计了基于LCoS 的1×N 型波长选择开关(WSS)，利用LCoS 相位光栅设置的高度灵活性实现输出通道间隔的灵活可调。通道之间低串扰且独立可控。实验测得WSS 系统损耗为10 dB~14 dB。
光栅 硅基液晶 波长选择开关 衍射 二元阶梯光栅 相位阶数 激光与光电子学进展
2015, 52(9): 090502
华中科技大学生物医学光子学教育部重点实验室,武汉,430074
介绍一种测量肌肉震颤频率和幅度的无损伤、非接触光学方法.分析了在直接频率调制下,激光二极管中的光反馈效应,探讨了振动微小位移和速度的理论模型.设计并研制了一套基于光反馈效应的直接频率调制激光二极管光电探测系统.利用该系统对微弱机械振动信号进行了探测,表明该系统能用于肌肉震颤的测量.最后介绍了人体前臂内侧屈肌群紧张收缩时,肌肉震颤的光学测量结果.
激光二极管 光反馈效应 直接频率调制 肌肉震颤描记
华中科技大学生物医学光子学教育部重点实验室,中国湖北,武汉,430074
为了实现肌肉震颤的光学探测,本文设计并研制了一套基于光反馈效应的直接频率调制激光二极管微振动传感器.微弱机械振动信号的探测结果表明,该系统能实现无接触测量.在此基础上,对人体前臂内侧屈肌群紧张收缩时的肌肉震颤进行了非接触测量,研究了肌肉震颤的特性,研究结果提示:最大自发收缩量是肌肉收缩的固有能力,而肌肉震颤的峰值频率是肌肉的固有属性,?饬秸呤谴酉嗷ザ懒⒌牟煌牟嗝娣从臣∪獾奶卣?肌肉震颤的幅度是肌肉在施力情况下的一种反应,在一定的限度内这种反应与肌肉的能力之间没有明显关系.
激光二极管 光反馈效应 直接频率调制 肌肉震颤描记(MMG) laser diode optical feedback direct frequency modulation mechnomyography（MMG）
