基于光子晶体的光子局域特性, 并利用液晶的电控双折射效应, 设计了一种新型的多通道可调滤波器。采用传输矩阵法对该滤波器的光学传输特性进行了数值模拟, 分析了透射谱与晶体结构参数的关系, 讨论了大角度入射光子晶体时电控双折射效应对透射谱的影响。结果表明: 当入射角为89°时会出现多个间距不等的高透射率的透射峰。随着各液晶层折射率的增加, 缺陷模发生红移。当向光子晶体施加电压时, 透射峰的位置发生蓝移, 但透射峰峰值大体不变, 从而验证了此滤波器的可调节性。该光子晶体滤波器结构简单, 可调谐性好, 在波分复用系统光源、光谱分析仪和信道监测中有一定的应用价值。

针对非线性最小二乘法的传统算法在皮肤组织太赫兹波段德拜模型参数提取时, 对参数初始值的要求很高, 且所得模型与原始数据偏差较大的问题。将遗传算法应用于非线性最小二乘法对原始数据进行拟合, 并提取参数。遗传算法随机产生初始解, 不需要设置参数初始值, 能简化参数提取过程; 其搜索过程是从多个可能解开始, 而不是单一初始值, 所以不易陷入局部最优, 基本能实现全局优化。以皮肤组织德拜参数提取为例, 将遗传算法应用于非线性最小二乘法进行参数提取时不仅减小了文献中的模型在0.15~0.6THz频段与原始数据的偏差, 而且在整个频率范围与原始数据都能较好吻合, 验证了遗传算法提取德拜参数的有效性和皮肤组织太赫兹波段德拜模型的正确性。

传统边缘检测算子处理结果为边缘锐化的梯度图像, 需人为确定阈值获取二值边缘图像, 容易造成边缘信息丢失。应用增加了卷积模板的Sobel算子, 使用K-means聚类算法基于梯度直方图自适应获取阈值, 并分割梯度图像得到二值化边缘, 最后对边缘细化与连接。通过使用最大类间方差法检验阈值与边缘检测结果对比分析, 该方法自适应梯度阈值定位准确, 所得边缘信息丰富度、定位精度、连续性均优于改进Sobel算子, 与最佳阈值Canny算子检测结果基本相同, 适用于机器视觉均匀稳定照明环境下获取图像的边缘检测。

采空区煤自燃在矿井火灾中约占70%, 50%以上国有煤矿矿井存在煤层自燃发火危险, 因此对采空区温度进行在线监测十分重要。一种把煤矿巷道温度变化转变成光纤Bragg光栅波长移位的温度传感器被应用于煤矿巷道的温度检测。根据朱仙庄煤矿巷道煤层分布及煤粉扩散的特点, 在煤矿巷道顶部沿巷道方向每隔2m进行分布式安装本安型光纤Bragg光栅温度传感器, 实现了对采空区温度实时监测。

针对Isomap-NFINDR端元提取算法复杂度高、占用内存多、效率低的缺点, 提出一种基于标志点选择Isomap的快速端元提取算法。该方法采用最大最小距离法来选取初始的K个聚类中心点, 并采用光谱夹角距离SAD代替欧式距离来进行聚类分割; 根据图像的空间特性, 从去除聚类的边界点后剩余点间隔抽取距离聚类中心距离最小的N个点作为标志点。真实高光谱图像实验结果表明, 提出的算法精度接近原始的基于Isomap-NFINDR算法, 而效率提高了将近60倍。

利用光纤激光加工系统对厚度为0.05mm的薄塑料片进行了打孔试验, 分析了激光功率、脉冲宽度、辅助气体压强及种类等工艺参数对薄塑料片小孔群加工质量的影响情况。实验结果表明: 小孔孔径随激光功率、激光脉冲宽度、辅助气体压强的增大而增大。相比氮气作为辅助气体, 采用氧气作为辅助气体, 由于氧气有助燃的作用, 孔径明显增大, 孔质量变差, 热影响区增大。采用优化后的激光加工工艺参数, 加工出的小孔群孔径为40±2μm,孔壁光滑, 加工质量满足设计要求。

应用多光子非线性Compton散射模型、非线性薛定谔方程及龙格-库塔算法和变分法, 研究了Compton散射对亚皮秒超高斯脉冲在等离子体传输的影响, 给出了该脉冲传输演化的修正方程, 并进行了数值计算, 结果表明: 与Compton散射前相比, Compton散射使脉宽压缩程度和非线性效应增大, 脉冲展宽降低, 非线性增强效应有效地削弱了色散效应; 使脉宽趋于最大和最小时频率抖动, 啁啾不为0; 使超高斯脉冲振幅、啁啾和脉宽随传输距离增大振荡演化加快, 频率和相位呈线性关系的抖动, 脉冲中心位置呈准线性关系; Compton散射对超高斯脉冲保形传输有重要影响。

为了在外场试验中检验红外制导**系统的工作性能, 需要使用靶机红外增强装置实现对真实目标红外辐射特性的模拟。介绍了一种利用光学方法实现靶机红外辐射增强和目标辐射特性模拟的技术。使用高亮度红外光源作辐射源, 通过对光学系统的控制, 在实现红外辐射增强的同时, 可模拟不同距离和方向的红外辐射强度特性。通过建模对所模拟目标的红外辐射强度及辐射方向特性进行了分析, 并以此为设计依据设计了光学系统。实现了对最大红外辐射强度为1600W/sr的目标辐射方向特性的模拟。

建立了一种基于偏振掩膜板与环形共路结构的点衍射干涉仪, 通过旋转偏振片可以改变参考光与测试光之间的相对光强, 实现干涉条纹对比度的调节, 能够获得最高对比度的干涉条纹, 并且针对条纹对比度进行了详细的理论分析; 由于系统中线性载频幅度极易调节, 可以有效地改善傅里叶变换法的相位提取精度; 验证性实验被完成。

锚头的受力情况对整个锚杆的安全性有着重要影响。为了实时反映锚头的受力状态, 将2只光纤Bragg光栅沿45°粘贴在轮辐式结构锚头的两根对称辐条中点处表面上, 形成轮辐式测力传感结构, 辐条在压力作用下产生剪切变形, 引起辐条表面的光纤Bragg光栅中心波长移位。通过对光纤Bragg光栅中心波长移位的测量, 实现在锚头处锚杆轴向拉力的在线监测。锚头压力实验表明: 光栅1的测力灵敏度为108.8pm/kN, 线性度为0.042% FS; 光栅2的测力灵敏度为115pm/kN, 线性度为0.023% FS。

眼镜遮挡对人脸图像识别率影响较大, 为了提高戴眼镜人脸图像的识别率, 需要摘除正面人脸图像中眼镜。采用PCA和ICA算法提取了二阶统计信息、高阶信息, 较好地刻画了人脸的细节特征; 同时结合灰度补偿算法, 弥补了由于戴眼镜图像未参与特征空间的训练过程中所造成的合成图像中人脸表情的失真; 利用反复的迭代补偿算法进行人脸重建。通过Yale人脸数据库进行仿真实验结果表明: 该方法合成的图像没有眼镜的痕迹, 看起来更加自然, 有效地改善了戴眼镜图像的面部特性, 提高了人脸的识别率。

为了提高磁瓦表面缺陷在线检测准确率并降低检测时间, 提出一种基于机器视觉的检测方法。离线训练时, 对经过Gabor小波处理后的子图进行融合并提取纹理特征, 使用改进的Relief算法提取与类别相关性强的特征子集,并去除冗余特征。为降低缺陷磁瓦的漏检率, 先进行偏向性分类处理, 再采用最小二乘支持向量机进行分类预测。实验表明, 整体预测准确率96.89%, 缺陷磁瓦分类准确率达到99.09%, 且在线预测时间减少了近1/4, 只需67.4ms。

通过导引头挂飞干扰试验, 研究了目标隐身对电视导引头的干扰效应和干扰机理, 基于对试验结果的分析, 发现了隐身干扰对电视导引头性能的影响规律, 并对这些规律作了合理解释。研究成果对于隐身干扰机理研究、成像导引头的抗干扰设计等领域具有参考价值。

为了适应航天技术的发展和更高的技术要求, 设计了一种带闭环控制的单星模拟器。介绍了单星模拟器的工作原理、单星模拟器的光能分析、单星模拟器光源及相关组件的选取、闭环控制系统的设计及星模拟器星等的实现。所设计的星模拟器能够实现对-2~+6星等的模拟, 稳定性误差不超过相应星等照度的±10%。检测结果表明,该单星模拟器稳定可靠, 调节灵活, 能满足单星模拟器设计要求。

为设计一款使大尺寸LED光源在一定距离内满足特定角度范围均匀照明的反射器, 提出了一种基于复合抛物面聚光器聚光原理、边缘光线原理以及几何光学轴外光线追迹原理的新方法。该方法可以从理论上定量地推导出适用于大尺寸LED的反射器的结构, 实现高光效、高均匀度的照明效果。通过光学设计软件ZEMAX仿真验证了该方法的合理性。

从理论上推导了长周期光纤光栅在均匀温度场和非均匀温度场中透射谱的特性, 并实验验证长周期光纤光栅在均匀温度场中和非均匀温度场的光谱特性。实验证明, 随温度升高, 光纤光栅谐振波中心向长波方向漂移, 反之亦然, 且漂移量与温度的变化量呈线性关系。在非均匀温度场中, 当长周期光纤光栅的光栅两端温度差改变时, 谐振波的3dB展宽呈线性递增趋势。

光纤喇曼放大器(FRA)系统中的偏振相关增益(PDG)降低光纤通信系统的传输性能, 因此研究FRA系统中PDG的特性和如何降低FRA系统中的PDG成为FRA系统应用中的一项重要内容。论述了FRA的基本原理, 总结了有关PDG的理论研究和实验研究, 详细分析了降低FRA中偏振相关增益的几种方法, 对FRA偏振相关增益的进一步研究方向进行了展望。

利用射频磁控溅射的方法在柔性PI衬底上制备ITO薄膜, 通过SEM(扫描电子显微镜)、XRD(X射线衍射仪)、四探针测试仪、分光光度计,分析了通氧量、溅射功率、工作气压及衬底温度对ITO薄膜表面形貌、成膜质量和光电特性的影响。结果显示: 在纯氩气环境下, 溅射功率为200W, 工作气压为1.5Pa, 在衬底温度为185℃~225℃时, 薄膜的光电特性最好, ITO薄膜的电阻率为3.64×10-4Ω·cm, 透过率为97%。

针对动态目标的多自由度振动测试问题, 建立了基于双面阵CCD交汇测量技术的动态目标振动测试系统。通过两台相机拍摄目标靶振动图像, 对所得图像进行图像处理后提取目标点像素位置信息, 根据目标点像素始末位置变化解算出目标靶X、Y、Z三个维度的位移变化量。实验结果表明, 测量精度约为0.1mm。测量系统具有结构紧凑、测量精度高、适用性强等特点。

采用不同溅射功率制备的铟镓氧化锌(IGZO)薄膜作为薄膜晶体管(TFT)的有源层, 通过扫描电镜、霍尔效应测试仪, 分析了溅射功率对IGZO薄膜形貌及电特性的影响, 研究了不同IGZO溅射功率对IGZO-TFT栅偏压不稳定性的影响。结果表明, 在一定范围内, 低溅射功率使得IGZO薄膜的表面粗糙, 缺陷较多, 载流子浓度较低; 在正栅极偏压作用下, 低IGZO薄膜溅射功率导致较大的IGZO-TFT阈值电压漂移; 在负偏压作用下不产生阈值电压漂移。