由非线性晶体颗粒烧结成的多晶材料在宏观上是各向同性的,但由于各晶粒取向的随机分布,激光与其发生作用时产生的非线性极化存在相干增强的可能,且非线性转换效率统计均值与互作用长度存在线性关系,这被称作随机准相位匹配(RQPM)。与双折射相位匹配(BPM)及准相位匹配(QPM)相比, 多晶材料的RQPM在带宽方面具有明显优势,因此多晶材料在宽带飞秒激光的频率变换中具有重要意义。近年来,基于多晶材料RQPM的差频(DFG)、倍频(SHG)及高效率光参量振荡器(OPO)等相继诞生,为实现超连续谱及宽带光频梳提供了一种低成本的新选择。对RQPM技术与理论的发展过程及研究现状进行了综述,对超宽带RQPM频率变换的最新重要成果进行了讨论,介绍了多晶陶瓷处理及建模的基本方法,并展望了RQPM发展前景,以期能够为国内超快激光及非线性光学频率变换等领域的研究提供参考。

布里渊光时域反射(BOTDR)技术作为温度和应变测量的分布式光纤传感技术,具有广阔的前景和巨大的应用潜力。与基于其他原理的传感技术相比,BOTDR拥有准确性高、容易铺设、动态范围大、测量范围广等优点。基于BOTDR的原理,阐述了BOTDR的主要性能指标,并回顾了几十年间BOTDR传感的发展历程及其关键技术的进展。内容涉及了空间分辨率的提高、测量距离的拓宽、测量精度的提高、测量时间的缩短,以及温度和应变交叉敏感问题的解决几个方面。从基础设施结构安全监控和地质灾害预警两个方面介绍了BOTDR应用研究的实例,并讨论了其特点。典型的BOTDR已经较为成熟,未来将沿改善软件层、研究现场工程应用和多平台结合的方向发展。

随着各种新兴信息技术与电力电网的融合进一步走向深入,依托并服务于智能电力的多种无线光技术方案先后被提出,并形成了初步的规模。分别从电力线通信与可见光通信融合的信道特性及传输方案、混合射频电力可见光通信、电力无线光室内定位与中继、高压线路无线光监测等诸多方面阐述智能电力无线光技术的主要分类与前沿进展。结合多款原型实验,介绍了目前各类智能电力无线光技术方案在传输速率、覆盖范围、定位精度、能耗水平等方面所能达到的主要技术指标水平;最后给出智能电力无线光技术所面临的主要挑战与潜在的解决途径。

GaN∶Eu 3+作为红光发射材料,在GaN基单片集成全色显示器件应用方面具有很大的潜力。目前的研究重点是如何进一步调控和优化GaN∶Eu 3+材料的发光特性,促使其迈向实用阶段。本文主要从生长调控,Mg 2+、Zn 2+、Si 4+元素共掺调控,其他稀土元素共掺调控等方面综述了GaN∶Eu 3+材料发光特性的研究进展,比较各调控方法的应用潜力,指出GaN∶Eu 3+材料今后的研究重点,并对该领域的发展趋势进行了展望。

针对近地面远距离成像场景下轮廓目标受湍流杂波影响而使匹配误差较大的问题,提出一种基于方向形状上下文和边连续性约束的形状点集匹配识别方法。首先将方向特征嵌入传统的形状上下文来构造一个具有尺度和旋转不变性的特征算子。然后,受模板和目标形状之间的边连续性先验启发,在目标匹配能量代价函数中加入轮廓形状边连续性约束条件以提高形状匹配精度。合成湍流杂波场景和真实远距离成像场景中的形状匹配实验结果表明,和传统方法相比,所提方法能够将杂波场景下的目标匹配误差平均降低约6%,同时还降低了计算复杂度。

针对传统大气透射仪收发基线固定、采样空间有限、透过率模型适用性差等问题,设计了一种变基线大气能见度测量系统。该系统的激光发射单元固定,光学接收单元可移动,能在不同基线长度上获得大气透过率。通过测量多点大气透过率并进行最小二乘拟合,得到大气消光系数和大气能见度。在大气能见度分别为200,800,2000 m时,对本系统和传统大气透射仪进行了仿真实验。结果表明,本系统测量得到的大气消光系数均方根误差均低于传统大气透射仪,可以有效减小系统误差和随机误差对测量结果的影响。在大气模拟舱内开展的外场实验也验证了本系统的有效性和稳定性。

针对传统小波函数处理激光陀螺仪输出信号存在的问题,提出一种含参数的阈值函数、自适应确定最优的分解层数和最优阈值相结合的小波阈值降噪方法。首先提出新的自适应阈值函数,然后基于最大能量熵原则计算小波比例能量熵以自适应确定小波最优的分解层数,并使用SURE(Stein Unbiased Risk Estimator)无偏估计原则与牛顿迭代法的结合方法自适应确定信号随时间变化的最优阈值,最后利用实测数据和Allan方差分析进行实验验证。实验结果表明,无论是静态激光陀螺仪信号还是动态激光捷联惯组信号,改进的自适应小波降噪方法的降噪效果优于传统的小波降噪方法以及标准卡尔曼滤波方法,且该方法处理后的信号精度更高、均方误差更小和噪声系数更小,有效抑制噪声对激光陀螺仪输出信号的干扰。

高危作业现场环境复杂,危险系数高,容易发生跌倒事故,造成人员伤亡。为了检测工人跌倒行为,提出了一种基于Kinect传感器的人体跌倒检测方法。利用Kinect获取深度图像,提取关节点信息,通过计算关节点相对位置熵和速度的变化,判断人体是否发生跌倒。通过对比实验,确定了一组跌倒识别率最高的骨架关节点:头、双肩、双膝、中心点。实验数据表明该方法可以更快速准确地检测出跌倒行为。

针对偏振复用相干光通信系统链路中存在的高速偏振态旋转造成的信道损伤、相干接收机的动态均衡算法模块在实际系统中存在的反馈延迟导致的偏振态追踪性能不足的问题,提出一种基于互补斯托克斯向量的偏振态旋转的追踪和预测算法。所提算法将测得的琼斯空间中的偏振旋转矩阵和其逆矩阵变换到斯托克斯空间,并计算得到一对互补向量,并对斯托克斯空间中的互补向量的运动轨迹进行追踪和预测,以实现链路偏振态旋转的补偿。仿真结果表明,在均衡反馈延迟为5帧时,通过对互补向量进行循迹,预测的琼斯矩阵的平方误差可比原始方案降低10%。通过采用所提算法,系统的偏振旋转速度容限从1.3 MHz提升至1.5 MHz。

为了解决软件定义弹性光网络(SD-EON)中的持续时间感知路由与频谱分配(HTA-RSA)问题,结合多径路由(MPR)、流量疏导(TG)和自适应调制(AM)建立了以最小化频谱资源占用为优化目标的整数线性规划模型,并提出了一种基于TG的持续时间感知多径路由与频谱分配(HMRSA-TG)算法。针对立即分配(IR)和预约分配(AR)两种业务,先利用单径单业务分配方式建立业务连接;若不成功,则利用单径多子业务分配方式;若仍然不成功,则尝试多径多子业务分配方式。为了最小化频谱资源占用和尽快释放频谱资源,在建立业务连接时,优先选择占用频谱资源最少的分配方式。当占用频谱资源相同时,优先选择占用时隙总和最小的分配方式。仿真结果表明,本算法可以降低阻塞率和提高频谱利用率。

京雄城际铁路机场隧道DK46+092~DK53+300区间位于区域性地面沉降明显地段,为了更加迅速、直观地了解隧道在施工和后期运营过程中的安全情况,掌握隧道结构的健康状态,需要对其进行安全监测。基于光纤光栅感测原理,在京雄高铁的在建隧道中进行了隧道衬砌环向应变感测、隧道衬砌变形缝相对位移感测和隧道周边分层沉降监测;详细介绍了传感元件的布设安装工艺,实现了大断面隧道结构健康监测的自动化、远程化控制。初期监测结果显示了隧道在混凝土浇筑养护期以及回填期内断面上应变、轴力与弯矩的变化规律。光纤光栅自动化、长期监测的实时性和精确性有利于实现对隧道结构的实时监控和早期预警。

在分析传统光学相位编码技术特性的基础上,提出了一种可实用化的光学相位防伪掩模设计方法。该方法采用二维条码编码技术,将用于防伪的文本或图像信息编码为二维条码,然后基于传统相位编码技术将该二维条码编码为光学相位防伪掩模。采用较低量化阶数的防伪掩模进行解码后,利用图像形态学相关算法成功恢复出原二维条码的准确编码信息,进而通过二维条码解码得到原始的文本和图像。该设计方法不但有效解决了传统光学相位编码方法的物理实现难题,而且还具有安全性高、成本低、防伪性能好等优点,为推动新一代光学防伪掩模的市场化应用提供了有效的技术途径。

研究一种基于选择合并分集的三点协作架构下的混合射频/自由空间光(RF/FSO)航空通信系统链路性能。在该架构下,FSO链路服从平均孔径效应下的Exponentiated Weibull大气湍流分布模型,RF链路采用Nakagami-m衰落信道模型,推导了系统端到端性能指标的闭合表达式,通过仿真分析湍流强度、调制方式及分集通信方案对系统中断概率(OP)、平均误码率(BER)的影响。仿真结果表明:相比单FSO链路通信,混合RF/FSO航空通信具有更好的BER及OP性能;低阶M-PSK调制能有效改善大气湍流对混合RF/FSO航空通信系统的影响;在信噪比高时,合并分集的通信方案对系统误码性能的改善要优于低阶调制。

表贴式光纤布拉格光栅传感器包括光纤、中间层、基体三部分,通过分析胶体与光纤的弹性模量比,探究胶体的弹性模量、泊松比、长度等因素对基体到光纤平均应变传递率的影响。实验结果表明,与未考虑弹性模量比时的平均应变传递率相比,考虑弹性模量比时,平均应变传递率随胶体弹性模量、长度的增加而增加,随胶体厚度、泊松比的增加而减小,随胶体宽度的增加先增加后减小,研究结果更符合实际应用情况。

利用半导体激光器的混沌同步有望实现高速物理随机密钥分发,然而激光器的混沌同步恢复时间限制密钥分发的速率。为此数值研究垂直腔面发射激光器(VCSEL)在开环注入锁定同步系统中,影响混沌同步恢复时间的因素。模拟结果表明,可以通过三种途径缩短混沌同步恢复时间,增加激光器的偏置电流、微分增益系数,或减小光子、载流子寿命来缩短弛豫振荡周期;减小线宽增强因子来减小激光混沌的复杂度;增加注入强度、减小频率失谐来实现强注入锁定。研究结果对提高基于混沌激光同步的密钥分发速率具有理论借鉴的意义。

针对当前人脸关键点检测算法网络模型复杂度高、在计算资源受限时不利于部署的问题,基于知识蒸馏思想,提出了一种高精度、轻量级的人脸关键点检测算法。通过改进残差网络(ResNet50)中的Bottleneck模块并引入分组反卷积,得到轻量级的学生网络。同时提出逐像素损失函数和逐像素对损失函数,通过对齐教师网络与学生网络的输出特征图与中间特征图,将教师网络的先验知识迁移至学生网络,从而提高学生网络的检测精度。实验结果表明,本算法得到的学生网络参数量为2.81M,模型大小为10.20MB,在GTX1080显卡上的每秒传输帧数为162frame,在300W和WFLW数据集上的平均误差分别为3.60%和5.50%。

为提高定位系统的定位精确度,提出一种前导四脉冲信号差分匹配滤波器到达时间(TOA)估计算法。使用双脉冲和四脉冲信号评估差分匹配滤波器,该算法提高了前导脉冲信号TOA估计精度。从脉冲个数、信噪比(SNR)角度对差分匹配滤波器输出的方均根误差进行对比,得到四脉冲信号TOA估计精确度优于单脉冲信号的结论。在SNR为20 dB时,四脉冲信号的TOA估计精确度达3.8947 ns,远低于国际民航组织规定的时间误差精确度最大值25 ns。天津机场终端区设置的ADS-B接收机接收到的实时数据和同等条件下的仿真数据均验证了所提算法TOA估计的精确度和稳定性。

针对现有承轨台检测方法中存在的问题,提出一种基于改进的双目线结构光传感器的承轨台测量方法。测量时双目传感器中两个相机与承轨台之间的相对位置保持不变,通过传感器内置的驱动装置控制线激光器移动完成承轨台的扫描,获得点云数据,这提高了承轨台预埋套管位置的数据采集效果和测量精度。在承轨台点云数据处理方面,提出了基于Spearman秩相关系数的点云数据分割提取方法,根据参数定义,实现承轨台5项关键几何参数的自动非接触测量。实验结果表明,所提测量方法精度可达0.3 mm,满足轨道板检测的要求。

为了对具有陡峭轮廓的物体进行非接触式表面粗糙度测量,常采用共聚焦成像对物体进行分层成像,进而重建出物体的表面三维轮廓,并采用高斯滤波的方法从表面三维轮廓中滤出粗糙度轮廓。在滤波过程中,会出现边界数据的缺失,常规的简单延伸原始轮廓两端数值的方法会导致滤波后的轮廓两端出现失真,该方法只适用于整体轮廓较为平缓的零件。引入了一种新的边界区域修正方法,该方法对表面弧度变化较大的零件也同样适用,能够准确提取物体的粗糙度轮廓。对整体轮廓较为平缓和陡峭的两组粗糙度样本分别进行共聚焦成像测量,对于整体轮廓较为平缓的样本,利用常规方法处理后,得到的均方根误差和粗糙度的平均值分别为0.080和2.86 μm,与该样本粗糙度值2.94 μm相比,相对误差为2.72%;利用边界区域修正方法处理后,得到的均方根误差和粗糙度的平均值分别为0.090和2.85 μm,与该样本粗糙度值的相对误差为3.06%。整体轮廓较为陡峭的样本的粗糙度值为3.2 μm,利用常规方法处理后,得到的均方根误差和粗糙度的平均值分别为0.120和3.31 μm,与该样本粗糙度值的相对误差为3.48%;利用边界区域修正方法处理后,均方根误差和粗糙度的平均值分别为0.045和3.19 μm,与该样本粗糙度值的相对误差为0.31%。研究结果表明,该方法能准确地测量整体轮廓较为陡峭的物体的表面粗糙度,为激光共聚焦粗糙度测量设备的研制提供了参考。

受相机视域限制,基于机器视觉的货车外廓测量不能一次性获取完整的车身图像。因此,在传统机器视觉测量的基础上引入图像拼接技术,设计了一种动态无接触货车尺寸测量方法,可在不停车、无接触的情况下对序列货车图像进行特征提取、图像配准与融合、外廓尺寸测算。仿真结果表明,本方法的平均测量误差为0.83%~1.87%,满足GB21861-2014的要求。

为增强42CrMo钢表面硬度及耐磨性,利用半导体激光器在基体表面制备了质量分数分别为0、10%、20%、30%及40% nano-WC粉末的Ni60增强涂层。采用OM、SEM、EDS、XRD对试样的微观组织与相成分进行表征,利用数显显微硬度计和高温摩擦磨损试验机进行力学性能及摩擦磨损性能测试。结果表明,nano-WC增强Ni60涂层表面成形良好。增强涂层的组织形貌呈条状、树枝状、鱼骨状、块状和粒状;物相以奥氏体Ni-Fe相为主,nano-WC一部分保留下来,一部分形成了W2C新相;涂层中还生成有Cr23C6、M6C、Cr7C3复合碳化物及CrB和NiW等复杂化合物。nano-WC增强涂层的显微硬度最大可达1256 HV0.2,比Ni60合金涂层提高了约50%。增强涂层的最小磨损体积为1.29mm 3,仅为Ni60合金涂层的1/7;增强涂层平均摩擦系数可低至0.275,而Ni60合金涂层平均摩擦系数为0.530,降低了约48%。摩擦磨损研究表明nano-WC增强涂层磨损机制主要为黏着磨损,同时还伴有轻微的磨粒磨损。

以等离子旋转电极制备的GCr15高碳钢粉末为实验原料,采用选区激光熔化(SLM)制备GCr15高碳轴承钢。研究了SLM成形过程中激光功率、扫描速度、体能量密度对GCr15成形性能的影响和成形后的组织转变。实验结果表明,在参数可调节的范围内,激光功率、扫描速度、体能量密度与相对密度呈线性关系。从能量密度曲线可以看出,功率对相对密度的影响大于扫描速度;在低功率情况下,会出现功率与相对密度关系失真;同时,选区激光熔化制备GCr15轴承钢的组织细小、均匀,主要为粗针状的马氏体和残余奥氏体,随着能量密度的增加,残余奥氏体的含量有所增加。

为了探究不同激光扫描速度下NiCoCrAlY涂层的组织性能,通过激光熔覆技术在IN718表面熔化沉积了NiCoCrAlY涂层,分析涂层的成形情况、微观结构,并测试硬度、摩擦磨损性能,建立了扫描速度、微观结构和涂层性能之间的动态关系。实验发现,不同扫描速度下的NiCoCrAlY涂层成形良好,凝固组织为垂直于固液分界面、定向及“外延式”生长的柱状枝晶组织、等轴枝晶组织。随着扫描速度的增加,涂层温度梯度增大,凝固速率加快,晶粒组织细化,涂层显微硬度有小幅度增大;同时,涂层的平均摩擦系数和磨损率呈现先减小后增加的变化趋势。结果表明,在12 mm/s扫描速度下获得的涂层耐磨性较优。

分别采用脉冲激光和连续激光作为选区激光熔融工艺的热源,研究了不同激光平均功率和脉冲占空比对Ti6Al4V钛合金试样致密度、表面粗糙度和显微组织等参数的影响。实验结果表明,相比连续激光,脉冲占空比为60%~70%的脉冲激光可以显著提高试样的表面质量,表面粗糙度最低为3.6 μm,使试样晶粒宽度由(1.14±0.23) μm减小到(0.85±0.18) μm,且能有效消除连续激光加工时因热应力累积导致的翘曲变形。

制备了一种纳米棒Pt-WO3螺旋微结构光纤布拉格光栅(FBG)氢传感器。采用飞秒激光对光纤布拉格光栅包层进行了螺旋微结构的制备,通过水热法合成了纳米棒WO3,然后分解Pt(acca)2前驱体,合成Pt-WO3纳米棒颗粒,将两种金属的原子比控制在Pt∶W=1∶5,将纳米棒Pt-WO3镀在FBG微结构包层上。相比镀Pt-WO3膜的标准FBG,Pt-WO3纳米棒微结构FBG氢传感器灵敏度提高了1.5倍,传感器在1%氢气体积分数下的响应时间为15~30 s,该传感器在氢气传感领域具有良好的应用前景。

为了进一步研究激光熔覆Ni-Al/Al2O3-13%TiO2金属陶瓷涂层的硬度及耐磨性,应用YLS-2000 光纤激光器在45钢基体上分别制备Ni-Al涂层及Ni-Al/Al2O3-13%TiO2金属陶瓷涂层。通过金相显微镜、扫描电子显微镜、X射线能谱分析、X射线衍射等系统地研究涂层的组织形貌、物相组成及元素分布。采用HXD-1000TB维氏硬度仪测定涂层截面显微硬度分布,利用M-2000磨损试验机进行磨损试验。结果表明,Ni-Al/Al2O3-13%TiO2金属陶瓷涂层的宏观成形质量较好,无裂纹,其涂层的截面最高硬度约为Ni-Al涂层的2倍,约为基体的4倍;其磨损体积约是45钢基体的1/8,相较于Ni-Al涂层的磨损体积降低了30%。Ni-Al/Al2O3-13%TiO2金属陶瓷涂层组织更加均匀致密,其硬度及耐磨性能相较于Ni-Al涂层及基体材料显著提升,该研究对于金属陶瓷材料的整体性能分析具有一定的参考意义。

针对铜铬合金激光表面改性质量快速无损检测的需求,提出了一种基于机器视觉的检测算法。首先采集试样表面形貌图像,然后使用自适应二值化方法从背景图像中分割视觉显著区域,再基于几何矩提取具有空间变换不变性的连通域形状特征,最后依据激光能量输入定义4种基本改性状态并训练支持向量机,以检测改性质量。使用MATLAB语言实现上述算法,结果表明:本文算法在特征提取及模型训练阶段的耗时约为45 s,检测速度为5×10 6pixel/s,检测准确率为97.0%。依据检测结果可进行相应的工艺参数优化。所提算法对光照等检测环境不敏感,可以实现激光表面改性质量的快速无损检测,且对工艺参数优化具有一定意义。

采用高温固相法制备了一系列Dy 3+,Sm 3+共掺杂的KAlSiO4荧光粉材料。实验结果表明,少量Dy 3+,Sm 3+的掺入没有改变KAlSiO4的晶体结构。当用Dy 3+的特征激发波长激发KAlSiO4∶1%Dy 3+,w% Sm 3+时,发射光谱显示,样品中存在从Dy 3+到Sm 3+的共振非辐射能量传递,同时色坐标移动很小,并发生了528 nm处的红移和713 nm处的蓝移现象;当用Sm 3+的特征激发波长激发KAlSiO4∶1.5% Sm 3+,v% Dy 3+时,发射光谱与KAlSiO4∶1.5% Sm 3+发射光谱相似,没有出现Dy 3+的特征发射峰,但Sm 3+在651 nm处的发光强度提高了6.5倍。这说明没有发生从Sm 3+到Dy 3+的能量回传,Dy 3+的引入促进了晶格的匹配,使得Sm 3+的发光强度得到大幅增强。通过理论计算得出从Dy 3+到Sm 3+的能量传递效率最高可达52%,能量传递相互作用是电四级-电四级相互作用。荧光粉的色坐标均在(0.41,0.51)附近,位于黄绿色区域。386 nm激发下的内量子产率从25.8%逐渐提高到42.6%。

为了提高脑电信号的分类准确率,提出一种基于人工蜂群算法和BP神经网络的分类方法。针对反向传播(BP)神经网络存在全局搜索能力差、对初始权重敏感和人工蜂群算法的搜索公式精于探索但疏于开发等问题,采用全局搜索因子来增强人工蜂群算法的开发能力,再加入交叉运算来解决人工蜂群算法的全局搜索。采用改进的算法来优化BP神经网络对初始权重敏感的问题,进而实现对脑电信号的分类。实验结果表明,所提算法对脑电信号的分类准确率更高,分类准确率达到91.5%,而且可以加快收敛速度。

有机-无机杂化钙钛矿发光二极管(PeLED)作为一种新型发光器件,具有原料来源广、器件制备简单和载流子迁移率高等优点,使其成为显示与发光领域的研究热点之一。由于PeLED存在发光稳定性差和器件均匀发光区域小的缺点,并且对于PeLED量子效率的测试没有统一的测量方法。鉴于此,提出一种新型的PeLED量子转化效率测量系统。首先采用小尺寸积分球并结合光谱测量系统对PeLED发射光进行收集,最终得到其量子转化效率。然后采用GaN发光二极管的数据作为标准数据,并对该系统的中心波长、亮度及辐射亮度进行校准。最后使用该测量系统测量PeLED器件的性能。实验结果表明,当电压为3.2V时,PeLED的外量子效率最高,值为0.089%,与参考值的误差不超过6%。

为了校正由活塞、倾斜和离焦而引起的波前误差,设计一种基于介电润湿效应的三液体透镜阵列。根据介电润湿的理论,构建介电润湿三液体透镜阵列模型,仿真模拟液体界面的面型随着电压的变化过程,并分析三液体透镜阵列对活塞误差、离焦误差和倾斜误差的波前补偿能力。仿真结果表明,三液体透镜阵列可以实现对不同类型波前误差的校正和补偿,峰谷值由补偿前的1.838λ减小到补偿后的0.285λ,方均根值由补偿前的0.424λ减小到补偿后的0.053λ,斯特列尔比由补偿前的0.161提高到补偿后的0.917。相关研究结果表明,三液体透镜阵列在无机械波前校正的领域中有着广阔的应用前景。

离轴非球面广泛应用于现代光学系统中,一般需要特定的光学辅助元件对其进行检测,为此提出一种逆向迭代非零检测法。该方法可以不借助光学辅助元件,适用于检测同一类的离轴非球面。首先设计检测光路,并采用逆向迭代法去除非零误差。然后对系统误差、调整误差和随机误差等进行分析补偿以及各项误差的处理方法。最后通过仿真模拟,逆向迭代求解离轴非球面的面形方均根值为0.133λ,与仿真模拟的实际面形一致,仿真拟合的残差在10 -5λ以内。逆向迭代非零检测法是针对离轴非球面一种高精度和通用型的非零检测方法。

利用棱镜和金属膜组成Kretschmann模块,有机膜、金属膜和玻璃片组成衬底模块,当两个模块相互靠近时,就会构成以纳米空气间隙和有机膜为导波层的双面金属包覆波导结构。双面金属包覆波导结构中激发的导模共振的共振角与纳米空气间隙厚度之间呈线性关系,当选择其中一个模式的反射率曲线为探测信号时,就可通过测量其共振角的变化实现纳米空气间隙厚度的测量。数值模拟计算结果表明,这种结构可以实现0~100 nm范围内空气间隙厚度的测量,测量分辨率可达1 nm。

显色指数是白光有机发光二极管的重要评价参数。为了得到具有高显色指数的白光有机发光二极管,采用真空蒸镀法制备了一系列器件。以NPB∶TPBi(1∶1)形成的激基复合物作为蓝色发光层可以降低白光有机发光二极管的制备难度和成本。与单层激基复合物发光层(3 nm)器件相比,采用双层激基复合物发光层(1.5 nm×2)有助于平衡激子分布,提高器件的显色指数。在此基础上,通过改变间隔层的厚度来调整激子的Dexter能量传输。当间隔层1(Spacer 1)的厚度为2 nm时,暖白光器件B2的最大功率效率为16.11 lm/W,其在5 V驱动电压下的显色指数高达95,其相关色温为2322 K。

基于多元函数泰勒公式和最优控制原理,首先,在塔克拉玛干沙漠部分中心区域(反演区域),利用2014年1月FY-3C微波成像仪10.65 GHz垂直极化的观测亮温、辐射传输模式(CRTM)的模拟亮温等资料,在原有地表发射率与2个影响因子的函数关系基础之上,构建了该区域1月份微波地表发射率与2、4个影响因子之间的线性反演模型。其次,以观测亮温为参考,分别将两种线性反演模型所得的地表发射率提供给CRTM模拟亮温,发现此时模拟亮温的平均偏差分别减少到原地表发射率模拟亮温平均偏差的56.36%和49.37%。最后,在整个塔克拉玛干沙漠地区(检验区域),选取用于反演日期中的1月18日、未用于反演日期中的1月29日,对两种线性反演模型进行了时间和空间上的独立性检验,结果表明,利用两种线性反演模型所得的地表发射率模拟亮温仍比原模拟亮温更接近观测,平均偏差也明显减小;两种线性反演模型对沙漠地区1月份地表发射率的反演具有一定的合理性和普适性,且4个因子的线性反演模型优于2个因子。

毛竹笋生长与毛竹产量及固碳能力有密切的关系,研究毛竹笋蓄积量与生物量之间的关系,探讨毛竹笋生物量变化规律,有利于了解毛竹笋的生长特性。利用地面LiDAR技术获取毛竹笋三维点云数据,进而构建毛竹笋三维模型,并计算其体积,尝试建立毛竹笋蓄积量转换为生物量的数学模型。试验结果表明:对于利用毛竹笋三维模型计算的体积与利用Simalian公式计算的体积,两者相关性高;通过样本检验发现,毛竹笋蓄积量与生物量的转换模型精度达到84.24%。以上研究表明,地面LiDAR可以为毛竹笋生物量的快速测算提供体积参数。

在光学传输矩阵的基础上,提出一种基于weighted Gerchberg-Saxton (GSW)算法的迭代聚焦方法。将利用传输矩阵求解调制相位的过程抽象为相位恢复问题,将传输矩阵与均方优化算子作为散射系统变换算子来迭代优化调制相位。通过仿真和实验证明,相比相位共轭法、均方优化算子,所提方法具有更显著的多点聚焦效果,为光场能量调控领域提供了新的思路。

针对人眼个性化差异,建立符合我国人眼数据的晶体光学模型,并实现相应的数字化加工工艺,具有十分重要的价值与意义。三维打印技术可根据晶状体的三维数字模型进行加工制造,步骤简单,成本低廉。依据实测角膜参数、眼内间距、各介质折射率以及人眼像差,重构晶体光学模型,建立以聚甲基丙烯酸甲酯(PMMA)、聚乳酸(PLA)为材料,1 mm厚的渐变折射率晶体模型,和以光敏树脂为材料,1 mm厚的单一折射率晶体模型。利用光固化成型(SLA)工艺打印单一折射率晶体模型,熔融沉积成型(FDM)工艺打印渐变折射率晶体模型。结果表明:FDM工艺打印的渐变折射率晶体模型台阶效应严重;SLA工艺打印的单一折射率晶体模型,应力大小为87.9 nm/mm,焦距与理论值偏差4.98%,表面粗糙度达120 nm量级。