为了降低智能手机PCBA电路板元件反光特性对图像灰度产生的干扰, 提高边缘连接的完整度, 减少伪边缘的数量, 本文对传统的canny算子进行改进, 用于提取智能手机PCBA电路板的边缘信息。首先, 兼顾滤波器去噪与梯度保持特性, 使用改进的具有“动态”惩罚因子的引导滤波器替代高斯滤波器, 减少边缘点的丢失。然后, 使用近邻域局部自适应阈值法取代传统双阈值法, 用于解决元件稠密区域存在灰度变化频繁背景与目标差异较小而导致阈值分割不准确的问题。实验结果表明, 当滑动窗口保持在19大小时, 具有最好的阈值分割效果, 伪边缘数量降到最低。本文方法处理后的图像, 拥有更完整细化的边缘, 伪边缘数量大大减少, 局部元件稠密区域, 边缘细节得到保留, 符合像素级手机PCBA电路板的边缘检测精度要求。

提出了一种基于高度信息的自由曲面可编辑投影显示技术。利用基于条纹投影的平面标定技术,建立了测量范围内的相位-高度映射表;采用高精度相移技术和三频时间相位展开方法,获得了自由曲面的水平和垂直相位分布信息;利用反向条纹投影技术建立了投影仪像素与相机像素间的几何及强度传递关系。利用该显示技术可在曲面上投影基于其高度信息的预期编码图像,实现高度信息的可编辑投影和三维显示。给出了在自由曲面上投影等高线和伪彩色编码、冰川雪线变化的动态过程及仿真实体添加等实例。

针对传感器数目小于源信号数目的欠定情形, 研究了基于压缩感知(CS)的欠定盲源分离(UBSS)问题。从欠定盲源分离和压缩感知的数学模型入手, 在源信号具有稀疏性的前提下, 将其转化为CS理论中的稀疏信号重构问题。在Sparco框架下建立了CS-UBSS两步法算法通用模型, 并理论证明了该模型的有限等距特性(RIP)。仿真结果说明了该算法模型针对语音信号和图像信号的可行性与适用性, 拓宽了UBSS问题的解决思路, 尤其是CS理论中性能优越的重构算法可以直接应用于源信号的恢复。

对掺铒光纤进行了伽马辐照实验, 根据辐照前后掺铒光纤的吸收系数和发射系数测试数据, 计算了掺铒光纤的吸收截面和发射截面。基于幂律模型建立了掺铒光纤吸收截面和发射截面的辐射模型。将吸收截面和发射截面的辐射模型代入掺铒光纤光源模型中, 仿真分析了掺铒光纤的辐射效应对掺铒光纤光源输出光谱及其特征参数的影响。结果表明: 与辐照前相比, 掺铒光纤被辐照后, 光纤光源的输出功率从9.32 mW衰减到4.30 mW; 平均波长从1531.60 nm漂移到1531.19 nm; 谱宽从8.79 nm变化到6.78 nm。最后通过实验验证了仿真结果的正确性。

研究了一种光子带隙光纤准直器。为了降低回波对光源的干扰, 通常光纤准直器的回波损耗不应低于60 dB。由于带隙光纤端面没有反射, 因此满足这一条件的带隙光纤准直器GRIN透镜入射面的倾斜角与普通光纤准直器不同。从高斯光束通过光学系统的一般模型出发, 利用矩阵光学和高斯光束耦合理论, 推导了光线传输矩阵。结合实际应用中光纤及GRIN透镜的参数, 仿真分析了尾纤与GRIN透镜之间的间距及GRIN透镜的参数对准直器回波损耗的影响。结果表明, 镀有增透膜时, 当光子带隙光纤准直器的GRIN透镜入射面倾角等于3°时, 回波损耗大于60 dB。研究结果对进行光子带隙光纤准直器的设计具有指导意义。

针对传统叠栅形式光栅存在制造难度大、安装要求高等缺点, 提出了一种用时间细分空间的单栅式时栅位移传感器。从光的粒子性出发, 分析了用正交变化的光场信号合成光场电行波的方法; 用点阵发光二极管(LED)模块作为交变光源, 用空间正交的光敏阵列直接耦合光强信号获取了反应空间位移的电行波信号; 最后, 通过检测电行波信号与激励信号过零点之间的时间差, 实现了对空间直线位移的测量。研制了原理样机, 采用普通机械加工方法对其进行了实验验证。结果表明, 在440 mm测量范围内, 样机的测量精度可达±2 μm。该单栅式时栅位移传感器减少了叠栅式传感器对安装工艺的要求, 提高了抗干扰能力; 采用的测量技术避免了传统粗光栅技术存在的精度难以提高、动态特性差等缺点, 为光学位移测量提供了一种不通过精密机械细分来提高测量精度的方法。

建立了空芯带隙型光子晶体光纤残余双折射理论分析模型，采用全矢量有限元法研究了光纤残余双折射产生的原因，最后搭建实验平台对空芯带隙型光子晶体光纤的残余双折射进行测试，并对光纤双折射的波长依赖性和温度稳定性进行了探究。仿真与实验结果表明，纤芯残余形变是导致残余双折射的重要因素，残余双折射随纤芯椭圆率的增大而增大，同时残余双折射的波长依赖性显著，温度依赖系数为0.3×10-9/℃。

研究了双程后向结构掺铒光纤光源的平均波长对泵浦功率的依赖性。实验结果表明，通过采用掺铒光纤滤波器以及选择合适的泵浦功率，平均波长随泵浦功率的变化能够降低到-9 ppm/mW。在-40~+60 ℃温度范围内，光纤光源的平均波长不稳定性小于33 ppm(峰峰值)。采用5 m长的掺铒光纤、泵浦功率55 mW与泵浦波长974.2 nm时，光纤光源输出光波的谱宽达到17 nm，功率达5.83 mW。

以光子晶体光纤环为研究对象，利用白光干涉仪测试了不同温度下保偏光子晶体光纤环和普通保偏光纤环内部的偏振交叉耦合强度分布，分析了光纤环中固定耦合点不同温度下的偏振耦合强度变化。结果表明，在-40 ℃~50 ℃的温度条件下，保偏光子晶体光纤环偏振耦合强度最大变化率为0.97%；普通保偏光纤环偏振耦合强度的变化率为4.71%，约为保偏光子晶体光纤环的5 倍。实验研究证明，光子晶体光纤环的偏振交叉耦合强度温度稳定性高于普通保偏光纤环的偏振交叉耦合强度的温度稳定性。

为对光纤磁敏感性进行研究，基于法拉第效应原理，利用琼斯矩阵建立了全光纤型光纤Verdet常数测量系统的传输模型。对输入端光纤、输出端光纤、被测光纤对系统输出的影响进行了分析与仿真，结果表明测量系统中输入端保偏光纤对系统输出有影响，输出端光纤及光纤种类不影响系统输出，并确定了被测光纤的有效被测长度。搭建测量系统对单模光纤进行测量，测量的单模光纤Verdet常数为0.52±0.01 rad/(T·m)，多根光纤测量结果在0.52～0.56 rad/(T·m)之间，且不同驱动电压下的测量结果与驱动电流成线性关系，说明系统线性度好。实验结果证明了此系统具有很好的可靠性与稳定性。