为了增加喇曼光纤放大器(RFA)的输出带宽, 减小增益平坦度。利用OptiSystem软件仿真分析了不同参数设置下的增益特性与泵浦源的关系, 对泵浦功率、泵浦波长、光纤长度和有效作用面积进行了优化设计与仿真。仿真结果表明: 提出的优化方法可使RFA的增益在设定范围内获得最大值, 并且通过改变相关参数得到较好的增益平坦度。
喇曼光纤放大器 受激喇曼散射 喇曼增益 非线性效应 仿真优化设计 Raman fiber amplifier stimulated Raman scattering Raman gain nonlinear effect imitation and optimization design
浙江大学 信息与电子工程学院, 浙江省先进微纳电子器件与智能系统重点实验室, 浙江 杭州310027
声表面波(SAW）器件广泛应用于极端环境传感, 硅酸镓镧(LGS）是常用高温压电晶体, 但高温下应变胶因结合力导致应变传递效果不佳。该文研究了高温环境下应变传感的过渡层薄膜技术, 提出了一种新的过渡层薄膜解决方案及其工艺技术, 可实现高温应变胶水传递应变更稳定的效果。结果表明, 采用溅射Al再氧化可显著提升LGS与高温胶的结合力, 从而实现很好的应变传递, 使用这种过渡层实现了500 ℃下超大量程(1 000 με）测量。
高温应用 高温应变测量 应变传递 压电晶体 声表面波(SAW) high temperature applications high temperature strain measurement strain transfer piezoelectric crystals surface acoustic waves(SAW)
1 天津大学 精密仪器与光电子工程学院 光电信息技术教育部重点实验室，天津 300072
2 北京华科创智健康科技股份有限公司，北京 100195
针对超声图像边缘较弱且不连续、图像灰度分布不均的特点，提出一种基于多方向、多频率的Gabor滤波融合多尺度水平集的边缘提取算法。将超声图像成像的不连续性看作随机方向的纹理，利用Gabor滤波的方向性进行不同角度的滤波，通过最大值融合多图像，得到待分割区域和背景之间的差异且最大程度地保留原图像信息的中间图像。同时，使用多中心频率的Gabor滤波核以满足超声图像复杂的频率分布特性，并通过均值融合的方式减弱噪声的影响。再针对融合图像边缘较弱且灰度变化不均的缺陷，改进传统的局部聚类水平集方法，采用不同方差大小的高斯卷积核来适应图像不同部分的灰度变化情况，通过均值融合构造多尺度能量函数。通过在增强图像上迭代改进后的多尺度水平集函数，获取最终边缘。为验证算法的有效性，对胃部超声图像进行测试，分割结果的相关性系数和敏感性系数分别达到了0.856和0.910，相比传统局部强度聚类水平集方法分别提升了20.7%和5%。实验结果表明，该算法可以显著提高超声图像边缘提取的连续性和准确性，有效降低因超声图像灰度不均和边缘较弱造成的过分割现象。
超声图像分割 边缘提取 Gabor滤波 水平集方法 ultrasound image segmentation edge extraction Gabor filter level set method
1 天津大学精密仪器与光电子工程学院,光电信息技术教育部重点实验室, 天津 300072
2 北京华科创智健康科技股份有限公司, 北京 100195
针对合成孔径连续声束合成(SASB)算法渡越时间存在误差,会带来严重伪影的问题,提出线性约束最小方差(MV)准则和SASB算法相结合的内镜超声成像(SASB-MV)算法。该算法首先对各个虚拟源点进行固定聚焦,获取成像点的超声回波信号矢量,根据成像点的超声回波信号矢量构建样本协方差矩阵;然后由线性约束最小方差准则构建权值矢量;最后,通过权值矢量和超声回波信号矢量得到成像点的高分辨率回波信号值。在Filed Ⅱ中进行散射点仿真实验和圆形暗斑仿真实验。实验结果表明本文算法的横向分辨率相比动态接收聚焦算法(DRF)和SASB算法分别提高了59.1%和31.2%,同时图像对比度分别提高了44.7%和16.2%。
成像处理 超声成像 超声内镜 波束合成 最小方差准则 合成孔径
1 天津大学 精密仪器与光电子工程学院 光电信息技术教育部重点实验室, 天津 300072
2 北京华科创智健康科技股份有限公司, 北京 100195
医学超声图像是医生诊断人体组织病变的重要依据, 而医学超声图像中固有的散斑噪声易造成纹理信息的破坏, 影响医生对组织器官的判断, 因此, 医学超声图像的去噪处理倍受关注。针对目前医学超声图像去噪算法无法保持图像纹理这一局限性, 本文提出分数阶微分加权的引导滤波算法。算法首先通过对数变换, 将难以去除的散斑噪声转换为加性噪声; 再结合分数阶微分算法, 根据像素与边缘纹理的相关性设计纹理因子, 并使用该纹理因子改进引导滤波方法; 最后, 通过改进的引导滤波器生成医学超声图像的处理结果。本文对猪胃和猪气管超声图像进行了算法实验, 实验结果表明, 本文算法相较于经典引导滤波算法, 其结构一致性因子提升20.1%, 无参考图像锐化因子提升3.3%, 能够在去除散斑噪声的同时有效保留图像边缘纹理结构, 对于医学超声图像具有良好的适用性。
医学超声图像 保边去噪 引导滤波 分数阶微分 纹理因子 medical ultrasound image edge-preserving filter guided image filtering fractional differential texture factor
1 国防科学技术大学 机电工程与自动化学院，湖南 长沙 410073
2 福建工程学院 信息科学与工程学院，福建 福州 350108
3 浙江大学 信息与电子工程学院，浙江 杭州 310027
4 南昌陆军学院，江西 南昌 330100
用反应磁控溅射法在柔性聚酰亚胺衬底上沉积了ZnO压电薄膜，并制备了基于ZnO压电薄膜的柔性声表面波(SAW)器件。制备的柔性SAW器件显示了良好的谐振性能，而且展现出两个波模式: 模式0和模式1。当波长为32 μm，ZnO厚度为4 μm时，SAW器件的模式0和模式1的谐振频率分别为34.4 MHz 和158.5 MHz，对应声速为1 100.8 m/s 和5 072 m/s。模式0为已知的瑞利波，模式1为新的高频模式。 沉积了不同厚度的ZnO薄膜制备柔性SAW器件，进一步分析了薄膜厚度对SAW器件和模式1的影响。分析认为该高频模式不是传统硬质衬底上SAW器件产生的Sezawa波，而是S0兰姆波，并且是有衬底情况下的S0兰姆波。文中还采用Comsol仿真分析了新的高频模式1的粒子振动位移，结果和S0兰姆波粒子振动位移一致，从而验证了其为广义兰姆波的正确性。
声表面波器件 柔性衬底 聚酰亚胺衬底 压电薄膜 波模式 S0兰姆波 Surface Acoustic Wave(SAW) device flexible substrate polyimide substrate piezoelectric film wave mode Lamb wave
贵州大学 大数据与信息工程学院 新型光电子材料与技术研究所, 贵州 贵阳 550025
采用射频磁控溅射技术在Si(111)基片上制备金属锰膜, 用椭圆偏振光谱在2.0~4.0eV光子能量范围内研究了溅射压强对锰膜光学性质的影响.分别用德鲁得-洛伦兹模型以及有效介质模型对椭偏参数进行拟合, 结果表明随压强增大薄膜致密度先增大后减少; 折射率随压强增大先减少后增大; 而消光系数随压强的变化与光子能量有关, 在低能量区变化复杂, 高能量区随压强增加与折射率规律一致.分析表明上述变化与薄膜的致密度密切相关.
射频溅射 金属锰膜 溅射气压 椭偏光谱 radio frequency sputtering metal manganese film sputtering pressure spectroscopic ellipsometry
浙江大学 信息与电子工程学系, 杭州 310027
圆柱形介质加载四臂螺旋天线因宽波束、圆极化、体积小等优点被认为是微小卫星天线的理想方案。为了解决介质加载四臂螺旋天线制作的难点, 提出了一种全新的磁控溅射金属化加激光刻蚀的新工艺, 采用计算机数控结合激光刻蚀的柔性加工技术, 制作出3维立体的四臂螺旋结构, 制备了应用于微小卫星系统的介质加载四臂螺旋天线, 相对于传统工艺, 大大提高了加工精度, 并缩短了加工周期。结果表明, 天线的电气性能达到了设计要求, 且具有良好的机械性能。该研究为以后此类曲面共形天线的制作提供了参考。
激光技术 介质天线 柔性加工 四臂螺旋 磁控溅射 laser technique dielectric-load antenna flexible manufacture quadrifilar helix magnetron sputtering
1 浙江大学 信息与电子工程学系, 浙江 杭州 310027
2 英国博尔顿大学 可再生能源和环境技术研究所, 博尔顿 BL35AB
提出并制备了基于聚酰亚胺柔性衬底的声表面波(SAW)器件。在柔性聚酰亚胺衬底上低温反应磁控溅射沉积了ZnO压电薄膜; 采用X射线衍射仪, 扫描电子显微镜, 原子力显微镜等设备对ZnO薄膜进行了检测, 结果表明: ZnO薄膜晶粒呈柱状生长并且(002)择优取向, 膜粗糙度小于9 nm, 适合制作压电器件。在柔性衬底上制备了基于ZnO压电薄膜的SAW器件, 该器件表现出良好的谐振性能。采用矢量网络分析仪检测器件的传输曲线, 实验结果与仿真结果具有很好的一致性。随着波长减小, 谐振频率和相速度增加, 当ZnO厚度为4 μm, 波长为8 μm时, 器件的谐振频率为268 MHz, 相速度为2 144m/s, 机电耦合系数为1.1 %; 当ZnO厚度增加时, 此叠层结构的声表面器件的叠层声速也增加。
柔性衬底 ZnO薄膜 压电薄膜 声表面波器件 flexible substrate ZnO thin film piezoelectric film Surface Acoustic Wave(SAW) device
