第八届亚洲物理奥林匹克竞赛中实验考题的分析

介绍了第八届亚洲物理奥林匹克竞赛中实验考题——"干涉法测量玻璃热膨胀系数和折射率温度系数"的内容、实验原理,并对实验的考试结果进行了分析.     

用于显示的透射型法布里-珀罗光调制器

提出了一种用于显示的,基于透射型法布里-珀罗干涉的微机电系统(MEMS)光学调制器。基于多光束干涉原理分析了调制器的光学特性,推导出了调制器结构的特征参量。分析表明,当调制器的腔长为cλ/4时,透射光可以实现暗态显示;当调制器的腔长取为零或cλ/2时,透射光可以实现亮态显示。通过控制法布里-珀罗腔长,就可实现调制器的明暗调制。理论上证明了该调制器用于显示的可行性。设计了一种基于微机电系统的透射型法布里-珀罗光学调制器结构,该调制器的理论衬比度达到150。仿真结果表明,该调制器具有2.4 V的低电压静电驱动性能。     

迈克尔孙（Michelson，Albert Abrahan，1852-1931）德国-美国物理学家（Physicist，Germany—America）

迈克尔孙出生于德国普鲁士，后随父母到美国。17岁进入美国海军学院，1873年毕业，后在学院当讲师。1887年在他的同事美国化学家莫雷的帮助下，发表了后来称为迈克尔孙-莫雷实验的结果；没有干涉条纹、也没有明显的地球相对于以太的运动。这是科学史上一次重要的否定性的实验，对爱因斯坦髓的相对论学说的形成作出了重要贡献。1907年，由于他以测定光速和研究地球相对其周围空间的运动，成为美国第一个获得诺贝尔奖的人。     

对物体沿散斑片纵向移动二次曝光全息干涉条纹的诠释

从光学几何关系出发,推导了在平行光照明、物体沿散斑片纵向方向微小移动情况下的一种全息干涉条纹的解释方法.该方法可以根据任一瞬间的条纹间距测量物体的位移,并适用于实时全息监测的定量分析,对全息干涉计量术提供有效的条纹解释方法和物体位移的计算方法.     

一种新型密集波分复用滤波器的调谐特性分析

研究了一种新型模拟双折射结构DWDM滤波器的中心频率和带宽的可调谐特性.研究表明：当给定满足一定平坦化要求的光谱透射率所需的各模拟波片中偏振旋转器的旋转角时,通过模拟波片中楔形介质对的相对位移来调节光在各模拟波片中的光程差,同时保持光程差仍满足特定的比例关系,可实现中心频率及带宽的调谐.当光在各模拟波片中的光程差变化较小时,可实现中心频率的调谐,此时带宽的改变很小,可忽略不计；随着光程差变化的不断增大,带宽的改变则不能忽略.     

低频液体表面波激光衍射条纹的特征

用激光衍射法实现了低频液体表面波稳定、清晰、反衬度非常高的条纹,并发现了缺级现象.理论上分析了表面波的光衍射效应,得到了衍射光场和表面波之间的解析表达式,表达式包括衍射因子和干涉因子.通过对衍射因子和干涉因子的分析,得到衍射条纹空间分布与表面波波长的关系、条纹的半角宽度与入射激光光斑覆盖表面波的个数和入射方向的关系、衍射光强度与表面波振幅的关系,并解释了条纹缺级现象.     

干涉条纹边缘检测方法的比较与改进

研究了干涉条纹边缘检测中的Sobel算子和Laplacian算子,针对二者使干涉条纹变粗和模糊的现象,提出了改进的Laplacian算子。该改进算子先对干涉条纹利用Gauss函数进行平滑,然后再作Laplacian变换。实验结果表明,改进的Laplacian算子克服经典算子的不足,获得清晰的条纹边缘,满足了干涉条纹后续处理要求。     

Audio watermarking based on psychoacoustic model and critical band wavelet transform

Watermark embedding algorithm based on critical band wavelet transform of digital audio signal is proposed in this paper. The masking threshold for each audio signal segment was calculated on the basic of psychoacoustic model. According to the similarity between critical band of human auditory system and critical band wavelet transform, a watermark was embedded into the low-band and mid-band coefficients of digital wavelet. The embedding strength was adaptively controlled by the masking threshold. The experiment results show that the embedded watermark signal is inaudible, and the watermarked audio signal has good robustness against many attacks such as compression, noise, re-sampling, low-pass filtering.     

Spatial symmetry of head-related transfer function

Methods for analyzing the spatial symmetry of head-related transfer function (HRTF) are proposed. The influences of anatomical structures on the symmetry of HRTF are investigated using HRTFs measured on KEMAR mannequin and human subjects. Results show that for KEMAR mannequin, pinnae destroy the front-back symmetry of HRTF above 5 to 6 kHz, while for human subjects the frequency reduces to 2.5 kHz because of the locations of ears. Furthermore, at low and median frequencies, HRTF is approximately left-right symmetrical. While as frequencies increase, the asymmetry caused by the fine anatomical leftright differences appears. The starting frequency and the extent of the left-right asymmetry in HRTF depend on individuals. The analyses demonstrate the spatial symmetrical characteristics of HRTF and the frequency ranges in which the current binaural models are valid.     

干涉测量用半导体激光器驱动电源

设计了一种可调制的高稳定度半导体激光器驱动电路。该电路的直流稳定度高达1.5×10-5，输出电流在0～200mA内连续可调，长时间工作（12h以上）电流变化小于1μA；在直流基础上注入100kHz～300kHz的调制电流，其调制深度为0～100mA连续可调，可实现在激光干涉测量中对光波频率和光波强度的调制。将该电路驱动的光栅外腔半导体激光器和辅助温度控制电路应用于光干涉测量技术中，得到了功率稳定、波长单一的激光输出，解决了激光器的跳模现象，完成了对远距离微小振动（纳米量级）的测量。