前沿动态CSCD

对比激光辐射：纳米光学天线新进展
　　美国伯克利实验室的研究人员研发出一种纳米光学天线,可极大增强原子、分子和半导体量子点的自发辐射。该进展为发光二极管在短距光通信,包括光学互连芯片和其他潜在应用方面取代激光器开启了大门。伯克利实验室材料科学分部的电气工程师 Eli Yablonovi 说：“与受激光辐射相比,自发光辐射一直不被重视”。“但是,利用恰当的光学天线,自发光辐射实际上可以比受激光辐射更快。”Yablonovitch任教于加州大学伯克利分校,指导美国国家科学基金会中心从事节能电子科学（E3S）的研究,同时他也是伯克利Kavli 能源纳米科学研究所（ Kavli ENSI ）的成员之一。他率领的团队,使用金制成的外部天线,使铟镓砷磷制成的纳米棒的自发光辐射有效增强了115倍。这个接近200倍的增加,在减小受激光辐射和自发光辐射速度差方面,具有里程碑意义。当增加到200倍时,自发辐射率会超过受激辐射率。 Yablono-vitch说,“我们相信利用光学天线,自发辐射率增强有可能超过2500倍,同时保持50％以上的发光效率,”采用光学天线增强型发光二级管替换微芯片上导线,将实现更快的光互连和更强的计算能力。该项研究成果发
　　表在美国国家科学院学报（ PNAS）中,论文题为“光学天线增强型自发光辐射”。在高科技的世界,激光无处不在,已经成为高速光通信的主力。然而,激光在诸如1m或更小的短距光通信方面也存在弊端--他们消耗过多电能,通常会占用太多空间。发管二极管将成为更有效的替代选择,但却受限于它们的自发辐射率。     

基于联合变换相关的机载航空相机像移测量

为了提高像移测量精度,针对机载航空摆扫相机提出一种坐标变换法和图像相关法相结合的像移测量方法。利用坐标变换法得到初始像移速度,利用图像联合变换相关法对像移速度残差进行补偿。联合图像通过一个面阵CCD获得,该面阵CCD放置在相机焦平面上并与成像线阵TDI CCD平行,其输出的当前图像与参考图像合并构成联合图像进行二维空间联合变换相关运算,得到像移修正矢量。对该矢量分别在相机摆扫方向和载机飞行方向进行分解,从而得到摆扫像移和前向像移的修正量。仿真实验结果表明,在输入图像信噪比为4 dB时,像移测量误差在0.1 pixel以内。     

光纤光谱仪的多样化组装及应用——介绍一个仪器分析实验

介绍了一个本科生的仪器分析实验——光纤光谱仪的多样化组装及应用。利用光源、光纤和电荷耦合器件检测器等部件,组装出紫外-可见光谱仪、分子荧光光谱仪、近红外光谱仪、拉曼光谱仪和激光诱导荧光光谱仪。通过本实验,不仅能够拓展传统光学实验的内容,而且可以通过自己动手组装仪器,培养学生的专业实践能力和知识应用能力。     

Non-contact evaluation of the resonant frequency of a microstructure using ultrasonic wave

This paper presents a novel non-contact method for evaluating the resonant frequency of a microstructure, Firstly, the microstructure under test is excited by ultrasonic waves. This excitation method does not impose any undefined load on the specimen like the electrostatic excitation and also this is the first actual use of ultrasonic wave for exciting a microstructure in the literature. Secondly, the amplitudes of the microstructure are determined by image edge detection using a Mexican hat wavelet transform on the vibrating images of the microstructure. The vibrating images are captured by a CCD camera when the microstructure is vibrated by ultrasonic waves at a series of discrete high frequencies （〉30 kHz）. Upon processing the vibrating images, the amplitudes at various excitation frequencies are obtained and an amplitude-frequency spectrum is obtained from which the resonant frequency is subsequently evaluated. A micro silicon structure consisting of a perforated plate （192 × 192 μm） and two cantilever beams （76 × 43 μm） which is about 4 μm thickness is tested. Since laser interferometry is not required, thermal effects on a test object can be avoided. Hence, the setup is relatively simple. Results show that the proposed method is a simple and effective approach for evaluating the dynamic characteristics of microstructures.     

高能X光照相CCD成像系统的模糊效应

 指出了景深、可见光衍射、辐射输运是CCD图像接收系统模糊效应的3个影响因素。用MCNP方法研究了转换屏内的辐射输运，给出了不同入射光子能谱和转换屏厚度下转换屏内能量沉积随半径的变化关系。结果表明:能量沉积随转换屏厚度的增加而线性增加；辐射输运引起的模糊与光子能谱有关，但硬化谱引起的模糊随转换屏厚度的变化小于非硬化谱；转换屏内的辐射输运是CCD图像接收系统模糊效应的主要影响因素；辐射输运引起的模糊和高斯模糊是不同的。     

多面体模具角参数自动测量方法的研究

多平面冷反光镜模具质量的好坏直接影响着出射光束照度的均匀度和出射光束的定向性，目前使用的检测方法存在测量过程繁琐费时，测量精度低等缺点。本文介绍了一种利用ＣＣＤ线阵光电探测器研制的多面体模具角参数自动测量系统。该装置采用光学方法，将待测的几何参数——两相邻平面间夹角α转化为测量该两平面反射光聚焦光斑的距离，然后用ＣＣＤ图像数据采集系统处理数据。使整个系统简单、紧凑，适用范围广，对不能接触测量或因面形太小或因形状复杂而难以测量的平面夹角均可进行测量。本文亦讨论了实验数据处理，并根据实际情况，采用重心法计算光斑中心位置，使测量精度有了很大提高。最后给出了利用该系统测量的结果。     

新型塑料导线直径在线测量系统

本文提出了一种用线阵ＣＣＤ非接触实时测量塑料导线直径的仪器，它有如下特点：（１）采用了对被测目标所发出的烟雾不敏感的光学系统，提高了测量精度；（２）采用工作于脉冲方式的大功率近红外ＬＥＤ做照明光源，其寿命比采用白炽灯作为光源大为增长，同时缩小了体积并有利于抑制可见光的干扰；（３）对电信号采用了两级滤波、直流恢复、自适应阈值二值化等处理技术；（４）采用定标的方法来消除目标位置移动的影响，提高了测量精度，降低了加工装配精度要求。现场使用证明，它能长期可靠地工作，总的测量误差小于±０．０２ｍｍ。     

一种位相板衍射图样的图像处理新方法

本文介绍了在半导体激光光纤和位相板相结合的准直情况下，利用ＣＣＤ探测器测量大尺寸形位误差的原理，并针对位相板衍射图像的特点，提出了一种处理此类衍射图样的图像处理新方法——投影法。同在时间上采用的多次平均的方法相比较，投影法相当于采用了空间上的平均，消除了ＣＣＤ表面保护玻璃形成的干涉条纹的影响，对空气扰动也起到了很好的抑制作用。并且使二维图像处理变为一维计算，大大提高了计算速度     

线阵CCD拼接技术的应用

介绍采用性能先进的线阵CCD器件拼接技术实现光学系统的技术要求,给出了使用结果。     

天文观测相机低噪声CCD视频处理电路的分析与设计

在讨论天文观测相机低噪声视频处理电路的基础上,对前置放大、差分放大、可编程增益放大、相关双采样及16bit模数转换等关键组成部分进行了分析,给出各组成部分的设计方法。对所设计的低噪声视频处理电路进行了PSPICE仿真和实验测试,仿真和实验结果表明,该视频处理电路在本身引入噪声较小的同时,有效地抑制了CCD的复位噪声和1/f等低频噪声,使天文观测相机的整机噪声<15e-,达到了指标要求。