太赫兹互补金属氧化物半导体场效应管探测器理论模型中扩散效应研究

针对基于经典动力学理论传统模型中忽略扩散效应的问题,通过对基于玻尔兹曼理论的场效应管传输线模型的理论分析,建立了包含扩散效应的太赫兹互补金属氧化物半导体(CMOS)场效应管探测器理论模型,研究扩散效应对场效应管电导及响应度的影响.同时,将此模型与忽略了扩散效应的传统模型进行了对比仿真模拟,给出了两种模型下的电流响应度随温度及频率变化的差别.依据仿真结果,并结合3σ原则明确了场效应管传输线模型中扩散部分省略的依据和条件.研究结果表明:扩散部分引起的响应度差异大小主要由场效应管的工作温度及工作频率决定.其中工作频率起主要作用,温度变化对差异大小影响较为微弱;而对于工作频率而言,当场效应管工作频率小于1 THz时,模型中的扩散部分可以忽略不计;而当工作频率大于1 THz时,扩散部分不可省略,此时场效应管模型需同时包含漂移、散射及扩散三个物理过程.本文的研究结果为太赫兹CMOS场效应管理论模型的精确建立及模拟提供了理论支持.     

血液成分变化对皮肤漫反射光谱及肤色的仿真分析

皮肤的漫反射光谱中包含丰富的组织信息,已被广泛应用于生理参数的检测,但由于人体生理参数变化复杂、多种情况下光学数据采集困难等因素,其在无创外周血液生理参数检测技术的发展及应用中受到了限制。鉴于此,使用蒙特卡罗模拟方法仿真了不同总血红蛋白、含氧血红蛋白、脱氧血红蛋白、高铁血红蛋白等多种外周血液成分浓度对皮肤的漫反射光谱及肤色的影响,提出了基于色谱融合的发绀成因分析方法。结果表明,皮肤的颜色特征可区分健康、黄疸病以及发绀,而分析方法解决了仅使用肤色很难对发绀现象的成因进行准确区分的难题。     

Multi-target real-time ranging with chaotic laser radar

We demonstrate the feasibility of multi-target real-time ranging with a chaotic laser radar. The used chaotic laser is emitted by a semiconductor laser with optical feedback. We design a proof-of-concept experiment based on the correlation detection and realize the range measurements of two targets simultaneously. The range resolution of 9 cm between two targets is achieved, which is limited by the bandwidth of the used real-time oscilloscope. A preliminary experiment of chaotic laser coherence is carried out to verify the high resolution of the chaotic lidar.     

混合教学模式在《光电仪器电子学实验》中的运用探索

高等学校实验教学承担着培养学生实践能力、创新能力和综合素质的重要任务。传统的实验教学模式在实验内容设置和安排上缺乏对学生自主研究、深度参与及提高综合能力的考虑,因而不利于学生个性和创新精神的养成。以《光电仪器电子学实验》课程为例提出了线上线下双反馈一体化的混合式实验教学模式。通过线上线下双反馈一体化的实验教学模式,可以形成一个发现问题、及时反馈、调整实验教学方案、跟踪评价并持续改进的闭环教育过程,有效提高学生学习的自主性、积极性,提高学习效果。     

超高速高性能门控型三分幅相机

提出了一种改进块匹配宏块分布排列的快速传感器电子稳像算法,通过陀螺传感器测量摄像系统的抖动,利用小范围快速块匹配算法估计局部运动矢量,再运用最小二乘法解算全局运动矢量.小范围快速块匹配算法得到的局部运动矢量准确度高,仅需部分局部运动矢量即可准确解算出全局运动矢量.基于此在保证运动矢量准确度情况下,对块匹配宏块的分布排列进行了改进,从而减少匹配宏块数量加快算法速度.通过对宏块网格模型的分析,得出对小范围快速块匹配算法进行宏块分布改进的方案,进而设计出快速传感器电子稳像算法.仿真及实验表明:运算时间提高89%左右,且算法准确度略高于改进前算法.     

改进块匹配宏块的快速传感器电子稳像方法

提出了一种改进块匹配宏块分布排列的快速传感器电子稳像算法,通过陀螺传感器测量摄像系统的抖动,利用小范围快速块匹配算法估计局部运动矢量,再运用最小二乘法解算全局运动矢量.小范围快速块匹配算法得到的局部运动矢量准确度高,仅需部分局部运动矢量即可准确解算出全局运动矢量.基于此在保证运动矢量准确度情况下,对块匹配宏块的分布排列进行了改进,从而减少匹配宏块数量加快算法速度.通过对宏块网,格模型的分析,得出对小范围快速块匹配算法进行宏块分布改进的方案,进而设计出快速传感器电子稳像算法.仿真及实验表明:运算时间提高89％左右,且算法准确度略高于改进前算法.     

基于视频的非接触式多人运动状态下心率实时检测

心血管疾病已成为了人类的第一大杀手,心率作为表征心血管状况重要指标,其临床及日常监测对预防心血管疾病引起的猝死具有重要意义。设计了一个基于视频的非接触式运动状态下多人心率实时检测系统,通过人脸检测与人脸跟踪技术实现多人实时准确检测跟踪,并采用感兴趣区域自适应提取与ASF滤波算法,抑制了IPPG信号中的运动伪差,实现了高信噪比脉搏波信号提取。采用医用指夹式血氧仪进行对比实验,二者的均方根误差为4.1280BPM、相关系数为0.812。Bland-Altman分析结果显示,大多数点分布在95%的置信区间内,表明设计的心率监测系统与标准指夹式测量结果具有较好的一致性。     

基于变形镜的气动光学效应仿真实验研究

基于高速飞行器流场光传输数据和变形镜系统,提出了一种气动光学效应半实物仿真方法。根据流体力学、统计、几何和物理光学等理论,建立远场目标的光学传输模型,获得气动光学效应引起的目标光波的波前畸变数据,控制变形镜系统调制光波来仿真生成畸变。完成了初步验证,建立了一个超音速飞行模型(马赫数Ma=5)并进行了仿真实验,计算了实验的波前仿真误差,并分析了成像偏移和模糊特性。对高速飞行中的气动光学效应进行仿真,在实验室条件下实现对相关成像系统性能和校正技术的测试。     

光反馈半导体激光器产生低频起伏与高维混沌信号及其演化过程

利用光反馈半导体激光器产生了低频起伏及关联维数为12.2的高维混沌状态. 实验研究了低频起伏到高维混沌的演变过程. 实验表明,当偏置电流I_b <1.03I_th时,随着反馈强度的降低,低频起伏的峰峰值先增大后减小,平均周期一直减小,直至进入稳定状态,但不能转化为混沌. 当偏置电流I_b >1.03I_th时,随着反馈强度的降低,低频起伏的峰峰值一直增大,平均周期一直减小 关键词： 低频起伏 混沌 半导体激光器 反馈     

掩星状态下的太阳形状及强度的理论及数值分析

提出了一种掩星状态下获得太阳形状及强度的方法,并进行了理论推导,建立了数值仿真模型。建立了无大气折射效应下的太阳形状及强度矩阵,并以此作为参考,通过阿贝尔积分公式及折射率垂直剖面反演得到经大气折射后的太阳像面任意位置处的大气弯曲角,根据弯曲角计算得到掩星后太阳像面各个点位置相对于不发生掩星时的位移,根据参考像面即可得到掩星后的太阳像面形状及强度矩阵。 仿真结果表明,采用此模型能实现掩星状态下,不同轨道位置,任意切点下的太阳形状及强度分布。 同时,以卫星轨道高度600 km作为仿真算例,模拟获得了从5~60 km不同正切点高度位置处相应的太阳形状及强度分布,并且仿真得到了云层遮挡下的太阳强度分布图。此模型对应用于卫星姿态部件的测试标定、遥感技术及材料测量等领域,实现能够较为真实地反映太阳形状及强度的太阳模拟器,具有较高的参考价值。