内窥式二维光纤扫描探头及其驱动方法

基于压电换能器技术设计了一种应用于光学相干层析成像的新型内窥式二维光纤扫描探头,即利用两片压电陶瓷片和一片薄导电基片驱动光纤探头.该探头利用光纤悬臂的共振特性,通过对压电陶瓷施加等于光纤共振频率的混频信号,能同时激发光纤悬臂两正交方向上的振动,可以实现光纤悬臂的二维扫描.建立了理论模型并进行了有限元仿真分析,最后搭建了...     

单光纤扫描内窥成像制动技术研究

研究了一种单光纤扫描内窥成像系统,通过直径1 mm的压电陶瓷管驱动单根光纤沿螺旋线扫描并照射目标区域,同时收集散射光来构建图像.光纤扫描运动的精确控制和成像质量息息相关,研究发现光纤由原点出发沿螺旋线扫描结束后,需要回归原点以备下一个扫描成像周期.因光纤回归的时间内无法成像,利用光纤扫描制动控制光纤快速回归原点是提高扫...     

二维扫描镜像旋特性分析

扫描拼接技术由于原理简单、易于实现而被广泛应用于全景成像系统中,然而该系统中使用的二维扫描镜在工作过程中会引起图像旋转.对二维扫描镜引起的像旋进行特性分析能够指导全景成像系统中像旋校正.假设物理为球面,基于光学反射矢量理论基础对水平扫描和俯仰扫描进行像旋特性分析比较.仿真结果表明二维扫描镜在水平扫描时像旋角与旋转角比例为1∶1,而俯仰扫描不存在比例关系,可以对精确实现光机消像旋提供指导作用.     

光纤探头光谱特性校正方法研究

介绍了光纤用于可见光光谱传输衰减的校正方法。通过对光源不同情况下光谱数据的采集,得到光纤传输的衰减校正函数,用于对光纤衰减的校正,效果良好。     

以反射物镜作为卫星二维扫描成像扫描镜的新思路

对卫星成像系统的扫描机构的发展概况作了简单的介绍。在此基础上提出了另一种以反射物镜作为成像系统二维扫描机构的新的实施方案 ,并对系统的构成与工作原理、方案的优缺点和可行性进行了分析和讨论。与以往的同类扫描系统相比 ,方案思路新颖 ,方法巧妙 ,具有很高的参考与实用价值     

二维振镜扫描系统调向误差分析

对比分析现有光束扫描系统的优劣,提出采用二维振镜扫描系统作为多光谱集成靶标的光轴调向装置,光轴调向装置的调向精度影响多光谱集成靶标的校准精度。通过对二维振镜扫描系统调向误差进行分析,建立二维振镜扫描系统调向模型,并进行了二维振镜扫描系统调向误差测量实验。结果表明:二维振镜扫描系统的方位角误差和俯仰角误差小于8″,调向角误差小于9″,调向误差小于10″,能够满足多光谱集成靶标光轴调向精度要求。     

用于内窥光学相干层析成像的小型化预标定Lissajous扫描光纤探头

基于非对称光纤悬臂结构的Lissajous扫描光纤探头可实现低电压驱动下的大范围扫描成像. 本文研究了全封装的小型化预标定Lissajous扫描光纤探头. 通过优化设计与数值仿真, 选择了能实现高填充率Lissajous扫描的正交谐振频率, 确定了非对称光纤悬臂的结构参数. 全封装探头在5 mm工作距离处的焦点直径为2...     

利用光纤共焦扫描显微镜的轴向响应曲线测定压电陶瓷的逆压电伸缩效应

在光纤共焦扫描显微镜（FOCSM）的基础上,利用其轴向响应曲线的线性部分,给出了一种测定物体微位移的新方法。并用该方法精确测量了压电陶瓷微小的逆压电伸缩效应,分辨率可以达到5nm。     

三探头单纤光导探针测量二维气泡速度的实验研究

1前言气液两相流广泛存在于动力、化工等工业过程中，到目前为止，人们已开发了大量的实验测定方法，用于研究气液两相流空泡份额等。但是对气泡速度的测量研究并不多，主要原因在于气泡速度测量的困难性。近几年人们尝试使用激光多普勒测速技术、颗粒轨迹测速技术等测量气泡速度，这些测量方法不仅系统复杂，而且还有相应的限制条件，适用范围有限。利用相关测速技术可以测量一维气泡速度，其原理是：设距离为L的上、下游两个测点的传感器在时间间隔T内测得的随机气泡信号为X（t）和Y（t），而且X（t）和Y（t）为平稳和各态遍历，则相关…     

扫描近场光学显微镜中两类光纤探针传输特性的研究

采用局域模式耦合理论，对扫描近场光学显微镜中的两类光纤探针－腐蚀锥和熔拉锥的传输特性进行了比较和分析。给出了光在探针锥中传输时耦合效率的分布情况，以及传输效率随锥长，针尖直径和光波长变化的特性。     

Absolute Positioning of Scanning Probe Microscope Tip by Two-Wavelength Synthetic Method

In this paper, we describe the absolute positioning of a probe tip in a scanning Wiener fringe optical microscope (SWOM) using a synthetic wavelength method. Two laser beams with different wavelengths are superimposed and are incident on a sample surface. A synthetic fringe which has a longer period than that of the Wiener fringe obtained with a single wavelength is formed on the surface. The order of Wiener fringe which is utilized as a feedback signal in the microscope can be determined by the synthetic fringe. A sample with known structure was observed for various defined fringe orders using the SWOM.     

Effect of the Taper Shape upon Transmission Efficiency of Fiber Probes for Scanning Near-field Optical Microscopy

１ＩｎｔｒｏｄｕｃｔｉｏｎＩｎｒｅｃｅｎｔｙｅａｒｓ，ｔｈｅｓｃａｎｎｉｎｇｎｅａｒｆｉｅｌｄｏｐｔｉｃａｌｍｉｃｒｏｓｃｏｐｙ（ＳＮＯＭ）ｈａｓａｔｒａｃｔｅｄｍｕｃｈａｔｅｎｔｉｏｎｂｅｃａｕｓｅｏｆｉｔｓｕｌｔｒａｈｉｇｈｒｅｓｏｌｕｔｉｏ...     

金属覆层光纤探针近场特性研究

采用有限积分法对用于近场光学显微镜的旋转对称光纤探针进行了数值模拟计算,研究了光纤探针开口附近亚波长范围的电磁场及其能量密度的分布.计算结果表明,在探针外,光场为沿探针轴线方向的近逝波,其空间光场的分布与激励光场及其极化方向有关,在激励光场的极化方向出现了由感应电荷引起的边缘增强效应.同时研究了近场光纤探针的空间分辨率和样品处的电磁场能量,结果表明光纤探针孔的尺寸及其与样品的作用距离是影响探针的分辨率和样品内电磁场能量的重要因素.     

Electrical Scanning Probe Microscopy: Investigating the Inner Workings of Electronic and Optoelectronic Devices

Semiconductor electronic and optoelectronic devices such as transistors, lasers, modulators, and detectors are critical to the contemporary computing and communications infrastructure. These devices have been optimized for efficiency in power consumption and speed of response. There are gaps in the detailed understanding of the internal operation of these devices. Experimental electrical and optical methods have allowed comprehensive elaboration of input–output characteristics, but do not give spatially resolved information about currents, carriers, and potentials on the nanometer scale relevant to quantum heterostructure device operation. In response, electrical scanning probe techniques have been developed and deployed to observe experimentally, with nanometric spatial resolution, two-dimensional profiles of the electrical resistance, capacitance, potential, and free carrier distribution, within actively driven devices. Experimental configurations for the most prevalent electrical probing techniques based on atomic force microscopy are illustrated with considerations for practical implementation. Interpretation of the measured quantities are presented and calibrated, demonstrating that internal quantities of device operation can be uncovered. Several application areas are examined: spreading resistance and capacitance characterization of free carriers in III-V device structures; acquisition of electric potential and field distributions of semiconductor lasers, nanocrystals, and thin films; scanning voltage analysis on diode lasers—the direct observation of the internal manifestations of current blocking breakdown in a buried heterostructure laser, the effect of current spreading inside actively biased ridge waveguide lasers, anomalously high series resistance encountered in ridge lasers—as well as in CMOS transistors; and free-carrier measurement of working lasers with scanning differential spreading techniques. Applications to emerging fields of nanotechnology and nanoelectronics are suggested.     

实用化少模光纤的研究

针对大容量光纤通信系统,设计了一种实用化的椭圆纯硅芯少模光纤,给出了光纤的设计原理与参考标准,运用全矢量有限元法结合完美匹配层边界条件分析了光纤的传输特性.在1.4~1.65μm波长处,光纤处于稳定的HE_(11)和HE_(21)双模运转,模式有效折射率差大于1.8×10~(-3),避免了模间耦合和串扰;在工作波长1.55μm处,HE_(11)和HE_(21)模的色散系数分别为19.61和4.41ps/(nm·km),色散斜率分别为0.048和0.002ps/(nm~2·km),模场面积分别为97.17和143.96μm2,模式的衰减系数均小于0.21dB/km.该光纤的传输特性基本符合G.652和G.655光纤标准,可利用现有成熟的"预制棒拉丝工艺"制备,同时与波分复用技术相结合可以成倍提升光网络的传输容量,对于下一代通信网络带宽的提升具有重要意义.     

一种光纤SPR传感器光谱降噪的新方法

根据光纤SPR传感器光谱的特点和实验系统的实时性监测要求,提出了一种新的降噪方法--移动小波提升算法.该方法脱离傅里叶变换,将复杂滤波过程分解为若干可逆简单过程,处理快而准,无须额外内存.在共振波长为557.70 nm的理论光谱上加一定强度的高斯白噪声,得到了仿真光谱模型.分别用基于Haar,CDF(3.1),DD(4,2)和5/3小波的移动小波提升算法对此模型进行降噪,得到共振波长分别为556.45,564.06,557.27和557.91 nm.最后一种算法相对误差最小,仅0.037 7%.这比用经证实降噪效果较好的symletll小波降噪法得到的0.043 03%更低.不同时刻采集同一检测系统的多组光谱,其共振波长标准偏差为4.186 7 nm,经新算法降噪后降为1.560 8 nm,也优于symlet11小波降噪法的2.725 3 nm,研究表明,用移动小波提升算法降噪有效抑制了系统噪声,减小了噪声对检测共振波长的影响,保证了光纤SPR传感器的检测精度.     

利用二维相关红外光谱研究竹原纤维的热微扰作用

采用红外光谱法和二维相关光谱分析技术,对竹原纤维的热微扰作用进行了研究。通过竹材和服用竹原纤维的红外光谱图的比较,可以看出,和竹材相比,服用竹原纤维木质素和半纤维素含量明显 降低。从不同温度（50～120 ℃）服用竹原纤维的动态红外光谱图得出,在这个缓慢升温的过程中,温度只是一种微扰,并没有发生剧烈的氧化作用。最后,借助于二维相关光谱分析,研究了服用竹原纤 维和竹材在温度微扰作用下,红外光谱中各基团的相关变化情况。二者的二维相关红外光谱分析结果表明,服用竹原纤维和竹材都在1 655 cm-1处出现最强自相关峰,说明其对应的化学基 团对于温度变化十分敏感。二者的区别在于,在800～1 300 cm-1波段,竹原纤维只有几个较弱的自相关峰和交叉峰,而竹材在这一波段出现一个较强的5×5峰组,说明服用竹原纤维和竹材 的化学成分具有显著的差别,其对热微扰的敏感性大大降低。初步的研究结果表明,二维相关红外分析可以作为分析服用竹原纤维热微扰过程中结构动态变化的一种新方法,也为竹原纤维氧化机理的研究 提供了一种新手段。     

基于时分复用和窄波长扫描激光的长距离光纤布喇格光栅传感系统

提出了一种通过提高长距离光纤布喇格光栅传感系统容量,从而实现多传感点参量测量的新方法.采用时分复用、窄波长范围扫描激光方式,将多个中心波长相近的低反射率光纤布喇格光栅放置于系统的不同位置,构成准分布式光纤传感系统,实现了多个传感点参量的同时测量.同时提出了采用掺铒光纤和喇曼混合放大方法来延长传感距离.在系统的中间加入一个喇曼泵浦进行喇曼放大以此补偿光纤布喇格光栅反射的信号,系统末端的掺铒光纤利用前面喇曼泵浦剩余的泵浦功率产生自发辐射光并放大传感信号,使得整个系统的传感距离延长.实验证实：将三只中心波长均在1 580 nm附近,反射率均小于4%的光纤布喇格光栅,分别放置在系统的不同位置,在200 km处获得了15 dB的信噪比,反射信号明显|并且在200 km处的静态应变和温度实验中,线性度均达到了0.999以上.