利用声光效应实现信息传输及再读取

利用声光效应通过调制激光传输声音信号,使用调幅电路将声音的电信号加载在高频信号上,信号驱动超声波换能器振动,超声波作用在激光入射的声光介质中产生声光效应使激光产生相应的衍射,衍射光斑光强随声音信号同步变化,光电探测器通过探测衍射光强产生相应电压,对输出电压信号的处理后就可以还原声音信号.     

音乐与神经细胞

欧洲的物理学家建立了一个模型,提出某些声音听起来很悦耳,是由于这种声音有韵律地触发听觉系统的神经细胞.研究人员说,他们的模型表明,对于悦耳的音频,神经信号的间隔是有规律的,而对于难听的音频,神经信号的间隔是无规律的.     

基于激光偏振特性的水下声信号探测方法研究

水下航行体辐射的声波传播到水-空气分界面上时,会在水表面形成微扰,使水表面元产生微倾角.提出一种利用激光偏振特性对水下声信号进行探测的方法,不直接利用散射光强信息,而是利用激光在布儒斯特角附近入射水表面时,反射光偏振特性随入射角剧烈变化的特点对水表面微扰进行高精度探测.建立了该方法的理论模型,得到了入射波、出射波垂直分...     

用MATLAB模拟信号检测和复原实验

利用MATLAB信号处理工具箱和GUI工具,结合维纳变换和小波变换等去噪算法,建立了一个声音信号的光电探测和复原的模拟系统.     

光源对激光超声信号特性的影响分析

通过已搭建好的激光超声检测实验平台,在保持相同激光脉冲能量和相同探测位置的条件下,重点研究了点光源与线光源产生的超声信号的特点和区别。研究了不同探测位置点光源与线光源激发出的超声信号幅值以及产生的超声信号波形。实验发现:在同一探测位置下,将点光源换成线光源后,产生的超声信号幅值由1.3 V提高到1.7 V,提高了0.4 V;在探测位置逐渐增大的情况下,点光源激发出超声信号幅值的衰减幅度为75.78%,而线光源激发出的超声信号幅值的衰减幅度为34.92%。结果表明,在功率密度相同的情况下,线光源产生的超声信号要比点光源产生的超声信号幅值提高40.86%,产生较强的表面波,提高了信噪比。     

重离子对撞机实验中令人费解的信号

两位研究人员对重离子对撞机(RHIC)实验上观测到的令人费解的信号做出了解释．他们认为这种信号是伴随着夸克一胶子等离子体或早期宇宙中类似的奇特物质而产生的核物质原初形态的证据．在美国布鲁克海文国家实验室(BNL)的相对论性RHIC上，物理学家们使两束金原子核对撞，企图生成夸克一胶子等离子体，这是一种夸克和胶子在其中自由运动的原初物质．     

硅的间接跃迁双光子吸收系数谱

利用皮秒Nd:YAG脉冲激光器作为激发光源,测量出光子能量介于1.36 μm (0.912 eV)—1.80 μm (0.689 eV)之间的硅间接跃迁双光子吸收系数谱.尽管此波段范围内的激光光子能量小于硅间接带隙,但当激光辐照在硅基光电二极管受光面时,在二极管两电极端仍然探测到了显著的脉冲光伏信号.光伏信号峰值强度与入射光强呈二次幂函数关系,表明其是双光子吸收过程.采用pn结等效结电容充放电模型,将光伏响应信号峰值与入射光强相关联,从中提取出硅的间接跃迁双光子吸收系数,改变入射波长得到系数谱.研究表明:     

激子集成电路

美国物理学家制造了一种基于激子的新型集成电路,在电路中光信号不转变为电信号,而是被转化成一种叫做“激子”（exciton）的准粒子．在超低温下,当一个光子被半导体吸收时会产生由一个电子和一个空穴绑定而成的激子,而这种激子在重新转化成光信号之前可以方便地被半导体器件处理．器件的制造者美国的物理学教授列奥尼德·布托夫（Leonid Butov）认为这种晶体管集成电路将会是未来新型计算机的基础．     

飞秒脉冲测量过程的光路精确调节理论分析研究

针对单发次飞秒激光脉冲波形的测量,入射光夹角和晶体的偏转姿态是光路精确调节中的关键影响因素,为了精确描述入射光夹角和晶体的偏转与输出自相关信号的关系,我们对和频过程进行理论分析和推导。文中对入射光夹角的取值范围进行数学推导和计算,并定量分析了输出的自相关信号与晶体的姿态的关系。结果表明,要满足位相匹配条件,入射夹角存在一个最小值为30.114°;产生的自相关信号输出方向对晶体的转动姿态不敏感,输出强度对参与耦合的两入射光束的夹角敏感;对晶体的转动姿态容量较大,且晶体越薄越不敏感;自相关信号的时间分辨力由晶体内参与耦合的两入射光束的夹角决定,改变晶体外的夹角不会改变时间分辨力。     

新型耳蜗仿生声学超常材料

耳蜗是人类听觉系统的重要器官,其基底膜对声音信号具有很强的选择性。Helmholtz认为,附着在耳蜗基底膜上的纤维可以完成对声音信号的感知:靠近耳蜗底部处对高频声音较为敏感,而靠近耳蜗顶部处则对低频部分较为敏感,这个理论被科学家们称为"Place Theory"。传统的仿生声学超常材料和声学功能器件的设计,利用耳蜗的这种结构特性进行简化改进,但设计结构参数复杂,不易控制。近期,西安交通大学的学者基于哺乳动物耳蜗原型     

Michelson干涉仪式光纤空气声传感器

介绍了一种用于直升机等低空目标探测的光纤空气声传感器.该传感器基于光纤Michelson干涉仪的原理,结合弹性盘片的应力应变理论分析和光纤粘接的工艺设计,采用相位载波解调技术进行信号解调.对比实验测试验证了这种声音探测技术可行性.传感器理论灵敏度为2.38 rad/Pa,实测灵敏度为1.5 rad/Pa,采用PGC相位解调理论最小可探测的最小声信号为6.7 μPa,即9.5 dB.传感器在20～300 Hz范围内响应基本平坦.结合声音传播规律分析并肯定其在实用中的可行性.     

时空的乐章——引力波百年漫谈(九)

正十五、源的分析LIGO的设计和建设是工程师和实验物理学家的天下,但理论物理学家也绝非只是旁观客,除提供技术背后的理论支持外,摆在他们面前的还有三个重大的理论问题:1.最有可能被LIGO探测到的引力波源是什么样的?2.那样的源大约每隔多久可以产生一次能被LIGO探测到的信号?     

2μm波段再入射离轴积分腔输出光谱设计与实验

离轴积分腔输出光谱技术(off-axis integrated cavity output spectroscopy, OA-ICOS)是一种高灵敏度的激光光谱测量技术.但由于使用密集的高阶模进行光谱探测,OA-ICOS输出信号强度较低,使得探测灵敏度高度依赖于光源功率.针对该问题,本文引入光学再入射的方法,使激光再次注入光腔,以提高能量利用率和输出信号强度.本文使用三维光追踪模拟软件,设计再入射结构,研究了影响信号增益的多个因素.并搭建一套2μm波段的再入射OA-ICOS装置,开展了一系列研究实验.实验数据表明:再入射方法使OA-ICOS信号增强了8倍,信噪比提升了4.6倍,有效改善了探测灵敏度和光谱的吸收深度,缓解了探测中遇到的信号功率低的问题,为使用低功率光源和高反射率腔镜提供了有效的方法.     

用于红外单光子探测的雪崩光电二极管传输线抑制电路模型的理论分析

结合利用雪崩光电二极管(APD)进行红外单光子探测电路模型的工作原理和特点以及传输线瞬态电脉冲产生的过程,提出了将传输线瞬态过程脉冲发生电路模型用于APD雪崩抑制的一种新方法,该方法可以实现利用APD门模工作方式进行红外单光子探测的过程.主要从理论上计算了红外单光子信号入射APD时,传输线脉冲发生电路模型中负载电阻输出电脉冲的特点,讨论了传输线终端不同边界条件对输出电脉冲的影响,通过理论计算确定了这种利用APD进行红外单光子探测新模型的电路结构与参数,证明了该电路模型用于红外单光子探测APD门模工作方式的 关键词： 红外单光子探测技术 雪崩光电二极管(APD) 抑制电路 传输线瞬态过程     

SQUID在被动生命信号检测中的应用前景

从生物电磁效应的概念出发,简要介绍了人体及其周围的电磁特性;重点介绍了能探测人体电磁信号的超导量子干涉仪;通过灵敏度分析证实了SQUID可以用来探测微弱的人体电磁信号;提出了将已经广泛应用于医学的SQUID转而通过探测人体电磁信号来进行被动生命信号检测的应用研究;希望能为地震灾害与煤矿瓦斯灾害等搜救工作提供一定的帮助。     

基于声信号的铝锭脱模故障诊断研究

针对铝锭铸造是否脱模的故障检测难题,尝试利用铸模敲击声音信号进行诊断分析。本文首先提出基于改进的小波包算法对敲击声音进行降噪,在对声音信号频域分析后,发现一次敲击后如果铝锭脱模,则一次敲击声音信号和二次敲击声音信号存在明显的峰值频率差,将其作为故障特征参数,并设定阈值,可以对铝锭是否脱模进行故障诊断。现场采集的声音处理实验证明了本文所提方法的有效性。     

基于Hilbert变换的水下多源声信号频率的相干探测

为实现水下中低频声信号的探测识别,通过研究水下多声源相干探测信号的特征,理论上给出了相干探测信号频谱混叠情况下的特征表达式,并提出了一种基于Hilbert变换的信号解调处理方法,实现了水下多声源相干探测信号频谱混叠情况下各声源发声频率的解调.该方法将探测信号经过滤波平滑处理之后进行Hilbert变换,得到信号的解析形式,然后对解析信号模值的平方进行二次滤波平滑等处理,分离混叠在一起的频带,将得到的信号进行频谱分析,根据频移值计算得到水下各个声源的发声频率.在光学暗室下搭建激光相干探测系统,对2~6kHz的水下声信号进行实验,实验结果表明,该方法可以有效分离探测信号中混叠在一起的信号频带,并准确提取各水下声信号的发声频率,频率提取重复性不大于2.5Hz.     

用于激光等离子体中X射线测量的单光子计数型CCD的标定

 介绍了单光子计数型CCD的工作原理。实验选择参数准确的X射线放射源前向辐照CCD的像元面,计数由此产生;通过积分获得X射线的强度分布,在CCD处于单光子计数状态下,扣除本底信号,得到该型CCD产生一个计数所需的光子能量,约6.453 eV。标定了该型CCD的探测效率。结果表明：在单光子计数型CCD的有效能区内,对于不同能量的入射光子,其探测效率不同,在5.3 keV处获得最高探测效率66％;随着能量的增大,探测效率降低。标定结果可为激光等离子体研究中定量测量X射线光谱提供实验参考。     

Michelson干涉仪式光纤空气声传感器

介绍了一种用于直升机等低空目标探测的光纤空气声传感器.该传感器基于光纤Michelson干涉仪的原理,结合弹性盘片的应力应变理论分析和光纤粘接的工艺设计,采用相位载波解调技术进行信号解调.对比实验测试验证了这种声音探测技术可行性.传感器理论灵敏度为2.38 rad/Pa,实测灵敏度为1.5 rad/Pa,采用PGC相位解调理论最小可探测的最小声信号为6.7 μPa,即9.5 dB.传感器在20～300 Hz范围内响应基本平坦.结合声音传播规律分析并肯定其在实用中的可行性.     

尾流光学信号的处理方法

主要利用滤波器、离散傅里叶变换、以及统计信号处理方法等对实验室模拟的尾流信号进行分析和处理、计算.从能量的角度来看,光学信号在有无气泡幕情况下的区别是非常明显的;利用滤波器只能作为尾流光学信号的预处理,从实际应用来看,需要做进一步处理;离散傅里叶变换对不同气压下得到的处理结果存在的区别,必然也为判断不同航速、不同尾龄下的尾流提供了一种线索;以Chirp z变换的形式对尾流光学信号进行处理,使得这种分布具有相当直观的图形,结合适当的图形处理方式,将有可能确定探测尾流光学性质的特征信号.