光电探测器阵列光敏元宽度对谱线峰值位置影响的研究

本文针对采用光电阵列探测器进行信号采集的光谱分析系统,分析了探测器阵列光敏元宽度对光谱峰值定位的影响.指出由于光敏元具有一定宽度,导致非对称型光谱峰值的亚象元定位误差,并提出用反卷积消除这种误差.     

种电热驱动法布里 珀罗光调制器

提出了一种用于显示基于微机电系统的电热驱动法布里 珀罗光调制器.利用多光束干涉理论分析了该调制器的原理及光学特性.分析表明:当腔长为(2k+1)λ/4时,反射光强取极大值|当腔长为2kλ/4时,反射光强取极小值|通过改变腔长可以实现显示.光源谱宽越窄,衬比度越高|干涉级次越低,衬比度越高|衬比度随反射率的增加而减小.借助Ansys软件仿真分析了调制器的驱动特性.加工了器件并搭建实验装置进行了动态响应特性测试实验.结果表明,该调制器具有驱动电压低至3.2 V,响应速度约为5 kHz的良好驱动特性.实验结果初步验证了该结构的可行性.     

光栅光阀的光学特性分析和仿真

光栅光阀是一种基于微型机电系统（MEMS）工艺的光调制器,利用其表面具有的可选择的变形部分（可动光阀）,提供衍射光栅,被应用于投影显示等领域。光栅光阀的光学性能决定其在投影显示系统中应用的成败。依据多光束干涉理论和衍射理论对光栅光阀工作状态的光学特性进行了详细的理论分析和计算机仿真。结果说明,光栅光阀在工作中处于“开”态时,可动光阀下降的距离应该是入射波长的1／4倍;设计时选择h=λ0／2,δ=Aλ0／4;当间隙处的反射率不同时,占空比对光栅光阀的光学特性有着不同的影响,给出了占空比与反射率的最佳组合值。     

一种基于MEMS光栅光调制器的近红外光谱探测系统

基于微机电系统技术的近红外光谱探测系统已成为了近红外光谱仪研究的一个新方向。文章提出了一种基于光栅光调制器的新型近红外光谱探测系统。该系统采用微加工技术制造的光栅光调制器阵列与单点近红外探测器相结合使用的方法进行光谱探测。设计了该光谱探测系统的光学结构, 论述了系统光谱探测原理, 并使用经表面微加工工艺得到的光栅光调制器器件进行了系统分辨本领、波长准确性、系统稳定性、器件响应频率等特征参数测试实验。结果表明,该探测系统在1 320到1 400 nm波长范围内,分辨本领小于10 nm, 波长准确性小于1 nm, 系统稳定性小于0.5%, 光栅光调制器的响应频率为5kHz。实验结果证明了该近红外光谱探测系统的可行性, 为研制基于微机电系统光栅光调制器的微型化近红外光谱仪提供了理论基础及实验指导。     

介质层充电对光栅光调制器驱动的影响

利用高斯定理分析了二氧化硅层中存在电荷时,光栅光调制器中的空间电场分布,得到了光栅光调制器在介质层存贮电荷影响下的静电力公式. 分析了调制器中二氧化硅介质的充电和放电机理,得到了光栅的位移随介质充放电的变化关系. 通过分析指出当驱动电压的周期和介质的充放电时间常数相近的时候,介质层中存贮的电荷会使得可动光栅被下拉后发生缓慢的回跳. 电压被撤消后,光栅会受到存贮电荷所产生电场的作用而被下拉. 当驱动电压的周期远小于介质的充放电时间常数的时候,随着存贮电荷的增加,光栅在有外加电场时被下拉的距离和外加电场为零时被下拉的距离逐渐相等,光调制器输出光的光强变化逐渐减弱,当存贮电荷产生的电场为外加电场的一半时,器件完全失效. 通过实验对理论分析的结果进行了验证,实验结果和理论分析一致. 文章最后提出了一种消除介质层所存贮的电荷的方法,通过实验证明了这种方法的可行性. 关键词： 微机电系统 光栅光调制器 介质层充电     

二维光栅光调制器阵列的光学分析与实验

基于标量衍射理论分析了二维光栅光调制器的衍射特性,提出了投影系统的光学处理方法,利用Matlab软件进行了仿真分析.分析结果表明,二维光栅光调制器的衍射光强分布是单个像素衍射光强的干涉叠加,其分布趋势与单个光调制器的衍射光强分布类似;通过反傅里叶变换可将各个调制器的衍射光重新分开而成像.如果用±1级衍射光的成像,相位为2kπ的调制器在投影面得到一个明亮的像,而相位为(2k-1)π的调制器在投影像面上得到一个黑暗的像.通过一个基于静态微光电系统光栅光调制器的投影光学系统得到了一幅明暗调制的像,证明了光栅光调制器用于投影显示的可行性.     

智能结构的结构/控制综合设计中矩阵的混合优选法

以独立模态空间控制的权矩阵元素为设计变量,根据求解结构／控制综合设计的多目标优化问题的Preto优化解的约束方法，建立了以ARE的解矩阵的迹为目标函数，以满足闭环系统之渐进稳定条件为约束的多目标优化模型。然后根据此权矩阵的优化解构造出耦合模态空间控制的权矩阵。由此可以使控制系统用较少的执行器对结构的多个模态进行控制并使被控系统满足给定的稳定条件与性能限制而且使性能极小化。对两个机敏柔性梁的计算机模拟结果验证了这一方法的有效性。     

“兴奋剂检测方法专栏”序言

第29届奥运会即将于2008年8月8日在北京召开,伴随着中国社会的进步和科学、经济的腾飞,百年奥运梦想就要成真,华夏儿女无不为之欢欣。作为分析化学工作者,尤其是色谱工作者,我们在关注奥运本身的体育意义外,还会思考奥运精神以及与此相关的技术问题,其中兴奋剂检测就是一个不得不说的话题。 回顾现代奥林匹克运动的发展史,可以说始终伴随着滥用兴奋剂和反兴奋剂的斗争。随着体育运动的日益商业化,滥用兴奋剂的案例也越来越多。从1967年国际奥委会提出最早的禁用药物名单,到1968年初国际奥委会医学委员会正式宣布了特为法国格勒诺布尔冬奥会兴奋剂检查制定的禁用药物名单。从1999年国际奥委会瑞士洛桑成立世界反兴奋剂机构（WADA）,到在联合国教科文组织第33届会议通过《反对在体育运动中使用兴奋剂国际公约》(简称“反兴奋剂国际公约”),再到2007年第三届世界反兴奋剂大会通过修订后的《世界反兴奋剂条例》（将于2009年1月正式生效）,兴奋剂的种类越来越多,兴奋剂的检测技术越来越先进,真所谓“道高一尺,魔高一丈”。在某种程度上甚至可以说,分析化学的发展大大促进了反兴奋剂事业的进步,而反兴奋剂的需要,又推动了分析检测技术的更快发展。但无论如何,兴奋剂的滥用不仅严重背离了奥林匹克精神,而且会极大地损害相关运动员和教练员的身心健康。因此,为了配合北京奥运会的召开,为了让读者了解国际上兴奋剂检测研究的现状和我国科学工作者在兴奋剂检测领域的研究成果,也为了北京能办一届“干净”的奥运会,我们特别增设了“兴奋剂检测方法”专栏,共约稿13篇,其中有综述也有研究报告;有传统的检测方法也有最新的毛细管电泳和芯片技术检测兴奋剂的进展;在检测对象方面,既有小分子药物,也有大分子蛋白质;既有传统的药物,也有新的基因类兴奋剂,从不同的侧面反映了当今兴奋剂检测所面临的挑战和新型检测方法与技术大发展的展望。相信读者会从中获得有价值的信息。 非常感谢这么多作者欣然接受我们的邀请,把他们的最新研究结果呈现给我们。特别要感谢北京大学化学学院的白玉博士在稿件审阅和修改过程中所付出的大量劳动。我们愿意将这期专栏作为礼物献给2008年北京奥运会。     

形状记忆合金拟弹性行为的热力学描述

形状记忆合金是由马氏体和奥氏体组成并动态变化的两相材料 ,其拟弹性行为实质上是两相各自行为的动态组合。本文提出了形状记忆合金拟弹性行为的一种热力学描述。根据实验现象假设在感兴趣的温度和变形范围内 ,奥氏体相具有线弹性特性而马氏体相具有弹塑性特性 ,结合 Tanaka的相变描述 ,给出了小变形、初始各向同性和塑性不可压缩条件下形状记忆合金的三维本构方程。对不同温度下形状记忆合金材料的特性进行了描述 ,较好地预言了单调及循环加载下的响应和正、反相变行为及其温度影响 ,动态相变过程对应力响应的影响 ,高温相下的强度增加等。