基于光子晶体的三端口分插复用器

提出了一种新的基于对称全反射壁的光子晶体分插复用器,与其他类型的光子晶体复用器相比,无需对介质柱进行复杂的调节即可实现100%上/下载,方便实际制造.提出的理论模型与基于二维时域有限差分(FDTD)法的数值实验相当吻合,显示出这种器件具有优良的上/下载性能.     

Analysis,design and simulation of MIM plasmonic filters with different geometries for technical parameters improvement

In this paper, four optical filter topologies based on metal–insulator–metal waveguides are proposed and the designed structures are investigated numerically using finite-difference timedomain method. Triangular-shaped adjunctions have been added to the filter structures to improve their transmission spectrum. These improved structures consist of air as the insulator and silver as the metal. The relative permittivity of metal has been described via the Drude,Drude–Lorentz, and Palik models. The first filter's transmission spectrum shows an acceptable transmittance. In the second optimized filter, the transmission spectrum has been improved. The transmittance spectrum can be tuned through adjusting the edge of the triangle in these four optimized filters. As a result, the bandwidths of resonance spectra can be adjusted. The theory of such tapered structures will be investigated by the tapered transmission line and will be solved with the transfer matrix method. This method shows a better performance and higher transmission efficiency in comparison with the basic structures. On the other hand, the final filter has been chosen as the best one because of its hexagonal resonator. The main reason for having a better result is due to a longer interaction length in comparison with the circular resonator. This in turn creates much better energy coupling and results in higher transmission.     

基于科赫曲线分形结构太赫兹带通滤波器

太赫兹滤波器是太赫兹通信、太赫兹成像和太赫兹检测等太赫兹应用系统中不可或缺的功能器件。按照不同的分类方式,滤波器有不同的种类,常见的按照选频功能可分为高通滤波器、低通滤波器、带阻滤波器和带通滤波器。为了实现在太赫兹波段的滤波效果,世界各地的研究人员利用不同的结构、材料和控制方式实现了功能各异的太赫兹滤波器,但是考虑到设计的器件要应用到太赫兹系统中,成本低廉、结构简单、性能优越的太赫兹滤波器一直是研究人员的追求。分形概念自提出以来在很多研究领域都有了快速发展,但是在太赫兹波段的应用还不是很常见,特别是应用于太赫兹功能器件的设计。引入分形中科赫曲线的概念设计并制备了一种新型的太赫兹带通滤波器,该滤波器是在金属薄膜上刻蚀出科赫曲线分形结构,当太赫兹波垂直入射到该滤波器时候实现了在太赫兹波段的窄带滤波。在滤波器的设计过程中,追求理论与实验相结合,首先在电磁仿真软件中建立科赫曲线分形结构滤波器模型进行计算,探究分形结构应用于太赫兹波段进行滤波的可行性,在进行多次计算之后得到优化后的尺寸和结构,然后根据优化后的尺寸加工出科赫曲线分形结构太赫兹滤波器样品,并且将样品放在太赫兹时域光谱系统中进行实验测量,得到实验数据后与仿真结果进行比较。在仿真中利用了时域有限差分法模拟科赫曲线分形结构太赫兹带通滤波器的传输特性,优化后的仿真结果表明:滤波器的谐振频率为0.715 THz,透射系数能够达到0.92,-3 dB带宽为21.9 GHz,将仿真得到的散射参数进行S参数反演得到了太赫兹滤波器样品的电磁参数,这在理论上分析了太赫兹波在谐振点处产生透射增强的原因。利用飞秒激光微加工系统制备了尺寸优化后的科赫曲线分形结构太赫兹带通滤波器样品,然后使用太赫兹时域光谱系统对样品的传输特性进行测试,对实验得到的时域数据进行快速傅里叶变换之后得到频域数据,再把频域数据进行归一化处理后与之前的电磁仿真结果进行对比,发现实验测得的结果与电磁软件仿真得到的结果较为吻合。     

基于粒子滤波的运动目标光电定位仿真研究

运动目标的光电定位不能像静止目标那样简单做均值滤波,鉴于此,引入粒子滤波算法,它不仅可以应用于线性系统,而且还适用于非线性系统。结合光电定位需求,详细推导了计算公式及初值和参数选取公式,对只含测量噪声以及含有测量和运动噪声等的海面运动目标光电无源定位算法进行了仿真计算,验证了算法的有效性,讨论了噪声强度对滤波效果的影响,滤波参数选择对滤波效果的影响,目标运动方式对滤波跟随性的影响,重采样算法对滤波效果的影响等。所得结论为:粒子滤波可用于运动目标光电定位过程,可有效降低定位误差;粒子滤波算法具有较强鲁棒性,适用于噪声较大、目标运动形态变化大等情况。     

基于EKF的水下LD通信精对准控制算法

高速激光通信中接收机与光斑中心很难处于精对准状态,导致水下光通信链路难以稳定建立.首先采用蒙特卡洛仿真统计法分析激光光子在海水中传输的接收光强分布规律,再通过实验对接收端的光斑图像进行采样分析,利用曲线拟合得到接收器位置与接收光强的关系.仿真与实验结果表明:光束经过25 m的水下传输,接收光强分布仍近似为高斯分布.采用非线性估计算法(扩展卡尔曼滤波)与基本状态控制反馈理论,根据接收光强度估计接收器当前位置与最大光强处的距离,通过反馈算法实现接收端与光斑中心的主动跟踪对准.算法仿真结果显示,接收端对准误差在2 mm以下,稳定后接收效率超过98%.     

Design of diamond-shape photonic crystal fiber polarization filter based on surface plasma resonance effect

A novel plasmonic polarization filter based on the diamond-shape photonic crystal fiber(PCF) is proposed. The resonant coupling characteristics of the PCF polarization filter are investigated by the full-vector finite-element method. By optimizing the geometric parameters of the PCF, when the fiber length is 5 mm, the polarization filter has a bandwidth of 990 nm and an extinction ratio(ER) of lower than -20 dB. Moreover, a single wavelength polarization filter can also be achieved, along with an ER of -279.78 dB at wavelength 1.55 μm. It is believed that the proposed PCF polarization filter will be very useful in laser and optical communication systems.     

高速双边缘光纤光栅波长解调技术

提出一种双边缘结构对光纤光栅传感进行波长解调的方案,利用被测光谱通过不同光谱特性的滤波器时输出不同光强的比值确定被测光的波长.该系统在解调时不存在任何机械移动部分,比扫描式的解调方法测量速度更快,运行时更稳定、更精确.     

声光可调-近红外光谱技术分析烟草主要化学成分

建立了声光可调-近红外光谱方法(AOTF-NIR)检测烟草主要化学成分的方法。应用AOTF-NIR光谱仪测定了不同地区、不同等级烟草样品的近红外光谱,用Unscrambler(定量分析软件将光谱与对应的化学成分值相关联,建立了烟草中总糖、还原糖、总烟碱和钾的回归模型。用这些模型对未知样品进行了预测。总糖、还原糖、总烟碱和钾模型预测的平均相对标准偏差分别为2.71%、3.13%、4.04%和6.42%。     

卡尔曼滤波光谱法用于化学平衡研究

提出了光谱法与卡尔曼滤波及因子分析相结合的新方法以研究化学平衡,将复杂的化学平衡视为特殊的多组分混合体系,其中各物种在不同介质中存在相互的平衡,卡尔曼滤波及因子分析被用作有效的化学计量学分辨工具,从光谱数据中提取信息,已用于确定所存在的物种数目和浓度以及平衡常数,本文以部分三苯甲烷试剂为例确定其酸碱平衡常数。     

超拉伸聚乙烯的弹性模量和导热性能

为了揭示聚合物分子链伸展、取向的本征特性，发展了两个新的测量方法和实验装置，用于研究拉伸比高达２００的超拉伸聚乙烯凝胶的弹性性能、传热性能和聚合物结构的关系．应用激光脉冲热致超声法给出材料拉伸方向和横向杨氏模量，应用激光脉冲光热辐射法给出拉伸方向，横向和厚度方向的导热系数．随拉伸比λ的增加，轴向杨氏模量急剧的增加，而横向的仅有少许减小．导热系数具有相似的特性．本文发现当λ＝２００时，这种拉伸取向聚乙烯的轴向模量可达钢的８０％，而导热系数甚至可达２倍，直至成为热的良导体，这是由于在高拉伸比时形成了相当数量的伸展分子链构成的针状晶体———晶桥．本文提出晶桥作为短纤维分散相的取向聚合物的结构模型，对于超拉伸聚乙烯的上述特性可以进行统一描述和定量化分析，和实验结果很好符合．