低耦合损耗的光电混合光纤旋转连接器

设计了一种光电混合光纤旋转连接器,能实现相对旋转的光信号在较大对准误差范围内低损耗连接.旋转状态下的自聚焦透镜准直光纤输出的光信号,并由PIN光电探测器将其转换为电信号,冉由激光器根据电信号再生出原始光信号继续在光纤通讯系统中传输.该光电混合光纤旋转连接器在离轴偏移量至520μm或对准倾斜角至0.5°时的附加耦合损耗为0.3 dB,而采用双自聚焦透镜的光纤旋转连接器要获得小于3 dB的插入损耗,其离轴偏移或倾斜角度必须小于100 μm和0.10°相比之下,本文设计的光纤旋转连接器能降低系统对机械加上及装配精度的要求,具有较高的实用价值.     

准直光学系统在红外无线互连传输中的应用

提出用集成透射式光学系统准直LED的发散光，以USB／IrDA网络适配器为例，将准直光学系统集成在红外通讯卡上进行连机实验，实验结果表明，在Winodws 98环境下，红外无线传输距离由原来的1．5m增大至4．1m，有效传输速率略有增大；Winows 2000环境下，传输距离为2．0m时，有效传输速率由原来的1．04Mbps提高至2．00Mbps，传输性能明显改善。     

长波红外激光目标仿真中拖尾现象的消除方法

目标仿真是一种能够降低武器测试时间与成本的技术。使用长波红外激光器投射光斑到屏幕上进行目标仿真时,往往会在屏幕上产生拖尾现象,使点状目标难以在屏幕上保持原有形状,严重干扰对目标的精确识别,降低测试精度。通过理论分析了激光功率、激光斑移动速度以及屏幕材料等因素对拖尾的影响,并通过系列的对比实验进行验证。首先,在相同的激光斑移动速度下,激光功率越高,拖尾现象越明显;其次,在激光功率相同的条件下,激光斑移动速度越慢,拖尾现象越明显;最后,不同的材料对10.6 m激光的吸收能力有很大的差别,散热性能越差,拖尾现象越明显。结果证明:采用根据激光斑移动速度实时调节激光功率以及使用适当热物理性质的屏幕材料的方法,可以有效消除和减轻拖尾现象。     

应用无线红外技术的光互连器件的设计

旋转连接器是一种自由空间动态光互连器件.文章中利用无线红外技术设计了双通道动态光互连器件,分析了该器件的设计原理,测试了在不同情况下器件的传输速率.实验表明:在不同操作系统的计算机之间测试了该旋转连接器的性能,发现数据传输速率与发射计算机的操作系统和接收计算机的操作系统有关.在同一操作系统下,Win2000操作系统数据传输速率最高,为1.437Mb/s.     

基于以太网的红外无线通信系统

将红外无线通信应用于标准的室内10Base T以太网(Ethernet)中,在点对点红外无线通信的基础上实现了与以太网兼容的红外无线通信系统;通过红外无线适配卡将以太网的曼彻斯特编码转换成适于红外无线传输的4脉冲位置调制编码,同时将以太网帧格式在其物理层上进行处理,把以太网的传输媒质从有线的铜缆双绞线转换为红外光线;并根据红外器件的发光特性,应用光学准直透镜有效地拓展了传输距离。     

离面准李特洛色散光路的光程差

分析了离面准李特洛(off-plane quasi-Littrow, OP-QL)色散光路中子午光束、弧矢光束的对应关系,揭示了离面角将引起弧矢光束旋转,并使球面镜和光栅的弧矢光束不再相互对应的特性,指出系统弧矢光程差(optical path difference, OPD)并非各元件自身弧矢光束光程差的简单叠加,而是各元件上与光栅弧矢光束相对应光束的光程差之和。基于以上结论,提出了求解球面镜上沿任意方向的光线与主光线之间光程差的方向导数法,并运用它求解出OP-QL光路的光程差。最后,基于小阶梯光栅和中阶梯光栅的实例共同验证了文中分析结论和计算方法的合理准确性。     

高边缘视场光学效率的衍射波导准直投影镜头设计

随着微型发光二极管(micro-light emitting diode, Micro-LED)微型图像源被应用于增强现实(augmented reality,AR)显示技术, AR显示系统朝着超小型化方向发展。然而Micro-LED图像源发光角度大,准直投影镜头要求体积小且像质高,其产生的渐晕现象也导致视场(field of view,FOV)边缘处光学效率低、照度不均匀,这对AR光学系统设计造成了挑战。为了解决上述问题,该文基于增加计算得到的非球面场镜,设计了一种照度均匀性高、边缘视场光学效率较高的衍射光栅波导准直投影镜头。对场镜理论进行详细分析,从而确定焦距区间,最终求解其面型参数,设计出照度相对均匀的镜头。设计的新型准直投影镜头对角线FOV为41.2°,F#为1.87,调制传递函数在125 lp/mm处大于0.5。仿真结果表明,系统照度均匀性相对提高了14%,边缘FOV的光学效率相对提高了15%,具有良好的成像性能,该镜头可应用于超小型AR衍射光栅波导头戴显示系统中。     

基于统计特征的轮胎纹理缺陷在线检测

根据轮胎X光纹理缺陷区域灰度及灰度分布异常的特点,研究了一种通过分析统计特征进行在线缺陷检测的方法。在轮胎X光纹理灰度分布模型基础上,采用正则化预处理去除背景噪声,然后进行图像分块,分别计算每块的灰度均值和方差,并采用双线性插值运算形成均值图像和方差图像,再通过二值化实现缺陷检测。实验表明,与人工检测方法进行对比,该方法误判率低,检测精度高,并且运算速度快,能满足在线检测要求。     

基于USB接口的高速红外无线适配卡

设计了一种用于计算机之间无线互连的红外适配卡,通过USB接口与计算机通信,能达到4Mbps的传输速率。文中详细介绍了其硬件电路原理和设计方法。     

宽光谱高分辨率二维光谱信号探测系统设计

针对宽光谱范围高分辨率的中阶梯光栅-棱镜交叉色散光路对二维光谱的探测需求,分析了探测器与光路系统的匹配关系,提出了面阵光谱探测系统的设计方法,设计了具有高灵敏度、低噪声等特点的二维光谱探测系统。该系统包括主控单元、探测器驱动单元、信号处理单元、数据存储单元以及数据传输单元等主要模块。以滨松S10141型CCD为核心设计的探测系统灵敏度高、动态范围大、信噪比高。结合中阶梯光栅-棱镜交叉色散光路进行光谱探测实验,结果表明,该探测系统能在200～600 nm宽光谱范围内获得高分辨率二维光谱图像,在Hg灯253.652 nm处单色像斑覆盖5个像素,分辨率达到6.3 pm。