光纤Bragg光栅液位传感器的传输理论及数值模拟

针对一种光纤Bragg光栅的液位传感器,采用传输矩阵法和多层模法对光在传感器光栅段的传输特性进行了详细分析。将在液体中与空气中两部分光栅的传输矩阵和光栅边界处的传输矩阵依次相乘,得出整段光栅的传输矩阵,进而得到整段光栅的传输特性。利用Matlab对液位传感器光栅段的传输特性进行数值模拟,得出了光纤Bragg光栅的反射率变化量随液位变化的规律,为实验研究奠定了基础。     

任意多边形区域的快速填充算法

典型的多边形区域填充算法包括标准扫描线算法和边填充算法。利用前者填充边自相交的多边形区域需要做大量排序操作，这极大降低了填充效率；而利用后者虽然不需要维持各种表和排序，但不适合用于填充复杂图形，并且每一像素可能被访问多次。本文利用两者的基本思想提出了基于对象空间的顶点算法，这种算法可以填充任意复杂的多边形区域，适用于光栅和矢量图形设备，最主要的是利用该算法填充边自相交多边形区域和填充普通多边形区域在效率上相近。本文用PDL给出了该算法实现的伪码。     

光纤Bragg光栅光谱特性研究

根据耦合模理论得出光纤Bragg光栅的反射率表达式、Bragg光栅的反射特性、设计反射中心波长λD=2neffA.通过对Bragg光栅反射率表达式进行数值模拟,绘制在不同参数下反射率特性曲线和带宽特性曲线,并分析了反射率Rg,带宽△λ与光栅栅距A,栅长L和折射率微扰值(δneff)之间的关系,得到了它们之间的最佳配合,对制作优良特性的光栅具有指导意义.     

基于光栅结构的碲化镉太阳能电池吸收层设计

设计了一种吸收层为双填充比矩形光栅结构的碲化镉薄膜太阳能电池,利用时域有限差分法对矩形光栅和双填充比矩形光栅碲化镉吸收层在250~1 000 nm入射波长范围内的吸收效率进行分析.实验结果表明:相比于平板型吸收层,单填充比和双填充比矩形光栅结构的吸收效率均有较大提高;双填充比矩形光栅在整个可见光范围内的吸收率整体得到提高,其对可见光的平均吸收率相比于平板型至少提高10%.可见通过优化太阳能电池吸收层的结构,光子在光栅内的随机反射增加了光在吸收层的作用时间和距离,提高了薄膜太阳能电池的光电转换效率.     

组合磁光光纤光栅的磁场敏感性分析

磁光光纤光栅是一种具有磁光效应的特殊光栅,可直接用于本征型的磁场传感或通过磁控的方式实现可调光子信息处理。该文采用分段均匀模型分析了几种组合磁光光纤Bragg光栅中左右旋圆偏振光的偏振相关损耗对磁场的敏感性,计算表明,均匀磁光光纤光栅的中心区段对磁场最为敏感。提出了一种比均匀磁光光栅更加灵敏的F-P型组合光栅传感结构,可更好地用于较弱磁场下偏振相关损耗的检测。     

非线性二次曝光法制作啁啾光纤Bragg光栅

在利用二次曝光技术制作啁啾光纤Bragg光栅的方法中，把曝光扩大到光敏光纤感光特性曲线的非线性区，使得二次曝光法制作的啁啾光纤Bragg光栅的带宽和反射率大大提高。根据自行编写的“光纤光栅曝光设计软件”进行曝光设计，利用“分步扫描写入光纤光栅系统”进行扫描曝光控制，得到了3dB带宽0．91nm、顶部带宽0.62nm、反射率90％的啁啾光纤Bragg光栅。对于使用的DCS-01型光敏光纤，二次曝光法制作的啁啾光纤光栅的最大带宽极限可达到1．82nm。     

一种印刷电路板锥束CT图像中过孔定位检测方法

印刷电路板（print circuit board,PCB）广泛应用在各种精密仪器中,PCB的质量直接影响器件的整体性能,因此在工业生产中需要对PCB的质量进行检测。过孔负责PCB中各电路层之间的连通,对PCB意义重大。针对PCB的过孔数量大、目标小和形状不规则等问题,结合三维空间中过孔的形态特征设计了一种基于加权叠加增强的PCB过孔检测算法。该算法首先在垂直PCB方向上进行加权叠加增强过孔目标,降低非过孔要素对过孔检测的影响,然后引入一种高斯加权计算区域圆度的方法,利用圆度判断过孔区域,并利用区域信息计算过孔属性。实验结果表明,相比于传统的Hough变换,本方法检测精度高、稳定性强,同时大大降低了人工检测的工作量。     

基于连通区域标记的区域填充算法

针对图像中外形复杂的区域难以填充问题,提出一种基于连通区域标记的区域填充算法对复杂区域进行填充。该算法首先利用连通区域标记实现对二值图像的分区标记,其次对标记矩阵L最大行(列)、最小行(列)上的元素进行检测,最终通过对检测到的区域结果对错误填充的部分求反,实现区域填充。相比扫描线填充算法,该算法无需对边界进行跟踪和复杂分类,填充效果更为理想。与种子算法相比,该算法不存在重复填充,无需进行颜色标记,同时处理速度更快。通过MATLAB实验证明,基于连通区域标记的区域填充算法可以填充外形任意复杂的区域,且填充效率高,精度高等特点,适用于超大分辨率图像的填充,为填充复杂区域提供了一种新思路。     

三角形的光栅化与反走样算法

针对三角形的光栅化技术,提出一种基于边函数的三角形超采样反走样算法。根据三维平面方程的思想,推导出基于二维平面的属性平面方程的属性插值算法,结合基于Bresenham边步进三角形光栅化算法,对起始基点和反走样点的属性做了修正。实验结果表明,该算法最大工作频率可达到230.631MHz,提高了光栅化的速度。     

面向移动设备的矢量图形绘制技术

在绘制资源受限的移动设备上研究了OpenVG标准中路径的绘制算法.该算法包括几何处理阶段的填充/描边算法、基于活性边的光栅化以及基于位图的缓冲区显示,实现了矢量图形的跨平台绘制.提出了基于曲率的曲线非均匀细分法,通过基于拐点的曲线预处理、求取曲率较大的区间和各区间均匀细分3个步骤,减少了曲线细分和光栅化的计算量,而且生成曲线的光滑程度更高.老虎头和贺卡实例验证了绘制算法在移动设备上的可行性,非均匀细分法的绘制时间更短     

基于平面膜片温度压强同时测量的光纤光栅传感器

提出一种基于膜片的双光纤Bragg光栅实现温度与压强同时区分测量的光纤光栅传感器．分别将光纤Bragg光栅沿膜片的径向和环向粘贴在膜片上,当温度发生变化或者膜片受到压力作用时,都会引起光纤Bragg光栅蜂值波长偏移．由于温度的变化所引起的两栅波长偏移量是相等的,此时两光纤Bmgg光栅波长偏移量之差完全取决于膜片所受的压强,据此可以实现温度与压强的同时区分测量．该传感器线性度很好,可以用来同时区分测量温度在40～110℃,压强在0～6MPa环境中的温度和压强,其温度测量误差不大于1℃,压强测量误差不大于0．2MPa．     

光纤光栅压力传感器的研究

介绍了光纤 Bragg光栅压力传感器的工作原理 ,设计了一种新型光纤光栅压力传感器。测试表明 :该传感器应用于工业生产领域是切实可行的     

基于结构性改变PCFG的制备工艺研究

研究了基于结构性改变的光子晶体光纤光栅的热激法制备工艺,理论分析了此种工艺的成栅原理,采用热传导理论和有限元法研究了制备过程中光子晶体光纤中的温度场分布,以及包层空气孔结构和激光参数对成栅效果的影响。研究结果表明,利用光子晶体光纤包层空气孔周期性塌缩可以形成光栅;采用两点热激法时,能够实现能量在光纤径向均匀分布,轴向近似于高斯分布;包层气孔结构加速了成栅过程,相同光斑尺寸下,光纤塌缩所需激光功率随气孔层数和气孔半径的增大而减小;最后,对包层空气孔结构为1层到7层的光子晶体光纤热激过程进行仿真,得到了空气填充率与所需激光功率的关系。此种光纤光栅从根本上克服了传统光栅热稳定性和长期稳定性不佳的问题,在光纤传感等领域具有较大的潜在应用价值。     

铌酸锂电光长周期波导光栅

该文对用铌酸锂制作电光长周期波导光栅的研究进展进行了综述.讨论了用铌酸锂制作长周期光栅的难点,介绍了解决此难点所用的特殊铌酸锂波导的制作原理和方法,再重点论述了对铌酸锂电光长周期波导光栅的研究,包括包层模阶数、铌酸锂波导的结构参数对光栅性能的影响以及光栅的谐振波长的温度灵敏度.研究表明铌酸锂长周期波导光栅的强度和谐振波长可分别由电压和温度调控,使该器件能进一步开发成为新型高速动态光滤波器或调制器.目前在最佳样品中实现25 dB光栅强度调控所需的驱动电压不超过49 V,其谐振波长的温度灵敏度为-1.0 nm/C.     

新型光纤Bragg光栅地震检波器的研究

针对石油地震勘探过程中检波器易受外界干扰，灵敏度低，测量范围小以及检波器材料的缺陷导致勘察质量不高的局限性等诸多缺点，利用光纤Bragg光栅传感的优点，研究并提出了一种新的光纤Bragg光栅检波器，通过模拟实验，结果表明，用光纤Bragg光栅做成的检波器不仅频带宽，稳定性好，而且灵敏度高，是一种理想的地震勘探仪器。     

基于数字微镜装置的结构光照明层析成像

在结构光显微系统中使用可编程数字微镜装置代替压电驱动的光栅,产生稳定可靠的结构光照明.为避免数字微镜装置本身的像素化结构对成像的影响,系统中引入一个低通的空间光调制器,以滤除经过数字微镜装置后产生的高级(±2nd及以上)衍射光.此时在样品上形成的结构光不再是单一频率的余弦光栅图案,传统结构光显微成像中通过光栅3步相移成像获得层析图像的方法不再适用.新算法通过5步相移得到5幅源图像,也可重构出层析图像.结果表明,传统荧光图像中几乎不能分辨的某些精细结构,在重构的层析图像中能够清晰地分辨出来.     

基于曲线特征识别的分区填充算法的研究

路径填充是3D打印切片处理的关键步骤之一,合理的路径规划是保证成型质量及成型效率的基础。针对传统熔融沉积(Fused Deposition Modeling,FDM)成型工艺三维模型切片处理的直线填充和偏置填充存在较多跳转点而影响打印速度的问题,提出基于轮廓曲线特征识别的等距螺旋偏置填充与直角填充相结合的分区填充算法。在等距偏置填充算法的基础上,对同区域偏置填充路径进行螺旋处理,实现同区域无跳转填充;同时对由多条小线段拟合而成的曲线轮廓线在填充前对填充层面进行基于长方形包围盒的曲线特征识别与区域划分,曲线区域用直角填充,直线区域用螺旋偏置填充。通过对含直线孔及曲线孔的实例模型测试与算法对比表明该算法切片处理生成的文件占用空间减小57.71%、切片时间缩短42.59%、打印时间缩短15.67%,进一步提升了3D打印的效率。     

用于光接收系统的超窄带光纤光栅滤光器的设计

对比于常用的原子共振滤光器和干涉滤光片,提出了一种基于光纤Bragg光栅(FBG)的用于空间光接收系统的新的滤光方案,采用耦合模理论分析了FBG的传输特性,用龙格-库塔法对光纤光栅进行了计算机数值仿真,重点设计了工作在短波长(532nm)的超窄带光纤光栅滤光器,对其光谱特性进行了优化,获得了很窄的带宽(0.01nm)、很高的峰值反射率(接近100%)和光滑、抑制边带的反射谱。     

快速原型制造软件系统关键技术研究

提出了快速原型制造软件系统的总体设计实施方案,并详细论述了系统开发中的各种关键技术,其中包括STL文件预处理（STL文件模型的缺陷的纠正即二级纠错处理）、采用VC多线程编程技术后STL文件的三维显示、基于邻边拓扑信息的分层、分层处理后的扫描填充优化算法,给出了分层处理中分层平面与三角形求交运算中出现的三种情况及两级纠错处理分层软件设计的总体流程和扫描填充算法优化后填充扫描的运行实例.结果表明,采用STL数据文件两级纠错处理技术和填充扫描优化算法,极大提高了文件处理的精确度和速度,完善了快速原型制造软件系统的功能.     

FBG轴向非均匀应变分布的遗传规划重构方法

针对现有的光纤Bragg光栅轴向非均匀重构方法需预先对应变分布形式做假设而实际结构中应变分布是任意的这一问题,基于新兴的遗传规划(GP)算法,提出一种重构FBG轴向非均匀应变分布的方法,利用GP自动设计并优化应变分布的函数表达式,使应变重构的空间分辨率可以达到任意值。多种应变分布形式下的应变重构仿真结果表明,GP方法可以有效地进行光栅轴向非均匀应变分布的连续重构,精度和计算效率较现有方法有明显提高。