微腔激光器Al和Ag电极的光电学特性研究

III-V族微腔激光器中的P型金属电极通常采用的Ti-Pt-Au的合金方式,而其中的Ti层对通信波长1 550 nm的激光具有很强的吸收,不适合在高密度光子集成器件中使用。为了代替传统的合金方式,采用二维解析法计算单一金属Al和Ag金属限制下的微腔中光学模式品质因子,发现这两种新型电极具有更小损耗。另外在实验上分别制作金属Al和Ag的电极的微腔激光器,得到与理论预测一致的测试结果。由于这两种电极价格便宜,工艺简单并与CMOS工艺相容,因此在光子集成器件中具有很高的应用前景。     

基于二阶锥规划无标定参照物的手眼标定

为了克服传统机器人手眼标定方法求解手眼关系及机器人坐标系与世界坐标系方位关系对标定参照物的依赖,提出一种基于二阶锥规划的无标定参照物手眼标定改进方法,并搭建相关实验系统进行验证。首先,利用运动恢复结构算法解算定义在一个尺度因子基础上的相机运动矩阵;然后,引入对偶四元数理论参数化标定方程中的旋转矩阵和平移向量;最后,通过二阶锥规划方法同时求解相机运动矩阵尺度因子、手眼关系及机器人坐标系与世界坐标系方位关系的最优解。仿真和实测结果表明,在没有标定参照物作为测量基准的情况下,标定结果中旋转参数相对误差为3.998%,平移参数相对误差为0.117%。与其他标定方法相比,该方法提高了无标定参照物模式下机器人手眼标定精度,扩展了手眼标定方法的应用范围。     

FBG级联MZI的温度和酒精溶液浓度传感特性研究

为了测量白酒蒸馏过程中的温度和酒精溶度,制作了一种基于马赫曾德仪(MZI)与光纤布拉格光栅(FBG)级联的可同时测量温度和酒精溶液浓度的光纤传感器。FBG是利用飞秒激光逐线刻写的方式在单模光纤(SMF)中制作的周期为2.2μm,布拉格波长为1 591.21 nm,透射谱深度可达23 d B的4阶光纤布拉格光栅;MZI是将细芯光纤和SMF采用纤芯错位和锥腰扩大熔接技术制作的腔长为8.7 mm,对比度为28.5 d B的透射式光纤干涉传感器。基于多光束干涉理论对传感器的温度和酒精溶液浓度传感特性进行分析,利用MZI干涉波谷与FBG透射峰的灵敏度差异,结合灵敏度系数矩阵实现对温度和酒精溶液浓度的同时测量。实验中,传感器的酒精溶液浓度和温度灵敏度分别可达-41.37 pm/%和58.96 pm/℃。该传感结构在白酒酿造产业有潜在的应用前景。     

DAISY和LBP描述符结合的三维点云粗拼接方法

针对三维点云拼接需借助点云信息几何特征的问题,采用DAISY描述符和LBP描述符结合的方法提取相邻测量站位重叠区域图像特征,解算出相邻测量站位坐标系之间的位置变换矩阵,从而将多测量站位的三维点云数据初步转换至同一坐标系中。首先,介绍了边缘检测和DAISY描述符的构建;然后,通过欧氏距离对相邻图片特征点进行匹配,根据匹配点之间的关系解算出不同站位下的坐标转换关系。实验结果表明,该方法在不使用其他辅助工具的前提下可以较好实现三维点云数据粗拼接,为点云拼接技术在三维重建和逆向工程等领域的应用提供了理论依据。     

基于线阵光电探测器的FBG传感解调算法分析

采用线阵光电探测器光谱采集系统,对光纤Bragg光栅（ FBG）传感器反射谱进行数据采集。由于线阵光电探测器采样点数有限,为了研究不同数据个数对FBG反射谱寻峰精度的影响,基于LabVIEW开发平台,对比分析了FBG传感解调系统中常用的三种寻峰算法：质心法、高斯拟合法和多项式拟合法;比较了不同数据个数下各种算法的性能。实验结果表明：利用反射波峰上7个采样点数据拟合精度最高,并且高斯拟合算法的精度和稳定性能较好。     

SOPC技术在视觉测量中的应用

本文探讨了一种基于SOPC(片上可编程系统)技术的视觉测量系统设计方案--Nios Ⅱ软核结合用户自定义逻辑的方案.系统设计的基本思想如下:首先针对视觉测量算法进行划分,对算法简单、数据处理量大的部分用FPGA逻辑单元自定义硬件模块的方法实现,各硬件模块之间数据采取流水线操作;算法复杂、数据处理量小的部分则在Nios Ⅱ软核中用软件的方法实现,从而使本系统既具速度优势又具良好的灵活性.本文给出了系统的总体设计方案,实现了系统功能.经测试,系统速度优势非常明显,相比较于较传统的PC机,处理效率得到极大的提高.     

基于可变形镜的稳像方法研究

提出了一种基于可变形镜的稳像方法,利用可变形镜连续改变面型的特点实现光学稳像。首先,建立了基于平面反射面的稳像数学模型,得到了稳像补偿角的数学表达;其次,通过研究可变形镜的关键参数,分析了可变形镜的面型误差;最后,通过实验验证了可变形镜的稳像能力,分析了稳像误差。实验数据表明,利用所选可变形镜可实现光轴偏转的功能,稳像的最大相对误差绝对值为1.87%,对应的稳定精度为2.11。     

基于双光栅级联结构的温度及浓度传感特性测试

研究了长周期光纤光栅（LPFG）级联布拉格光纤光栅（FBG）结构的温度及浓度传感特性。利用飞秒激光直写制作LPFG并级联FBG,且FBG波谷位于1 551.9 nm,LPFG波谷位置为1 560.5 nm。在30~50℃温度变化范围内对传感器温度特性进行测试,并在25℃超净环境下对浓度为3%~30%的葡萄糖溶液进行敏感性测试。实验结果表明:升温过程FBG中心波长发生红移,灵敏度26.36 pm/℃,线性度0.950 8;LPFG中心波长发生蓝移,灵敏度-24.55 pm/℃,线性度0.914 2。降温过程FBG中心波长发生蓝移,灵敏度25.00 pm/℃,线性度0.945 8;LPFG中心波长发生红移,灵敏度为-21.82 pm/℃,线性度0.921 2。FBG对浓度变化不敏感,当浓度由3%增至30%时,LPFG中心波长发生蓝移,灵敏度196.36 pm,线性度0.956 5。结果表明该光纤传感器灵敏度高,线性度好,可以同时动态实现温度和浓度的测量。     

大轴径内反馈式静压轴承承载特性模拟与分析

基于CFD流体数值模拟方法建立内反馈式静压轴承的层流模型,对不同偏心率及进油压力下的内反馈式静压轴承油膜进行数值模拟分析,从而得到了对应油膜的压力场和速度场分布情况。不同进油压力对应偏心率的试验结果与数值模拟结果对比表明:采用数值模拟手段能够较好地反映出内反馈式静压轴承的承载特性变化;主轴高速转动状态下测得冷却铜辊主轴的回转精度小于0.002mm,说明内反馈式静压轴承适用于冷却铜辊的支承,具有极高的回转精度质量。