金属光子晶体薄膜可见光和微波波段传输性能

一维金属光子晶体薄膜是由金属-介质多层结构组成的等效均匀的各向异性超构材料。相比单层金属膜层,该结构在色散调控方面具有更多的自由度。在该结构中由于表面等离子体激元(SPP)的存在,可实现倏逝波的定向传输。在本文中,等效介质理论、时域有限元差分法(FDTD)的计算结果和实验结果都表明,传输倏逝波的波长、频宽和强度可通过金属光子晶体结构调整实现主动设计。金属膜厚比例越小,传输波长的中心和截止波长越长,频带越宽。当金属膜层厚度小于SPP穿透深度时,可获得宽频段的倏逝波的传输。同时,对金属光子晶体在微波波段的传输性能也进行了研究,发现其在微波波段等效介电常数为负,具有良好的反射性能。该结构的屏蔽效能远大于厚度相近的ITO薄膜的电磁屏蔽效能。在厚度只有几百纳米时,该结构即可实现良好的电磁屏蔽效能。通过金属光子晶体薄膜可实现电磁屏蔽材料的薄膜化、轻质化和可视化。     

纳米等离子体激光器研究进展

半导体激光器在生物技术、信息存储、光子医学诊疗等方面得到了广泛应用。随着纳米技术和纳米光子学的发展,紧凑微型化激光器应用前景引人关注。当激光器谐振腔尺寸减小到发射波长时,电磁谐振腔中将产生更为有趣的物理效应。因此,在发展低维、低泵浦阈值的超快相干光源,以及纳米光电集成和等离激元光路时,减小半导体激光器的三维尺寸至关重要。在本综述中,首先介绍了纳米等离子体激光器中的谐振腔模式增益和限制因子的总体理论,并综述了金属-绝缘材料-半导体纳米(MIS)结构或其它相关金属覆盖半导体结构的纳米等离子体激光器各方面的总体研究进展。特别地,对基于MIS结构的等离子体谐振腔实现纳米等离子体激光器三维衍射极限的突破,进行了详细的介绍。本文也介绍并展望了纳米等离子体激光器的技术挑战和发展趋势,为纳米激光器进一步研究提供参考。

     

光学技术在气体浓度检测中的应用

阐述了目前气体浓度检测的7种常用光学方法,针对每种光学方法给予了详细的原理说明,列举了各种光学方法现场应用中的优缺点,以及针对光学方法优缺点所做的改进工作,提出了方法改进中的新颖想法,讨论了各种光学方法的结合使用。这其中包括常规光学气体浓度检测方法：光干涉法、光声光谱法、相关光谱法;以及新型光学气体浓度检测方法：可调谐半导体激光吸收光谱法、倏逝场型光纤气体传感法、空芯光子带隙光纤传感法、光纤环衰荡光谱法。结论指出,小型化、智能化、便携式、低功耗、高准确度、快速响应性及分布式多组分遥测技术成为现阶段光学法检测气体浓度的发展趋势。

     

激光冲击强化设备控制系统

针对复杂曲面类零件,研发一种新型表面激光冲击强化的控制系统,该系统是一套全自动可控操作系统,通过工控机/PLC集成控制,实现自动化、数字化控制,并完成实时在线监控和信息交互反馈,属于开放式分布系统。该系统用于激光冲击强化核心设备(包括激光器、机器人、辅助控制、质量检测装置与辅助系统等),实现各环节的信息交互和系统的协同工作,通过实时监控系统,远程观察加工状态,有效避免重大事故的发生。同时,该控制系统添加激光冲击强化工艺试验数据记录功能,可根据实际需求调用后台工艺参数数据库,实现高效工艺参数优化。除此之外,该系统还能够实现激光冲击强化模型建立、加工过程有限元模拟、复杂曲面加工轨迹自动规划、加工策略制定等功能,从而实现激光冲击强化自动化生产,目前已经处于工程应用阶段。     

基于隐函数模型的光学微腔传输光谱拟合算法

光学微腔品质因子高、灵敏度高,在精密生物传感方面有广阔的应用前景。针对洛伦兹拟合算法不能很好地拟合光学微腔输出端非对称波形和劈裂模式波形的问题,提出了隐函数模型算法。该算法首先建立模板波形,然后经平移、放缩理论实现模板波形操作,利用Levenberg-Marquardt (LM)算法优化参数值,能够实现对称波形、非对称波形和劈裂模式波形数据拟合。通过搭建光学微腔数据采集系统,采用高斯、洛伦兹和隐函数模型算法对不同折射率溶液的实验数据进行拟合。结果表明：隐函数模型算法比前两种算法的MSE低1个数量级,且拟合优度(R2)达到了0.99,拟合效果较好;隐函数模型算法谐振频率误差最小,谐振频率偏移量最大,对应的灵敏度最高,有利于提高光学微腔灵敏度。     

1300万像素手机镜头设计

为满足高像素手机的要求,本文根据光学成像理论,利用code V软件设计出一种1300万像素手机镜头。为了增加自由度,减小像差,得到更好的像质,本文采用非球面表面进行光学设计。该镜头由五片非球面镜片、一片滤光镜组成。设计得到光圈值2.2,半视场角35°,有效焦距3.6 mm,镜头总长3.6 mm的轻薄型手机镜头。最终中心视场在中间频率处(即223 lp/mm)的MTF值大于0.6,在高频处大于0.2,在0.8视场中频MTF值大于0.4,可见优化完毕后成像效果可满足使用要求。

     

激光冲击强化技术的应用现状与发展

激光冲击强化是一种利用激光诱导等离子体冲击波来提高材料疲劳寿命的新型表面改性技术,具有强化效果显著、可控性强、适应性好等优点,对提高结构可靠性和部件疲劳强度、延长材料使用寿命具有重要作用。近年来,该技术受到了广泛重视,得到了快速发展。本文简要介绍了激光冲击强化技术的基本原理、特点与应用领域;总结了国内外激光冲击强化技术的发展状况与研究成果;并针对国内外激光冲击强化技术的现状,提出了一些现在需要解决的强化工艺问题;最后对激光冲击强化技术的应用前景进行了展望。

     

光纤声传感器综述

光纤声传感器是一种利用光纤作为传光介质或探测单元的一类声传感器,相比传统电声传感器其具有灵敏度高、频带响应宽、抗电磁干扰等优越特性,可广泛应用于国防安全、工业无损检测、医疗诊断及消费电子等领域。按照声场与光的耦合方式,把光纤声传感器分为间接耦合型和直接耦合型两种,其中,间接耦合型光纤声传感器受声耦合材料频响特性限制,存在频响不平坦、带宽较窄及动态范围小等缺点;而直接耦合型光纤声传感器克服了上述的缺点,具有广阔的发展潜力。

     

一种城市环境三维点云配准的预处理方法

针对城市三维环境下LiDAR点云数据密度大、离群噪点多、分布散乱不利于后期点云帧间匹配的问题, 提出一种应用于城市环境下大规模三维LiDAR点云帧间匹配的预处理方法。首先, 将点云数据转化为均值高程图, 利用网格之间的高度梯度对点云进行地面分割处理; 然后, 通过三维体素栅格划分的方法改进了DBSCAN聚类算法, 用改进后的VG-DBSCAN对点云进行聚类, 聚类后目标点云与离群点分离, 从而剔除点云中的离群噪点; 最后, 采用Voxel Grid滤波器对点云降采样。实验结果表明, 所提方法可以对点云数据进行实时的预处理, 平均耗时为132.1 ms; 预处理之后点云帧间匹配的精确度提高了2倍, 平均耗时也仅为预处理前的1/6。