波长1319nm连续Nd:YAG激光器的研究

使用连续Nd：YAG输出1319nm，分析了波长1319nm激光的辐射跃迁能级，论述了抑制1064nm激光的生成从而提高1319nm激光输出等关键技术，研究了光学镜片的镀膜参数与腔型结构，实现1319nm激光连续输出最高功率43W。     

偏振频域OCT系统光谱错位分析及光谱校准

偏振频域光学相干层析成像(FD-PS-OCT)可以通过测量样品的偏振特性实现某些疾病的早期诊断。偏振参数的测量精度关系到疾病诊断的准确性。在FD-PS-OCT中,正交的两路干涉信号即使仅存在很小的光谱错位,也可能导致偏振参数计算结果产生较大的误差。光谱校准是提高偏振参数测量精度的前提,而在进行光谱校准之前,有必要明确光谱错位对偏振参数计算精度的影响。通过理论分析和仿真计算,深入分析了光谱错位与偏振参数计算误差之间的关系。在此基础上,提出了一种光谱校准方法,该方法通过判断已知样品延迟量和快轴方位角的误差大小来实现光谱缩放和平移的校准。最后进行了波片测量实验,验证了该方法的有效性,证明了误差分析的正确性。     

基于SVM算法的分布式光纤扰动传感系统快速检偏技术研究

针对基于双马赫-曾德尔干涉的分布式光纤扰动传 感系统对传感光信号的偏振状态需要进行实时监测以便及时进行偏振控制的问题,本文提出 一种基于支持向量机(SVM)的偏振状态快速判别算法。该方法对采集到的两路干涉信号进 行做差处理,得到原始数据。提取原始数据中的过零率与峰值的绝对和作为分类器的输入特 征向量,使用Verilog HDL语言编写支持向量机(SVM)分类识别算法,借助现场可编程门阵 列(FPGA)的硬件并行结构和流水线技术实现分类器权系数的快速迭代求解。通过提取未知 偏振状态信号的特征向量,并将其输入到训练好的支持向量机模型中可以实现高效率的偏振 状态识别。实验结果表明:本方法可以快速并准确的实现对系统偏振状态的识别判断,平均 识别率达到93.25%,分类模型训练时间在100 ms以内,平均识别响应时间在8ms以内。     

管式光纤光栅高温传感器封装及温度特性

光纤光栅在高温环境下因丧失涂覆层保护而易断,制作了一种金属管式耐高温光纤光栅温度传感器。使用不锈钢管对飞秒激光刻写的纯石英光纤光栅进行保护封装,在100~450 ℃温度范围内,对其温度特性进行实验研究,实验结果表明:该传感器的灵敏度系数为12.7 pm/ ℃,线性相关系数高达0.995,具有很好的重复性。该封装方法简单快捷,封装的传感器稳定性好,机械强度高,可用于工程中的高温测量。     

内核多线程直接存储PCIE驱动设计

在Linux系统中,高速存储驱动会将大量数据从内核空间复制到用户空间进行存储,这将导致存储速度下降和剧烈波动。针对该问题,结合自行设计开发的PCIE接口高速图像存储系统,分析Linux下PCIE驱动的一般组成及实现,提出一种在驱动中实现多线程多缓存直接存储的方法。首先图像数据乒乓DMA传输到双DMA缓存中,然后将数据乒乓转存到内核空间双大缓存中,最后由内核线程直接写入SSD。经该方法优化后的SSD存储速度达到100MB/s以上,比常规方法提升了65%以上。在实际工程中,输入512×512@200Hz的14位灰度图像能够实现稳定存储,避免了原来的丢帧现象,且性能稳定,取得了良好的优化效果。     

基于光谱估计与多光谱技术的光学元件表面疵病检测

为实现精密光学元件表面疵病的高效测量和精确统计,提出了一种基于光谱估计和多光谱技术的光学元件表面疵病检测方法。该方法利用光谱估计提取白光图像中不同波长的单光谱疵病图像,并合成多光谱疵病图像,然后采用优化后的OTSU(Otsu Image Segmentation Algorithm)分别对单光谱与多光谱疵病图像进行分析。基于该方法搭建了光学元件表面疵病检测装置,获得了白光照明条件下光学元件表面疵病的图像。实验结果表明,与原始白光图像相比,合成多光谱图像的疵病检出数量提升了1.85倍,疵病检出面积最大增加了6.0倍,检测效率得到明显提高。根据光学元件表面疵病的特性选取不同波长组合来生成单光谱与多光谱图像,可更加高效精确地检测出传统检测技术不易检出的疵病信息。     

基于柱面透镜Otto结构SPR效应的金属薄膜厚度测量方法

基于柱面透镜修正Otto结构产生的表面等离子体共振(SPR)效应,提出一种测量金属薄膜厚度的方法。该方法无需用s偏振光提取背景光强,可直接利用在p偏振光入射条件下得到的单幅SPR吸收图像拟合背景光强,进而得到竖直方向上的归一化反射率曲线。从而建立光学薄膜模型并拟合了反射率曲线,反演出待测金属薄膜的厚度参数。实验对一个纳米级厚度的Au膜样品进行测量,测量结果表明,Au膜的平均厚度与商用光谱椭偏仪的测量结果之差为0.1 nm,验证了该方法的有效性。     

卫星温度传感器的高可靠性封装

针对卫星在轨温度实时监测对传感器可靠性的要求,提出了一种采用金属基底与陶瓷片结合的光纤光栅温度传感器封装结构和工艺。将光纤光栅弯曲为C字型并粘贴固定于陶瓷薄片上,以避免陶瓷材料热应变引起光栅产生轴向应变影响温度测量精度,陶瓷片用导热胶及硅胶固定于金属槽内,保障其牢固性并良好导热,同时进一步隔离被测部件机械变形及热变形对光栅的影响。地面实验采用恒温水浴槽进行模拟,对不同温度下传感器的反射波长与温度骤变时传感器的响应时间进行标定,并在轨测量了卫星运行时帆板的温度变化过程。结果表明,传感器在满足温度灵敏度、响应速度的同时,满足了卫星温度监测对传感器可靠性的要求。