切趾超短FBG中心波长解调实验研究

为提高光纤光栅传感器的测量范围和可靠性,本文采用单缝衍射方法实现了栅区长度小于1.5 mm,3 dB带宽大于1 nm,反射谱边缘有效线性区大于0.6 nm的切趾超短光纤光栅。并用其作为传感单元,提出了一种利用超短光纤光栅线性区域的中心波长解调方法。为了充分利用其反射光谱左右两侧的线性区,采用双波长激光的互补解调方法,将波长解调范围扩展到2.4 nm。实验结果表明,光功率与中心波长之间的线性度达到0.992。将测量值与实际值进行比较,两者具有较好的一致性.该方法具有结构简单、功耗小,测量空间分辨率高等潜在优势。     

基于可调谐激光器的光纤光栅波长解调系统误差分析与补偿

基于可调谐激光器的光纤(Bragg)光栅(FBG)波长解 调系统性能受激光器控制电路、调制参数以及光电探测器(PD)性 能、弱信号采集与放大电路等诸多因素的影响,着重研究了可调谐激光器调制参数中扫描频 率对光栅波长 解调系统的影响,发现波长解调误差随扫描频率的不同而呈现一定的规律,对波长解调误 差与激光器的 扫描频率进行了拟合。将拟合结果植入解调程序中,对激光器当前扫描频率下的解调波长进 行实时误差补 偿,并实验验证了误差补偿后的效果。结果表明,进行误差补偿后系统最大波长解调误差比 之前减小6.0 倍,其中由激光器扫描频率不同导致的波长解调误差和均方差(SD)分别比补偿之前减小2.2倍。最 终 使得基于可调谐激光器的FBG波长解调系统整体波长解调误差控制在1.38pm以内,有效地满足了高 速FBG系统对解调波长准确性和稳定性的要求,适用于高频动态信号的解调。     

光纤周界安防系统的高准确度事件识别方法

在双马赫曾德光纤周界安防系统中,如何准确高效地实现模式识别仍是一项有待解决的难题。对此提出了一种基于短时傅里叶变换（STFT）与奇异值分解的模式识别方法,实现了三种不同事件类型的准确识别。该方法包含三个步骤:首先,通过对干涉信号进行短时傅里叶变换得到时频信息,根据时频信息找到事件端点并进行滤波;其次,对时频信息进行奇异值分解,根据奇异值的物理意义,由不同行为的奇异值的特点定义特征向量;最后,用支持向量机的方法进行事件分类。为验证方法有效性,搭建了2 km长的围栏系统进行实验验证。进行了攀爬围栏、敲击光缆、晃动围栏三种不同入侵模式下共360组实验,每种入侵行为各120组得到了良好的识别结果（三种事件识别率均在90%以上）,提高了系统的信号处理速度,有较高的实际应用价值。     

光学镜面间距测量技术研究进展

透镜作为光学系统中最基本的光学元件,其中心厚度的加工误差和装配精度将直接关系到整个光学系统的成像质量。对镜面间距非接触测量技术进行了研究,重点介绍了图像法、轴向色散法、差动共焦法、低相干光干涉法等方法的测量原理和研究进展,指出了这些方法的优缺点和适用范围。这些方法都能满足一般光学系统的精度要求,其中低相干光干涉法测量精度最高,轴向色散法、差动共焦法次之,图像法测量精度最低。对光学镜面间距测量技术的发展趋势进行了论述。     

低强度激光对软骨细胞增殖的生物刺激作用

八周龄健康SD大鼠的后肢胫骨平台分离培养 软骨细胞,用噻唑蓝(MTT)法检测细胞活性,研究了658、785nm 3种波长 低强度激光对大鼠关节软骨细胞增殖的影响。结果显示,在胎牛血清体积分数为2%和5%的培 养条件下,5J·cm－2的658nm激光 能明显 促进软骨细胞增殖;658、785nm 3种波 长低强度激光均能促进软骨细胞增殖 ,但是具有波长差异性和光剂量相关性。结果表明,低强度激光辐照具有在体治疗软骨损伤 的潜能。     

动态散斑相位的希尔伯特变换分析方法

为了精确地测量物体表面的动态形变过程,提出了 一种基于希尔伯特变换的相位分析方法。形变过程通过连续采集的散斑干涉图序列来记录和 分析,动态散斑的二维相位分布通过逐点希尔伯特变换和整幅 干涉图的相位展开相结合的方法获得。在时域中,将成像器件的各个像素点视为独立的探测 单元,得到了 包含形变信息的一维时域干涉信号,在去除干涉信号的背景强度之后,利用希尔伯特变换和 三角变换相结合 的方法提取相位差以避免干涉信号调制强度波动所带来的影响。在空域中,使用傅里叶相位 滤波器进行去 噪处理,并通过基于离散余弦变换(DCT)的相位展开得到连续相位分布场。对橡胶板的动态 形变进行了实时测量, 获得了不同形变时刻的相位分布图,其中单幅可分辨的最大条纹数为26,对应的形变测量最 大值为6.92μm。实验结果显示:本文方法计算简单,易于实现,适 用于动态散斑的相位分析。     

基于光谱稳定LED光源的长光程DOAS的大气NO2探测

针对LED光谱容易产生漂移从而影响差分光学吸 收谱(DOAS)系统的测量性能,研究了温度和驱动电流对蓝光LED(LZ1-00B205)光谱产生漂移 的影响,发现LZ1-00B205中心波长随温度和电流的变化分别为+0.025nm/℃ 和－0.003nm/mA。通过对LZ1-00B205进行恒温控制(误差约为±0.1℃)和恒流驱动(电流波动<1%),有效 抑制了LED光谱的波长漂移和光强波动。使用改进后的LZ1-00B205作 为长光程DOAS系统光源,对大气NO₂进行了 监测。当光程为760m时,系统的探测限为4×10－9。实验结果表明,光谱稳定后的LED适于做DOAS系统的测量 光源。通过稳定LED光谱改善DOAS反演结果,这种方法不需要反复测量参考光谱,简化了DOA S系统的操作过程,同时提高了测量精度。     

空间跟踪与监视系统卫星星座设计研究

基于星座设计的基本理论,结合空间跟踪与监视系统(STSS)对卫星星座性能的要求,从轨道高度、轨道倾角、卫星数目、轨道面数、相位因子等几个方面,分析设计了STSS可能的星座构型和参数,给出了卫星星座性能的评价指标和部分计算模型,并利用卫星仿真工具STK,对STSS可能采取的星座构型进行了仿真,从覆盖性能以及容错性能等方面进行考虑,得出了STSS卫星星座最可能采用构型为24/3/2的Walker星座,为STSS的进一步研究奠定了基础。     

薄膜太阳电池用TCO薄膜制造技术及其特性研究

阐述了玻璃衬底、柔性衬底透明导电氧化物薄膜(Transparent conductive oxides-TCO)以及硅基薄膜太阳电池应用方面的最新研究成果。绒面结构可以提高薄膜太阳电池效率和稳定性并降低生产成本。磁控溅射技术和LP-MOCVD技术是制造绒面结构ZnO-TCO薄膜(例如"弹坑"状和"类金字塔"状表面)的主流生长技术;高迁移率TCO薄膜(IMO、IWO、ZnO∶Ga等)以及柔性衬底TCO薄膜是研究开发的重点。