蚕丝光学器件的研究进展

蚕丝具有优异的光学特性,在光学器件领域具有广阔的应用前景。介绍了蚕丝光波导、蚕丝光学传感器和蚕丝光学微结构3种蚕丝光学器件的研究进展。其中蚕丝光波导和蚕丝微结构重点介绍了制备方法和性能研究进展,蚕丝光学传感器重点介绍了其在生物医学、环境监测和工业检测等传感领域的应用进展。3种蚕丝光学器件的研究都展示了该方向的理论研究价值和实际应用价值。未来的研究应该继续深入研究蚕丝的光学性能,以及蚕丝光学器件的制备方法和性能优化,实现蚕丝在光学器件领域的更广泛的应用。     

基于偏振不敏感超材料的全光可调谐太赫兹慢光效应研究

太赫兹(terahertz,THz) 慢光效应可以有效地提升THz脉冲数据传输的安全性和存储性,而一般THz慢光器件对入射THz波偏振态变化敏感。本文设计了一种超材料结构,其微结构单元由一个十字型谐振器和4个U型谐振器构成。研究表明:基于超材料的THz慢光效应对线偏振光和圆偏振光均不敏感。通过对超材料结构的参数优化,获得到了最大群折射率为1 618的慢光效应。另外,本文在超材料微结构层和SiO₂衬底之间嵌入了一层二硫化钼(MoS₂)薄膜,当MoS₂的载流子浓度从1.7×10¹⁷ cm-3增大到5.1×10¹⁹ cm-3时,群折射率从1 566减小到26。实现了偏振不敏感全光可调谐的THz慢光效应。该研究有望为偏振不敏感和全光可调谐的THz慢光器件设计提供崭新的研究思路。     

基于光取向技术的液晶螺旋达曼波带片

涡旋光阵列在光通信、多微粒操控、并行激光加工等领域有着广阔的应用前景,近年来受到越来越多的关注。然而动态可调的纵向涡旋光阵列的实现仍具有一定挑战性。本文基于达曼编码方法与液晶光取向技术,设计并制备出一种液晶螺旋达曼波带片。实验结果表明,该器件可以高效地产生拓扑荷数逐级变化的1×5纵向涡旋光阵列,并可以通过改变外加电压来动态切换器件的开关态。此外,该器件通过水平/竖直翻转一次或是改变入射光模式,还可以对产生的纵向涡旋光阵列的拓扑荷数进行反转变换或加减运算。液晶螺旋达曼波带片兼具低成本、高效率、电光可调等优势,有望促进液晶光电元件在多维光场调控等领域的应用。     

面向F5G的光接入网智能规划应用研究

针对在保障用户带宽需求的前提下,如何提前评估扩容升级并主动规划光接入网络的问题,提出了一种基于树模型的接入网扩容规划算法,即通过决策树ID3算法定量分析影响PON口峰值速率的关键因素,根据决策树的结果使用回归树CART算法预测PON口峰值速率区间。实验表明,基于该方案构建的2个模型准确率均达80%以上,可为F5G时代光接入网精准评估并规划扩容提供借鉴。     

TDM-PON上行信号光功率均衡器的锁模特性

为了减小时分复用无源光网络（TDM-PON）上行信号光波长的飘移,基于TDM-PON上行信号光功率均衡器架构,采用单模激光注入锁定光网络单元（ONU）法布里-珀罗（F-P）激光器（LD）方法,研究了F-P LD输出光波长的锁模特性,包括锁模的范围、驱动电流对锁模特性的影响、锁模前后温度变化引起F-P LD光波长变化情况等。结果表明,当驱动电流为9mA时,F-P LD可被锁模的波长范围为0.38nm,大于ONU上行光波长因环境温度变化5℃而产生的波长位移量0.25nm,F-P LD被锁模可使ONU上行信号的光波长相同且稳定,降低光功率均衡后的噪声。     

沥青路面结构光条质心定位算法

将基于结构光的激光三角法应用于沥青路面构造深度检测,并提出适合该场合的结构光条质心定位算法。根据激光束宽度较窄且光强较大的特点,对采集图像进行固定阈值和平均阈值相结合的滤波处理,同时根据粗糙沥青路面存在漫反射的特性,利用有效光斑窗口长度最大化的干扰消除方法去除孤点噪声,最后由亚像素级的重心法实现质心定位。实验数据表明,本文方法测量路面构造深度的精度可达到0.1mm。相比于目前主流的基于激光测距的路面构造深度检测,可实现由线到面的跨越。     

单兵通信系统头盔天线研究进展

头盔天线是指以特殊的人工结构或材料共形到单兵可穿戴头盔上的一种天线,它是单兵无线通信系统中的核心器件。当前的头盔天线研究仅关注辐射全向性、大宽带、高增益和低比吸收率(SAR)中的某一方面或两个方面,难以满足快速发展的战术通信要求。近年来各种基于人工磁导体、超构材料等新型材料/结构的天线设计和阻抗匹配方法被相继提出,使得头盔天线有望突破增益、带宽、尺寸、重量和电磁辐射之间相互制约的技术难题。该文旨在通过系统总结国内外对于头盔天线在控制辐射方向、扩展带宽、增益提高、抑制比吸收率的研究进展之基础上,展望未来头盔天线重点突破的技术方向,并提出一种基于非福斯特电路的圆形阵列头盔天线技术构想。     

电子注通道形貌对折叠波导慢波结构的影响

折叠波导结构是一种极具潜力的太赫兹行波管慢波电路.分析了电子注通道形貌对折叠波导高频特性的影响,包括色散特性、耦合阻抗和衰减特性.仿真结果表明,相比于圆形电子注通道,矩形电子注通道的折叠波导结构色散要略微陡一些,损耗也要略微高一些.在中心频率处,矩形电子注通道结构的耦合阻抗比圆形电子注通道结构低0.5Ω左右.皮尔斯小信号理论表明,在中心频率处,矩形电子注通道结构和圆形电子注通道结构的增益速率分别为4.85 dB/cm和5.22 dB/cm,具有相似的3 dB带宽,约为6.3 GHz和7.2 GHz.粒子模拟表明,对于矩形和圆形电子注通道,54 mm(100个周期)的折叠波导慢波结构在220 GHz增益分别为24.42 dB和28.44 dB.     

弹光调制干涉具干涉数据的获取及光谱复原

为了获得弹光调制干涉具干涉信号的频谱,需进行光谱反演,但因其相位是非线性的,直接采用快速傅里叶变换反演光谱会导致光谱严重失真,因此提出采用非均匀快速傅里叶变换算法对干涉数据进行光谱反演的方法。首先采用基于高速数据采集卡PCI-5122设计的虚拟示波器获取652.6nm激光经弹光调制干涉具的干涉数据,然后在MATLAB环境中对干涉数据进行光谱反演,得到了相应的频谱信息。结果表明,对采集的652.6nm激光波长测量误差小于1nm,谱线位置误差小于0.1%,验证了该算法在弹光调制非均匀干涉数据光谱反演的可行性,这对弹光调制高性能傅里叶变换光谱仪的设计有借鉴应用价值。     

基于螺旋状液晶的非制冷红外探测技术研究

针对制冷型红外探测器需要制冷、造价昂贵、体积庞大、读出电路复杂并且不能在常温下工作等缺点,基于液晶的旋光理论和热光性质,研究了一种新型非制冷光学读出红外探测技术。通过设计相应的光路测试了螺旋状液晶的温度旋光特性,实验结果显示在20～42℃温度范围内,光强随温度变化显著。利用螺旋状液晶这种敏感的温度效应搭建了一套液晶非制冷红外探测系统,该系统不需要制冷器,结构简单,可以在常温下工作、能够实现光学读出。