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- 摘要：根据全光网交换和高速时分复用技术对时延调节的需求，提出一种新的基于光纤非线性效应的∝型全光再生可调时延线。该时延线由小段高非线性光纤、色散补偿光纤、光纤光栅滤波器和光纤放大器等构成；利用自相位调制、小量群速度色散效应、以及光波分裂效应获得携带近似线性时延的平坦化展宽光谱，并在波长可调谐光纤光栅的配合下实现时延控制，同时具有对工作波长进行适当变换的功能。单皮秒脉冲演变数值分析显示其在10 nm的波长范围内的调节量可达300 ps以上，在40 Gbps脉冲序列仿真传输实验中Q值可达23.6。仿真实验结果表明：设计的时延线在保证输出脉冲质量仍然良好(比特误差率(BER)＜＜ 10-12)的情况下获得了较大的时延调节量，能满足全光网和高速时分复用系统的需求。关键词：全光时延线;可调时延线;光纤非线性效应;频谱展宽;色散;全光网交换;时分复用477|868|0<HTML><网络PDF>更新时间：2020-07-16
- 摘要：考虑高精度的光阱刚度测量是光阱力测量的关键，本文提出了采用玻尔兹曼统计法来分析光阱刚度的测量精度。首先，描述了实验室搭建的近红外光镊系统，并将其搭建在暗室中的气垫平台上，以便隔离光干扰和振动干扰。然后，用四象限光电探测器探测被光镊捕获的微球向后散射的光，并选用与溶液黏度无关的玻尔兹曼统计法计算样品池底面附近的光阱刚度。最后，分析和讨论了溶液温度的变化、四象限光电探测器的灵敏度、采样频率以及采样时间对光阱刚度测量精度的影响。理论分析及实验计算显示：溶液温度的变化对光阱刚度的测量影响很小，但四象限光电探测器的灵敏度对光阱刚度测量精度影响较大。考虑采样的完整性和数据处理速度，采样频率通常取为被捕获颗粒拐角频率的5~10倍。对于本文搭建的近红外光镊测量系统，采样时间取为1~7 s时，可以保证高精度地测量光阱刚度。关键词：光镊;近红外光镊系统;光阱刚度测量;玻尔兹曼统计法421|824|0<HTML><网络PDF>更新时间：2020-07-16
- 摘要：针对绝对辐射计光电不等效性来源复杂、实验测量难度大的特点，提出了修正太阳辐照度绝对辐射计（SIAR）光电不等效性的有限元单元法。结合SIAR的测量方法，对真空中辐射计的腔温响应进行了实验测试。基于有限元单元法，建立了与实验腔温度响应相对误差仅为0.14%的有限元模型，对接收腔的温度响应进行了实验测试。测试结果显示：入射光功率为73.8 mW时，接收腔与热沉之间的温度差异约为0.85 K，响应的时间常数为29.8 s。运用建立的有限元模型对SIAR的光电不等效性进行了评估和修正。结果表明：太阳辐照度绝对辐射计的光电不等效性来源主要为不同加热途径和不同加热区域引起的偏差，SIAR的光电不等效性因子N为0.999 621±0.000 004。该修正模型完善了仪器的修正体系，提高了测量精度，为绝对辐射计的发展提供了可靠的数据来源。关键词：太阳辐照度绝对辐射计;有限元单元法;光电不等效性;温度响应334|576|0<HTML><网络PDF>更新时间：2020-07-16
- 摘要：以同心多尺度成像模式为基础，结合人眼视网膜凹成像思想，提出了一种宽视场与双分辨率成像组合的新型同心多尺度成像系统，在广域视场范围内实现了对关注的感兴趣目标区域的高分辨动态注视。介绍了同心多尺度双分辨率成像系统的工作方式；使用一个单透镜和一个双胶合透镜为初始结构，结合二轴微机电系统（MEMS）扫描微镜组合形成光路；利用ZEMAX光学设计软件，优化设计了成像波段为0.486~0.656 μm，在单个分通道视场内（30°）可对关注的小视场区域（6°）高分辨注视跟踪的子成像系统。对成像系统的像质以及点列图、调制传递函数（MTF）曲线、场曲、畸变曲线进行了评价。结果表明设计的子成像系统在全视场内成像均匀，接近衍射极限，场曲和畸变较小，最大场曲不超过0.6 mm，最大畸变小于1.5%，能够满足同心多尺度双分辨率成像系统对子成像系统性能的要求。关键词：同心多尺度成像系统;凹成像;双分辨率成像;MEMS扫描微镜;高分辨动态注视;宽视场331|1286|0<HTML><网络PDF>更新时间：2020-07-16
- 摘要：由于差分像运动监测法测量大气相干长度需要多帧统计，本文应用波前结构函数法，提出了一种大气相干长度的瞬时测量方法。该方法通过Shack-Hartmann波前探测器测量单帧短曝光畸变波前的Zernike系数;然后减去光学系统初始像差的Zernike系数，去除倾斜项，计算波前结构函数;最后，与满足Kolmogorov湍流理论的大气短曝光理论波前结构函数进行最小二乘拟合，得到瞬时大气相干长度。利用湍流相位板构造了相应的测试系统，并进行了外场实测对比。结果表明：提出的基于波前结构函数法的测量结果与差分像运动监测法的测量结果基本吻合；不同格林伍德频率下，标准差与均值之比小于4.1%，稳定性较好；外场比对累计16个夜晚，得到的平均偏差小于0.45 cm。该方法可以实现空间目标大气相干长度的单帧瞬时测量，并可用于观测站点的视宁度、自适应光学系统内部大气湍流强度和地基大口径望远镜主镜视宁度的监测。关键词：自适应光学;大气相干长度;空间目标;瞬时测量;波前结构函数法454|937|0<HTML><网络PDF>更新时间：2020-07-16
- 摘要：提出了基于普通CCD的掩模式成像技术来大幅提高CCD的图像获取速度，实现百万帧/秒的CCD时序驱动方法。介绍了加掩模后CCD的工作过程，利用掩模把普通CCD的光敏区划分为带有存储区的像素阵列，实现了普通CCD的片上存储功能。分析了利用普通CCD实现百万帧/秒超高帧频的时序驱动方法，掩模形状决定了帧速，帧数和图像的分辨率。对系统的时序结构、电荷转移方式和驱动电路进行了说明，通过特殊驱动电路和图像处理软件设计实现了百万帧/秒的超高帧频。最后，对驱动时序进行了仿真和实验验证。采用条状孔阵列掩模，基于普通CCD图像传感器进行了百万帧/秒工作速度的验证，获得了14幅79 pixel×79 pixel的图像，其帧频达到200×104 frame/s。文章所述技术具有一定的通用性。关键词：百万帧/秒成像;CCD驱动时序;高帧频成像系统;电荷耦合器件(CCD)350|549|0<HTML><网络PDF>更新时间：2020-07-16
- 摘要：考虑显微光学涉及的聚焦精度对机器视觉精密测量效果的影响，开展了显微视觉环境下对图像聚焦技术综合定量评价的研究。建立了偏移率等系列性能指标，对13组清晰度函数在显微视觉条件下的无偏性、单峰性、分辨力等进行了综合评价，优选出方差函数和Brenner函数分别用于粗聚焦和精聚焦阶段的清晰度计算。建立了分步爬山搜索法，实现了显微自动聚焦。与传统爬山法相比，提出的方法聚焦时间显著缩短，重复精度提高约24%。将建立的自动聚焦与图像测量方法应用于某电液伺服阀衔铁气隙测量中，得到的测量均值与工具显微镜结果相近，而测量标准差可达1.9μm，测量效率也显著提高。最后对伺服阀加电条件下的气隙动力学特性进行了测试，获得了驱动电流-衔铁气隙之间的关系，为在线装配/装调提供了重要依据。关键词：机器视觉;显微成像;自动聚焦;微装配;微机电系统;综合定量评价457|749|0<HTML><网络PDF>更新时间：2020-07-16
- 摘要：考虑用CaF2材料制作投影光刻物镜可以明显提高其性能指标，本文研究了CaF2材料加工工艺的全流程，以实现CaF2材料的全频段高精度加工。首先，利用沥青抛光膜和金刚石微粉使CaF2元件有较好的面形和表面质量。然后，优化转速、抛光盘移动范围、压力等加工工艺参数，并使用硅溶胶溶液抛光进一步降低CaF2元件的高频误差，逐渐去除加工中产生的划痕并且获得极小中频误差（Zernike残差）和高频粗糙度。最后，在不改变CaF2元件高频误差的同时利用离子束加工精修元件面形。对100 mm口径氟化钙材料平面进行了加工和测试。结果表明：其Zernike 37项拟合面形误差RMS值可达0.39 nm，Zernike残差RMS值为0.43 nm，高频粗糙度均值为0.31 nm，实现了对CaF2元件的亚纳米精度加工，为研发高性能深紫外投影光刻物镜奠定了良好基础。关键词：氟化钙;投影光刻物镜;精密光学加工;亚纳米精度加工;离子束修形(IBF)773|1624|0<HTML><网络PDF>更新时间：2020-07-16
- 摘要：基于超磁致伸缩材料，提出了一种传感光纤光栅（S-FBG）和参考光纤光栅（A-FBG）相结合的温度自动补偿全光纤交流电流传感器。此传感器将传感光纤光栅和参考光纤光栅级联呈“十字形”后粘贴在超磁致伸缩材料上，然后将其置于聚磁回路狭缝内；同时控制传感光纤光栅的径向与磁场方向相同，而参考光纤光栅的径向与磁场方向相反。最后，将S-FBG的中心波长置于A-FBG反射谱的边带上，通过检测两光纤光栅级联反射光强的变化实现了电流测量及温度自动补偿。选用3 dB谱宽分别为0.23 nm和0.08 nm的A-FBG和S-FBG进行了实验测试，结果表明：有效安匝电流为1.0~138.2 A时，该传感器可实现线性测量，线性度为0.996 3，测量灵敏度为16.0 mV/A，最小可测有效安匝电流为1.0 A。关键词：光纤电流传感器;光纤布拉格光栅;超磁致伸缩材料;温度补偿337|1034|0<HTML><网络PDF>更新时间：2020-07-16
- 摘要：为了定量评价在线图像可视铁谱（OLVF）成像系统的像面照度均匀性，建立了一种像面照度模型。以像方参数及放大倍率表征物方视场，将物方视场区域离散化，采用朗伯余弦理论建立入瞳模式的像面照度模型，实现了像面照度的计算与均匀性评价。利用Matlab进行了物面照度仿真分析，确定了OLVF成像系统环形阵列光源的发光二极管（LED）数量，基于像面照度分析确定了最佳成像焦距和放大倍率。计算了油腔通油情况下成像系统中的光能量损耗以及磨粒沉积面的照度分布，建立了油液吸光系数与CCD像面轴上像点照度的关系。结果显示：LED发光强度已知时，仿真计算的像面不均匀度约为5.60%，实际测试的像面不均匀度为8%~9%，满足不均匀度≤10%的要求。开展了磨粒铁谱图像采集实验，结果表明：图像中磨粒清晰可辨，便于图像分割与视觉特征提取。提出的模型可定量描述OLVF成像系统的像面照度，可作为优化系统结构，提高系统成像性能的依据。关键词：在线图像可视铁谱;成像系统;发光二极管;像面照度均匀性;像面照度模型;像面均匀性评价409|672|0<HTML><网络PDF>更新时间：2020-07-16
