线形腔光纤激光器的光反馈效应研究

提出了一种基于线形腔光纤激光器结构的光学反馈系统,时系统输出功率变化表达式进行了推导,建立模型分析了光反馈对系统的影响,得出其与激光自混合干涉具有相同的相位灵敏度.实验中首先时系统进行了信号观测,同时改变实验条件,对不同参数的影响进行了讨论,实验结果与模拟分析相一致.结果表明:线形腔光纤激光器光反馈系统的输出条纹变化对应着待测物半个波长的位移;条纹不同的倾斜方向可实现对移动方向的辨别;通过适当调节反馈腔腔长与目标靶反射率可优化系统反馈信号的灵敏度.根据以上特性,该系统可应用于光学测量领城,例如位移、距离、速度测量等.     

基于复合膜的双通道光纤表面等离子共振传感器

基于表面等离子共振的原理,设计了一种基于复合膜的双通道光纤表面等离子传感器。利用FDTD Solutions仿真软件分析了传感器的电场传输模式,比较了单层金属Ag膜与Ag-ITO复合膜的性能,并对比分析了单通道与双通道结构。结果表明:采用Ag-ITO与Au-TiO₂复合膜的双通道结构在灵敏度和品质因数等各项性能上要明显优于传统单层金属膜与单通道结构。设计的传感器不仅可以通过两条传感通道共振偏移范围的高区分度来解决共振波长的串扰问题,而且双通道结构中一条传感通道也可以作为参考通道为传感器提供自补偿能力。     

基于双D型光纤表面等离子共振折射率传感研究

以双D型光纤作为传输载体,研究了一种基于表面等离子共振技术的双D型光纤折射率传感器。利用时域有限差分法,分析了双D型光纤剩余包层厚度、金膜厚度、金膜表面粗糙度以及双通道传输对光纤SPR传感器性能的影响。仿真结果表明,当剩余包层厚度为300~500nm、覆盖的金膜厚度为50nm时,双D型光纤SPR传感器的性能得到优化;金膜表面粗糙度也是影响传感器性能的重要因素,当金膜表面粗糙度的均方根值低于2nm或其相关长度大于160nm时,金膜表面粗糙度对传感器性能的影响显著减小,且在折射率为1.33~1.36的传感环境下具有较好的线性度;在双D型光纤两侧覆不同的金属膜,可以实现信号的双通道测量。     

硅基光纤温度传感器研究

基于单晶硅折射率随温度变化的热光效应,研究了一种硅基双波长光纤温度传感器.理论分析了单晶硅膜温度传感的机理,通过计算得到了硅膜厚度与温度测量范围之间的关系.运用双波长信号处理方法对传感器反射光强度进行分析并解调出所测量的温度.实验结果表明,在测温范围25～45℃内,当传感器测温波长为1 534.3 nm、1 554.3 nm时,该传感器对温度的响应具有良好的线性,其线性拟合度达0.989 8.该温度传感器的研究对设计制作温度补偿型的硅基压力或其它物理量的测量传感器具有一定的参考价值.     

硅的反应离子刻蚀工艺参数研究

对硅的反应离子刻蚀(R IE)工艺参数进行了研究.通过控制变量法,得出了刻蚀速率与射频功率、刻蚀气体压强和刻蚀气体流量之间的关系曲线.结果表明,随着射频功率的增加,刻蚀速率不断增加;刻蚀速率开始随刻蚀气体压强的增加而加快,压强超过一定值时,刻蚀速率反而减小;刻蚀速率在刻蚀气体流量较小时,随气体流量的增加而加快,在较大的气体流量下反而降低.通过比较不同条件下的刻蚀结果,得到了刻蚀硅的优化工艺条件.最后用DEKTAK 6M型台阶仪测出了优化工艺条件下的刻蚀深度和粗糙度.测试结果表明在优化工艺条件下刻蚀速率快,粗糙度低.     

基于欧氏距离图的图像边缘检测

图像边缘检测技术直接影响以目标识别为目的的后续图像处理操作,有效地提取出图像中所携带的目标信息是图像边缘检测的主要目的.为了实现目标轮廓的有效提取,提出一种基于欧氏距离图的图像边缘检测算法.该方法计算图像内像素点之间的欧氏距离,得到图像的距离图,距离图很好地描述了图中景物的外部轮廓;对距离图进行改进的Canny算子边缘检测,可以有效地得到图中物体的轮廓.与一般的边缘检测算法相比,本文算法能够抑制过于细小和琐碎的细节,并能够准确地提取目标的整体轮廓信息,为后续目标识别奠定了良好基础.     

基于相位解调的光纤MEMS压力传感器

提出了一种新的压力传感器,该传感器基于Fabry-Perot腔干涉和相位解调理论测量压力。设计用MEMS技术以及普通的光通讯接插件制作出工艺简单,分辨率高的光纤MEMS压力传感器。阐述了传感器的工作原理,分析了硅膜的厚度对传感器性能的影响以及FP腔的长度对反射光信号的影响。研究了基于相位解调法的傅里叶变换方法,傅里叶解调法受光源强度波动的影响较小,解调精度高。实验结果表明改传感器在[0-3]MPa测量范围内,线性好,灵敏度可达到3.50 m/MPa（腔长改变/压力）。     

基于MSM结构的表面等离子体共振光纤折射率传感器

基于表面等离子体共振(SPR)效应,设计了一种基于多模-单模-多模(MSM)结构的光纤折射率传感器。采用光纤熔接的方式构成MSM结构,并且在单模光纤的表面涂覆二氧化钛/银(TiO2/Ag)复合膜构成传感单元。利用FDTD Solutions仿真分析了单模光纤长度与金属膜厚度对传感器性能的影响。结果表明:单模光纤长度越长,共振深度越深;TiO2/Ag复合膜中Ag膜厚度为50nm,TiO2膜厚度为20nm时,传感器性能最优,在1.33~1.41环境折射率范围内,传感器的灵敏度约为6 875nm/RIU。实验结果表明该光纤折射率传感器结构制作工艺简单、灵敏度高。     

基于MSP430的远程无线体温测量系统

针对目前医院临床监护中人工测量、记录病人体温的现状,提出一种远程无线体温测量系统的设计。该系统由远程体温测量模块和中心接收模块两大模块组成,以低功耗MSP430单片机为主控,远程测量块利用TN9红外温度传感器测量体温,并将数据通过nRF905射频芯片无线发送;数据由中心模块接受后通过RS232串口传给PC机,自动记录病人体温。经实际测试,该系统可以快速、准确的对病人体温进行测量、记录和管理,有低功耗、低成本、高实用性的特点,很有推广价值。     

基于ANSYS仿真的阳极键合薄膜形变量的研究

阐述了一种利用阳极键合技术加工的光纤法布里-珀罗MEMS压力传感器的工作原理,建立了考虑阳极键合产生的热应力作用下边界固支的圆膜受外加压力的薄膜形变量公式.利用有限元分析软件ANSYS对与玻璃环键合后实际结构中的膜片在压力作用下的挠度变化进行模拟,采用麦夸特(Levenberg-Marquardt)算法对模拟结果进行拟合修正,曲线拟合度达99.99％,得到了键合后实际结构中硅膜在外加压力作用下的形变量拟合公式.修正公式的曲线与实际ANSYS模拟所得数据拟合曲线的误差小于0.01％.该研究对膜片型光纤压力传感器的结构参数设计和广泛应用具有重要的理论指导意义.