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一种基于电-光强度调制的负反馈解调光纤通信方法

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南京大学学报（自然科学版） 2015年第4期51卷 659-664页

作者：石磊朱广浩南京大学电子科学与工程学院南京210023

在模拟信号光纤通信系统中,链路的线性化程度和增益大小直接影响传输系统的性能,而这两种特性在很大程度上取决于链路中电信号调制和解调的方式.传统的传输方法是在发送端使用强度调制器对光信号进行强度调制,然后在接收端使用光电探测... 详细信息

在模拟信号光纤通信系统中,链路的线性化程度和增益大小直接影响传输系统的性能,而这两种特性在很大程度上取决于链路中电信号调制和解调的方式.传统的传输方法是在发送端使用强度调制器对光信号进行强度调制,然后在接收端使用光电探测器实现电信号的解调.然而,由于传统方法中系统传递函数所固有的非线性效应,系统解调后的传输电信号质量会明显下降,产生信号失真,同时,系统的传输增益也较低,一般不超过-20dB.针对上述传统方法中的缺陷,提出一种基于负反馈解调机制的模拟信号光纤通信方法.该方法能够显著地减少电-光调制过程中所产生的非线性效应,同时提高了信号输出增益.经过一系列的数学推导,得到了关于该系统传输性能的解析表达式,并通过与数值仿真结果相比较,验证了该解析表达式的准确性和该传输系统的性能优越性.

关键词：模拟信号光纤通信非线性效应负反馈解调

发芽糙米连续式微波干燥过程仿真及干燥机设计

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发芽糙米连续式微波干燥过程仿真及干燥机设计

作者：朱广浩东北农业大学

学位级别：硕士

为提高发芽糙米在连续式微波干燥机内干燥均匀性和干燥后品质,根据发芽糙米的实际生产需要,确定连续式微波干燥机干燥腔室结构尺寸为1220 mm×1220 mm×10000 mm,运用HFSS电磁仿真软件对不同结构干燥腔室内部电磁场分布进行仿真分析,采... 详细信息

为提高发芽糙米在连续式微波干燥机内干燥均匀性和干燥后品质,根据发芽糙米的实际生产需要,确定连续式微波干燥机干燥腔室结构尺寸为1220 mm×1220 mm×10000 mm,运用HFSS电磁仿真软件对不同结构干燥腔室内部电磁场分布进行仿真分析,采用SolidWorks Flow simulation流体仿真软件研究干燥腔室内部气流场分布规律,通过台架试验研究微波干燥过程中发芽糙米干燥特性,并对仿真结果进行验证,对微波干燥机进行优化设计。本文研究主要内容及结论如下:(1)通过建立微波电磁场仿真模型,对不同条件下(有载与无载、磁控管排布、边角过渡方式)干燥腔室内部电磁场进行仿真分析。在发芽糙米的微波干燥过程中,磁控管横纵垂直排布、干燥腔室边角直角过渡方式,可提高物料表面电场分布均匀性(磁控管在干燥腔室上部均匀排列,在干燥腔室上端面长度方向上间隔909 mm,在宽度方向上间隔406mm)。因此,在微波干燥机结构优化和设计时,磁控管排布、干燥腔室边角过渡采用这种形式。(2)建立微波干燥机的干燥腔室流体仿真模型,对不同结构干燥腔室内部气流分布进行仿真分析。结果表明,在微波干燥机的在进风口上加装均风网板、及在出料口同端面上加设出风口,可使腔体内部气流更加平稳,风速平稳区域占整个微波干燥腔室内料层区域45%,且可降低进料口气体的流量损失;出风口上端面距离干燥腔室顶端320 mm,尺寸为800 mm×1220 mm×200 mm;干燥腔室边角避免圆角过渡,可减少腔室内部气流涡旋,提高气流利用效果。(3)在微波干燥过程中,向干燥室内适量通风会在发芽糙米表面产生对流作用,可改善因电磁场分布不均引起的料层温度分布不均性,并可带走物料表面的水蒸气,提高干燥速度;但爆腰率也随通风速率的增加而增加,影响发芽糙米干后品质。综合考虑干燥效率和干后品质,选取料层上表观速度0.2～0.5 m/s作为发芽糙米微波干燥适宜通风速率。(4)根据干燥腔体内电场强度和气流运动仿真优化以及台架试验结果,设计连续式微波干燥机(湿物料处理量:500 kg/h)。首先确定连续式微波干燥机的总体结构,然后对干燥机的主要部件进行结构及参数设计,同时对微波干燥系统磁控管进行选型及干燥腔室结构参数设计,最后设计控制系统。该干燥机可实现干燥过程的连续化与自动化,有助于提高干燥效率和物料干后品质,适合于发芽糙米等颗粒状物料的微波连续干燥。

关键词：微波干燥机发芽糙米干燥腔室仿真结构设计

磁/温响应性Fe3O4@PNIPAM柔性光子纳米链的构筑与性能研究

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磁/温响应性Fe3O4@PNIPAM柔性光子纳米链的构筑与性能研究

作者：朱广浩武汉理工大学

学位级别：硕士

基于长程排斥力和磁相互吸引力间的平衡构筑的一维磁响应性光子晶体具有外场施加方便、响应速度快、光子带隙连续可调、全可见光谱可逆变色等特性,有望应用在磁控显示、可擦写光子纸/墨水等领域。但其一维链状光子结构不能被固定,随着... 详细信息

基于长程排斥力和磁相互吸引力间的平衡构筑的一维磁响应性光子晶体具有外场施加方便、响应速度快、光子带隙连续可调、全可见光谱可逆变色等特性,有望应用在磁控显示、可擦写光子纸/墨水等领域。但其一维链状光子结构不能被固定,随着磁场的撤去而消失。光子纳米链是能够独立稳定存在的最小光子晶体结构单元,表现出更高的磁敏感性和对光的调制分辨率,在节能显示和布拉格反射器等方面有着潜在的应用前景。然而,已有的光子纳米链为非响应性成分包覆连接一维链状光子结构而形成的刚性光子纳米链结构,在磁场中只表现出开-关效应,而不具有外场对光子带隙的调控作用。本论文创新性地在链状光子结构中引入温度响应性水凝胶PNIPAM,制备磁/温响应性FeO@PNIPAM柔性光子纳米链,研究柔性光子链在磁场下的取向机理以及在磁、温外场下的光学响应性。论文的主要工作如下:(1)采用磁控组装与紫外光聚合相结合的方法制备了FeO@PNIPAM光子纳米链,阐明了其制备与结构调控原理。观察微观形貌发现光子链通过PNIPAM对FeO@PVP CNCs形成“脖颈”连接,无外加磁场作用下链呈自然弯曲状态,为柔性链。成链机理分析表明:PAA与聚合单体NIPAM、磁性组装基元CNCs表面PVP间的氢键作用是实现NIPAM在CNCs表面富集、经紫外光引发聚合对CNCs形成的周期性结构进行包覆连接形成光子链的关键。外加磁场强度、磁场诱导取向时间和前驱液中水醇比的改变能够对光子链的粒子间距、链长和光子链的包覆形貌进行调控。(2)FeO@PNIPAM柔性光子纳米链的磁取向过程以及磁响应性能研究发现:柔性光子纳米链在外加磁场下的取向过程包括低磁场作用下链沿磁场方向的偏转取向和高磁场作用下链沿磁场的伸展取向。取向过程中,衍射峰的峰位保持基本不变,峰强随外加磁场强度的增加而增强,衍射光的亮度逐渐提高,实验结果与物理模拟结果基本一致。PNIPAM交联度、粒子间距以及链长对光子纳米链磁响应性能的影响研究发现随着光子链长度和柔性的增加,在较高磁场范围内光子链的衍射峰强对磁场的依赖性增加。(3)FeO@PNIPAM光子纳米链在80℃范围内表现出优异的温度响应性,衍射峰位移动范围几乎覆盖整个可见光谱;光子链表现出对温度场的快速响应性,当外场温度从8℃升高到40℃时,2 s即可从红到绿变色;循环实验测试结果表明光子链的温度响应性具有良好的重复稳定性。(4)FeO@PNIPAM光子纳米链具有磁/温双响应性,磁场对衍射峰峰强的调控与温度对光子带隙的调控相结合使其表现出良好的光学伪装特性。

关键词：温敏水凝胶柔性光子纳米链磁取向磁/温响应性

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一种主动锁模光纤激光器超模噪声的抑制方法

南京大学学报（自然科学版） 2015年第1期51卷 37-42页

作者：薛天明朱广浩南京大学电子科学与工程学院南京210023

本文介绍了一种抑制主动锁模光纤激光器超模噪声的新方法.该方法采用基于光强信号的负反馈技术对激光器腔内的光脉冲能量进行动态调整,从而抑制激光脉冲的幅度抖动.通过仿真,讨论了负反馈回路的增益、带宽、和脉冲时延对激光器噪声抑制... 详细信息

本文介绍了一种抑制主动锁模光纤激光器超模噪声的新方法.该方法采用基于光强信号的负反馈技术对激光器腔内的光脉冲能量进行动态调整,从而抑制激光脉冲的幅度抖动.通过仿真,讨论了负反馈回路的增益、带宽、和脉冲时延对激光器噪声抑制效果的影响.仿真结果表明通过合理地设置参数,本方法可以使激光器超模噪声的抑制比达到60dB.

关键词：主动锁模光纤激光器超模噪声

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通风改善发芽糙米微波连续干燥均匀性

农业工程学报 2017年第13期33卷 280-286页

作者：郑先哲朱广浩卢淑雯徐浩刘成海秦庆雨孙井坤东北农业大学工程学院哈尔滨150030 黑龙江省农业科学院食品研究所哈尔滨150030

为了提高发芽糙米微波干燥的均匀性,采用台架试验、计算模拟和理论分析相结合的研究方法,分析微波干燥机内料层上微波能分布规律,研究微波干燥时风速对发芽糙米干燥均匀性影响。结果表明:在波导馈口平行的微波干燥机上,馈口间存在耗损... 详细信息

为了提高发芽糙米微波干燥的均匀性,采用台架试验、计算模拟和理论分析相结合的研究方法,分析微波干燥机内料层上微波能分布规律,研究微波干燥时风速对发芽糙米干燥均匀性影响。结果表明:在波导馈口平行的微波干燥机上,馈口间存在耗损和反射,微波能利用率降低;在微波干燥过程中,通入室温空气带走发芽糙米蒸发出的水蒸气:风速低携带水蒸气能力弱,而风速高会导致气流分布不均匀,合适风速在0.5~1.0 m/s。在微波干燥时引入通风方式,可提高微波干燥均匀性,从干燥工艺方面解决因电场分布引起干燥均匀性差的问题。研究结果为微波干燥机的干燥腔结构设计和干燥工艺优化提供依据。

关键词：微波干燥电场发芽糙米通风均匀性

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基于磁组装的一维响应性光子晶体的研究进展

济南大学学报（自然科学版） 2016年第6期30卷 417-423页

作者：朱广浩马会茹武汉理工大学化学化工与生命科学学院湖北武汉430070

针对基于磁组装的一维响应性光子晶体具有制备成本低、效率高、易于制备大尺寸产品、色彩亮丽、结构色可通过外场刺激有效调控等特性,及其在显示、传感、变色伪装、防伪等领域的应用前景,在阐明一维响应性光子晶体磁组装机理的基础上,... 详细信息

针对基于磁组装的一维响应性光子晶体具有制备成本低、效率高、易于制备大尺寸产品、色彩亮丽、结构色可通过外场刺激有效调控等特性,及其在显示、传感、变色伪装、防伪等领域的应用前景,在阐明一维响应性光子晶体磁组装机理的基础上,综述了磁组装基元的研究进展,并依据光子带隙调控所用外场刺激对一维响应性光子晶体进行分类,详细评述了不同外场响应的一维光子晶体的构筑方法、光学响应特性和应用领域,最后对基于磁组装的一维响应性光子晶体的发展方向和应用前景进行展望。

关键词：磁组装一维光子晶体响应

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ID-201单光子计数器计数模型研究

南京大学学报（自然科学版） 2016年第3期52卷 550-557页

作者：曹攀朱广浩金飚兵南京大学电子科学与工程学院南京210093

InGaAs半导体单光子探测器具备探测性能强,集成度高等优势,在光谱分析和量子通信等领域有广泛的应用.本文以ID Quantique公司出品的ID-201半导体单光子计数器为研究对象,结合计数器核心部件雪崩光电二极管的工作原理探究其计数光子时的... 详细信息

InGaAs半导体单光子探测器具备探测性能强,集成度高等优势,在光谱分析和量子通信等领域有广泛的应用.本文以ID Quantique公司出品的ID-201半导体单光子计数器为研究对象,结合计数器核心部件雪崩光电二极管的工作原理探究其计数光子时的内部过程,推导出每秒钟光子计数值和该计数器几个重要参数触发频率(trigger frequency),门脉冲宽度(gate width),门强制关闭时间(dead time),探测效率(detection efficiency)之间的数学表达式.推导过程着重分析了计数门脉冲的关闭效应对光子探测概率的影响.首先利用泊松分布求解光子计数值与探测效率(detection efficiency)之间的关系,然后将计数过程分成两大部分,分析计数结果与门强制关闭时间(dead time)之间关系.求解得表达式后,利用1550nm激光器作为ID-201的输入光源,在各种不同实验条件下,对该表达式的正确性进行了检验.

关键词：单光子计数器计数原理门强制关闭时间雪崩光电二极管

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基于变换光学的波导弯接头设计

南京大学学报（自然科学版） 2015年第1期51卷 1-6页

作者：赵弘远王俊杰朱广浩南京大学电子科学与工程学院南京210093

变换光学是一种通过设计改变传输介质的电磁特性实现调控电磁波任意传输的理论.根据麦克斯韦方程组在空间变换下的协变性,可以通过坐标变换设计出具有特定电磁参数的材料,从而设计新型电磁器件满足对电磁波传输的特定需求.基于变换光学... 详细信息

变换光学是一种通过设计改变传输介质的电磁特性实现调控电磁波任意传输的理论.根据麦克斯韦方程组在空间变换下的协变性,可以通过坐标变换设计出具有特定电磁参数的材料,从而设计新型电磁器件满足对电磁波传输的特定需求.基于变换光学的方法,人们陆续提出了隐身斗篷,隐身地毯以及波束集中器等新型电磁功能器件.基于上述背景,应用变换光学的理论方法,本文提出并设计了一种可实现无反射传输的90°波导弯接头.对波导弯接头材料的电磁参数进行了重新设计,实现了对于入射波的传输方向的操控,满足无反射传输要求.然而,经过变换光学得到的波导接头材料电磁参数通常是各向异性的,因此在实际制备中很难实现.本文根据等效介质理论使用两种各向同性材料在特定方向上层叠等效实现了波导弯接头处各向异性材料的电磁特性.基于有限元方法,对设计的波导接头进行了数值仿真,结果表明:在填充了特定材料的弯曲波导接头处,电磁波可以实现无反射传播从而大幅提高了传输效率.

关键词：变换光学波导弯接头等效介质理论

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微波干燥活性米的温度和水分的分布模型

农机化研究 2017年第6期39卷 13-17页

作者：孙婧朱广浩郑先哲东北农业大学工程学院哈尔滨150030

通过建立连续微波干燥活性米过程的质热传递模型,获得活性米微波干燥机内的温度和含水率分布,并在微波强度为1.16、2.75、4.34W/g的条件下,进行活性米温度和水分模型的实验验证,确定传热传质模型的正确性。模拟与实测结果表明:在连续式... 详细信息

通过建立连续微波干燥活性米过程的质热传递模型,获得活性米微波干燥机内的温度和含水率分布,并在微波强度为1.16、2.75、4.34W/g的条件下,进行活性米温度和水分模型的实验验证,确定传热传质模型的正确性。模拟与实测结果表明:在连续式微波干燥机的干燥末段,温度上升较慢时相应控制微波功率,减少微波干燥的能耗;在干燥段后进入缓苏阶段,使活性米物料内外温度达到平衡,干燥效果更为均匀,又可以保证干燥品质。该研究对活性米的微波加热工艺及控制方面具有指导意义。

关键词：活性米微波干燥温度水分