检索结果-南通市图书馆

作者：郭媛媛浙江大学

学位级别：硕士

无源光网络(Passive Optical Network,PON)是光纤到户(Fiber to the Home,FTTH)的解决方案,它以光功率分配器和波分复用器为核心,对无源光器件的用量很大。本文对平面光波导型(Planar Lightwave Circuit,PLC)多模光功率分配器的设计与... 详细信息

无源光网络(Passive Optical Network,PON)是光纤到户(Fiber to the Home,FTTH)的解决方案,它以光功率分配器和波分复用器为核心,对无源光器件的用量很大。本文对平面光波导型(Planar Lightwave Circuit,PLC)多模光功率分配器的设计与制作展开研究,它具备结构紧凑、插入损耗低、分光均匀性好、装配公差宽松、对波长不敏感、制作工艺简单等特性。在设计阶段,为解决模式噪声问题,将光功率分配器在功能上分为两部分,即扰模区和分光区。扰模区的作用是使从多模光纤输入的光信号达到稳态模分布;分光区的作用是将达到稳态模分布的光信号分配到各个输出端并输出。采用光线追迹法,使用ZEMAX的非序列性光线追迹对扰模区建模,分别设计1×4扰模区和1×8扰模区,得到横向装配公差、纵向装配公差和角度装配公差。综合比较可得:1×4扰模区应该采用矩形结构;1×8扰模区既可以采用矩形结构,又可以采用锥形结构。采用光束传输法(Beam Propagation Method,BPM),使用BeamPROP对分光区建模。对于直波导分光区,波导与中轴线的夹角θ应该不超过25°;对于S形波导分光区,波导输出端与输入端中轴线的距离L应该不超过2.2mm。在制作阶段,使用软光刻技术对器件进行制作。采用计算机数控(ComputerNumerical Control,CNC)雕刻技术制备母版。在刀具修磨中,对开半方法进行有效改进。考虑到雕刻精度的限制,设计并雕刻出波导宽度放大到200μm的光功率分配器母版。对母版抛光后,进行印章翻制和微结构转印,整个过程在数小时内即可完成。工艺简单、节省时间、成本低廉,是软光刻的巨大优势。制作完成后,对光功率分配器进行实验测试。它的优势是横向装配公差很大,不需要严格的精密对准。实验结果与理论预期存在一定差距,原因主要集中在两方面:一方面,精雕用锥刀刀刃直径很难突破0.1mm的限制,雕刻的波导侧壁呈斜坡;另一方面,扰模区厚度方向的装配公差很小,实验装置的简易使装配误差在所难免。针对这两方面设计出在厚度方向上装配公差大的器件,并对制作工艺进行有效改进,器件性能有望达到很大提高。

关键词：光纤通信技术光功率分配器扰模区光线追迹法软光刻技术 CNC雕刻技术

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掺镱固体激光器辐射冷却原理与泵浦技术

掺镱固体激光器辐射冷却原理与泵浦技术

作者：冷进勇国防科学技术大学

学位级别：硕士

固体激光器辐射冷却原理是一个新概念,它的提出为降低增益介质中的热沉积量提供了一条新的技术途径。本文研究辐射冷却原理在固体激光器中的应用,通过反斯托克斯荧光的辐射冷却效应来减少掺镱激光介质在泵浦和受激辐射过程中所产生的热... 详细信息

固体激光器辐射冷却原理是一个新概念,它的提出为降低增益介质中的热沉积量提供了一条新的技术途径。本文研究辐射冷却原理在固体激光器中的应用,通过反斯托克斯荧光的辐射冷却效应来减少掺镱激光介质在泵浦和受激辐射过程中所产生的热量,从而减小热效应对激光介质的不良影响。主要内容概括为:1.综述了现有固体激光器的生热原理,以及反斯托克斯荧光冷却概念及其应用技术的发展历程。系统地叙述了辐射平衡激光器的基本理论,以及激光增益介质选取和工作波长优化的方法;2.采用数值模拟方法,计算了辐射平衡条件下单程放大和振荡器掺镱介质(Yb: KGd(WO4)2)内光强的变化规律;3.运用光线追迹的方法对二极管激光器(LD)侧面泵浦固体激光介质进行数值模拟,得到不同泵浦条件下Yb:KGW介质内泵浦光功率的分布。运用有限元分析软件ANSYS计算不同泵浦条件下介质内的温度分布,分析了影响介质内泵浦光功率分布及温度分布的因素。本文的研究结果对设计辐射平衡激光器泵浦结构、解决传统固体激光器里的主要矛盾——提高激光输出功率与保持较好的光束质量——有一定的指导意义。

关键词：辐射冷却反斯托克斯荧光 Yb:KGW晶体 LD泵浦光线追迹法泵浦功率分布温度分布

基于光线追迹算法的航空发动机温度场重建方法研究

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基于光线追迹算法的航空发动机温度场重建方法研究

作者：徐海涛中国民航大学

学位级别：硕士

航空发动机作为飞机最贵重并且最核心的部件,对飞机的安全具有重要的影响。根据民航业的调查数据显示,发动机故障是影响飞机航行安全的重要因素,且常常因发动机故障导致出现事故征候甚至严重事故等各类安全事件。而通过对航空发动机尾... 详细信息

航空发动机作为飞机最贵重并且最核心的部件,对飞机的安全具有重要的影响。根据民航业的调查数据显示,发动机故障是影响飞机航行安全的重要因素,且常常因发动机故障导致出现事故征候甚至严重事故等各类安全事件。而通过对航空发动机尾气温度场进行测量重建,并通过对温度场的分析可以预知发动机状态及其所存在的潜在安全隐患。本文基于视觉测量技术,研究一种运用光线追迹算法的航空发动机尾气温度场重建方法,主要研究内容包括:1、针对高温度梯度环境对视觉测量所产生的成像畸变问题,本文将空间点发出的光抽象为光线,通过修正光线的传播路径,研究光学系统成像的光线追迹算法,并运用Runge-Kutta方法对该算法求解,最后运用该算法对图像畸变进行校正。实验结果验证了光线追迹算法对热源干扰下造成畸变图像进行校正可行性,实现了对图像畸变的误差补偿。并通过对比光线追迹算法校正畸变与实际温度场造成的畸变对比,验证了光线追迹算法应用于温度场重建的可行性。2、在温度场重建方面,光线追迹法是一种有效的非接触式光学测量方法。然而,在航空发动机尾气区域受强光和高温干扰,使用光线追迹法重建温度场的精度相对较低。为解决这一问题,本文提出了一种使用多光谱光线追迹法重建三维温度场的方法。通过分析彩色背景图案的不同色点之间的相关系数,求解多光谱光线的轨迹偏折角,准确地重建非均匀梯度高温温度场。最后采用Runge-Kutta光线追迹法和热电偶接触测量法对实验结果进行了验证,结果表明使用多光谱光线追迹法可以对高温温度场进行精确重建,有效地提高光线追迹法的测量精度。3、在航空发动机温度场重建方面,首先通过计算流体力学的方法对航空发动机温度场进行仿真分析,并通过航空发动机边界条件测量实验修正仿真结果。随后运用多光谱光线追迹法对航空发动机温度场进行重建。最后,运用热电偶点测量的方法对重建的温度场进行验证。实验结果表明使用多光谱光线追迹法可以有效实现对航空发动机尾气温度场的重建。

关键词：航空发动机尾喷温度场光线畸变校正光线追迹法温度场仿真

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气动光学效应对红外成像影响的仿真分析

气动光学效应对红外成像影响的仿真分析

作者：杨欢上海交通大学

学位级别：硕士

高速导弹在大气层内飞行时,其光学头罩与大气之间发生剧烈的相互作用,头罩周围的气体密度发生变化,由于流场的气体折射率变化使机载光学寻的器的光学成像系统中的目标像的像差急剧增加如畸变、偏移、模糊和跳动等,称为气动光学效应。气... 详细信息

高速导弹在大气层内飞行时,其光学头罩与大气之间发生剧烈的相互作用,头罩周围的气体密度发生变化,由于流场的气体折射率变化使机载光学寻的器的光学成像系统中的目标像的像差急剧增加如畸变、偏移、模糊和跳动等,称为气动光学效应。气动光学效应的存在将大大降低导引头识别、跟踪目标的能力,定量地计算气动光学效应的影响,并采取有效的方法补偿、校正这种影响,成为高速导弹研制的关键课题之一。现有的校正算法研究,都只针对图像进行,而并未将流场情况考虑在内。本文提出利用光线追迹法,追踪光线受气动光学效应影响在流场中的传输过程,进而得到实际成像与标准成像之间的误差,在流场数据与所成图像之间建立联系,为图像校正工作提供参考。文章介绍了影响气体折射率的因素、光线传播的原理;气动光学仿真的方法以及光线追迹理论;作为文章重点,对仿真算法的具体实现做出说明;最后给出了仿真实验结果,证明这是一种行之有效的方法。

关键词：气动光学效应光线追迹法红外图像

侧面倾斜与粗糙化提高GaN基LED出光效率的研究

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侧面倾斜与粗糙化提高GaN基LED出光效率的研究

作者：魏伟长春理工大学

学位级别：硕士

在本论文中，通过对侧表面粗糙化和倾斜侧面的实验研究和理论研究，提高氮化镓基发光二极管的侧面光出射效率。同时也计算了氮化镓基发光二极管的侧面光出射效率。在阐述人类白光照明的历史，现状和未来的基础上，提出了发光二极管最终... 详细信息

在本论文中，通过对侧表面粗糙化和倾斜侧面的实验研究和理论研究，提高氮化镓基发光二极管的侧面光出射效率。同时也计算了氮化镓基发光二极管的侧面光出射效率。在阐述人类白光照明的历史，现状和未来的基础上，提出了发光二极管最终将代替其它所有的照明方式。接着回顾了发光二极管历史和半导体材料的历史，展望了发光二极管的发展趋势。另外，我讨论了发光二极管的发光原理，制造工艺过程也被提及。重点介绍了提高发光二极管光出射效率的方法，比如说光子晶体，蛾眼，表面等离子激元，表面粗糙化，改变晶体形状和激光剥离技术。对本文实验方案做了理论分析。模拟了光线在氮化镓基发光二极管的传播。采用蒙特卡罗方法和光线追迹法计算了氮化镓基发光二极管的出射效率，利用计算机辅助设计得到了确定的结果。为实验成功进行，做出了理论保障。利用感应耦合等离子体刻蚀的方法把光刻胶形状转移到氮化镓基发光二极管上。开始，通过调节后烘光刻胶温度获得了不同的水平面与侧面之间的角度。然后通过感应耦合等离子体刻蚀把角度从光刻胶上转移到氮化镓上。通过光电化学湿法腐蚀，把侧面相糙化了。

关键词：发光二极管蒙特卡罗方法氮化镓基发光二极管光电化学腐蚀粗糙化侧面光线追迹法感应耦合等离子体刻蚀

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白光LED可见光通信接收系统研究

白光LED可见光通信接收系统研究

作者：乔倩东北大学

学位级别：硕士

白光LED可见光通信(VLC-LED)是一项新兴技术,在严格限制电磁干扰的场合可替代射频通信,应用前景广阔。VLC-LED的接收机承担着检测、恢复、处理信号的作用,它的的信噪比决定了整个系统的通信性能。然而LED出光角度大不易收集,光经空间传... 详细信息

白光LED可见光通信(VLC-LED)是一项新兴技术,在严格限制电磁干扰的场合可替代射频通信,应用前景广阔。VLC-LED的接收机承担着检测、恢复、处理信号的作用,它的的信噪比决定了整个系统的通信性能。然而LED出光角度大不易收集,光经空间传播后到达接收机时已衰减得十分微弱,因此需要在光电探测器前设置光学天线,以达到会聚光线、增强接收信号的作用。复合抛物面聚光器(CPC)可以把给定接收角范围内的光线按照接近理想聚光比收集到接收器上,具有宽视场高聚光的特点,符合VLC-LED系统对聚光器的要求。当前,很多研究人员在VLC-LED系统中设置半球透镜等初级聚光器用来收集光线,效果并不十分明显。将CPC作为可见光通信的光学天线正是本论文研究的主要内容：首先,分析规范CPC结构和聚光原理,利用蒙特卡罗光线追迹仿真研究各要素包括最大接收角、通信距离D、观测距离H以及偏移角对光接收性能的影响,发现接收角越小聚光比越高,同时器件体积越大,能适应的收-发偏移角度也越小。其次,建立非规范CPC的数学模型,分析了截去率对聚光比、最大接收角及装置材料等因素对其聚光特性的影响,提出兼顾聚光性能和经济因素的合理截取范围为顶端截短1/3-1/2。再次,设计了基于非规范复合抛物面聚光器的VLC-LED系统光学接收天线,设定出射半径11mm,原接收角25°,截去率为1/2;仿真结果显示优化型CPC比对应的规范CPC体积减少了近45%,而接收总光通仅减少16%-18%,器件聚光效率得到了提高。最后,针对所设计的优化CPC和同体积同材质的半球聚光器、菲涅尔透镜做同条件仿真对比实验,结果显示优化CPC接收到的光强值比半球形透镜高出60.1%,比菲涅尔透镜高出31.78%,体现了CPC聚光比高的特点,但其聚光均匀性一般,在焦平面会形成光环。本文所设计的非规范复合抛物面聚光器具有体积小、聚光比高、结构简单、成本低廉、安装简易等优点,所做的研究工作为设计和制作优良性能白光LED可见光通信光接收器提供了很好的理论依据。

关键词： LED可见光通信光接收机光线追迹法复合抛物面聚光器

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平行光栅对的误配与光束特性分析

平行光栅对的误配与光束特性分析

作者：严云富西南交通大学

学位级别：硕士

高功率超短脉冲激光已在强场物理、超快光学等众多领域获得应用，一直是人们的研究热点之一。其中，啁啾脉冲放大技术是实现高功率超短脉冲激光的关键技术。由于平行光栅对具有色散补偿作用，故在啁啾脉冲放大系统中作为压缩器使用，所... 详细信息

高功率超短脉冲激光已在强场物理、超快光学等众多领域获得应用，一直是人们的研究热点之一。其中，啁啾脉冲放大技术是实现高功率超短脉冲激光的关键技术。由于平行光栅对具有色散补偿作用，故在啁啾脉冲放大系统中作为压缩器使用，所以平行光栅对的研究是与高功率超短脉冲激光技术紧紧联系在一起的，具有很强的应用价值。首先，在三维空间内利用光线追迹法，对刻线不平行而光栅面平行时的压缩光栅对进行研究。根据此时光通过光栅对的群延时，数值计算了系统的2阶和3阶色散量，以及它们与光栅对严格平行时的相对误差。分析了光的接收位置相对于严格平行时的偏移量随入射角的变化关系。这对于光栅对系统的校准具有参考作用。其次，利用平面波角谱理论和光栅一级衍射方程，导出了单色光束通过平行光栅对的传输方程。该方程对任意分布形式的输入光束具有普适性、并便于利用快速傅立叶变换算法实现。针对超高斯入射光束进行的数值模拟结果表明，光束通过光栅对时表现出纵横非对称性。接下来，将此传输方程与光在自由空间的传输方程相比较，引入了角谱轴向传输的等效距离公式。通过对此等效距离的分析，发现存在临界入射角，当光轴以大于此角入射时，相对于自由空间传输情况，接收光束在空间上将出现压窄效应。分析中还发现，在入射光束空间带宽较窄的条件下，可以对传输方程进行简化。利用简化的传输方程，得到了高斯光束入射时的接收光束分布的表达式。最后，以傅立叶变换理论为基础，将传输方程从单色光束拓展到了脉冲光束入射时的情形，从而可以对脉冲光束的时空传输特性等进行分析。

关键词：平行光栅对光线追迹法角谱啁啾脉冲放大

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锥型塑料光纤的光传输特性及其应用研究

锥型塑料光纤的光传输特性及其应用研究

作者：连重炎华侨大学

学位级别：硕士

由于塑料光纤(POF)在短距离通信中所显示出来的可挠性好、对接容易、成本低等优势及其在传感领域较石英光纤(SOF)有灵敏度高、动态测量范围大等优点,塑料光纤越来越受到人们的重视,具有相当可观的潜在市场和应用前景。本论文研究了塑料... 详细信息

由于塑料光纤(POF)在短距离通信中所显示出来的可挠性好、对接容易、成本低等优势及其在传感领域较石英光纤(SOF)有灵敏度高、动态测量范围大等优点,塑料光纤越来越受到人们的重视,具有相当可观的潜在市场和应用前景。本论文研究了塑料光纤波导的模式耦合理论与功率流方程,介绍了塑料光纤的光线追迹法理论,并对其进行了仿真。利用几何光学中的光线追迹法分析和仿真了锥形塑料光纤中的光线传输特性。推导了子午光线和斜光线在锥形塑料光纤中传输的递推公式。分析结果表明,用锥形塑料光纤作为准直器,采用小锥角是比较合适的。介绍了大芯径塑料光纤热预拉锥的实验。通过实验,得到较好的塑料光纤拉锥工艺参数,并对拉锥后的塑料光纤进行测试分析。实验研究了LD输出激光束经过望远镜系统、多模光纤系统和锥形塑料光纤系统三种系统后的光束远场特性。望远镜系统具有良好的光束准直效果,由于衍射,远场光束呈现环状的光强分布;多模光纤的模间色散特性,使得光束的空间相干度降低,大大改善了输出光束的均匀性;锥形塑料光纤系统所具有的准直特性和模间色散特性,使光束具有部分相干性的同时,也减小了光束的发散角,光束质量最好。在光纤通信系统中,由光源产生的光束携带信息。半导体激光器和发光二极管是两种最常用的光源。最后一章,研究了LED与光纤的耦合问题,提出了几种关于改善LED光束发散角和提高LED与光纤耦合效率的方法。实验发现,锥形塑料光纤对于提高光束的耦合效率具有良好的效果。

关键词：塑料光纤锥形光纤光线追迹法耦合效率远场特性

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线性菲涅耳反射聚光器的光学仿真及结构优化

线性菲涅耳反射聚光器的光学仿真及结构优化

作者：赵金龙长春理工大学

学位级别：硕士

利用光线追迹的方法,考虑太阳形状、余弦损失、阴影及遮挡损失的影响,建立线性菲涅耳反射聚光器(LFR)的三维光学几何模型,给出其光斑能流密度分布的计算式,采用Matlab编程实现该算法。将计算结果与美国国家可再生能源实验室(NREL)开发的... 详细信息

利用光线追迹的方法,考虑太阳形状、余弦损失、阴影及遮挡损失的影响,建立线性菲涅耳反射聚光器(LFR)的三维光学几何模型,给出其光斑能流密度分布的计算式,采用Matlab编程实现该算法。将计算结果与美国国家可再生能源实验室(NREL)开发的SolTrace软件仿真结果相对比,光斑能流密度分布曲线基本吻合,证明了本算法的正确性。参照塔式聚光场光学效率的计算方法,给出了LFR聚光场光学效率的计算公式,以及一天内各个时刻、一年内各月份平均光学效率的计算实例。并对线性菲涅耳聚光场结构进行分析优化,包括反射镜面型、聚光场布置方向、布置范围、CPC(复合抛物面聚光器)二次反射镜等。分析结果表明,圆柱面反射镜与抛物柱面反射镜的光斑能流密度分布几乎相同,但圆柱面反射镜加工成本较低,LFR聚光器适合采用圆面柱形反射镜;东西向布置聚光场会出现纵向端部效应,且光斑中心偏移量较大,但一年内各月平均光学效率较稳定;聚光场年平均光学效率基本不随其布置方向变化。提出一种新型LFR聚光场,东西向单侧布置聚光场,聚光场沿东西方向布置在线性接收塔的北侧,反射镜采用非等间距布置的圆柱面反射镜,半径随分布位置变化,接收器开口向北侧倾斜。研究表明新型镜场聚光性能要比传统镜场更好。

关键词：太阳能能流密度分布光学效率光线追迹法 CPC聚光器线性菲涅耳反射聚光器

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塑料光纤耦合器的研究

塑料光纤耦合器的研究

作者：夏可宇燕山大学

学位级别：硕士

本文在查阅了大量文献资料的基础上，对国内外塑料光纤耦合器的研究现状和未来的发展作了全面深入地介绍。通过研究比较，结合实验室的条件，确定了锥形混合棒塑料光纤耦合器作为研究方向。　　首先，全面系统深入地研究了各种光耦合器... 详细信息

本文在查阅了大量文献资料的基础上，对国内外塑料光纤耦合器的研究现状和未来的发展作了全面深入地介绍。通过研究比较，结合实验室的条件，确定了锥形混合棒塑料光纤耦合器作为研究方向。　　首先，全面系统深入地研究了各种光耦合器的制作方法、耦合机理、结构和特性，比较分析了石英光耦合器与塑料光耦合器的联系和区别。其次，本文对比分析了塑料光纤耦合器的各种制作工艺及它们的优缺点。研究发现，由于塑料光纤芯径大，其制作方法与石英光纤耦合器有很大的差别。目前，与石英光纤耦合器不同，塑料光纤耦合器制作技术很不成熟，各种制作工艺尚处于研究改进中。塑料光纤耦合器以混合棒型有较高的性能价格比，制作比较简单，受到了广泛的研究。研究还发现，锥形混合棒型塑料光纤耦合器是混合棒型中性能较好的，但制作工艺尚有不足。　　为了降低锥形混合棒塑料光纤耦合器的制作难度，又不使其性能有大的恶化，根据这种耦合器尺寸远远大于光波长的特点，用射线光学的光线追迹法分析其性能。本文利用光线追迹法进行数值仿真，给出了分光比与锥形光波导尺寸的关系。在数值仿真的指导下，通过甲基丙烯酸甲酯本体聚合制作出了光波导棒，拉伸光波导棒得到所要锥形光波导，利用精密的机械连接做出了完整的锥形混合棒塑料光纤耦合器实验样品并测试了其性能。测试数据表明，本文提出的光线追迹法是可行的，仿真结果是可靠的，所制作的塑料光纤耦合器具有很好的性能，在国内处于先进水平。

关键词：光耦合器塑料光纤锥形混合棒光线追迹法分光比均匀性