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关键词： 集成光学   微环谐振器   狭缝微环   光栅   折射率传感  

摘要： 为提高折射率传感中的灵敏度和品质因数,提出一种光栅辅助狭缝微环谐振器,该结构在狭缝微环的基础上引入光栅结构来实现不同波长处的类电磁诱导透明(EIT-like)效应,从而获得更高的灵敏度和品质因数。利用传递矩阵法建立嵌孔微环谐振器频谱计算和参数优化的数值模型。采用有限差分时域(FDTD)方法对所提器件结构的传输频谱和谐振腔的电场分布进行模拟仿真,并讨论器件结构参数的影响。结果表明:所提器件实现了EIT-like效应;在折射率传感应用中,所提器件的品质因素为35495,灵敏度高达360 nm/RIU(RIU为折射率单位),与参数相似的常规微环谐振器相比,灵敏度提高了270 nm/RIU;所提器件的灵敏度检测下限为2.3×10^(-4)RIU。

关键词： 散射光调控   散射成像   光学幻像   相位恢复   相位共轭  

摘要： 近年来,人们对散射光调控的研究取得了极大的进展,产生了许多有趣的应用。其中透过散射介质的成像和光学幻像是两个极为引人注目的方向,但它们不经常同时被研究。文中将深入探索散射光成像和光学幻像的内在联系,在此基础上提出一种新颖的双功能散射光调控方法以在同一实验装置中根据需求实现散射成像和光学幻像。通过优化光路,结合相位恢复技术检测散射波前,利用相位共轭技术和高分辨率的纯相位液晶空间光调制器可以实现补偿散射的影响或实现特定衍射波前的产生。该系统只需要数秒即可完成散射光调控,因此可以对变化缓慢的散射环境实现动态散射成像或对缓慢变化的物体实现稳定的动态光学幻像。理论分析和实验演示证实了该调控方法的可行性。这一散射光调控方法有望在浑浊介质中的光学成像、光学伪装、反侦察、复杂光场调控等领域找到潜在的应用。

关键词： 长短周期级联光纤光栅   模式耦合理论   传输矩阵法   传输谱  

摘要： 基于光纤光栅的模式耦合理论,用传输矩阵法对长短周期级联光纤光栅的传输谱特性进行分析。先由耦合模方程分别得到长周期光纤光栅(LPFG)、连接光纤段和短周期光纤光栅(FBG)的传输矩阵,然后将它们相乘得到总的传输矩阵,最后再结合边界条件求得长短周期级联光纤光栅(CLBG)的传输谱。进一步对CLBG的传输谱进行了数值模拟,并通过实验进行了验证。实验结果表明,CLBG的传输谱中出现了由纤芯模和包层模耦合形成的两个谐振峰,与模拟计算的结果一致,证明了传输矩阵法求解CLBG传输谱的可行性,为CLBG在多参量传感和测量领域的广泛应用提供了理论支持。

关键词： 重复经颅磁刺激   缺血性脑卒中   弥散张量成像   神经康复  

摘要： 目的应用弥散张量成像(DTI)评估重复经颅磁刺激(rTMS)治疗缺血性脑卒中偏瘫患者的疗效,探讨rTMS改善缺血性脑卒中患者运动功能的潜在机制。方法选取包头市中心医院康复医学科自2020年10月至2021年12月收治的40例脑卒中患者为研究对象,按照随机数字表法分为治疗组和对照组,每组20例。所有患者均给予基础药物治疗及常规康复治疗,治疗组在此基础上增加低频(1 Hz)rTMS治疗。每周治疗5 d,总疗程为4周。所有患者均在治疗前和治疗结束时进行美国国立卫生研究院卒中量表(NIHSS)、简式Fugl-Meyer运动功能量表(FMA)、改良巴氏指数评定量表(MBI)评分,同时收集治疗前后患者DTI中感兴趣区(放射冠区、内囊后肢)的各向异性分数(FA)值并计算出相对各项异性分数(rFA)后进行比较分析。结果经过4周治疗后,治疗组、对照组患者的NIHSS评分均较治疗前下降,FMA、MBI评分均较治疗前有所提高(P<0.05),且治疗组提高更显著(P<0.01)。DTI参数:治疗组放射冠区、内囊后肢的FA、rFA值均较治疗前有所提高(P<0.05);对照组治疗前后放射冠区、内囊后肢的FA、rFA值差异无统计学意义(P>0.05)。相关性分析显示,治疗组病灶侧放射冠区的FA、rFA值与NIHSS评分呈负相关(P<0.05),与FMA、MBI评分呈正相关(P<0.05);内囊后肢的FA、rFA值与MBI评分呈正相关(P<0.05),与NIHSS、FMA评分无明显相关性(P>0.05)。结论常规康复治疗、rTMS治疗均能提高缺血性脑卒中患者的运动功能,二者结合效果更为突出。经DTI证实,传统康复治疗结合rTMS可改善神经纤维束的完整性,这可能是rTMS改善缺血性脑卒中偏瘫患者运动功能的潜在机制。

关键词： 表面等离激元   双层光栅   红外辐射   MIM谐振腔  

摘要： 针对红外焦平面结构的红外促吸收问题,采用基于表面等离激元技术的红外辐射调控方法,利用微纳结构的调制作用和MIM谐振腔结构的波长调制理论,实现了3~5μm和8~14μm波长范围内吸收率的提高。通过在结构中增加两个光栅结构和金属反射层结构,在器件内部形成了多个谐振腔和多个促吸收结构,同时对光栅占空比、周期、厚度和位置进行优化以及对钝化层厚度进行调整,分析不同参数对红外吸收的调整作用。优化后的结构最大吸收率达到99.36%,3~5μm波长范围内的平均吸收率达到79.56%,8~14μm波长范围内的平均吸收率达到75.30%,有效拓展了红外传感器件在中远红外方面的应用前景。

关键词： 光栅常数测量   分光计   粗调   调节要求  

摘要： 光栅常数测量实验特别能体现光学实验对仪器粗调要求高,调节顺序性强的特点,能够培养学生养成认真观察、勤于思考的实验习惯,提升学生实验动手能力。在实验中,存在望远镜未聚焦无穷远导致反射像模糊,望远镜粗调耗时长以及光栅调节要求不清楚等问题,导致实验不能按时完成。针对以上问题进行深入分析,找到解决对策。通过平面镜紧贴望远镜出光口的方法调节望远镜聚焦无穷远,借助平行光管进行望远镜粗调,将光栅调节要求总结为“三标两重合,谱线要等高;两者皆满足,再测衍射角”。

关键词： 偏振片   偏振成像   碳纳米管薄膜   光学各向异性  

摘要： 碳纳米管由于其特殊的一维中空管状结构,因此具有强烈的光学各向异性。顺排碳纳米管薄膜由平行生长的碳纳米管排列组成,通过化学气相沉积法制备得到。本文通过偏振性能测试实验证明了薄膜在可见、红外多个波长具有较高的偏振度;将薄膜作为偏振材料应用在可见光和红外光的分时偏振成像实验中,基于斯托克斯矢量的偏振描述方法得到了偏振度图像。与直接获得的光强度图像相比,利用碳纳米管薄膜得到的偏振度图像对材料或粗糙度不同的表面具有更强的区分和增强效果,表明碳纳米管薄膜作为宽光谱的偏振材料,可以很好地应用于偏振成像领域。本文还针对薄膜偏振度的误差进行了测量矫正,进一步提高了薄膜偏振成像的增强效果。

关键词： sCMOS图像传感器   张量分解   图像融合   高动态范围  

摘要： 针对空间低照度环境下,互补金属氧化物半导体(CMOS)相机成像视觉效果不佳的问题,基于张量优化的图像融合方法研制一款高动态范围的微光相机。分析基于科学互补金属氧化物半导体(sCMOS)图像传感器亮暗场双通道ADC的电路特性,利用同源双通道图像数据构建三阶特征张量,通过对特征张量的平行因子分析,以融合图像动态范围最优为评价函数,引入拉格朗日乘数法作为张量分解的优化算法,实现实时的高分辨力高动态范围成像。研制一款基于LTN4625的微光相机,并进行成像实验。仿真实验结果表明,相机实现了50帧/s,4 608×2 592像素的高分辨力高动态范围成像,图像动态范围从低增益数据的5.2 dB和高增益数据的11.4 dB提高到了54.7 dB。该设计是一种微弱光环境下动态响应范围高、成像效果好的微光相机设计方法。

关键词： 杨氏双缝干涉   相位差   Mathematica  

摘要： 鉴于杨氏双缝干涉实验在波动光学部分的重要地位,本文结合作者多年来对这一部分内容的教学经验,提出了一些教学建议:在干涉条件寻找方面,追根溯源,由相位差到距离差自然过渡;在干涉图样分析方面,巧用仿真,演示实验与虚拟仿真相得益彰.相信能给从事中学物理教学的同行提供一些帮助.

关键词： 非负张量   弱对称   Z-特征值   包含集   排除集  

摘要： 针对四阶张量A的Z-特征值分布和Z-谱半径估计问题,首先利用Z-特征向量2范数为1的特性和不等式放缩技巧给出了A的Z-特征值包含集,随后通过构造张量Z-特征值排除集给出了A的一个更精确的包含集,最后由所得包含集给出了四阶弱对称非负张量Z-谱半径的一个新上界.