河北省自然科学基金(F2013203250)
- 作品数：11 被引量：52H指数：5
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- 相关领域：理学机械工程一般工业技术医药卫生更多>>
- 基于光学塔姆态耦合分析的含金属插层光子晶体传感机理研究被引量：3
- 2015年
- 基于光子晶体光学塔姆态的耦合分析,提出了一种含金属插层的折射率传感结构。对该光子晶体结构中光学塔姆态的形成机理进行了分析,并调整金属插层的厚度来实现两个光学塔姆态的耦合。建立缺陷峰波长与待测溶液折射率的关系模型,并分析其折射率传感特性。通过对光子晶体周期数和入射角度的讨论,可以得到,增加光子晶体周期数(或入射光的入射角度)可减小缺陷峰的半峰全宽(FWHM),从而提高传感器的灵敏度和折射率的分辨率。以乙二醇为待测样本,可得该传感器的灵敏度为445.45 nm/RIU(折射率单元),品质因数(Q值)可达1259.45。该传感器结构具有制备工艺简单和结构紧凑等优点,可为高Q值和高灵敏度折射率传感器的设计提供一定的理论参考。
- 陈颖董晶刘腾石佳朱奇光毕卫红
- 关键词：传感器光子晶体
- 镜像对称多孔硅光子晶体的折射率传感特性被引量：2
- 2016年
- 结合光子晶体的局域特性与多孔硅特有的光学特性,提出一种镜像对称多孔硅光子晶体折射率传感结构。基于分层传输矩阵法建立传感理论模型,得出缺陷波长与其基本结构参数的关系。改变多孔硅高低折射率层的结构参数,可使缺陷峰的半峰全宽变窄,进而使其品质因数(Q值)得到提高。根据传输矩阵理论,对不同浓度甲醇蒸汽进入到该传感结构前后的反射光谱进行理论仿真,得出其光谱特性,推导出由于环境折射率影响引起的传感层等效折射率改变与缺陷峰漂移之间的数学模型,并进行数值模拟分析。结果显示:该传感器结构的Q值为3114.75,灵敏度为903.9 nm/RIU,可为微型化与高分辨率传感器的设计提供一定的技术参考。
- 陈颖韩洋洋曹会莹朱奇光毕卫红
- 关键词：光学器件折射率镜像对称传输矩阵法
- 多孔硅表面缺陷光子晶体的传感模型及特性被引量：5
- 2015年
- 提出了多孔硅表面缺陷光子晶体结构,引入多孔硅敏感层及吸收介质层形成表面缺陷腔,利用多孔硅高效的承载机制,将其作为待测样本的传感区域;由于吸收介质Zn S对谐振波长的吸收,可在反射光谱中获得与谐振波长对应的缺陷峰。以多孔硅的厚度为被优化变量,利用反向传播神经网络进行结构参数优化获得多孔硅的厚度最优值。由Goos-H?nchen位移建立待测样本浓度与缺陷峰波长的关系模型,进而对该结构进行传感特性分析。结果表明,优化结构参数后,缺陷峰对应的反射率由31.23%下降到0.00129%,其Q值可达1537.37。在传感特性研究中,每1%质量分数的灵敏度为2.5 nm。该表面缺陷光子晶体传感结构可为样本浓度、组分等信息的监测提供一定的理论参考。
- 陈颖范卉青王文跃朱奇光陈卫东
- 关键词：传感器光子晶体多孔硅反向传播神经网络灵敏度
- 基于倏逝波谐振的空气栅光子晶体F-P腔折射率传感特性研究被引量：3
- 2015年
- 基于倏逝波理论和光学谐振原理,研究了倏逝波在光子晶体中的存在形式及空气栅光子晶体F-P腔的折射率传感机理,并建立谐振波长与待测气体折射率的关系模型。当入射光以大于全反射临界角的角度入射到光子晶体中,由于倏逝波的作用,在中心介质层形成F-P腔并产生谐振,电磁场被局部增强,与待测气体充分作用,从而使该传感结构对待测气体的折射率具有较高的敏感性。利用传输矩阵理论进行数值模拟,结果表明,折射率传感的Q值可达3447.0,灵敏度可达1260.0 nm/RIU,证明该光子晶体F-P腔折射率传感结构具有很好的传感特性,可为高精度气体折射率传感器的设计与应用提供一定的理论参考。
- 陈颖石佳曹会莹韩洋洋朱奇光毕卫红
- 关键词：光学器件折射率传感光子晶体F-P腔倏逝波
- 对称双缺陷光子晶体的可调谐滤波特性分析被引量：12
- 2014年
- 基于光子晶体的光子局域特性,并利用光子晶体的介观压光效应,提出了一种新型的双通道可调滤波器结构.采用传输矩阵法对该滤波器的光学传输特性进行了理论推导,建立了透射谱与光子晶体结构参数的关系,讨论了介观压光效应对双缺陷光子晶体透射谱的影响,并对所设计的光子晶体结构进行了数值模拟.结果表明:随着入射角度的增大,缺陷峰发生蓝移.随着各介质层折射率或几何厚度的增加,缺陷峰发生红移.当光子晶体发生轴向拉伸应变时,缺陷峰的位置向长波长移动,但缺陷峰的峰值大体不变,从而验证了此滤波器的可调节性.该光子晶体滤波器结构紧凑,可调谐性好,为光子晶体激光器及传感器的设计提供了一定的理论参考.
- 陈卫东董昕宇陈颖朱奇光王宁
- 关键词：光子晶体传输矩阵法透射谱
- 多系双局域态光子晶体的可调谐滤波特性分析被引量：3
- 2015年
- 利用紧束缚方法分析了双局域态光子晶体产生双缺陷模的机理,采用传输矩阵法研究了一维光子晶体的光学传输特性,并得到了透射谱与晶体结构参数的关系,在此基础上讨论了光子晶体在受到单轴应力时所表现出的介观压光效应,据此设计了一种结构简单的应力调制的近红外波段的多通道滤波结构.通过数值模拟可以看出,随着各介质层折射率或厚度的增加,缺陷模发生红移.当对多系双局域态光子晶体施加单轴拉伸应力时,各缺陷峰都向长波长移动,且缺陷峰峰值基本不变.经过数值拟合,缺陷峰中心波长与对光子晶体施加单轴拉伸应力所产生的应变呈线性关系.该滤波器结构简单、可调谐性好,在一系列精巧的光子晶体激光器、波分复用器或者其他精密仪器的制造中有一定的应用价值.
- 朱奇光董昕宇王春芳王宁陈卫东
- 关键词：光子晶体
- 基于紧束缚理论的一维多镜像光子晶体特性研究被引量：2
- 2015年
- 基于紧束缚理论,分析了一维多镜像光子晶体中多缺陷模的产生及缺陷模式分裂的机理,建立了缺陷模频率与缺陷层相对位置的关系模型.采用传输矩阵理论研究了双镜像光子晶体的光学传输特性,并讨论了光子晶体周期层数、入射角度、介质层厚度等及介质的相对折射率差等参数对光子晶体缺陷模特性的影响.模拟结果表明,调整光子晶体参数和缺陷层的相对位置可有效调控光子晶体的缺陷模特性,可为光子晶体多通道滤波器等光学器件的设计和应用提供一定的理论参考.
- 陈颖石佳王宁陈卫东
- 关键词：光子晶体传输矩阵法缺陷模透射谱光子禁带
- 基于改进弹簧-质点模型的形变建模及力反馈算法研究被引量：8
- 2015年
- 基于弹簧-质点模型的基础上提出一种新的可变菱形拓扑结构模型,通过改变菱形边弹簧的长度及弹簧系数、初始夹角,可实现该模型对不同器官的形变模拟。此外在模型中加入虚拟弹簧提供约束力,避免外力过大出现超弹性现象,并用于形变过程中反馈力的计算。在力反馈形变算法中,筛选有效的移动质点,并把这些移动质点形成区域面积的改变与作用力联系起来,计算量小,从而简化了传统的弹簧-质点模型的力反馈算法。基于此模型采用PHANTOM触觉交互设备进行受力形变模拟实验。实验结果表明,该模型结构简单易于实现,采用的力反馈形变算法,降低了形变计算的次数,提高了形变的实时性,具有更逼真的形变效果。
- 陈卫东陈攀攀朱奇光
- 关键词：弹簧-质点模型
- 粒子群算法优化异质结构光子晶体环形腔滤波特性被引量：4
- 2014年
- 为了提高异质结构光子晶体环形腔滤波器的滤波特性,采用粒子群(PSO)算法对其结构参数进行全局优化.以正方晶格光子晶体环形滤波器结构为优化对象,根据粒子群算法的位置——速度更新公式,对光子晶体缺陷处散射柱、耦合介质柱和内部介质柱的半径进行全局优化.通过理论分析和数值模拟结果可以看出,滤波结构参数优化后,可实现单模窄带滤波.与此同时,归一化透射率由53%提高到97%,证明了该优化算法的有效性,从而为该滤波结构在光电器件中的应用奠定了基础.
- 陈颖王文跃于娜
- 关键词：环形腔粒子群算法滤波器透射率
- 基于颜色矩的改进尺度不变特征变换的移动机器人定位算法被引量：9
- 2016年
- 针对基于图像外观的移动机器人定位中图像特征提取与匹配实时性和准确性差的问题,提出基于颜色矩的改进尺度不变特征变换分级图像匹配算法。该算法先由颜色矩来排序图像序列,再由改进尺度不变特征变换特征与排序后图像序列精确匹配实现定位。其中,改进的尺度不变特征变换算法以基于采样的迭代搜索算法检测极值点,由Sobel算子计算特征点的梯度方向和幅值,提高尺度不变特征变换算法速度及匹配精度。实验结果表明：改进的尺度不变特征变换算法降低误匹配率约9.2%,特征提取与匹配耗时减少约25.8%;分级图像匹配算法减少尺度不变特征变换特征计算代价约70%,减少总体耗时约43.3%。
- 朱奇光张兴家陈卫东陈颖
- 关键词：计量学移动机器人图像匹配颜色矩
