基于光栅的全光缓存器的研究

作为全光交换网的关键技术,全光缓存器技术正成为当前的研究热点.在介绍全光缓存器研究进展的基础上,提出了一种利用阵列波导光栅和光纤光栅实现全光缓存器的方案,具有成本低、器件集成化等优点.     

阵列波导光栅和光纤光栅在全光缓存器中应用的研究

全光缓存器是全光交换网的关键部件,正成为当前的研究热点。介绍了全光缓存器的研究进展,阐述了各种方案的原理。提出了一种基于阵列波导光栅和光纤光栅的全光缓存器方案,具有低成本、器件集成化等优点。     

基于波导阵列的全光缓存器的设计

概述了现有主要的全光缓存器的种类、技术方法,并在此基础上,提出了一种基于波导阵列与光纤光栅的全光缓存器。该系统具有低成本、集成度高等优点。同时,给出了对于不同条件下信号处理的分析以及相应的控制策略。对不同波长的信号缓存与多个信号的缓存工作机理及逻辑关系给出了分析与讨论,佐证了系统构思的可行性。     

高速光通信中的全光数字信号处理技术

 2016年美国光纤通讯展览会及研讨会（OFC）报道了光传输速率105.1 Tbit/s、传输距离14350 km的实验方案,高速光传输技术日渐成熟丰富,全光交换成为全光网的关键。光交换网络节点对高速光信号进行处理,主要包括全光逻辑、波长变换、全光缓存、全光计算等核心全光信号处理技术。本文在课题组研究工作基础上,介绍现代高速光通信中全光数字信号处理技术。     

光RPR中光缓存器对节点性能的影响

讨论了在光弹性分组环(ORPR)节点中,使用光纤延迟线作为光缓存器时,缓存器容量和光纤延迟线单位长度对通信报文丢失率的影响,给出了相关的解析公式,给出由于光纤延迟线引入的附加业务强度,造成了ORPR节点报文丢失率等通信性能发生的变化.提出了光缓存的精细度概念,证明缓存精细度和缓存容量共同决定系统的报文丢失概率,在相同业务强度下,存在有最佳的缓存精细度使系统报文丢失率最小.最佳缓存精细度的值,与缓存容量大小基本无关,而与数据流业务强度有关.     

针对顺序数据访问应用的分离式数据缓存器设计

高速缓存器技术可以有效地弥补处理器和内存之间的速度差异;但是随着待处理的数据规模的增大,顺序数据访问越来越多,当前的高速缓存器在面临这类没有太多时间局部性,会造成大量高速缓存器污染的顺序数据时并不是很有效。为解决这一问题,提出了分离式顺序数据缓存器（SSDC）,可以通过顺序数据流检测器动态检测出来的顺序数据访问并将其存入专用缓存器,以减少顺序数据造成的主缓存器污染,并且由于子缓存器采用顺序数据预取技术和写不分配策略,可以有效地降低缓存器的失效率。实验结果表明SSDC能够有效地降低顺序应用的失效率,并且在带宽使用等方面具有优势。另外,SPEC2000Int的评测也表明SSDC对非顺序应用的性能没有负面影响。     

网络存储中分布式I/O缓存机制研究

针对网络存储中I/O的瓶颈问题,设计了一个基于网络存储的分布式I/O缓存机制,通过本地缓存和远程缓存的两级缓存机制进行I/O性能的优化.其中本地缓存用来保存本地磁盘的读写信息,远程缓存用来协调远程机器的本地缓存.针对以上的缓存机制,设计了相应的数据块更新算法和缓存一致性策略,有效地保证了I/O缓存的性能.     

对象存储系统的合作缓存方案

结合对象存储系统的数据访问模式,综合设计客户端和元数据服务的缓存,构造存储系统的合作缓存方案.该方案将客户端和元数据服务器的缓存作为整体进行设计,以达到提高缓存利用率的目的;通过缓存准入策略合理选择数据传送模式,减少数据传送的通信量;同时,合作缓存方案根据数据对象的大小、访问成本和网络负载动态地调整缓存策略,提高存储系统的服务质量.实验显示,合作缓存方案能较好地适应不同的工作负载,有效提高了系统的输入输出性能.     

并行文件系统客户端缓存对系统I/O性能的影响

对浪潮天梭并行文件系统(LCTS-PFS)客户端缓存性能进行了测试,提出了多客户端访问、带客户端缓存的并行文件系统排队模型.分析了不同缓存命中率、不同缓存空间大小和不同文件长度情况下,客户端缓存对I/O响应时间的影响.分析结果表明:I/O响应时间随缓存命中率提高而减少且在有/无缓存情况下的I/O响应时间曲线存在唯一交点,在此交点之前无缓存情况下I/O响应时间小于有缓存情况,而交点之后结果相反;缓存命中率不发生变化时,缓存空间越大I/O响应时间越长;相比无缓存情况下I/O响应时间,若客户端请求生成率固定,则访问文件越大,缓存对I/O响应时间提升越少;若请求生成率发生变化,则相同缓存命中率情况下,访问的文件越大缓存对I/O响应时间提升越多.性能测试和理论分析一致.     

偏振旋转效应在全光缓存器中的应用与实现

本文建立了在调制器中TM模与TE模对应折射率分布函数的数学模型。研究了光生载流子浓度与泵浦光强的函数关系,并通过仿真量化分析其数据变化规律。研究探讨了在不同光强下,TE模与TM模对应的相位分布特性,从而提出了一种新式的全光缓存器的设计思路,并通过仿真分析进行了验证。结果显示,系统具有稳定的数据输出能力,方法可行。     

基于石墨烯和模间干涉的光纤气体传感器

为了实现对空气中有毒、有害气体进行精确监测预报,提出了一种石墨烯包裹的拉锥与错位级联型光纤气体传感器.包裹在光纤锥形传感区域的单层石墨烯和错位熔接的光纤导致的模间干涉,会使沿光纤表面传输的倏逝场得到大幅增强,提高了对折射率的灵敏度,其灵敏度可以达到1.2×10⁴nm.随着石墨烯表面吸附的气体分子量的增加,复合波导的有效折射率会发生规律性的变化,从而引起干涉波长的衰减和移动,进而通过检测输出光信号的变化而实现气体分子浓度的检测.研究表明,该传感结构具有体积小、机械强度好、光谱品质好、灵敏度高等优点.     

光纤传感器监测复合材料固化成型过程

光纤是一种重要的新型的信息传感材料 ,用预埋光纤的方法监测高分子基复合材料的固化过程是把智能材料与结构引入传统材料生产过程的尝试 ,将有利于传统材料的发展。该文阐述了光纤监测复合材料成型过程的原理和可行性 ,研制了两种分别依据相位调制和强度调制的光纤传感器 ,监测复合材料固化过程中的内部变化历程 ,监测结果比较灵敏、精确 ,为光纤智能技术的发展开辟了新的方向     

光纤传感技术在油田开发中的应用进展

相对于传统电学传感器,光纤传感器具有体积小、灵敏度高、耐酸碱腐蚀、抗电磁干扰能力强、不产生电火花以及可实现分布式、实时在线、永久性监测等特点,得到了众多科研工作者的广泛关注,并在油田开发中获得了广泛应用。对应用于油田开发中的光纤传感技术的原理和发展现状进行了介绍,主要包括用于温度、压力、流场、声波、应力等方面检测的光纤传感技术。阐述了各种光纤传感技术在油田开发中的具体应用,通过对各传感技术的优缺点进行分析,并与现有的传统传感技术比较,指出了光纤传感技术在油田开发应用中的巨大优势和广阔前景,并对光纤传感技术在油田勘探和开发中的进一步的应用和发展进行了展望。     

对称金属包覆光波导吸收传感器的研究

根据光波导导波层液体折射率随液体浓度不同而有所变化,从而研究了一种通过吸收测量而探测出光波导中液体浓度变化的传感器.分析了光波导吸收传感器的实验原理,并通过自行设计的这种双面金属包覆波导结构组成的传感系统进行了相关的实验,得到了不同浓度液体的光谱吸收特性曲线.实验结果表明,该传感器系统具有结构简单、成本低、易于加工、探测灵敏度高等优点.     

光纤电流传感器的系统设计及试验结果

讨论了单模光纤双折射对电流传感的影响。对光纤电流传感器的一种光纤绕法进行 了理论分析，这种绕法能有效地降低传感头处引进的双折射。其结论不但解释了等效Ｖｅｒｄｅｔ常数下降和系统的非线性现象，而且给出了设计不同用途的光纤电流传感器的 理论依据。还描述了系统装置、调整方法及试验结果。     

全数字光纤传感测试系统的设计

为克服传统光纤传感测试系统器件分散性大、过程复杂等局限性，结合红外光电传感及物联网技术，设计了全数字光纤传感测试系统。该系统以MCU( Micro Control Unit) 为主控单元，采用红外接近传感器作为IＲLED( Infrared Light Emitting Diode) 驱动以及光电转换输出单元，ＲTC ( Ｒeal-Time Clock) 芯片及EEPＲOM( Electrically-Erasable Programmable Ｒead-Only Memory) 进行时间读取及光电数据的实时存储，WiFi ( Wireless Fidelity) 模块实现光电数据的网传、按键及LCD( Liquid Crystal Display) 显示单元完成人机交互等功能。实验结果表明，该系统可用于特殊环境下的非接触物体检测与颜色识别等场合，为进一步实现光纤传感测试系统的小型化及智能化提供了一种可行性方案。     

湿腐蚀法制备U形塑料光纤折射率传感器

为提升折射率测量灵敏度、方便测量,通过湿腐蚀法制备了高灵敏度的U形塑料光纤折射率传感器.从理论上分析了多模塑料光纤宏弯曲折射率传感器的原理,利用射线法对塑料光纤中传输光场进行近似,获得多模塑料光纤宏弯曲模式损耗的表达式.采用丙酮和甲醇混合溶液作为腐蚀剂,利用湿腐蚀法对塑料光纤进行处理,观察不同腐蚀剂浓度腐蚀后光纤表面形...     

一种可见光波段气体传感器的设计与研究

为了设计一种性能优越的气体传感结构,提出一种亚波长介质光栅/电介质/金属衬底混合波导结构,基于导模共振效应,在反射光谱中形成4个窄带共振缺陷峰。选用多孔硅作为波导层,基于多孔硅的折射率可调特性,通过观察共振波长的漂移实现样本气体浓度的动态监测,分析结构的传感特性。结果表明,3个窄带共振峰的灵敏度分别为300,350,400 nm/RIU,品质因数分别可以达到120,152.2,307.7/RIU,检测精度高,皆可用于气体传感。     

单分散Au/ZnO纳米球的可控制备及气敏性能研究

以二水合醋酸锌和二甘醇为原料,采用微波法制备ZnO单分散纳米球;采用柠檬酸还原法制备Au纳米颗粒,并通过静电作用将金纳米颗粒修饰在ZnO纳米球上制备Au/ZnO气敏材料.XRD结果证明了多晶ZnO的形成以及金属Au的成功修饰;FESEM和TEM观察到ZnO单分散纳米球由纳米颗粒组装而成,粒径约280nm;PL光谱对合成材料的晶体缺陷进行了提取,在此基础上深入讨论了Au/ZnO的增敏机理.气敏测试结果显示,Au/ZnO纳米球比未修饰的ZnO纳米球对丙酮具有更好的选择性与更低的检测温度,在体积分数为1×10-6下仍具有较强的气敏响应.     

基于Pt电极和Nafion电解质的CO传感器研究

为有效地对大气环境中的CO气体进行监控, 设计和制作了一种可在室温下工作的新型结构Nafion基CO气体传感器。该传感器由活性炭过滤帽、 Pt敏感电极、 Nafion膜、 对电极、 分隔层和储水罐等部分组成。储水罐的设计提供了Nafion膜正常工作时所需要的湿度环境。采用化学沉积法在Nafion膜上制备Pt敏感电极的工艺条件。研究结果表明, 当反应物H2PtCl6溶液浓度为5 mmol/L、还原剂NaBH4溶液浓度为30 mmol/L, NaBH4溶液的pH值为13时, 制作的Pt电极具有最好的气敏特性。对体积分数为400×10^-6的CO测试时,响应电流为107 nA, 响应时间为40 s, 恢复时间为50 s。当CO体积分数在50～400×10^-6时, 传感器的响应电流值与CO气体浓度具有很好的线性关系。