含负折射率材料的一维光子晶体中的全向缺陷模

发现由正、负折射率材料交替堆叠构成的一维光子晶体中的零平均折射率(zero-n)带隙中的缺陷模具有3种类型的角度色散,分别为正色散、负色散和近零色散。利用近零色散特性可实现全向缺陷模,此缺陷模的频率在任意角度下均保持不变。研究了具有近零色散的缺陷模与光子晶体的结构参数之间的关系。通过改变光子晶体的结构参数,对缺陷模的近零色散进行优化,实现了分别对应TE波或TM波的单偏振全向缺陷模。此外,发现全向缺陷模的频率不对应光子晶体平均折射率为零的频率,全向缺陷模为光子晶体器件(如全向滤光片)的设计提供了新的思路。     

含色散特性的负折射材料的一维光子晶体偏振特性的研究

研究了一种含色散特性的负折射材料的一维光子晶体的缺陷模特性,分别研究了TE波和TM波的带隙结构,研究表明,两种模的带隙特性随入射角的变化而变化,高频部分的带隙变化很大,为色散特性的负折射材料在实际中的应用提供了理论指导.     

一维光子晶体全向带隙限光特性的研究

采用传输矩阵的计算方法研究了一维光子晶体结构对光传输特性的影响,利用 MATLAB 绘制不同结构参数的一维光子晶体透射率图谱.通过绘图发现,改变一维光子晶体的结构参数,能够实现带隙宽度的最大化,同时,可以实现入射角在0到90度之间的全方向带隙限光.选择适当的结构参数能够实现在1550nm 光波附近的宽屏全向带隙限光.     

正负折射率材料组成的一维光子晶体的能带及缺陷模

利用光学传输矩阵方法,研究了由正折射率材料和负折射率材料交替组成的一维光子晶体的能带结构和缺陷模特性.结果表明,在正入射时,含负折射率材料的光子晶体的带隙要比传统的光子晶体要大得多,并具有狭窄的透射带.计算了含有普通电介质缺陷层和特异介质缺陷层两种情况下的透射谱,发现在正入射时,对于正负折射率材料组成的一维光子晶体引入普通电介质缺陷层时,其缺陷模的个数随着缺陷厚度的增大而增多,这种特性在滤波器方面有重要的应用价值.而对于传统光子晶体中引入特异介质缺陷层时,随着缺陷厚度的增大,新的缺陷模并没有出现.     

负折射率介质光子晶体光纤带隙结构的研究

提出了一种新型结构的负折射率介质光子晶体光纤,采用平面波法(PWM)分析了这种光子晶体光纤的带隙结构,研究了负折射率变化与负正折射率介质比变化对光子带隙结构的影响.分析结果表明,负折射率介质的光子晶体光纤的带隙数量和宽度随折射率和介质比变化而变化.取负折射率值为-1.5、负正介质填充比为0.88、空气孔间距为2.6 um时,可得到多条带隙和较大的带隙宽度,实现PBG导光的波长范围为1 225 nm-4 084 nm.     

一维光子晶体的光学特性研究

利用传输矩阵法对一维光子晶体的带隙结构及传输特性进行了研究.计算得到了一维光子晶体在可见光波段范围内S波和P波的透射谱,通过透射谱的变化,分析了周期数、中心波长和不同偏振态入射光角度变化对一维光子晶体带隙的影响.     

一维光子晶体带隙结构研究

光子晶体材料的介电常数在空间中呈周期分布，这种材料存在光子带隙，引入缺陷对光有局域效应，为更好地控制光和利用光提供了新的方法。文章利用传输矩阵法计算了一维光子晶体不同结构的带隙特征，计算表明光子带隙的宽度受到材料介电常数及介质层厚度的影响。随材料介电常数及介质层厚度的增加，光子带隙宽度存在一个极大值，对于确定材料构成的光子晶体，两介质等厚时带隙最宽。     

温度对超导光子晶体带隙的影响研究

利用传输矩阵法研究了温度对一维超导光子晶体带隙的影响。计算中同时考虑到材料的热光效应和热膨胀效应。结果表明,低频带隙、第一带隙和第二带隙的带隙宽度均随着温度的升高而降低。各带隙边带随着温度的升高均向低频方向偏移,但各带隙的边带对温度变化的敏感程度各不相同。与不考虑热效应时的带隙情况相比较,考虑材料的热效应后,各带隙的边带均向低频方向偏移。进一步的研究表明,在所研究的温度变化范围内,热光效应对光子晶体带隙结构有较明显的影响,而热膨胀效应对光子晶体带隙的影响相对较小。     

含左手材料一维光子晶体的反射相特性

通过传输矩阵法,理论研究了含左手材料的一维光子晶体零均值折射带隙中波的反射相特性,结果表明,零均值折射带隙中波的反射相值,受入射角、偏振模式的影响,而不受晶格比例缩放的影响。这些特性的研究为制作光子晶体相位补偿器和色散补偿器方面提供理论依据。     

双单负材料一维光子晶体透射谱和入射角的关系

在传统的一维光子晶体中加入多个周期排列的双单负材料缺陷,入射角的变化对零有效相位带隙中的缺陷模影响较小,但却可以产生新的角度带隙。     

阶梯型宽带双频全向单极天线

文章介绍了一种新型宽带双频全向单极天线。在正方形单极天线贴片的基础上寄生一块矩形贴片的方法达到双频工作的效果,且在每个谐振点都具有宽带特性;同时,为了克服单极天线在高频段却很难达到全向或者接近全向辐射模式的缺点,采用一种简单的阶梯型结构,在高频段提供良好的全向辐射特性。     

基于自适应背景模型的全方位视觉人体运动检测

设计了一种新的全方位视觉系统,用来在室内对多个人体目标进行实时运动检测。系统中使用全方位摄像机作为图像采集设备,能在一幅图像中获取水平方向360°的环境信息。在检测开始之前,首先由摄像机对无人环境持续观测一段时间,建立背景的统计模型;在检测开始之后,将每一时刻全方位摄像机采集到的图像变换成柱状全景图像,再利用背景的统计模型,通过自适应的动态背景减除算法得到前景区域,同时在线更新背景模型。最后进行区域分割,确定人体的位置。试验结果表明,该系统在复杂背景的室内环境下,有较好的实时性和检测效果。     

心脏B超序列图像动态新信息的提取与系统实现

叙述从心脏B超、彩超序列图像中提取动态新信息的一种方法———全方向M型心动图 .它能够从心脏B超序列图像所显示的任何心脏结构的序列图像中提取出其任何部位互相同步的心动波形图 ,进而可以从中提取出心脏该结构该部位运动过程的所有动态信息 .文中还介绍了全方向M型心动图系统的实现和临床应用 .     

光子晶体全角度反射器件的研究

在总结金属反射镜及多层介质反射镜的优缺点的基础上研究一维光子晶体全角度反射器件．分析了反射带中心波长、边缘波长及带宽对全角度反射器件性能的影响,并对如何避免Brewster角做了定量分析．按照一维光子晶体的设计思想,利用MgF2/ZnS2种材料的λ／4光学膜系来实现在特定波长范围内的全角度反射,达到了设计要求．     

全方位加权自适应形态滤波的井下电视套损图像去噪算法

在传统的数学形态学滤波基础上,引入全方位形态学结构元素,通过自适应形态学运算的加权组合,提出了一种全方位加权自适应组合形态滤波,对低光照条件下获取的井下电视套损图像进行滤波处理.实验表明,针对噪声主要为高斯白噪声的井下电视套损图像,通过与传统开闭和闭开形态学滤波以及中值滤波对比分析,该方法有效地去除了井下电视套损检测图像的噪声,改善了图像的视觉效果,从而提高了后期图像数字化定量解释的精确度.     

基于有源超表面天线罩的窄截面方向图可重构天线

针对无人机数据链通信存在抗干扰性能差、防捕获能力弱等问题,提出了一种具有良好气动性能的基于有源超表面天线罩的窄截面方向图可重构天线。该天线由宽带平面印刷全向天线、窄截面有源超表面天线罩以及双频阻抗匹配网络组成。当超表面天线罩上二极管均截止(未加偏置电压)时,天线罩处于全透波状态,天线工作于宽带全向通信模式。当超表面天线罩特定区域二极管导通时,该区域天线罩处于全屏蔽状态,天线工作于双频定向通信模式,此时通过引入双频阻抗匹配网络显著改善天线的阻抗匹配。全向通信模式下,天线相对带宽达到44.6%,全向增益可达1.37 dBi,不圆度小于2.5 dBi;定向模式下,双频天线上下频带分别为1.4 GHz和1.8 GHz,相对带宽分别为9.1%和15.3%,最大定向增益达5.2 dBi。该天线具有窄截面、低成本等优点,能够在宽带全向通信和双频定向通信工作模式之间灵活切换,有望提高无人机抗干扰、防捕获的性能。     

基于全方位和多尺度形态学的图像边缘检测

针对图像中噪声和边缘形态的不同,定义了全方位、多尺度的形态学结构元素.通过形态运算的加权组合,构造了全方位、多尺度形态学的边缘检测方法.仿真实验表明,该方法与经典的边缘检测算子相比,不仅具有很好的边缘提取能力,而且具有很强的抗噪性能.     

可充电无线传感器网络的有向充电优化算法

目前大部分无线可充电传感器网络(WRSNs,wireless rechargeable sensor networks)的研究只考虑全向充电,在真实环境中有很大的局限性。引入带有方向可调的移动充电器(DMC,directional mobile charger)后,全向充电路径规划可转化为无线可充电有向传感网(WRDSN,wireless rechargeable directed sensor network)的有向充电路径规划。为了实现这个目标,提出启发式算法,即DMC将局部传感器节点划分为若干个局部子集,并初始化一条运动路径。随后将WRDSN中DMC的轨迹问题转化为一个充电效用最大化问题,并从全局视角优化初始路径。最后,数值结果表明,该算法的性能优于基准算法。     

小型方向图可重构四单元缝隙天线的设计

提出一种小型方向图可重构天线.该天线是由4个缝隙单元组成的平面阵列,单一的缝隙单元能产生定向辐射方向图,且最大辐射方向是接近缝隙的开口端.将4个PIN二极管集成在4个缝隙单元上,通过4个二极管开关的导通与断开组合成不同的模式,使天线在xoy平面上获得8个定向和多个全向的辐射方向图.仿真结果表明:该天线的定向最大增益为2.90 dBi,全向最大增益为1.38 dBi,半功率波束宽度平均值为136°.该天线是半径为31 mm的圆,体积小,制造成本低,且满足无线通信频段2.40~2.50 GHz,适用于无线局域网(WLAN)等无线通信领域,可以降低多径衰落的影响,提高数据的传输速率.