线阵相机模拟前端驱动处理电路设计及应用

为解决定制型线阵相机模拟前端驱动处理电路可复用和可移植问题,在分析TCD1700系列线阵CCD器件工作原理、时序参数相关性和异同点基础上,对线阵相机模拟前端驱动处理电路进行集成化、IP核化设计,给出了设计逻辑、接口及寄存器定义,使用verilog语言,利用quartus II和modelsim平台进行了设计建模和仿真测试。最后在cyclone IV器件平台进行了实现和验证,并将设计的电路用于盛液管和液位界面检测实验。实验结果显示:前端处理电路对液位及盛液管特征信息提取准确,电路噪声抑制效果良好,可复用。

H型金属孔阵列结构强透射折射率传感特性研究

提出了一种H型金属孔阵列结构,利用该结构形成的法布里-珀罗腔加强表面等离激元耦合作用,以期获得较好的强透射现象。采用有限时域差分法(FDTD)对该结构进行数值仿真,并详细研究了H型金属孔阵列中水平方向矩形孔和竖直方向的两相同对称矩形孔的长和宽等参数对强透射特性的影响;同时研究了基于该现象的折射率传感特性。结果表明:当水平方向矩形孔的长和宽分别为300和120nm、竖直方向的两相同对称矩形孔的长和宽分别为60和10nm时,强透射现象较好,并在此基础上获得了389RIU/nm的折射率灵敏度。这些研究结果有望为高性能微纳等离子体传感器的设计提供理论参考。

基于H形金属狭缝阵列结构双共振谷折射率传感特性

提出了一种基于H形金属狭缝阵列的新型结构。利用该结构形成的法布里-珀罗腔(Fabry-Perot,F-P)来加强表面等离激元的耦合作用,以获得一种双共振反射现象;同时研究了基于该现象的折射率传感特性。采用时域有限差分法研究了该结构中狭缝长度、宽度、金膜厚度等参数对双共振反射现象的影响。研究发现,双共振谷波长可由以上主要参数有效调控,当竖直狭缝长度为150nm、水平狭缝长度为200nm、狭缝宽度为50nm、金膜厚度为300nm时,该结构具有较好的双共振反射现象,其灵敏度分别为590和1 199nm/RIU。该发现为新一代高性能表面等离子共振传感器设计提供了理论参考。

可调谐交叉领结形石墨烯阵列结构等离子体折射率传感器

设计一种新颖的交叉领结形石墨烯阵列结构等离子体折射率传感器。利用石墨烯与电介质交界面产生的表面等离子体效应,在中红外波段获得双共振透射现象,结合石墨烯的电可调特性来实现透射谱的动态调制,采用时域有限差分法研究该结构中石墨烯的化学势、层数及几何参数对双共振透射现象的影响。结果表明:通过改变石墨烯的化学势及层数能够实现共振位置的调谐;优化结构参数后,该结构具有较好的传感性能和双共振透射现象,2个共振谷的灵敏度分别高达(1280±24) nm/RIU和(2800±49) nm/RIU,品质因数分别为17.1 RIU^-1和12.3 RIU^-1。研究结果为石墨烯等离子体生物传感器的设计提供了理论依据。

内嵌矩形金属块纳米圆盘结构等离子体多通道波分复用器研究

提出了一种内嵌矩形金属块纳米圆盘结构,利用该结构形成的法布里-珀罗腔来加强表面等离激元的耦合作用。该结构具有窄带宽高品质因子的滤波性能,可通过多腔耦合形成多通道波分复用器。采用时域有限差分方法讨论有无内嵌矩形金属块和金属块的横纵向宽度及耦合距离对强透射现象的影响,并根据其透射特性实现多通道波分复用器。研究发现,当圆盘谐振器内嵌矩形金属块后,滤波器具有较好的强透射现象,其半峰全宽显著降低,品质因子增加;通过耦合多个内嵌矩形金属块圆盘谐振器构建的等离子多通道波分复用器,可实现双通道及三通道解复用功能,各信道共振波长可通过谐振腔内嵌的金属块参数来调整,传输效率可达到70%,最小插入损耗为1.549dB,平均工作范围为189nm,且不存在相邻信道串扰。这说明该结构具有较好的解复用分频特性。

基于非对称圆形谐振腔金属-介质-金属波导结构的带阻滤波器

提出一种金属-介质-金属非对称圆形结构,该结构由两个圆形谐振腔、一个传输波导和两个耦合波导组成。利用谐振腔的局域作用加强表面等离激元的耦合作用,获得较大的透射率。采用有限时域差分方法研究了圆形谐振腔半径、个数和两圆腔中心距离对强透射特性的影响。结果表明,当非对称圆形谐振腔的半径为100nm、两圆间距为200nm时,该结构具有较高的透射率。通过优化主要参数,所设计结构的平均阻带宽度为1000nm,工作范围可增大到2500nm。

基于锯齿共振腔耦合金属波导结构的多通道等离子体逻辑门输出光源

提出了一种基于锯齿共振腔耦合金属波导结构。研究发现,该波导结构在加入锯齿共振腔后有更好的信号输出频率,可通过调整锯齿共振腔长度和宽度实现对逻辑门光源输出信号频率的控制;并通过增加结构中输出波导数量来增加逻辑信号的输出端口,可实现双通道及三通道逻辑信号的输出功能。该锯齿共振腔耦合金属波导结构构建的逻辑门输出光源具有较好的传输效率和较宽的工作带宽,通过调整锯齿共振腔的长宽参数,传输效率可达60%,平均工作范围为1000nm。

基于金正六边形晶格孔阵列-二氧化硅结构的光纤传感特性研究

提出了一种基于光纤端面金属正六边形晶格圆孔阵列-二氧化硅结构,该结构的表面等离激元耦合作用受到其法布里-珀罗腔的加强,获得了较好的光谱传输特性。采用时域有限差分法对该结构进行数值仿真,研究了正六边形晶格圆孔阵列结构中圆孔直径和阵列周期等参数对反射光谱的影响,并分析了基于该现象的折射率传感特性。仿真结果表明:当金属厚度、圆孔直径和阵列周期分别为100 nm、200 nm和530 nm时,该结构展现出较好的反射特性。并在此基础上优化结构参数,获得486±4 nm/RIU的折射率灵敏度,能为应用在环境监测、食品安全等传感领域提供一个新的技术支持。