基于迈克尔逊干涉仪的太赫兹光谱高速探测方法研究

太赫兹光谱技术作为获取物质在太赫兹频段信息的主要方法,已经被广泛应用于物质成分的测定,而其在成分分布成像方面则有着更广阔的应用前景,例如片剂药品的有效成分检测、行李安检的危险物品检测等。现有的太赫兹光谱探测方法时域光谱技术(THz-TDS)和频域光谱技术(THz-FDS)均不能很好地兼顾光谱分辨率与扫描时间;且获得物质光谱数据往往要花费数秒乃至数分钟时间(取决于光谱仪的结构),这对多像素成像系统显得过于迟缓,更无法达到视频成像的速率需求,严重制约了太赫兹光谱成像的实际应用。目前的太赫兹波成像多为全频段波强度成像,只能反映样品的空间分布信息,并不能反映出样品的光谱即成分信息。因此,对太赫兹光谱探测速率的提升十分迫切,太赫兹光谱高速探测的实现不仅可以显著减少物质成谱的实验耗时,还为实现物质的太赫兹光谱成分分布成像提供了可能。提出了一种基于迈克尔逊干涉仪的太赫兹光谱高速探测方法,在设计了该方法装置结构的基础上,理论分析了其工作过程,同时进行了太赫兹光谱的计算。然后从数据采样、数据处理及参数选择这几个方面进行问题分析,计算得出该方法能够显著加快物质太赫兹光谱的扫描获取速率。最后,对该方法建模进行仿真研究,模拟实现其完整的探测过程。在仿真研究中,以太赫兹辐射源的频谱分布为例,将该方法的建模仿真结果与时域光谱技术(THz-TDS)测试结果进行了对比,结果表明时域光谱技术(THz-TDS)所测得的频谱曲线可以近似看作是该高速光谱探测法所得频谱曲线的包络线,两种不同方法所得频谱结果具有较强的一致性。总之,该方法能够进行样品的太赫兹光谱探测,且在保证分辨率相同的前提下,较时域光谱技术(THz-TDS)显著加快了成谱速率,为实用、高通量太赫兹光谱成像提供了一种可能。

基于微纳结构的硅基高速探测器研究进展

传统平面入射型硅基探测器由于近红外吸收系数低,存在响应速度和探测效率的冲突,被认为不适用于短距离光纤通信领域。微纳结构可有效提高等效光程,使入射光被吸收层充分吸收,提高光电器件的量子效率,广泛应用于太阳电池、近红外增强探测器等领域。近期,研究者基于陷光微结构,实现了数据传输速率达20 Gb/s以上、与CMOS工艺兼容的硅基高速探测器,展现出了广阔的发展前景。文章对微纳结构的优化设计、制备方法、基于微纳结构的硅基高速探测器的研究进展进行了综述和分析。

条纹管超高速探测器件和组件研究

分别介绍了不同类型的条纹管超高速探测器件、组件的工作原理、结构组成和基本性能参数。详细论述了两种典型结构条纹管器件的结构特点,工作原理,空间分辨率和时间分辨率测试。此外,还介绍了两种条纹管组件的结构,工作原理和实际测试结果。条纹管器件和组件采用独特的结构设计、实现超高速时空转换,获得了皮秒级乃至飞秒级的时间分辨率,是目前时间分辨率最高的光电探测器件。基于高时间分辨率性能的拓展,条纹管器件和组件在惯性约束、激光雷达和科学研究等超高速探测领域具有广泛的应用前景。

高速探测技术实现杰出的信号保真度

介绍了高速数字信号的模拟特点导致在高速环境中的反射、串扰、EMI、地面反弹及输运线阻抗和端接问题、探测工具及突现最佳信号保真度的技术。并通过SATA眼图测试环境演示了这些技术。

高速目标探测下脉冲激光扫描设计技术

为解决高速目标强尾焰弱本体精确探测问题,设计了单脉冲式激光玫瑰扫描系统。针对时间响应需求,设计高峰值功率和微小激光束散角,实现主动激光高空4 km以上的远距离探测,同时为弥补束散角不足,设计高动态压电式扫描机构行程以扩大激光探测视场达2°(1°行程)以上,并研究高速脉冲频率和扫描轨迹算法,评估目标在扫描投影视场内张角以及激光脉冲点张角的密度和均匀度,达到不低于1000 Hz的扫描闭环带宽和50 Hz的视场刷新率,实现高速目标单次视场刷新下100%的探测概率反馈,突破极限探测条件下(迎头或尾追)可探测区域占比55%以上,完成目标真实位置、角度回告,达到了精确瞄准目标本体的目的,验证了高速目标探测的可实现性,对高速目标末端精确探测的应用具有重要的意义。

基于改进高速单光子探测器的复合跟踪控制系统设计

由于半导体红外、光电倍增管单光子探测器受到噪声数据的影响,使得光子计数统计结果不精准,导致应用跟踪系统后,存在控制效果差的问题;利用雪崩光电二极管探测入射光和雪崩现象,改进高速单光子探测器;通过反馈控制环节实现猝灭,终止雪崩,将电压恢复到偏置电压;利用改进后的探测器设计单光子探测信号检测电路,获得所需要的基准电平,完成复合跟踪控制系统的硬件结构设计;设计信号传输计数控制流程,并结合判别公式确定高速单光子探测器与单个因素跟踪度;调节单光子探测器发射触发信号,根据所得到的信号确定组合跟踪脉冲光子数,以此为依据调整跟踪方案,完成系统软件结构设计;实验结果表明,改进后的高速单光子探测器在复合跟踪控制系统应用中,在38.5 ns时计数达到220个,与实际结果一致,具有较好的跟踪控制效果。

高速太赫兹探测器

太赫兹(terahertz,THz)技术在高速空间通信、外差探测、生物医学、无损检测和国家安全等领域具有广阔的应用前景.能响应1 GHz调制速率以上THz光的高速THz探测器是快速成像、THz高速空间通信、超快光谱学应用技术和THz外差探测等领域的核心器件.传统的THz热探测器难以实现高速工作,而基于半导体的THz探测器在理论上可实现高速工作.光导天线具有超快的响应速度,可实现常温和宽谱探测;肖特基势垒二极管混频器、超导-绝缘体-超导混频器和超导热电子混频器具有转换效率高、噪声低等优点,可用于高速THz空间外差和直接探测;基于高迁移率二维电子气的天线耦合场效应晶体管灵敏度高、阻抗低,可实现常温高速THz探测;THz量子阱探测器是一种基于子带间跃迁原理的单极器件,非常适合高频和高速探测应用,亚波长金属微腔耦合机理可显著提高器件的工作温度及光子吸收效率.本文对上述几种高速THz探测器进行了综述并分析了各种探测器的优缺点.

高速公路事件探测系统及算法

高速公路事件是指破坏正常交通流并造成交通阻塞的非重现随机发生的事件。事件发生后对其进行快速可靠的探测对减少交通延误、保障道路安全具有十分重要的意义。本文简要分析了高速公路事件探测系统的构成,并对各种自动事件探测算法进行了分类评价,特别是对近年来智能技术在事件自动探测算法中的运用作了较详细的介绍。同时,本文最后指出了事件探测算法的发展趋势。

相控阵MIMO随机多相码雷达高速目标探测

为解决传统单输入单输出雷达对高速目标不能进行长时间有效相参积累检测的问题,提出一种基于相控阵多入多出(MIMO)随机多相码雷达的高速目标探测方法。通过多路回波数据短时间相参并行处理,保证相参处理间隔内目标运动不超过半个距离单元,避免了目标距离走动引起的检测性能恶化。将发射阵列分成多个重叠的子阵,子阵内的相参处理提高了发射处理增益,子阵间的波形分集提高了角度分辨率,实现了对低信噪比高速目标距离和角度的无模糊估计。仿真结果证明了该方法的有效性。

水下高速小目标探测中的信号波形设计研究

探讨水下高速小目标探测中的声呐信号波形设计问题，指山在混响信道和多途传播信道中适宜的信号形式是多频的时频跳变信号，并给出了抗混响的频率选择方法．要达到目标参数的精确估计，信号必须具有时频的高分辨性能．信号分析结果表明，频率序列满足Ｃｏｓｔａｓ阵列的时频跳变信号具有尖锐的模糊度指向性。

基于OLS算法的RBF神经网络高速公路事件探测

高速公路事件是指破坏正常交通流并造成交通阻塞的非重现随机发生的事件。事件发生后对其进行快速可靠的探测对减少交通延误、保障道路安全、减少环境污染具有十分重要的意义。文中提出了一种基于模糊聚类技术和RBF神经网络的混合智能高速公路事件自动探测算法,同时改进了用于RBF神经网络训练的OLS(正交最小二乘)选择算法。仿真实验证明,改进的OLS选择算法大大提高了RBF神经网络的训练速度,同时具有无须事先确定RBF中心的优点,将之运用于公路事件探测可以获得满意的性能。

光通信波段超高速PIN光电探测器的新进展

对自 2 0世纪 90年代以来在InGaAsPIN超高速光电探测器的研究上所取得的进展进行了综述 ,介绍了传统型的面入射光电探测器、波导型光电探测器、渐变耦合型光电探测器、小平面折射型光电探测器、反射型光电探测器和单极型光电探测器等的新进展 ,同时也介绍了超高速光电探测器封装结构。

高速光探测器频率响应的精确表征

提出一种新的基于分布布拉格反射可调激光器的光外差频率响应测试系统,并给出了准确有效的校准方法来消除输出光功率和拍频线宽的波动等引起的误差,从而可以精确表征高速光探测器的频率响应特性.通过对标准高速光探测器的测试和校准,得到的结果与制造商提供的数据表相当符合,证明了该测试方法的准确性和有效性.文中也研究了系统中可能会影响频响特性测量的其他因素,如光源的边模抑制比、波长调谐速度等.

高速X射线线阵探测器噪声分析与滤波方法

对高速X射线线阵探测器的噪声进行了分析,将探测器噪声分为本底噪声、随机噪声、孤立噪点三种类型。通过实验,研究了随着探测器扫描速度增加,噪声的变化情况;分析了扫描速度越快噪声对探测器探测结果影响越大的原因。提出了一种适用于高速X射线线阵探测器的滤波方法:采用差值法滤除本底噪声;采用卡尔曼滤波器滤除随机噪声;采用根据噪声特点改进的中值滤波法滤除孤立噪点。实验证明,该方法既可以有效滤除探测器各类噪声,又能很好的保持探测器探测图像的细节。

可程控遥感数据动态采集下临空高速目标探测系统设计

为实现对临空高速目标数据的跨域存储与调度,解决与目标节点探测相关的实际应用问题,设计可程控遥感数据动态采集下的临空高速目标探测系统;同时连接物理设备层、数据聚化层与应用接口层,完成可程控遥感数据动态采集下的目标探测系统应用框架搭建;利用MongoDB数据库架构与MysQL数据库表,建立必要的目标数据存储模型,实现临空高速目标数据存储模块的指向性连接;计算最大探测距离实值,根据目标探测参数的设计原理,定义与脉冲函数相关的应用表达式,实现对待探测临空高速目标信号源的分析与处理,完成可程控遥感数据动态采集下临空高速目标探测系统设计;实验结果表明,可程控遥感探测系统中已存储目标数据的跨域调度速率可达10.0×10^(7) T/s,单位时间内的最小信息存储值也接近4.2×10^(7) T,可在解决相关节点探测应用问题的同时,实现对临空高速目标数据的合理化存储与调度。

基于改进OLS算法的RBF神经网络高速公路事件探测

提出了一种基于模糊聚类技术和RBF神经网络的混合智能高速公路事件自动探测算法,同时改进了用于RBF神经网络训练的OLS(正交最小二乘)选择算法.仿真实验证明,改进的OLS选择算法大大提高了RBF神经网络的训练速度,同时具有无须事先确定RBF中心的优点,将之运用于公路事件探测可以获得满意的性能.

用于雷达的高速半导体激光器和探测器

介绍用于雷达的高速半导体激光器和探测器的特性 ,综述了这类器件的研究进展 ,重点讨论具有高的调制带宽的高速量子阱激光器和具有高的收集效率的高速PIN光电探测器。

高速InGaAs光电探测器γ辐照实验研究

高速InGaAs光电探测器在天基平台中的应用正逐渐广泛,研究空间辐射环境对高速InGaAs光电探测器性能的影响有着重要意义。采用实时测试法,研究了不同剂量及不同剂量率的γ辐照对高速InGaAs光电探测器响应度、3dB带宽及暗电流特性的影响,通过器件性能实时测试分析发现,器件的暗电流随辐照剂量或剂量率的增加而增大,而响应度、3dB带宽基本不变。

高速光电探测器频率响应测试方法研究

主要分析了常见的几种光电探测器频率响应测试方法的优缺点,并提出了一种改进的光外差干涉方法,可以对带宽达50 GHz的高速光电探测器的频率响应进行准确测量。