【摘 要】
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提出一种基于现场可编程逻辑门阵列(FPGA)电控实现快速扫描的透镜辅助的二维光束扫描和测距装置.利用二叉树结构的马赫-曾德尔干涉仪(MZI)光开关,结合FPGA逐级切换和脉冲宽度调制(PWM)技术,实现了具有16个自由切换扫描角度、19.5 m测距距离和2 cm测距误差的激光雷达原理系统.这项工作展现了 FPGA电控在透镜辅助光束扫描技术中的高效控制方式,选取的电控方案对N路光束发射(即N个光束扫描角度)只需要log N路PWM波形输出.相比于典型的光相控阵(OPA)技术中N路光束发射需要N个数模转换器(
【机 构】
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上海交通大学区域光纤通信网与新型光通信系统国家重点实验室,上海200240
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提出一种基于现场可编程逻辑门阵列(FPGA)电控实现快速扫描的透镜辅助的二维光束扫描和测距装置.利用二叉树结构的马赫-曾德尔干涉仪(MZI)光开关,结合FPGA逐级切换和脉冲宽度调制(PWM)技术,实现了具有16个自由切换扫描角度、19.5 m测距距离和2 cm测距误差的激光雷达原理系统.这项工作展现了 FPGA电控在透镜辅助光束扫描技术中的高效控制方式,选取的电控方案对N路光束发射(即N个光束扫描角度)只需要log N路PWM波形输出.相比于典型的光相控阵(OPA)技术中N路光束发射需要N个数模转换器(DAC)的电控方案,即控制复杂度为O(N),本方案极大地降低了控制复杂度(C(log N))和系统成本,因此有望对基于集成光束扫描技术的激光雷达系统的真正应用提供参考.
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针对逆向求解生物组织光学特性参数存在测量精度不高、在体测量困难等问题,提出了一种利用神经网络模型反演生物组织光学参数的方法,该方法以蒙特卡罗算法输出的不同检测距离r处的漫反射率R(r)作为输入,以吸收系数和散射系数作为输出.本文将神经网络算法反演的吸收系数、散射系数值与蒙特卡罗算法获得的吸收系数和散射系数值进行了对比.仿真实验表明:选择r=0.1 cm以及r=0.3 cm距离处的漫反射率作为输入,利用神经网络模型反演的吸收系数和散射系数的平均绝对误差分别为0.003和1.574,一致性决定系数R2分别为0
计算鬼成像利用光场的二阶相干性进行成像。当探测光经历未知扰动(如大气湍流)时,无法通过计算获得实际到达物体的光场,此时按无扰动的计算光场进行图像重构时会产生图像模糊。提出一种基于深度学习的图像分类-复原方法,用于消除大气湍流对计算鬼成像的影响。该方法的基本思想是先用基于卷积神经网络的分类网络对图像按模糊程度进行分类;然后对每个分类下的图像,分别采用基于生成对抗网络的复原网络进行复原。通过仿真建立了
为了研究金属表面的偏振特性,分析光与物体相互作用的物理机理.首先,根据微面元散射特性,将目标表面的反射分为镜面反射、漫反射和体散射,并建立了三分量偏振双向反射分布函数模型.然后,利用非线性最小二乘法对模型参数进行优化.基于开源数据的仿真实验结果表明,相比其他函数,该函数拟合的曲线与实测结果更吻合;且描述不同金属表面偏振特性时的精度更高,能准确反映金属材料表面的反射信息,为研究金属表面的偏振特性提供了新思路.
针对室内可见光通信系统存在小区间干扰的问题,设计优化孔径阵列接收机.孔径阵列接收机由裸露的中心探测器和多个接收单元组成,并采用雪崩光电二极管作为探测器.优化问题以最大信干噪比为优化目标,干信比等于0为约束条件,在室内中心位置和遍历位置两种接收模式下,获得孔径阵列接收机的最佳结构参数.结果表明:与通用的角分集接收机和单个雪崩光电二极管相比,当优化的孔径阵列接收机位于室内中心位置时,其误比特率降低至少10 dB和14 dB;当优化的孔径阵列接收机遍历室内位置时,其信干噪比提高约6 dB和15 dB.
鉴于目前尚未有用于拟合清澈海洋水质信道冲激响应(CIR)曲线的函数,提出一种使用双指数函数拟合清澈海洋水质CIR曲线的方法,并与现有的其他4种拟合函数如单伽马、逆高斯、双伽马、CEAPF进行对比,以揭示所提方法的优势.在不同海水水质、传输距离、接收机视场角条件下,研究5种拟合函数各自的拟合效果和适用范围,并通过蒙特卡罗仿真实验加以验证.理论分析和仿真结果表明:所提双指数函数不仅在清澈海洋水质下的拟合效果很好,浑浊海港水质下的拟合效果也相当不错,特别是在短距离(比如10 m)清澈海洋水质、各种传输距离和视场
利用光生伏特效应设计一种新型的光控双向栅极可控硅晶闸管(LDGSCR)防护器件,研究光照对静电放电(ESD)维持窗口的调控作用.使用光生电流来模拟光照控制ESD设计窗口的物理效应,实现一种光控器件的可控硅晶闸管(SCR)宏观模型.在1.5 V的电压模拟光照下,该模型的维持电流相比无光条件增加35 mA,表明使用光照来调整ESD的维持窗口可以降低被保护电路发生闩锁的风险.采用0.18 μm BCD工艺制造LDGSCR器件并进行测试,测试结果与模型仿真结果之间的最大误差仅为0.09 V和0.004 A.验证表
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利用辐射传输模型(SCIATRAN)联合高分辨透射率谱线(HITRAN)库对包含13CO2强吸收特征的中红外光谱进行特性分析,发现中红外相比于近红外与热红外波段,13CO2的吸收特征更为明显,并且中红外波段对对流层5～15 km处的二氧化碳浓度变化极为敏感.大气的对流与交换使得中高层CO2的浓度变化与近地表息息相关.通过对光谱特性的分析,得出影响二氧化碳反演的主要因素是水汽、温度和氧化亚氮.在进一步研究利用卫星遥感数据反演得到的13CO2浓度时,给出了反演的必要条件,其中水汽廓线需满足50×10-6的精度
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