空间光场微分器的实验研究

发布时间：2020-09-28 22:18

　　 随着信息技术的高速发展,人们对信息处理性能的需求也在不断提高,光学信息处理技术凭借其超高速、大带宽、低损耗等优势开始受到越来越多人的关注。人们尝试引入光学方法来提升信息处理的性能,并成功设计出多种光学模拟运算器件。传统的光学设计方案需要引入宏观尺寸的透镜,因此系统尺寸大,不易集成化。而近年来利用微纳光学技术设计的器件虽然将尺寸降低至波长量级,但由于设计的结构过于复杂,器件制备难度较高,目前只有理论结果报道。本文选取空间光场的模拟微分器件为研究方向,目的是设计并实现尺寸更小,结构简单易于制备和集成化的空间光场微分器。首先,本文基于金属表面等离激元和光学自旋霍尔效应两种不同的物理机制,分别讨论并简单推导了两种机制用于实现微分模拟运算的原理及可行性。然后根据理论结果设计实验方案并搭建光路,完成了一套用于测量微分模拟运算器件多项性能参数的光学系统。最后,实际制备样品器件,并通过控制不同的输入光场信号及输入条件,分别对两种器件进行了反射率曲线、一阶微分运算处理、图像边缘提取应用等多种测量,从器件的传递函数、有效带宽、极限分辨率、图像处理领域的应用效果等不同角度验证了器件性能,并与理论模拟结果相互印证,从实验上证实了两种微分器件设计方案的可行性。
【学位单位】：浙江大学
【学位级别】：硕士
【学位年份】：2019
【中图分类】：TH74
【部分图文】：

图１．１邋Ａ丨ｅｘａｎｄｒｅ邋Ｓｉｌｖａ提出的超材料结构，由正／炎值渐变折射率的格林透镜替代传统透逡逑镜，中间夹层为超材料结构实现滤波，可以实现多种模拟运算逡逑

图１．２Ｖ．Ａ．Ｓｏｉｆｅｒ提出的多层平板结构的相移布拉格光栅，共１７层介质平扳，总厚度５逡逑个波长左右，实现斜入射的一阶微分逡逑

图１．３阮智超教授提出的金属－介质多层结构，左边是微分器结构示意图，右边是积分逡逑

【相似文献】

相关期刊论文 前10条

1 刘延泉;郭佳颖;;双曲正切跟踪微分器设计及相平面分析[J];电力科学与工程;2017年10期

2 王坤;蔡远利;;基于神经网络的跟踪-微分器设计[J];计算机与数字工程;2014年03期

3 葛连正;陈健;李瑞峰;;改进的跟踪微分器设计[J];吉林大学学报(工学版);2011年05期

4 史永丽;侯朝桢;;改进的非线性跟踪微分器设计[J];控制与决策;2008年06期

5 张文革,韩京清;跟踪微分器用于零点配置[J];自动化学报;2001年05期

6 张镇一，朱程滨;微分器的分析与评价[J];汽轮机技术;1995年05期

7 周美玉;;数字控制系统中的微分器[J];西南交通大学学报;1988年02期

8 夏以群;;液压微分器的设计计算[J];上海汽轮机;1988年01期

9 孙天行;张志勇;;国产200MW汽轮机加装限速装置[J];电力技术;1989年04期

10 弭寒光;袁海文;郭鑫;夏文岳;;利用跟踪微分器提高独立电源系统有源滤波器滤波性能的研究[J];电力自动化设备;2012年02期

相关会议论文 前10条

1 王新华;陈增强;;一种新型的非线性跟踪——微分器的设计及其稳定性分析[A];第二十一届中国控制会议论文集[C];2002年

2 王晟达;袁晓;滕旭东;;数字微分器系数函数的快速获取算法[A];第十一届全国信号处理学术年会（CCSP-2003）论文集[C];2003年

3 姚翠珍;韩京清;;非线性跟踪-微分器在生育模式预测中的应用[A];1994年中国控制会议论文集[C];1994年

4 廖福成;钟延炯;杨遇术;;二阶导数非线性跟踪微分器[A];1992年控制理论及其应用年会论文集（下）[C];1992年

5 徐勇;钟秋海;;非线性跟踪-微分器的工程应用[A];1994年中国控制会议论文集[C];1994年

6 张扬群;;无功大幅波动引起微分器动作[A];全国火电100MW级机组技术协作会第二届年会论文集[C];2003年

7 景奉水;梁自泽;侯增广;谭民;;自适应跟踪微分器的研究[A];第二十一届中国控制会议论文集[C];2002年

8 张奕群;董德发;;非线性跟踪-微分器噪声抑制能力的改进[A];1996中国控制与决策学术年会论文集[C];1996年

9 朱建鸿;张兆靖;杨慧中;;基于跟踪-微分器的扩张状态观测器[A];第25届中国控制会议论文集（上册）[C];2006年

10 马彦;陈雪;解小华;张爱春;;带有单输出跟踪微分器的无模型自适应控制[A];PCC2009—第20届中国过程控制会议论文集[C];2009年

相关博士学位论文 前5条

1 马中华;跟踪微分器在信号处理中的应用以及相关理论研究[D];吉林大学;2007年

2 晋博源;硅基参量波长转换与集成全光时域微分器的研究[D];北京邮电大学;2015年

3 油海东;基于双芯光纤的光信号处理技术及其应用研究[D];北京交通大学;2015年

4 张贵生;数据驱动的金融时间序列预测模型研究[D];山西大学;2016年

5 赵志良;非线性自抗扰控制的收敛性[D];中国科学技术大学;2012年

相关硕士学位论文 前10条

1 周yN晗;空间光场微分器的实验研究[D];浙江大学;2019年

2 熊煜;基于光纤Sagnac环的光时域微分器研究[D];北京交通大学;2018年

3 刘冕;基于马赫-曾德尔干涉仪耦合微环结构的硅基集成光子器件研究[D];华中科技大学;2018年

4 黄田利;片上硅基光学时域微分器研究[D];华中科技大学;2017年

5 李准;基于光栅的全光微分器研究[D];北京邮电大学;2018年

6 尹聪;长周期光纤光栅微分器研究[D];电子科技大学;2013年

7 许利沙;光时域微分器的研究与优化设计[D];兰州交通大学;2016年

8 刘宝凯;基于双芯光纤耦合器的全光时间微分器的研究[D];北京交通大学;2013年

9 唐凤;带有非线性跟踪—微分器的FUZZY PID控制器的设计及应用[D];曲阜师范大学;2001年

10 董存会;跟踪微分器和时变高增益观测器的应用[D];山西大学;2015年

本文编号：2829349