国家自然科学基金(11034007)
- 作品数：11 被引量：39H指数：5
- 相关作者：吴一辉朱硕张晓辉郝鹏周文超更多>>
- 相关机构：中国科学院长春光学精密机械与物理研究所中国科学院大学长春理工大学更多>>
- 发文基金：国家自然科学基金国家高技术研究发展计划国家杰出青年科学基金更多>>
- 相关领域：机械工程理学一般工业技术更多>>
- 全血微流控芯片的高灵敏度多参数光探测被引量：3
- 2013年
- 针对微流控芯片尺寸小引起吸光度检测方法中光程短的问题,提出了基于类法布里-珀罗（F-P）共振腔的全反射光探测结构并采用离心驱动方法实现了微流控芯片上全血的高灵敏度多参数分析.首先,理论分析了取得最大光程和最佳信噪比的条件,分析表明：探测池体积一定时,理论最大光程仅与入射光斑直径平方成反比,信噪比与反射次数与反射率有关.然后,优化设计了一探测池结构,通过检测亚甲基蓝溶液实验验证了所设计探测池结构的灵敏度,其光程提高了1～2个量级.最后,在芯片上检测全血中的白蛋白和葡萄糖两种物质,结果表明,亚甲基蓝溶液、白蛋白试剂、葡萄糖试剂3种物质的线性相关系数分别为0.999 07、0.993 94、0.992 87,线性度很好,为微流控芯片实现全集成全血的多参数测量奠定了基础.
- 周文超吴一辉郝鹏刘桂根刘永顺
- 关键词：微流控芯片光程线性相关系数
- Ritchey角精度对平面镜检测的影响的分析与验证被引量：5
- 2013年
- 为进一步提高Ritchey-Common法的检测精度,分析了实验中Ritchey角精度对整体检测结果的影响。通过仿真模拟,分析并确定出最佳Ritchey角测试范围在20°～50°之间,此时面形误差检测结果精度可达0.01λ(λ=0.6328μm)。仿真过程中模拟Ritchey角存在误差时对检测结果的影响,当Ritchey角误差控制在±1°时,拟合结果与原始面形的残差降至0.0007λ,能够满足测试要求。针对Ritchey角测量存在误差的问题,利用测得系统光瞳面的图像压缩比例来计算Ritchey角大小,此方法的计算误差可控制在0.2°以内。实验中选择3个角度来检测,在数据处理时将测得数据两两组合进行解算。29.6°&47.8°组合拟合结果与Zygo干涉仪直接检测结果的残差的峰谷(PV)值为0.068λ、均方根(RMS)值为0.0105λ,证明Ritchey角的选择及其计算精度对检测整体精度具有一定影响。
- 朱硕张晓辉
- 关键词：光学检测
- 外部因素对光电跟踪仪低对比度目标捕获能力的影响分析被引量：2
- 2014年
- 在分析存在外部因素影响光电设备跟踪能力检测的基础上,提出了利用建模分析的方法,在外部因素(目标速度、目标大小、目标亮暗和物方目标对比度)和图像目标对比度之间建立起数学模型。实验采用可调对比度无穷远目标源装置、高速摄像机、精密转台和捕获仿真装置等建立检验环境,通过数学模型分析和图像分析相互验证,着重对不同的外部因素进行了特性分析。实验结果证明:在背景辐亮度为3.2W/(sr·m2)的工况条件下,拟合的方程能够准确地表述各外部因素与图像对比度的数学关系,通过设定各外部因素水平能够对光电跟踪设备的捕获能力进行有效检测。
- 黄欣沈湘衡叶露
- 关键词：光学器件图像对比度
- 高精度瑞奇-康芒检测法研究及测试距离精度影响分析被引量：5
- 2014年
- 为实现高精度瑞奇-康芒法检测,利用检测系统光瞳面与被测平面镜二者间的坐标转换关系,结合最小二乘法直接对测得的系统波像差进行恢复,通过两角度检测分离由光路调整引入的离焦误差,得到更为精准的平面镜面形。分析光路中测试距离对坐标转换关系以及瑞奇角求解精度的影响,根据仿真分析结果确定实验方案。实验中采用两角度检测,对测试波前进行恢复并分离系统调整误差后,最终得到被检平面镜面形,结果峰谷(PV)值为0.182λ、均方根(RMS)值为0.0101λ,对比干涉仪直接检测结果 PV值为0.229λ、RMS值为0.013λ,PV检测精度优于λ/20,RMS检测精度优于λ/100,实验结果证明了此种面形恢复方法的有效性以及测试距离精度分析理论的正确性,从而实现了瑞奇-康芒法高精度检测。
- 朱硕张晓辉
- 关键词：平面镜面形误差
- 二维阵列狭缝阿达玛光谱仪波长准确度研究
- 2013年
- 二维阵列狭缝模板是阿达玛编码模板的一种新的设计思想,分析了模板上同列狭缝的加工误差对仪器波长准确度的不利影响,在此基础上,给出了减少同列狭缝高度、垂直光谱维方向上位置不一致性误差对仪器波长准确度影响的方法,以及同列狭缝在光谱维方向上位置不一致导致解码所得谱线产生的光谱偏移量的粗略估计方法,并建立模型进行仿真,计算了当模板上某列狭缝存在宽度、光谱维方向上位置不一致性误差时,解码所得其他各列狭缝谱线分布上测量误差的大小,根据仿真结果可以初步确定模板的加工精度。通过该研究有助于合理设计MEMS(微机电系统)二维阵列狭缝模板,获得对系统误差的有效补偿,提高仪器的波长准确度。
- 迟明波郝鹏吴一辉
- 关键词：波长准确度MEMS工艺
- 误差分离技术在平面镜瑞奇-康芒法检测中的应用被引量：12
- 2014年
- 为了提高瑞奇-康芒法检测平面镜面形误差的精度,提出了利用检测系统光瞳面与被检平面镜表面的坐标映射关系插值拟合平面镜面形的方法。结合最小二乘法分析,解算了由光路调整引入的离焦误差,获得了更为真实的平面镜面形误差。理论仿真分析显示,此方法的平面镜测量误差可控制在λ/100(λ=632.8nm)量级。对口径为40mm的小口径平面镜进行了实际检测,检测过程中通过多角度旋转被测平面镜,利用坐标映射关系和幅值转换关系对测试波前进行恢复,在分离系统离焦误差后得到被检平面镜面形RMS值为0.018 6λ,与干涉仪直接检测得到的RMS值0.021λ相比,残差为0.002 4λ。实验结果证明了此种误差分离技术在瑞奇-康芒法对平面镜面形检测时的有效性与准确性。
- 朱硕张晓辉
- 关键词：光学检测平面镜最小二乘法
- 目标捕获能力检测装置静动态目标源对比度的标定被引量：1
- 2014年
- 为了实现低对比度目标捕获能力检测装置静动态目标源对比度的标定,搭建了目标源对比度测量系统,对图像对比度和光学对比度的对应关系进行研究。对静态目标源图像对比度进行了分析和标定,采用最小二乘法得出标定的拟合曲线。借鉴国军标细则和静态标定方法,针对动态目标源特有的"形变效应"和"灰度渐变效应"而造成目标灰度缺少统一准确的提取方法,采用判别分析的数理统计方法对提取框尺寸进行归类分析,借助散点图将提取框尺寸和灰度分布的关系进行可视化处理,明确了提取框的合理尺寸,排除了效应对标定的不良影响。绘制出不同速率条件下动态目标源对比度标定曲线。实验结果表明,提取框选择的准确率在94%以上,静动态标定方程评价参数R2和R2adj均优于99%,标定精度S均优于0.006。满足了对检验装置中目标源对比度标定的需要。
- 黄欣沈湘衡叶露赵玉艳王素华
- 二维亚波长金属光栅多波长透射滤光片被引量：8
- 2013年
- 为实现阵列化、多波长光探测器件的微型化与集成化，设计了一种基于亚波长金属光栅导模共振原理的透射滤光片。利用波导理论分析了二维金属光栅波导对称和非对称两种结构的共振特性，数值仿真分析了光栅各参数如占空比、光栅厚度、侧壁角度等对透射谱线的影响，并给出了结构优化参数范围。研究表明，透射滤光片的峰值波长与半峰全宽（带宽）取决于光栅周期和缓冲层厚度，带宽的调节范围为2~45 nm，最大透射率为81.7%，所设计的滤光片具有偏振无关性，较好地满足了当前微流控芯片、生物传感阵列等微量样品集成化探测的需求。
- 周文超吴一辉郝鹏刘桂根李凯伟
- 关键词：光栅导模共振带宽
- 基于修正简化模式法的熔融石英光栅分束器设计被引量：1
- 2014年
- 对用于光栅优化设计初值估计的简化模式法（SMM）进行了修正。考虑介质光栅的反射对透射率的影响,从多层膜等效的角度结合模式理论,推导出介质光栅的透射效率公式,实现了对SMM的修正。计算结果表明,与SMM相比,修正后的方法与严格耦合波（RCWA）的计算偏差大大缩小,TE和TM波都小于2%。因此相对于只能提供设计参数优化初值的SMM,该方法可对光栅参数进行优化;与RCWA相比,该方法将透射光栅的衍射效率表达成模式的相位差偏移和光栅与空气导纳之差引起的反射,更直观地展示了光栅衍射的物理过程。基于此修正的简化模式法（MSMM）,优化设计了一个双端口光栅分束器,该光栅在1020~1100nm波段,TE波和TM波的0级和-1级透射效率都在50%左右,具有较好的分束效果。
- 王斌郝鹏吴一辉李胤
- 关键词：光栅衍射理论多层膜相位差分束器
- 基于纳米磁珠放大的高灵敏度纳米光纤生化传感器被引量：5
- 2014年
- 为满足临床诊断对生化传感器灵敏度和特异性的要求,研究了纳米磁珠对纳米光纤光传输特性的影响,以及纳米磁珠作为标记物同时完成目标待测物提纯和高灵敏度检测的可能性。详细介绍了锥形纳米光纤传感器的制备过程、表面处理方法和纳米磁珠的处理方法,设计实验检测到了直径200-300nm的单个纳米磁珠,验证了纳米磁珠的强信号放大作用,并通过实验验证了磁珠同时用作分离提纯和灵敏度增强的方案在纳米光纤传感器上的可行性。
- 代方李凯伟周文超张威余慕欣柳常清吴一辉
- 关键词：传感器生化检测
