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多端口波长选择开关的光学设计及优化

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简介：
本研究聚焦于多端口波长选择开关的光学设计与性能优化，通过创新布局和材料应用，显著提升了光信号的选择性和传输效率。 波长选择开关（WSS）是目前及下一代可重构光分插复用器（ROADM）与动态全光网络的核心器件。当前，WSS正朝向多端口数以及高光谱调制精细度的方向发展。通过使用光学设计软件ZEMAX对整个WSS系统进行模拟，并建立傅里叶透镜组和双胶合柱面镜模型来改进其结构。利用评价函数、点列图及光学传递函数等评估手段，对该系统的性能进行了优化与改善，逐步提升了整体的成像质量。最终成功设计出了一套拥有65个端口且最小光谱滤波带宽为8 GHz范围内的WSS系统。

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  • 多端口波长选择开关的光学设计及优化
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    本研究聚焦于多端口波长选择开关的光学设计与性能优化，通过创新布局和材料应用，显著提升了光信号的选择性和传输效率。 波长选择开关（WSS）是目前及下一代可重构光分插复用器（ROADM）与动态全光网络的核心器件。当前，WSS正朝向多端口数以及高光谱调制精细度的方向发展。通过使用光学设计软件ZEMAX对整个WSS系统进行模拟，并建立傅里叶透镜组和双胶合柱面镜模型来改进其结构。利用评价函数、点列图及光学传递函数等评估手段，对该系统的性能进行了优化与改善，逐步提升了整体的成像质量。最终成功设计出了一套拥有65个端口且最小光谱滤波带宽为8 GHz范围内的WSS系统。
     
  • 使用RSoft进行光栅的多波长优化
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    本研究探讨了利用RSoft设计软件对光栅结构实施多波长优化的方法，旨在提升器件在宽带通信中的性能。 对光栅进行多波长优化涉及使用.ind文件（可由RSoft软件打开），.py文件（可通过记事本查看）定义优化函数以及记录光源光谱信息的.mon文件。
     
  • CARS_特征波长选择_CARS波长_rubbed1st_CARS_
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    该研究聚焦于化学振动态的选择性激发与探测技术——CARS（相干反斯托克斯拉曼散射）的应用及优化，特别关注特定分子在rubbed1st条件下的特征波长选择。 可以很好地选择波长，并且代码非常完整。一旦参数确定后，结果就会变得稳定不再包含随机因素。基于原有版本进行理解性改写，使代码更易于阅读和理解。可以选择合适的波长。
     
  • 近红外光谱中IVSO（迭代变量子集优化）特征波长的选择方法
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    本文介绍了在近红外光谱分析中应用IVSO（迭代变量子集优化）算法选择最佳特征波长的方法，旨在提高模型预测精度和效率。 基于自标度数据的偏最小二乘（PLS）回归系数是一种重要的理论变量。云永欢等人提出了一种新的变量选择策略——迭代变量子集优化（IVSO）。在这个方法中，每个子模型产生的回归系数都会被规范化以消除影响因素。在每一轮迭代过程中，从各个子模型得到的变量回归系数会被累加起来评估其重要性水平。 采用加权二元矩阵抽样(WBMS)和序贯加法两步法，在竞争性的环境中逐步、温和地剔除非信息变量，从而降低重要变量被误排除的风险。此外，考虑到通过交叉验证确定的最佳潜在变量数量对回归系数有很大影响，并且有时这种差异甚至可以达到几个数量级的变化。
     
  • iVISSA_光谱特征波段选择_光谱_特征选择_
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    简介：本文探讨了iVISSA技术在光谱分析中的应用，重点研究如何通过该方法有效进行光谱数据的特征波段选择与特征提取。 光谱特征波段的筛选涉及从光谱数据中选取具有代表性的变量来建立定量预测模型。
     
  • 基于多波长激光器的微波光子带通滤波器设计
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    本研究聚焦于利用多波长激光器技术开发高性能微波光子带通滤波器，旨在实现宽频段内高选择性、低插损信号处理。 本段落提出了一种基于多波长光纤激光器的可调谐带通微波光子滤波器。该滤波器采用可调谐多波长光纤激光器作为光源，结合相位调制器与色散器件，在普通单模光纤中通过将相位调制转换为强度调制的方式消除了低频共振峰，从而实现带通微波光子滤波功能。利用双折射光纤环镜输出谱中的一个窗口对多波长激光信号的频率进行加窗处理，使微波光子滤波器的边瓣抑制比提高了大约11 dB。通过调整偏振控制器来改变多波长光纤激光器中相邻波长之间的间隔，并结合普通单模光纤色散延时效应的作用，使得微波光子滤波器的通带中心频率可以在7.66 GHz范围内进行调谐。
     
  • 新的可见-近红外光谱特征波长选择方法
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    本研究提出了一种创新的可见至近红外光谱范围内特征波长筛选技术，旨在提高数据处理效率和分析准确性，为相关领域应用提供有力支持。 本段落提出了一种结合模拟退火(SA)算法与最小二乘法支持向量机(LS-SVM)的新方法（SA-LS-SVM），用于选择可见-近红外光谱中的特征波长。该方法利用LS-SVM作为识别器，并以识别率为目标函数，来提取最优的特征波长数量及其对应的特定波段。 我们选取了三种不同品牌的润滑油样本进行实验研究，通过应用SA-LS-SVM、主成分回归分析(PCA)和偏最小二乘法(PLS)，对这些样品进行了处理。随后利用反向传播人工神经网络(BP-ANN)来评估各种方法的识别预测效果。 结果显示，在751个数据光谱中，采用SA-LS-SVM仅需提取4个特征波长即可实现三种品牌润滑油的完全准确分类（即识别率达到100%）。相比之下，其他所有方法均未能达到这一精度。这表明了新提出的SA-LS-SVM算法在提高预测准确性的同时有效减少了模型变量的数量。 实验结果证明了该方法不仅能够显著减少建模所需的数据维度，并且还能极大提升对润滑油品牌的分类准确度。
     
  • 光纤光谱仪的光路模拟优化与波长标定
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    本研究聚焦于提高光纤光谱仪性能，通过光路模拟优化减少信号干扰，并精确进行波长标定，旨在提升测量精度和效率。 光学系统是光谱仪的关键组成部分，它决定了仪器的基本性能与体积大小。在详细分析了几种不同的光学系统的优缺点后，我们最终选择了交叉非对称切尔尼-特纳系统，并使用Zemax软件对其进行了优化设计。通过这一过程，确定了整体分辨率为1.8纳米，测量范围为200至900纳米。 接着利用Matlab软件求解最小二乘法三阶多项式的拟合系数，采用HG-1汞-氩校准光源进行波长的三阶曲线拟合校正，确保相对波长误差控制在0.05纳米以内。最后我们与USB4000光纤光谱仪进行了数据对比分析，结果表明我们的设计思路和方法是切实可行的。
     
  • iVISSA：新型波长区间选择方法-MATLAB开发
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    iVISSA是一款创新的MATLAB工具箱，专门用于光学成像系统中选择最优波长区间。它通过智能算法优化传感性能，适用于科研和工业应用中的光谱数据分析与处理。 一种区间选择方法结合了全局搜索和局部搜索来优化区间的定位、宽度以及组合方式。
     
  • 四选一多路选择器的EDA设计
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    本项目通过电子设计自动化(EDA)技术实现四选一多路选择器的设计与仿真，探讨其逻辑功能和优化方案。 多路选择器（又称为数据选择器）的功能是在选择变量的控制下从多个输入数据中选取某一路的数据输出至单一输出端口。对于一个具有2^n个输入和1个输出的多路选择器，它需要n个选择变量来决定哪个输入被选为输出。 典型的芯片是双4路数据选择器74153，它的引脚排列图和逻辑符号如图所示（虽然这里没有具体的图形展示）。该芯片包含两个独立的4路数据选择器。每个这样的选择器能够接收四组不同的数据输入，并产生一个单一的数据输出结果；这两个单独的选择器共享相同的控制信号。 74153芯片有总共16个引脚，其中包括8条用于数据输入（分别是1D0至1D3和2D0到2D3）、两条选择变量线(A1和A0)、两条输出线(分别为1Y和2Y)，以及两个使能控制端子(即1G和2G)。此外还有提供电源的引脚及接地的引脚各一条。 对于4路数据选择器，其输出函数可以表示为： \[ Y = m_i \] 其中\(m_i\)代表由选择变量构成的一个最小项（一个特定组合下的输入状态）。 多路选择器不仅能够执行基本的选择功能，还可以被用来实现其他复杂的功能如并行到串行的数据转换、序列信号的生成以及各种逻辑函数的操作。例如利用4路数据选择器74153可以来实现给定的一个三变量逻辑函数：由于该器件具有两个控制输入端子（即选择变量），因此在使用它去处理一个包含三个不同变量的函数时，可以选择任意两组作为这两个控制信号，其余的一组则用作输出结果。