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摘要

为获得包含布拉格反射器的太阳电池在电子辐照下的退化规律与机制,利用光学膜系软件Macleod设计出适用于晶格失配的GaInP/Ga(In)As/Ge三结太阳电池的布拉格反射器结构,并对嵌入该结构的三结太阳电池开展1 MeV的高能电子辐照实验,最后结合数值拟合方法对电池电学性能的退化进行了详细分析。结果表明:在布拉格反射器结构区域,最高反射率的理论值与实验值基本相符;随着辐照注量增大,三结电池各项电学参数的退化越发严重,短路电流退化率大于开路电压,三结电池在长波方向的外量子效率(EQE)退化逐渐严重,并且子电池Ge短路电流的退化率大于其他子电池;在相同的辐照条件下,随着辐照注量增大,布拉格反射器结构带宽区域的最高反射率逐渐衰减,但在辐照注量低于2×1 015e/cm 2时仍能提升短路电流,说明布拉格反射器结构对抗辐照具有积极作用。

PDF全文HTML全文 | 2020,40(16):1631001
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摘要

在现有的高分辨率、大尺度目标遥感图像的检测中,传统方法由于提取特征手段单一、速度慢而无法快速并准确地从光学遥感影像中实现机场目标的识别。受人类视觉系统层次认知的启发,提出了一种适用于中高分辨率光学遥感影像的机场目标检测网络(CLRNet)。首先构建深度残差块,并将其作为特征提取网络;然后基于生成的样本核心集,采用连续学习方式从海量遥感数据中逐次迭代,精调机场检测模型;经过连续学习得到了鲁棒性强、遗忘度低的检测模型,该模型可以准确快速地从海量复杂背景下的光学遥感影像中识别出机场目标,而且对薄云遮挡以及卫星拍摄不全的机场有较好的识别效果。选取国产吉林一号卫星影像数据集进行测试,结果表明:所提方法的检测精度mAP(IoU不小于0.5)可达0.9613,每景的检测时间为0.23 s。

PDF全文HTML全文 | 2020,40(16):1628005
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摘要

图像中的目标通常具有复杂的形状和尺寸,现有方法难以充分挖掘地物的显著性空间信息。基于此,提出一种基于显著性测度的形态学显著性剖面。首先,根据图像区域内部灰度和轮廓信息计算显著性测度,用于描述目标在场景中的重要程度,然后提取具有显著性测度局部极大值的重要区域,并通过多层级特征描述其空间信息。形态学显著性剖面的构造首先利用基于显著性测度的属性滤波滤除图像的冗余细节,并保留图像的显著结构;再根据图像中显著的组织结构生成层次化的空间特征。实验采用了两组高光谱数据集进行验证,实验结果表明所提算法的分类效果优于其他形态学特征提取算法。

PDF全文HTML全文 | 2020,40(16):1611001
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摘要

报道了一种基于空芯光纤的光泵浦中红外HBr气体激光器。用一台可调谐的窄线宽2 μm连续波掺铥光纤放大器泵浦一段充低压HBr气体的4.4 m反共振空芯光纤,通过将种子激光的波长精确调谐到HBr(同位素H 79Br)气体R(2)吸收线1971.7 nm附近,使得处于振动基态 v0的H 79Br分子跃迁至振动激发态v2,并在振动态v2与v1之间形成粒子数反转,通过跃迁选择定律同时激射出两条谱线R(2)和P(4),波长分别为3977.2 nm和4165.3 nm。当HBr气压为6.2 mbar时,4 μm激光最大输出功率为125 mW,相对于耦合进空芯光纤的泵浦光功率转换效率约为10%。通过进一步改善空芯光纤的传输损耗谱,提高泵浦光耦合效率,可大幅提升激光效率和输出功率,并且利用HBr分子的能级特性,将来有望实现大范围调谐的中红外激光输出。

PDF全文HTML全文 | 2020,40(16):1614001
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摘要

基于斜入射衍射光学元件的正常工作模式,建立了斜入射下入射角度和入射波长对双波段双层衍射光学元件衍射效率影响的数学模型,给出了对应双层衍射光学元件的优化设计方法。通过在入射角度范围内优化设计波长对,计算双层衍射光学元件微结构高度,确保了斜入射时双层衍射光学元件仍具有高衍射效率,弥补了双层衍射光学元件的缺陷。该方法能够指导双波段折衍混合成像系统的设计,也可以扩展至多波段多层衍射光学元件的设计中。依据该方法,设计了一套基于双层衍射光学元件的中/长波双波段折衍混合光学系统。结果表明,与常规设计相比,该方法的设计理论更加合理,设计结果更优。

PDF全文 | 2020,40(16):1605001
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摘要

采用单波长反射式椭偏仪以及多次旋转样品的方法,实现了光轴平行于表面的各向异性晶体光学参数的测量。分析了单波长椭偏法测量各向异性晶体光学参数的原理,改进了模拟退火单纯形联合反演算法,利用数值模拟讨论了光入射角、样品光轴取向、旋转角度及其定位误差对测量结果的影响。实验结果表明,该方法测量晶体的主折射率、吸收系数及光轴方位角的精度分别为0.0001~0.0003、0.000001~0.000400、0.02°~0.40°,具有较好的自洽性和准确性。

PDF全文HTML全文 | 2020,57(15):152401
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摘要

数据量的不断增长给信息存储带来巨大挑战。脱氧核糖核酸(DNA)具有寿命长、稳定性好、维护率低和容量高等先天优势,被公认为一种有潜力的自然信息存储介质。鉴于此,提出一种新的DNA信息存储方案,该方案采用Raptor码将二进制文件转换为DNA碱基序列,并结合DNA自身结构的特点引入四进制RS(Reed-Solomon)纠错码,保障信道传输的可靠性,此外提出GC(鸟嘌呤和胞嘧啶碱基)含量及均聚物的筛选方案,降低DNA的合成、测序难度及错误率。最后将文本、图片和音频等不同格式的文件分别通过该存储框架后编码为碱基序列,并进行生物实验合成DNA以实现信息的存储。实验结果表明:基于Raptor码的DNA存储框架的每个碱基的平均编码效率为1.49 bit,使用生物实验合成的DNA能够无错误恢复文件,具有良好的信息存储性能。

PDF全文HTML全文 | 2020,57(15):151701
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摘要

利用激光烧蚀聚酰亚胺薄膜制备石墨烯材料薄膜,辅助氧等离子体处理制备表面具有更多含氧官能团数量的石墨烯薄膜。采用扫描电子显微镜分析薄膜表面形貌,制备的石墨烯材料具有微孔结构。通过X射线光电子能谱分析石墨烯表面元素含量,经氧等离子体处理后,石墨烯氧含量(原子数分数)达到15.6%。利用接触角测量表征石墨烯薄膜水下疏油性质,在水中薄膜与三氯甲烷液体的接触角约为150°。该方法为大批量制备具有水下疏油特点的石墨烯薄膜提供可行性方案。

PDF全文HTML全文 | 2020,57(15):151408
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摘要

针对高功率大口径Nd∶YAG板条放大器自发辐射放大(ASE)的问题,基于几何光学光线追迹手段,提出了一种简化的ASE三维计算模型,修正了荧光侧面的漫反射情况以及受激发射截面温度效应引入的计算误差。通过数值仿真确定了大口径板条(尺寸为150.2 mm×40.0 mm×2.5 mm)各个表面上的荧光反射对ASE效应的贡献权重,计算了不同泵浦功率下小信号的增益情况。通过板条放大实验分析了ASE效应对板条放大性能的影响,并与模拟结果进行对比,验证了计算模型的有效性。

PDF全文HTML全文 | 2020,57(15):151402
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摘要

正弦结构光场普遍应用于精密光学的三维测量,其正弦性直接或间接影响三维测量的精度。根据正弦条纹的周期性和对称性等几何特征,以计算机产生的标准正弦条纹单个周期作为编码对象,提出一种“S”型路径误差扩散的二元编码方法。整个正弦结构光模板通过周期性复制编码单元来实现,再通过高分辨率光刻技术加工制作在镀铬玻璃基板表面上。模板调制照明光源后,表征二元编码特征的高频信息直接被投影光学系统滤波,而表征正弦条纹信息的低频信息得以保留,从而实现正弦结构光场。最后建立光学系统的光学传递特性模型,对其固有的低通滤波机制进行解释。通过计算机模拟和实验进行验证,结果表明提出的正弦结构光场编码方法和制作工艺具有可行性。

PDF全文HTML全文 | 2020,57(15):151203
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摘要

光动力疗法(PDT)是一种联合利用光敏剂、光和氧分子,通过光动力反应选择性治疗恶性肿瘤和良性疾病的微创疗法。光源作为PDT的三大关键要素之一,其发光波长、照光方式以及剂量直接决定PDT疗效。针对临床治疗对光源的性能需求,探讨了发光二极管(LED)作为PDT光源的技术优势。深入介绍了LED阵列光源,以及用于发展可穿戴式、可植入式新型PDT光源的有机LED、量子点LED和无线驱动LED的研究进展。全面总结了LED在离体细胞、活体动物以及临床PDT等方面的应用现状。研发波长可切换的多波长LED并实现照光区域和剂量的实时调控是未来智能个性化PDT光源的发展趋势。

PDF全文HTML全文 | 2020,57(15):150001
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摘要

由于水体及水中的悬浮粒子对光的吸收和散射作用,水下观测到的图像呈现出模糊、对比度低、噪声严重等问题,加大了水下图像分析与理解的难度。为了克服这些缺陷,以水下光学成像模型为基础,提出了一种基于拉普拉斯算子先验项的,可同时去雾、去噪的快速变分复原方法。首先,根据水下光学成像模型设计变分模型的数据项和规则项,对拟恢复图像采用拉普拉斯算子先验项作为变分能量方程的规则项。然后,采用改进后的红通道先验估计得到全局背景光,结合红通道先验估计得到每个通道的透射率图。为进一步提高计算效率,引入交替方向乘子法(ADMM)对所提出的模型进行交替优化迭代求解。实验结果表明,该算法能有效地去除水雾,抑制水下图像的噪声,提高图像的对比度和清晰度。

PDF全文HTML全文 | 2020,57(16):161026
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摘要

分焦平面(DoFP)偏振相机的相邻像元具有不同的偏振方向,会导致成像分辨率的损失。双线性插值和滑窗算法能够提高成像分辨率,因此,对双线性插值算法和滑窗算法的数学关系进行了分析,计算了两种算法处理边缘后的线性偏振度(DoLP)。分析表明,双线性插值算法得到的斯托克斯矢量是滑窗算法在四个方向上处理结果的平均值,在边缘区域,滑窗算法处理后的DoLP大于双线性插值算法。将两种算法分别应用于原始DoFP图像,并通过视觉、DoLP图像的统计直方图和均值进行评价。实验结果表明,与双线性插值算法相比,滑窗算法在边缘处产生较强的伪DoLP信息,更能凸显图像的边缘。

PDF全文HTML全文 | 2020,57(16):161014
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摘要

壁画图像具有结构细节丰富,纹理复杂、色彩多变的特点,而基于卷积神经网络的图像超分辨率算法重建的壁画图像存在纹理模糊和边缘锯齿效应的问题。因此,提出了一种基于多尺度残差注意力网络的壁画图像超分辨率重建算法。首先,通过多尺度映射单元,用不同尺度的卷积核直接对低分辨率壁画图像进行特征提取;然后,将融合后的特征图输入残差通道注意力块,使网络从全局信息出发对各个特征图进行权值优化,增强网络模型的深度映射能力;最后,在网络末端引入亚像素卷积层,重新排列像素,得到重建的高分辨率壁画图像。实验结果表明,本算法可以减小重建误差,增强重建壁画图像的边缘及结构信息,使重建的壁画图像纹理细节更丰富。

PDF全文HTML全文 | 2020,57(16):161012
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摘要

为了满足工业上对织物缺陷检测的实时性要求,提出一种基于S-YOLOV3(Slimming You Only Look Once Version 3)模型的织物实时缺陷检测算法。首先使用K均值聚类算法确定目标先验框,以适应不同尺寸的缺陷;然后预训练YOLOV3模型得到权重参数,利用批归一化层中的缩放因子γ评估每个卷积核的权重,将权重值低于阈值的卷积核进行剪枝以得到S-YOLOV3模型,实现模型压缩和加速;最后对剪枝后的网络进行微调以提高模型检测的准确率。实验结果表明:对于不同复杂纹理的织物,所提模型都能准确检测,且平均精度均值达到94%,剪枝后检测速度提高到55 FPS,所得的准确率与实时性均满足工业上的实际需求。

PDF全文HTML全文 | 2020,57(16):161001
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摘要

叠层扫描成像和傅里叶叠层扫描成像可增大视场和提高分辨率。基于多距离/多高度轴向扫描和薄柱透镜旋转扫描的计算成像技术采用相位恢复算法,可以高精度重建目标的复数光场。这些成像技术在扩大视场和提高分辨率方面具有显著优势。介绍了含变参数的光学相干衍射系统在计算成像方面的研究进展。作为间接成像形式,多参数成像技术是一类将衍射成像与算法相结合的计算成像技术,实现了复值光场的精确多维表征。

PDF全文HTML全文 | 2020,57(16):160001
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摘要

减阻对于船舶运输有重要意义。采用超快激光在6061铝合金表面制备多种形状的微纳沟槽结构,研究了飞秒激光制备微纳结构工艺以及微U形沟槽结构表面的减阻性和耐蚀性。研究结果表明:调控超快激光加工参数与扫描路径可以快速制备出各种形状的微沟槽结构,其表面布满烧蚀产生的纳米颗粒,呈超亲水表面;与未经处理的表面相比,周期宽度分别为28 μm和50 μm、深度分别为20 μm和25 μm的两种微U形沟槽结构表面在水槽移动对比实验中的运动时间分别缩短了4.3%和11.6%,表明其水面阻力明显降低;将两种微U形结构表面进行低自由能修饰后形成超疏水表面,将这两种表面在3.5%NaCl溶液中进行耐蚀性测试,其表面腐蚀速率较超疏水处理前分别降低了87%和73%。超快激光制备的微纳结构具有较好的减阻性和耐蚀性,应用前景良好。

PDF全文HTML全文 | 2020,47(08):0802005
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摘要

高精细度光学微腔是强耦合腔量子电动力学(QED)实验系统的核心。然而,受限于光学微腔有限的介入空间,被光学腔俘获的原子内态很难得到有效的初始化处理。通过选用与原子基态及更高阶激发态相互作用的光场,有效避免了微腔腔镜对介入空间的限制,实现了对光学微腔内的原子内态的光泵浦及原子态(自旋极化)的有效制备。同时,基于强耦合光学微腔与腔内不同原子内态的耦合强度差异,建立了一套用于描述和优化腔内原子极化率的模型,最终获得了85%的腔内铯原子的态制备效率。

PDF全文HTML全文 | 2020,47(08):0812001
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摘要

临近空间风场数据对飞行器的姿态控制和飞行安全具有重要意义。针对中国科学院上海光学精密机械研究所自行研制的可搭载于临近空间飞行器的直接探测多普勒激光测风雷达(DWL)原理样机,介绍了其工作原理、系统结构,并给出了相关的技术参数。对该DWL原理样机进行了地面自测试实验,并将反演结果与相干探测激光测风雷达(CDL)和探空气球的测量结果进行了对比。结果显示:该DWL原理样机反演的近地面的风速风向结果与CDL和探空气球的测量结果具有良好的一致性。在0.3~1.1 km的高度范围内,以CDL的测量结果为基准,该DWL原理样机反演的风速均方根误差(RMSE)为1.38 m/s,风向均方根误差为9°;在0~3 km的高度范围内,以探空气球的测量结果为基准,该DWL原理样机反演的风速均方根误差不大于2.1 m/s,风向均方根误差不大于10°。

PDF全文HTML全文 | 2020,47(08):0810003
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摘要

阿秒瞬态吸收(Attosecond Transient Absorption, ATA)谱是一种非常有用的研究原子分子中亚飞秒时间尺度超快动力学的技术。通过数值求解含时薛定谔方程,模拟了氢分子离子( H2+)在近红外(NIR)和深紫外(XUV)强复合激光场中的演化,对比了 H2+在核动和不动两种情形下ATA谱的异同。研究结果显示,当核不动时,所得的ATA谱与原子下的结构类似;当核动时,ATA谱呈现出丰富的周期调制的吸收线结构,而且其调制周期恰好等于NIR光周期的一半。通过分析 H2+的电离解离特性,证实了该半周期调制是源于 H2+基态和激发态的不同量子跃迁路径间的干涉。对比两种情形下的ATA谱,可以看出核运动对分子ATA谱的显著影响。

PDF全文HTML全文 | 2020,47(08):0801004
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摘要

Interaction of acoustic waves and microbubbles occurs in numerous biomedical applications including ultrasound imaging, drug delivery, lithotripsy treatment, and cell manipulation, wherein the acoustically driven microbubbles routinely act as active microscale oscillators or actuators. In contrast, microbubbles were utilized here as passive receivers to detect broadband ultrasound waves in aqueous environments. The microbubble was photothermally generated on a microstructured optical fiber (MOF) tip, forming a flexible Fabry–Pérot cavity whose gas–water interface was sensitive to ultrasound waves. The MOF severed as both a low-loss waveguide and a compact light condenser, allowing high-efficiency generation and stabilization of ultrasmall microbubbles. Integrated with all-fiber interferometry, a 10 μm diameter microbubble exhibited a low noise-equivalent pressure level of 3.4 mPa/Hz1/2 and a broad bandwidth of 0.8 MHz, capable of detecting weak ultrasounds emitted from red blood cells irradiated by pulsed laser light. With advantages of high sensitivity, compact size, and low cost, the microbubble-based ultrasound sensor has great potential in biomedical imaging and sensing applications.

    PDF全文HTML全文 | 2020,8(10):1558-1565
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    摘要

    Heterogeneously integrated lasers in the O-band are a key component in realizing low-power optical interconnects for data centers and high-performance computing. Quantum-dot-based materials have been particularly appealing for light generation due to their ultralow lasing thresholds, small linewidth enhancement factor, and low sensitivity to reflections. Here, we present widely tunable quantum-dot lasers heterogeneously integrated on silicon-on-insulator substrate. The tuning mechanism is based on Vernier dual-ring geometry, and a 47 nm tuning range with 52 dB side-mode suppression ratio is observed. These parameters show an increase to 52 nm and 58 dB, respectively, when an additional wavelength filter in the form of a Mach–Zehnder interferometer is added to the cavity. The Lorentzian linewidth of the lasers is measured as low as 5.3 kHz.

      PDF全文HTML全文 | 2020,8(10):1551-1557
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      摘要

      太赫兹(THz)波对非极性材料有较好的穿透性,对生物医学组织无电离效应,因而非常适合无损检测、生物医学成像等应用。THz量子阱光电探测器(THz QWPs)具有响应速度快、响应率高、噪声等效功率低、体积小的特点。相较于其他探测器,THz QWPs作为成像系统接收器时,系统具有成像分辨率高、成像速度快、成像信噪比高、结构紧凑等优势。本文综述了基于THz QWPs的成像研究进展,并对成像系统核心指标的影响因素进行了分析和总结。采用更稳定的装置固定THz QWPs,提升器件响应速度、探测灵敏度、阵列规模,可以有效提升系统各项核心性能。

      PDF全文光电工程 | 2020,47(05):190667
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      摘要

      报道了应用准连续光抽运光子晶体光纤产生超连续谱时的一种现象,并根据调制不稳定和数值解薛定谔方程证明此现象为调制不稳定性.在实验中发现有两个波峰,与中心波长之间的距离分别为27.08 nm和32.72 nm,经过对比和分析数值结算和实验结果非常吻合,说明调制不稳定性在准连续光抽运光子晶体光纤产生超连续谱过程中起着重要的作用.

      PDF全文光子学报 | 2010,39(04):639
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      摘要

      In laser-pointing-related applications, when only the centroid of a laser spot is considered, then the position and angular errors of the laser beam are often coupled together. In this study, the decoupling of the position and angular errors is achieved from one single spot image by utilizing a neural network technique. In particular, the successful application of the neural network technique relies on novel experimental procedures, including using an appropriate small-focal-length lens and tilting the detector, to physically enlarge the contrast of different spots. This technique, with the corresponding new system design, may prove to be instructive in the future design of laser-pointing-related systems.

        PDF全文HTML全文 ing | 2020,8(03):e28
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        摘要

        用无狭缝红外光谱仪获得了山东地区云对地闪电回击过程的近红外光谱,并与可见光波长范围的闪电回击光谱进行了对比分析.根据近红外光谱的结构特征,讨论了闪电通道等离子体的光谱辐射顺序以及不同波段连续光谱的主要辐射机制,研究得出:可见光谱主要是闪电回击初期和发展阶段的辐射;近红外光谱主要是闪电发展后期的辐射;可见波段的连续光谱主要来自韧致辐射的贡献,而红外部分的连续光谱主要来自复合辐射的贡献.由分析结果推断:闪电通道等离子体的复合过程是闪电产生O3、NOX的主要途径,复合过程中的氧吸附作用和去吸附过程是近红外光谱中氧原子谱线增多的重要原因,也是OI 777.4 nm相对强度比较大的主要原因.

        PDF全文光子学报 | 2010,39(06):998
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        摘要

        利用最小二乘拟合法分析了光子晶体的能带结构,定量分析了二维光子晶体的色散参量.为了考虑脉冲各频率的作用,通过引入与频率分量相关的权重因子,从而解析了群速度和平均群速度色散,进而解析出脉冲波络渐变的理论结果.通过FDTD数值模拟后,发现数值模拟结果与理论解析结果完全相吻合.本文处理光子晶体的色散参量的方法,为制作光子晶体色散器件如光子晶体色散补偿器、脉冲展宽和压缩器有一定的借鉴作用.

        PDF全文光子学报 | 2010,39(08):1505
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        摘要

        设计了一套无损检测光波沿人体经络传输特性的自动测量系统,测量808 nm光波沿人体经络及其周边非经络组织的漫射光强度,分析不同的激光输出功率对组织相对衰减率的影响.运用生物组织中光子传输理论的近似漫射法对实验结果进行分析,发现经络与周边非经络组织之间的光传输特性存在差异,这种差异性具有明显的医学统计意义(P<0.05).另外,还发现手厥阴心包经上的平均相对衰减因子比足太阴脾经小,可以得知,它们的光学特性参数存在差异.研究表明激光输出功率对组织的相对衰减率没有影响,证明了相对衰减率是由组织的光学特性决定的.

        PDF全文光子学报 | 2010,39(s1):29
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        摘要

        针对Z切割铌酸锂晶体在中心波长为800 nm、重复频率为76 MHz的飞秒脉冲激光下,利用放大倍数为40、数值孔径为0.65的会聚透镜聚焦,研究了扫描速度和扫描次数的变化对刻写光波导结构的影响,分析了波导结构变化的原因,并测试了1×2光波导功分器的通光性能.实验结果表明:在采用横向扫描、聚焦深度为350~400 μm、扫描速度为100 μm/s和激光功率为250 mW时,获得较理想的铌酸锂光波导,1×2光波导功分器的输出功率分布基本达到均分.

        PDF全文光子学报 | 2011,40(12):1799
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        摘要

        数字视频质量评价在视频压缩、处理以及视频通信领域中有着十分重要的作用.本文在现有视频质量评价方法以及对人类视觉特性研究的基础上,提出了一种基于梯度和运动估计的视频质量评估方法.该方法充分考虑了视频图像的边缘特性、各帧之间的时间相关性以及画面中场景的变化对视频质量的影响等因素.实验结果表明,该方法对基于H.264编码的失真视频有更好的评价效果,与人类视觉的主观评价结果一致.

        PDF全文光子学报 | 2011,40(10):1547
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        摘要

        Recently, it was predicted that extraordinary light waves in hyperbolic metamaterials may exhibit two-time physics behavior. We report experimental observation of this effect via investigation of gravity-like nonlinear optics of iron/cobalt-based ferrofluid hyperbolic metamaterials. In addition to conventional temporal coordinates, the spatial coordinate oriented along the optical axis of the metamaterial also exhibits timelike character, which leads to very unusual two-time physics behavior in these systems on small scales.

          PDF全文HTML全文 Advanced Photonics | 2020,2(05):056001-56001
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          摘要

          提出了一种真实场景三维视频采集及彩色显示的方法.设计了一种采用条纹投影的实时三维成像系统及采用液晶空间光调制器的实时全息彩色三维显示系统.在三维成像系统中采用π相移正弦条纹与编码图案结合实现绝对相位测量,从而可以测量孤立物体.同时对采用数字微镜的投影仪进行改造,实现高速投影,并与高速摄像机配合实现三维视频采集.首先利用实时三维成像系统同时获取三维场景的彩色强度像和距离像; 然后根据这些三维成像数据, 设计和制作计算菲涅耳全息图; 最后在实时全息彩色三维显示系统中再现.三维信息的采集和显示速度达到了60帧每秒.

          PDF全文光子学报 | 2011,40(11):1706
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          摘要

          提出一种基于两步正交相移干涉的光学图像加密技术.这种相移干涉数字全息只要记录两幅干涉图,不需要记录物光波和参考光波的强度信息,就可以再现没有零级像和共轭像的再现像.物光波对应的光路经过两次菲涅尔变换,并结合双随机相位编码.参考光分别引入0和π/2相位,用数字化记录介质记录两幅数字全息图作为加密图像.解密时只要获得正确的密钥,经过简单的计算就可以重建清晰的原始图像.模拟实验验证了它的可行性和有效性,分析了抗裁剪和噪音的鲁棒性.

          PDF全文光子学报 | 2012,41(01):72
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          摘要

          在密集波分复用系统中,多波长DFB激光器阵列与多模干涉耦合器集成光源器件具有重要的应用前景.为了研制多波长集成光源中的宽带可用低损耗光耦合器,利用三维有限差分光束传播法仿真设计了一种具有强限制作用的InP/InGaAsP材料的多模干涉型耦合器.输入/输出端波导均采用楔形结构以降低多模干涉型耦合器的插入损耗,提高各个输出端口的出光平衡度.根据仿真结果,结合波导芯层为采用外延生长设备,采用反应离子刻蚀工艺制作了1×乘4多模干涉型耦合器.利用自动对准波导耦合测试系统对所制作器件的插入损耗和出光平衡度进行测量.测试结果表明,该器件在1 550 nm波长附近的40 nm带宽范围内获得了约2.6 dB的通带平坦度,在1 550 nm通信波长处,器件的插入损耗低于10 dB.

          PDF全文光子学报 | 2012,41(03):299
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          摘要

          为消除温度变化对共形光学导引头像质的影响, 利用光学被动消热差理论对具体设计方法进行实际分析.根据消热差条件选择合理的透镜材料组合, 利用衍射元件特殊的光热特性采用折/衍混合结构进行消热差设计.采用椭球形共形整流罩结构减小空气阻力, 降低导弹头部气动加热效应, 利用三片式反远距结构实现短焦大视场系统设计.该系统工作波段为3~5 μm, 系统F/#为2, 视场角为±90°; 凝视结构的导引头光学系统后工作距达22.8 mm, 为制冷型探测器留有足够的空间; 冷光阑效率为100%; 在-40℃~60℃温度变化范围内, 15 lp/mm处全视场MTF值均大于0.4, 满足高准确度定位导引头系统对成像质量的要求, 保证了系统的轻小型设计.

          PDF全文光子学报 | 2013,42(04):462
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          摘要

          为保证光位移传感器的工作性能, 输入光源在500~800 nm波长范围内需具有较高的光谱能量, 照明用LED波长在700 nm以上光谱能量陡降, 限制了传感器的工作范围.针对照明用LED光谱能量不足的问题, 研制出适用于色敏解调光位移传感器的宽带LED光源.首先利用单色仪对光位移传感器色敏元件WS7.56的性能进行了测试, 依据色敏解调结果提出了光位移传感器正常工作所需的输入光源的光谱能量阈值.在照明用LED光谱特性基础上, 配比掺杂氮氧化物红色荧光粉提升LED红光及近红外光光谱能量, 得到了满足输入光源光谱能量阈值的宽带LED.最后, 对该宽带LED光位移传感器进行了位移测量实验, 实验结果较使用照明用LED光源有明显改善, 位移解调线性度良好.本文研制的宽带LED光源体积小、效率高, 是光位移传感器较为理想的宽带光源.

          PDF全文光子学报 | 2013,42(03):311
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          摘要

          基于0.5 μm标准Biplor、互补金属氧化物半导体和双扩散金属氧化物工艺设计了两种不同结构不同尺寸的光电探测器,包括传统的P+/N-EPI/BN+结构光电探测器和多叉指P+/N-EPI/BN+结构的光电探测器.通过仿真优化设计了光电探测器的结构参量和性能,测试结果表明:多叉指状P+/N-EPI/BN+光电探测器能够改善650 nm的响应度以及降低结电容.选择该结构大面积P+/N-EPI/BN+光电探测器用于和跨阻放大器以及后端放大器的单片集成,采用0.5 μm标准Biplor、 互补金属氧化物半导体和双扩散金属氧化物工艺实现了一个用于650 nm塑料光纤通信的单片集成光接收芯片.该光接收芯片的测试结果表明:对650 nm的入射光,在160 Mb/s速率的伪随机二进制序列以及小于10-9的误码率条件下,光接收芯片的灵敏度为-15 dBm,并能得到清晰的眼图.因此,本文设计的光电探测器可以很好地应用于宽带接入网中的高速塑料光纤通信系统的光接收芯片中.

          PDF全文光子学报 | 2014,43(03):313002
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          摘要

          在正交频分多址无源光网络上行传输中,不同光网络单元的上行信号如果采用相同波长的不同激光器将会产生光拍频噪声,使得光网络单元的无色性难以实现.本文以正交频分多址无源光网络为研究对象,通过对系统结构的研究和相关公式的推导,分析了信号上行传输中光拍频噪声的产生原因和避免方式.针对下行发送上行载波结合光线路终端相干接收的光拍频噪声避免方案进行了仿真研究.分析了系统的抗色散方案以及色散累积和训练序列长度对系统性能的影响,给出了优化的参数设置,为系统实际应用提供了理论参考.

          PDF全文光子学报 | 2014,43(07):706008
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          N/A N/A N/A N/A N/A N/A 

          摘要

          We are developing an optical layer2 switch network that uses both wavelengthdivision multiplexing and timedivision multiplexing technologies for efficient traffic aggregation in metro networks.For efficient traffic aggregation,path bandwidth control is key because it strongly affects bandwidth efficiency.For this paper,we propose a dynamic timeslot allocation method that uses periodic information of difference values of traffic variation.This method can derive nearoptimal allocation with lower computational cost,which enlarges the maximum available network size compared with conventional timeslot allocation methods.Numerical results show that the proposed method enables dynamic path control in 1Knodescale optical layer2 switch network,which leads to costeffective metro networks.

            PDF全文光子学报 | 2014,43(07):706002
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            N/A N/A N/A N/A N/A N/A 

            摘要

            Center wavelength shift of vertical cavity surface emitting laser light in arrayed waveguide gratings is verified with mathematical and experimental analysis.It is induced by the linearly increasing trend of optical power of vertical cavity surface emitting laser by bias current increase.It is retrieved effectively to the original center wavelength by simple correction method of compensation.This was done for application of vertical cavity surface emitting laser as a light source in optical line terminal of wavelength division multiplexingpassive optical network.

              PDF全文光子学报 | 2014,43(07):706001
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              摘要

              激光被称为“最快的刀”、“最准的尺”、“最亮的光”,与原子能、计算机、半导体并称为20世纪新四大发明。大功率半导体激光器在工业加工、医疗美容、光纤通信、无人驾驶、智能机器人等方面有着广泛的应用。如何实现大功率半导体激光光源,一直以来都是国际的研究前沿和学科热点。本文简述了大功率半导体激光器的发展历史,综述了大功率半导体激光器的共用技术,包括大功率芯片技术和大功率合束技术,并在最后

              PDF全文 | 2021,41(01):011401
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              摘要

              单频光纤激光器在激光武器、激光雷达、空间激光通信、相干光通信、高精度光谱测量、引力波探测等领域有着广泛的应用前景,受到了研究者的极大关注。本文从1.0 μm、1.5 μm、2.0 μm三种典型工作波段进行归类,综述了单频光纤激光器的国内外研究现状,涵盖了单频光纤激光产生、噪声抑制、线宽压窄、连续与脉冲单频激光放大等技术。此外,结合了本课题组在单频光纤激光器方面的研究工作,着重介绍了基于单振荡

              PDF全文 | 2021,41(01):011402
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              摘要

              陶瓷激光器是一种以透明陶瓷材料作为增益介质的激光器。与单晶相比,透明陶瓷具有制备周期短、烧结温度低、容易制备成大尺寸、在激活离子高掺杂浓度下能保证良好的光学均匀性、可设计制备成各种复合结构等优势,近年在高功率、超短超强激光输出方面发展迅速,产生了一系列里程碑式的研究成果。本文回顾了陶瓷激光器的起源和发展历程,总结了透明陶瓷在高功率、超短超强脉冲激光输出和特殊波长激光输出等方面的

              PDF全文 | 2021,41(01):011601
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              摘要

              随着第五代移动通信技术的正式商用,全球网络流量的需求呈爆炸式增长,传统单芯单模光纤通信系统的容量已接近香农极限,实现通信系统的升级扩容迫在眉睫。空分复用光纤通信系统利用空间维度复用,可有效解决未来通信系统的扩容难题,而空分复用光纤放大器是其不可或缺的核心器件和研究焦点之一。当多信道功率增益不均衡时,功率差将会随传输距离的增加不断累积,导致中断概率和接收端误码率升高,最终直接影响

              PDF全文 | 2021,41(01):010601
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              摘要

              在实际光纤周界安防系统中,既要求判断入侵事件类别,又要求对各类事件发生的可能性做全面评估。对此提出一种基于ARMA建模与Sigmoid概率拟合的入侵事件识别方法。在判断入侵事件类别方面,将光纤振动信号的ARMA建模系数与信号自身过零率相结合而构造出特征向量,并将其馈入支持向量机,实现对攀爬、敲击、晃动、剪切、脚踢和撞击六种常见的入侵动作的识别;在评估各类事件的发生可能性方面,引入Sigmoid模型对

              PDF全文 | 2020,47(10):100604
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              摘要

              摘 要 以银纳米材料作为活性基底构建表面增强拉曼散射(SERS)检测系统可用于改善拉曼技术对生物活性物质检测时信号弱的缺点。本文利用该增强技术对滑膜型关节液进行拉曼光谱检测并作统计分析。本研究选取18个滑膜型关节炎病人的关节液样本和15个健康人的关节液样本进行SERS检测,收集SERS光谱数据,并采用谱峰归属法、主成分分析(PCA)和线性判别分析(LDA)算法对样本数据进行分析。结果表明患有关节炎病人的多糖

              PDF全文 | 2021,58(01):01171
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              摘要

              提出一个新的基于轻量级注意力机制的网络框架。在YOLOv3主干网络的基础上,使用深度卷积和点卷积代替标准卷积设计特征提取网络,加快模型的训练,提高检测的速度,然后引入注意力机制模块进行模型速度和精度的权衡,最后通过增加多尺度提取更多网络层的特征信息,同时使用K-means++ 聚类算法进一步优化网络参数。实验结果表明,该方法可以显著提高人脸检测模型的性能,在Wider Face数据集上可以达到94.08%的准

              PDF全文 | 2021,58(02):021010
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              摘要

              本文首次报道了一种基于Yb3+:YAG/Cr4+:YAG/YAG键合晶体的激光二极管端面泵浦被动调Q拉曼黄光激光器。由键合晶体产生被动调Q的基频激光依次通过拉曼晶体YVO4和倍频晶体KTP,最终获得578.5nm的激光输出。本文采用耦合腔结构以降低拉曼光和倍频光的损耗,并采用标准具抑制双波长运转以提高倍频的转换效率。当入射泵浦为9.51W时,我们检测到183mW的578.5nm黄光输出,相应的脉冲宽度为6.537ns,脉冲重复频率为6.542k

              PDF全文 | 2021,58(01):01144
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              摘要

              作为三维重建的关键技术,双目立体匹配根据视差原理将平面视觉转化到三维立体视觉。针对目前的局部立体匹配算法易受光照等因素的影响、在弱纹理和深度不连续区域匹配精度低的问题,本文所提立体匹配算法在代价计算阶段将改进的Census代价与梯度代价进行融合,然后采用引导滤波算法对图像进行多尺度代价聚合,接着采用赢家通吃(WTA)算法进行初始视差计算,最后采用左右一致性检测、中值滤波进行视差后处理,

              PDF全文 | 2021,58(02):02158
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              摘要

              车轮廓形动态检测时线激光传感器只能安装在轨道旁作业,无法保证线激光测量平面与车轮表面交线通过车轮轮心,导致采集到的大量车轮廓形数据产生仿射变形,难以用传统迭代最近邻方法(ICP)准确匹配来保证测量精确性与鲁棒性。本文提出一种基于感兴趣域的加权尺度迭代最近邻算法(ROI-RSICP),实现存在仿射畸变的磨耗车轮廓形精确测量。首先,根据车轮廓形磨耗特征和大量车轮磨耗数据,采用PointNet深度学习网络

              PDF全文 | 2020,47(11):110406
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              摘要

              提出了一种针对高分辨率遥感影像中分类法提取的建筑物轮廓不规则问题而设计的逐级优化规整建筑物轮廓的方法。根据分类验证思想提取的建筑物初始结果,首先提取建筑物初始轮廓进行多边形拟合,并获取与建筑物轴线倾斜程度相一致的最佳拟合外接矩形,然后将建筑物轮廓线段与最佳拟合外接矩形边界进行等分并比较两者之间的单向Hausdorff距离,对距离较小且满足替换条件的轮廓线段等分点利用对应的最佳拟合外接矩

              PDF全文 | 2020,47(10):101002
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              摘要

              根据国际上公开发表的依据1969-1972年美国Apollo 11、14、15宇航员放置在月球上的三个角反射器以及1970-1971年苏联无人登月车放置的两个角反射器而进行的月地之间激光测距的论文和技术文献讨论了月球激光测距中的几个关键物理和技术问题,主要包括:1)角反射器指向与其月面位置的精确定位;2)角反射器激光回波信号的确认;3)接收信号强度与信噪比;4)测距结果的精度;5)满月时为什么不适于测距;6)地球

              PDF全文 | 2021,41(01):011202
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              摘要

              在激光雷达的光机设计中,由于各项参数需要满足实际项目的指标需求,会导致激光雷达的光源中心与机械旋转中心不重合,进而导致点云图像产生弯曲,严重影响激光雷达的性能。因此文章结合三维雷达的实际扫描情况,首先分析了激光雷达点云图像产生弯曲的原因并推导出每一条扫描线的误差计算公式。通过修正参数的方式,将相对坐标系下的像素点转化成世界坐标系下的深度值,从而完成坐标系的转换,最终修正点云图像

              PDF全文 | 2021,58(01):01145
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              摘要

              空间激光通信技术长期以来都是通信和载荷技术领域的研究热点,具有大带宽、高速率等特点。高轨中继卫星是星间数据传输的骨干节点,随着激光通信技术成熟,激光通信链路已成为国内外高轨中继卫星数据传输的可靠技术手段。本文对国内外高轨卫星激光中继链路最新发展动态及其未来发展规划进行综述,为我国建设空间激光信息网络提供参考。

              PDF全文 | 2021,58(05):05002
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              摘要

              在微型激光投影技术领域中,MEMS激光扫描投影技术是当前的热门方向,传统的方案是采用单体式二维MEMS微镜作为扫描机构,其制造工艺复杂且在工作过程中存在失效率高的现象。本文提出采用成本更低廉的两个一维静电式MEMS微镜进行封装组合得到二维扫描器件模组,通过对器件的设计和制造工艺的研究,最终研制出MEMS二维扫描器件原型,整个器件模块结构紧凑、制造工艺简单、成本低、可靠性高且易于批量制造。实验结

              PDF全文 | 2021,58(01):01231
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              摘要

              应用于激光陀螺的高反镜在加工安装过程中表面不可避免的引入疵病,疵病会对入射光产生调制作用引发光散射。为研究划痕状疵病尺寸发生改变时散射场变化的规律,采用有限元法(FEM)基于多物理场仿真软件建立高反镜表面截面形状为矩形的单划痕疵病散射模型,改变疵病宽度、深度通过仿真计算得到激光散射场的空间分布变化;搭建积分散射测量系统对已知不同深宽的疵病进行检测,并与理论仿真结果进行了对比。实验

              PDF全文 | 2021,58(01):01121
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              摘要

              遥感图像分类是图像分析的重要组成部分,其中分类后精度评定是判定图像分类效果的主要依据。目前,分类后精度评定常采用随机验证点作为评定参数,容易造成评定的分类结果精度不高。本文提出基于规则验证点的面向对象分类精度评价方法,在使用支持向量机、CART决策树和K最近邻进行分类的基础上,分别采用基于规则验证点和随机验证点对分类结果进行精度评定。实验结果表明,本文提出的方法比传统的随机验证点得

              PDF全文 | 2020,57(24):24112
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              摘要

              摘要:目的 基于深度学习的目标跟踪算法将卷积深层输出结果作为特征,虽然准确度高但耗时长;基于融合特征 的目标跟踪算法按照响应值融合目标特征,跟踪速度快,但降低了准确度。为兼顾目标跟踪算法的时效性和准确度, 提出基于相似性特征估计的目标跟踪算法。方法 首先利用 SIR 滤波粒子构建目标观测模型,其中包括选择粒子状 态、转移系统状态、构建观测模型、粒子权值更新以及重采样过程。在此基础上提取目

              PDF全文 | 2020,57(24):24105
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              摘要

              针对森林复杂冠层结构和林分高密度下遥感树种识别精度不高问题,将能够提取高维数据立体特征的三维卷积神经网络(3D-CNN)引入到遥感影像树种识别中,并利用残差网络(ResNets)对其进行改进,提出三维残差卷积神经网络(3D-RCNN),以减少网络深度带来的误差,降低退化现象的影响。联合高分五号高光谱数据(GF-5 AHIS)和高分六号高空间分辨率数据(GF-6 PMS),辅以森林资源数据和外业调查数据构建样本集。

              PDF全文 | 2020,57(24):24104
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              摘要

              激光增材制造(LAM)涉及了复杂的热作用加工过程,在该工艺下制备的多层结构成形件也具有复杂的微观组织结构特征。而成形件的微观组织结构特征决定了其机械性能,优化微观组织结构特征是进一步实现机械性能的精确调控的关键所在。本文综述了LAM多层结构成形件的微观组织结构特征,总结了其微观组织结构特征演变的影响因素,为实现LAM多层结构成形件的微观组织结构特征优化提供参考。

              PDF全文 | 2021,58(01):01142
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