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摘要

提出了将螯合树脂作为一种新型固相基底来富集水溶液中的Cu元素和Mn元素,之后进行激光诱导击穿光谱检测的方法。选取Cu I 324.75 nm和Mn II 257.61 nm作为特征分析谱线,优化了一系列参数,包括激光能量、延迟时间、激光聚焦位置、样品溶液流速及溶液pH值。在最佳实验参数条件下,建立了Cu元素和Mn元素的定标曲线,Cu元素和Mn元素的检出限分别为0.03 mg·L -1和0.098 mg·L -1。采用所提方法采集自然水样进行检测,计算得出Cu和Mn的回收率范围分别为93.88%~108.09%和91.99%~103.88%。该方法检测灵敏度较高,也可用于自然水体的检测,在水体重金属检测领域具有广阔的应用前景。

PDF全文HTML全文 中国激光 | 2019,46(08):0811001
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摘要

针对现有中继转发式室内可见光通信系统中信道估计算法存在的导频数量过大、估计效率和精度低的问题,提出基于张量模式噪声补偿的信道估计方法。首先,充分利用可见光通信系统发射数据的特点设计了一种适合在接收数据中进行噪声补偿的导频结构。然后,在PARATUCK2张量分解框架下,构造了这种导频模式的含噪通信系统模型。最后,结合张量分解方法,设计了一种以导频所得噪声补偿对实际噪声进行估计的方法,完成所有信道参数的计算。仿真实验结果表明,将基于张量模式噪声补偿的估计算法应用在中继转发式室内可见光通信系统中,可以在加快寻优迭代速度的同时提高估计精确度,充分验证该算法的有效性和可行性。

PDF全文HTML全文 中国激光 | 2019,46(08):0806005
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摘要

在显微成像中,基于光强传输方程的双相机动态相位成像是定量观测活细胞运动的一种有效方法。但是相机安装带来的误差使得两个相机的视场之间存在一定差异,导致利用光强传输方程求解获取的相位不准确。为此,提出了一种基于棋盘格标定的双相机图像校正方法,以消除相机间视场的不匹配问题,校正后的匹配精度可达到亚像素级,大大提高了相位成像的正确率。首先对标准微透镜阵列进行定量成像测量,验证所提方法的准确性和可行性,再对游动的雨生红球藻细胞进行动态相位成像,成像结果表明该方法在动态生物成像领域具有一定的应用前景。

PDF全文HTML全文 中国激光 | 2019,46(08):0804005
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摘要

基于表面等离子激元的传输及耦合特性,设计了一种耦合内嵌银条圆盘腔的金属-介质-金属弯曲波导滤波器结构。并应用有限元法对该结构的光谱特性及滤波特性进行了分析。结果表明,内嵌的银条打破了结构的对称性,实现了双模式共振效应,且该结构由于具有双边耦合效应,获得了比单边耦合更高的耦合效率,透射谱中出现了两个明显的阻带,获得了很好的双频窄带滤波功能,相比已报道的同类滤波器得到了更高的品质因子;改变圆盘谐振腔半径或腔内介质折射率,可实现滤波波长的近似线性调节。

PDF全文HTML全文 中国激光 | 2019,46(08):0805005
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摘要

道路标线提取与分类是智慧城市建设中需要解决的关键技术之一,也是智能驾驶亟待解决的技术难题。提出了一种基于深度学习的道路标线自动提取与分类方法,通过移动窗口法结合相邻扫描线拓扑关系进行地面点云的提取,并生成强度图像,基于深度学习方法实现道路标线的自动提取与分类,并利用KD树聚类分割算法结合矢量化方案实现道路标线的矢量化。基于实验数据对该方法进行验证分析,结果表明,使用该方法进行自动提取与分类的精度和Fscore分别为92.59%和90.15%,证明了该方法的可行性和准确性。该方法为道路标线的自动提取提供了新思路,使道路标线提取工作变得更准确、高效,提升了道路标线获取与分类的智能化程度。

PDF全文HTML全文 中国激光 | 2019,46(08):0804002
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摘要

采用半导体激光熔覆技术与等离子喷涂相结合的方法,在1Cr13不锈钢基体表面制备了CoCrTaAlY/YSZ热障涂层,然后采用扫描电子显微镜(SEM)、能谱仪(EDS)及X射线衍射仪(XRD)分别对涂层的微观组织、成分分布及物相进行表征。结果表明:YSZ涂层的物相主要由ZrO2的立方晶相(c-ZrO2)、正方晶相(t-ZrO2)及少量单斜相(m-ZrO2)组成;黏结层具有典型的快速熔凝组织特征,与基体实现了冶金结合。对涂层的抗高温氧化机理、热震性能及其失效行为进行研究后发现:Al2O3氧化膜的形成能阻止O元素扩散,使涂层的抗高温氧化性能约为基体的4.1倍(YSZ涂层氧化累积增重仅为0.08 g·cm -2);YSZ涂层在900 ℃下热震20次后开始出现裂纹,且裂纹随热震次数增加逐渐变大,热震30次时试样完全断裂。

PDF全文HTML全文 中国激光 | 2019,46(08):0802007
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摘要

基于上海超强超短激光装置(SULF),选取各分系统关键节点进行波前测量,分析波前畸变的起源、演变及原因,并讨论了光学器件安装应力与钛宝石晶体质量对波前的影响。结果表明,激光波前畸变值随着大口径光学器件数量的增多而增大,光学镜片的面形加工误差、安装调试误差是影响钛宝石激光放大器中波前畸变的重要因素,对激光的聚焦性能有较大影响。对激光系统波前的测量有利于优化与控制整个系统的波前畸变,从而有助于提升光束质量和聚焦功率密度。

PDF全文HTML全文 中国激光 | 2019,46(08):0801006
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摘要

为了获得高重复频率高功率中红外氟化氢(HF)激光输出,采用自动紫外预电离和对称Chang氏电极结构,制备了闭环的非链式重复频率HF激光器,并对其进行了详细介绍。实验研究了激光器的输出特性和重复频率运行特性,获得了激光能量随重复频率的变化规律。在增益区气体流速为16 m/s,工作电压为25 kV,总气体压强为8.5 kPa、物质的量分数分别为92%和8%的SF6和C2H6混合气体条件下,实现了重复频率为150 Hz、平均功率为200 W的HF激光输出。

PDF全文HTML全文 中国激光 | 2019,46(08):0801005
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摘要

依据角向偏振涡旋光束强聚焦有径向分量的结论,修正了角向偏振涡旋光束的强聚焦场公式,重新研究了高阶角向偏振拉盖尔高斯涡旋光束经过衍射光学元件和高数值孔径透镜后的强聚焦特性。结果发现,在焦平面附近获得了新的三维三光链结构(沿着光轴方向的一条三维主光链和对称的两条三维傍轴次光链),详细分析了入射光束缔合拉盖尔多项式的径向模数和光束的拦截比、衍射光学元件结构和聚焦系统的数值孔径对三光链的影响。结果表明,径向模数的改变会破坏三光链结构,通过调控衍射光学元件结构和拦截比可以重新获得对称性更高的三光链结构,从而实现对三光链结构的高自由度调控。

PDF全文HTML全文 光学学报 | 2019,39(08):0826002
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摘要

在0.6~1.5 keV光子能量范围内设计了一种新型光栅光谱仪结构,该结构的光学系统包含前置凸柱面镜和凹柱面变线距光栅。针对子午尺寸为30 μm(均方根值)的高斯光源和10 m的上游初始物距,该结构实现了33000~70000的分辨能力。该光谱仪可用于诊断软X射线自由电子激光的辐射光谱,其超高光谱分辨能力可以很好地测量自发辐射放大模式的光谱分布和细节。通过对该光谱仪系统中的光学像差进行详细分析和优化,在探测器平面上实现了覆盖整个能量范围的优质平场;将机器学习算法支持向量机引入到系统参数的设计中进行寻优,实现了最佳的分辨性能;将一面弧矢聚焦柱面镜添加到光谱仪光路中,用以减小光谱成像中的像散问题,实现了光谱光强度和探测效率的提升。

PDF全文HTML全文 光学学报 | 2019,39(08):0822001
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摘要

针对基于原始点对特征的三维目标识别算法中存在的内存浪费、效率不高的问题,提出了一种基于增强型点对特征的三维目标识别算法。通过在原始点对特征的第4个分量上乘以一个符号函数,得到了一种区分性更强的点对特征,消除了原始点对特征存在的二义性。考虑到待识别目标三维模型存在的自遮挡,利用点对之间的视点可见性约束,剔除了目标三维模型哈希表中存在的大量冗余点对,节省了内存开销并提高了三维目标识别算法的识别准确率和效率。在开放数据集和实际采集的数据集上的实验结果表明,与基于原始点对特征的算法相比,所提三维目标识别算法在识别准确率和效率上都有一定程度的提升。

PDF全文HTML全文 光学学报 | 2019,39(08):0815006
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摘要

采用基于圆偏振探测光的光纤Sagnac原子自旋进动闭环检测技术,实验测试了无自旋交换弛豫(SERF)原子自旋陀螺在两种不同抽运状态下的角速度输入/输出特性,发现了SERF原子自旋陀螺输出的非线性现象。基于SERF原子自旋陀螺理论,建立了非线性响应模型并进行仿真研究,仿真结果与实验测试一致。研究表明:SERF原子自旋陀螺的非线性由原子内在相互作用决定,与总电子弛豫率Rtot密切相关。

PDF全文HTML全文 光学学报 | 2019,39(08):0806004
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摘要

在PIN光电探测器(PIN-PD)结构的垂直方向上集成垂直腔面发射激光器(VCSEL)结构单元,实现了收发一体式工作的集成光电芯片对,可用于进一步提高光互连的性能。该集成光电芯片可以同时对两个波段进行收发一体工作,一端进行中心波长为805 nm的光信号的发送和中心波长为850 nm的光信号的接收,另一端进行中心波长为850 nm的光信号的发送和中心波长为805 nm的光信号接收。仿真优化805 nm波长处光信号发送端的结构与性能,理论分析结构中VCSEL单元和PIN-PD单元工作时的电学隔离和光学解耦,最终证实本结构可以同时进行收发一体的工作。

PDF全文HTML全文 光学学报 | 2019,39(08):0806003
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摘要

在空间微重力环境下,应用激光冷却技术的空间冷原子钟有望获得更高精度的时间频率基准。提出了一种基于原位探测的新型空间冷原子钟方案,在开展冷原子俘获、冷却、选态、两次微波探寻与量子态探测等过程中,冷原子都保持在微波腔中,这种设计可以使单个原子钟的周期更短,微波探寻过程有更大的时间占空比,也能使原子钟的整体结构更加紧凑。在使用Boitier a Vieillissement Ameliore (BVA)晶振作为本振的条件下,从Dick效应与量子投影噪声两方面对原子钟的稳定度进行分析预估,然后分析了影响冷原子钟不确定的来源与估值,结果表明:基于原位探测的空间冷原子钟有望达到5.9×10 -14τ-1/2的稳定度以及1×10 -16的不确定度,该结果优于当前使用BVA晶振作为本振的其他冷原子微波钟的性能。

PDF全文HTML全文 光学学报 | 2019,39(08):0802001
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摘要

提出了一种基于激光光斑畸变和卷积神经网络(CNN)的光路气流扰动研究方案。利用CNN对激光光束在空间传播中受到气流扰动后的光斑畸变进行学习,得到光束传播路径上的气流扰动情况。实验表明,训练得到的评估参数与由风速仪测得的光路中的气流扰动(风速)具有强相关性。本方案提供了一种短距离、快速、低成本的气流扰动分析手段。

PDF全文HTML全文 光学学报 | 2019,39(08):0801002
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摘要

为实现三维空间光束指向控制,提出了一种基于介电润湿效应的液体棱镜阵列系统。根据几何光学和介电润湿理论,推导并分析了光束转向角与液体棱镜单元的最大偏转角、介电润湿接触角、棱镜单元间距及液体折射率等因素之间的关系;通过COMSOL构建介电润湿液体棱镜阵列模型,仿真了电压控制下液体棱镜单元内双液体界面面型的变化过程,模拟再现了该液体棱镜阵列对光束指向的控制特性。结果表明,基于介电润湿技术的液体光学棱镜阵列在一定范围内可实现对光束指向的连续控制。通过选取特定的液体组合,饱和接触角降低到45°,棱镜单元的光束转向范围可提高到28°(-14°~14°)。当光轴间距r为6 mm时,液体棱镜阵列系统可以实现在28°圆锥区域内的连续控制,且圆锥顶点位于Z轴22.58 mm位置处。

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摘要

基于血管弹性成像原理,利用光声成像技术测量不同压力作用下血管内径的变化情况,通过建立光声信号的时域特征模型,计算用于分析血压-管径特征关系的信息,再结合希尔伯特变换等数字信号处理方法进行分析,由此获得了组织中弹性力学性质的空间分布情况。实验结果表明:压力、血管管径与光声信号峰峰值的时间间隔呈单调递增的关系,该技术可用于快速、实时地检测血管直径的变化,为光声成像技术实现非侵入式动态血压测量提供了理论依据。

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摘要

导弹末制导飞行过程中,基于传统方法检测红外目标时准确率和实时性不足。针对这一问题,提出一种基于改进YOLO v3的红外末制导目标检测方法。从红外末制导背景出发,优化损失权重,提高了网络定位和分类能力。充分利用Adam算法自适应和动量法稳定的特点,运用“预训练”的思想,提出一种联合训练的方法,大幅提高模型检测精度。实验表明,改进算法在设计的红外目标数据集上进行训练和测试,检测效果理想,平均准确率达到77.89%,检测速度达到25 frame/s,虚警率和漏检率都得到有效降低。

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摘要

为了研究不同切割方向Cr 4+∶YAG晶体的各向异性对激光器输出偏振特性的影响,采用1064 nm线偏振脉冲光作为测试光源,从输入光强功率密度、晶体初始透过率和晶体切割方向3个方面,对Cr 4+∶YAG晶体的各向异性进行实验研究。结果表明:在一定功率密度范围内,功率密度越高,Cr 4+∶YAG的各向异性越明显;Cr 4+:YAG的初始透过率越低,各向异性越明显;相同功率密度下,[110]切割方向的Cr 4+∶YAG在某一方向上的可饱和透过率大于[100]切割方向的Cr 4+∶YAG的透过率。分别选取[110]和[100]切割方向的Cr 4+∶YAG作为调Q晶体,搭建808 nm LD抽运Nd∶YAG/Cr 4+∶YAG被动调Q固体激光器,得到[110]切割方向Cr 4+∶YAG的输出激光消光比大于[100]切割方向Cr 4+∶YAG的输出激光消光比。

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摘要

基于纳秒激光双光束干涉烧蚀技术,辅助利用湿法腐蚀技术,并结合时域有限差分法,从实验和理论上分析研究了硅表面不同周期微纳结构的制备和形成机制。结果表明:波长为355 nm的纳秒激光,可在硅表面干涉烧蚀出600 nm以上周期的微纳结构;结构深度随功率或曝光时间的增加而加深,最大深度可达到激光的趋肤深度约50 nm;结构周期在曝光时间大于5 s时发生劈裂减半,最小可以得到300 nm的周期;通过时域有限差分(FDTD)的理论模拟发现,已形成结构对干涉光场的调制是结构劈裂的最主要原因。这些研究将在表面周期性微纳结构的制备、无掩模快速加工设备的研制、以及激光与物质的相互作用等方面有很大的应用前景。

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摘要

Flat optics presents a new path to control the phase, amplitude, and polarization state of light with ultracompact devices. Here we demonstrate chip-integrated metasurface devices for polarization detection of mid-infrared light with arbitrary polarization states. Six high-performance microscale linear and circular polarization filters based on vertically stacked plasmonic metasurfaces (with total thickness <600 nm) are integrated on the same chip to obtain all four Stokes parameters of light with high accuracy. The device designs can be tailored to operate at any wavelength in the mid-infrared spectral region and are feasible for on-chip integration with mid-infrared (mid-IR) photodetectors and imager arrays. Our work will enable on-chip mid-IR polarimeters and polarimetric imaging systems, which are highly desirable for many applications, such as clinic diagnosis, target detection, and space exploration.

    PDF全文Photonics Research | 2019,7(09):1051-1060
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    摘要

    将叠层扫描成像技术(ePIE)用于成像透镜透射波前的高精度测量。将透镜的透射光束照射至一个固定于二维扫描台的衍射物上,并在其后的探测器上形成衍射光斑,扫描台横向扫描并记录衍射物在每个位置所形成的衍射光斑,采用ePIE精确重建衍射物体的光场复振幅,并据此反演出透镜后表面的透射光波前;移去透镜后重复上述步骤,可以重建入射到透镜上的光束波前;将透射波前减去入射波前即可得到透镜的透射波前。该方法具有准确性高、结构简单、成本低廉等优点。

    PDF全文HTML全文 中国激光 | 2019,46(08):0804001
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    摘要

    By using a specialty optical fiber, a series of powerful microparticle manipulation tools, including optical tweezers, a micro-optical hand, and an optical gun, are developed and demonstrated. In this paper, a review of our research activities on the optical manipulation of microparticles is presented. In particular, we will describe a kind of specialty optical fiber designed and fabricated for building optical trapping and manipulating tools. The performances of annular core fiber-based optical tweezers, a multicore fiber-based micro-optical hand, and a coaxial dual waveguide fiber-based optical gun are demonstrated as examples of applications and discussed in detail. The fiber can be used in cell manipulation in life science and drug response in medicine.

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      摘要

      A new structure of short-cavity random fiber laser (RFL) with narrow linewidth lasing is proposed. A π-phase-shifted fiber Bragg grating (FBG) loop mirror was used in the RFL for spectral filtering and to suppress multi-mode oscillation due to the narrow transmission window. The random feedback of the RFL was implemented by a randomly dispersed weak reflection FBG array. The high gain of the erbium-doped fiber and a half-open cavity design results in a low lasing threshold. The linewidth of the laser was 225 Hz with 58 dB side-mode-suppression ratio. The laser threshold was 4.5 mW, and the optical signal-to-noise ratio was up to 63 dB.

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        摘要

        Yb3+/Er3+ co-doped Na5Lu9F32 single crystals used as a spectral up-converter to improve the power conversion efficiency of perovskite solar cells are prepared via an improved Bridgman approach. Green and red up-conversion (UC) emissions under the excitation of near-infrared (NIR) bands of 900–1000 nm and 1400–1600 nm can be observed. The effectiveness of the prepared materials as a spectral converter is verified by the enhancement of power conversion efficiency of perovskite solar cells. The sample with a UC layer is 15.5% more efficient in converting sunlight to electricity compared to the UC layer-free sample due to the absorption of sunlight in the NIR range. The results suggest the synthesized Yb3+/Er3+ co-doped Na5Lu9F32 single crystals are suitable for enhancing the performance of perovskite solar cells.

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          摘要

          A novel see-through virtual retina display (VRD) system is proposed in this Letter. An optical fiber projector is used as the thin-light-beam source, which is modified from a laser scan projector by separating the laser sources and the scan mechanical structure. A synthetic aperture method is proposed for simple, low-cost fabrication of a volume holographic lens with large numerical aperture. These two key performance-enhanced elements are integrated into a lightweight and ordinary-glasses-like optical see-through VRD system. The proposed VRD system achieves a weight of 30 g and a diagonal field of view of 60°.

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            摘要

            A scanning three-dimensional coherent laser radar (ladar) based on the frequency modulated continuous wave (FMCW) is proposed and demonstrated, which can obtain many three-dimensional high-quality images. The system utilizes an electro-optic modulator and an optical filter to output a linear FMCW with a bandwidth of 2 GHz. The flexible and variable rotating double prism is used for beam scanning. The images of flight demonstration are formed by attitude compensation correction. The experiment result validates the performance of our system for airborne three-dimensional scanning imaging.

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              摘要

              We demonstrate the full vectorial feature of second-harmonic generation (SHG), i.e., from infrared full Poincaré beams to visible full Poincaré beams, based on two cascading type I phase-matching beta barium borate crystals of orthogonal optical axes. We visualize the structured features of the vectorial SHG wave by using Stokes polarimetry and show the interesting doubling effect of the polarization topological index, i.e., a low-order full Poincaré beam is converted to a high-order one. However, the polarization singularities of both C points and L lines are found to keep invariant during the SHG process. Our scheme could offer a deeper understanding on the interaction of vectorial light fields with media and can be generalized to other nonlinear optical effects.

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                摘要

                A three-wavelength coherent-modulation-imaging (CMI) technique is proposed to simultaneously measure the fundamental, second and third harmonics of a laser driver in one snapshot. Laser beams at three wavelengths (1053 nm, 526.5 nm and 351 nm) were simultaneously incident on a random phase plate to generate hybrid diffraction patterns, and a modified CMI algorithm was adopted to reconstruct the complex amplitude of each wavelength from one diffraction intensity frame. The validity of this proposed technique was verified using both numerical simulation and experimental analyses. Compared to commonly used measurement methods, this proposed method has several advantages, including a compact structure, convenient operation and high accuracy.

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                  摘要

                  Although the streaked optical pyrometer (SOP) system has been widely adopted in shock temperature measurements, its reliability has always been of concern. Here, two calibrated Planckian radiators with different color temperatures were used to calibrate and verify the SOP system by comparing the two calibration standards using both multi-channel and single-channel methods. A high-color-temperature standard lamp and a multi-channel filter were specifically designed for the measurement system. To verify the reliability of the SOP system, the relative deviation between the measured data and the standard value of less than 5% was calibrated out, which demonstrates the reliability of the SOP system. Furthermore, a method to analyze the uncertainty and sensitivity of the SOP system is proposed. A series of laser-induced shock experiments were conducted at the ‘Shenguang-II’ laser facility to verify the reliability of the SOP system for temperature measurements at tens of thousands of kelvin. The measured temperature of the quartz in our experiments agreed fairly well with previous works, which serves as evidence for the reliability of the SOP system.

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                    摘要

                    The nanorod structure is an alternative scheme to develop high-efficiency deep ultraviolet light-emitting diodes (DUV LEDs). In this paper, we first report the electrically injected 274-nm AlGaN nanorod array DUV LEDs fabricated by the nanosphere lithography and dry-etching technique. Nanorod DUV LED devices with good electrical properties are successfully realized. Compared to planar DUV LEDs, nanorod DUV LEDs present >2.5 times improvement in light output power and external quantum efficiency. The internal quantum efficiency of nanorod LEDs increases by 1.2 times due to the transformation of carriers from the exciton to the free electron–hole, possibly driven by the interface state effect of the nanorod sidewall surface. In addition, the nanorod array significantly facilitates photons escaping from the interior of LEDs along the vertical direction, contributing to improving light extraction efficiency. The three-dimensional finite-different time-domain simulation is performed to further analyze in detail the TE- and TM-polarized photons extraction mechanisms of the nanostructure. Our results demonstrate the nanorod structure is a good candidate for high-efficiency DUV emitters.

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                      摘要

                      提出一种氮化镓与掺偶氮苯聚合物复合材料集成光波导光栅耦合器,并通过仿真计算分析了这种器件的特性。用氮化镓铝衬底上对称的双氮化镓脊形光波导构成集成光波导定向耦合器,涂覆掺偶氮苯聚甲基丙烯酸甲酯聚合物作为包层。利用掺偶氮苯聚合物的光敏特性,在两脊形波导间区域通过周期性光照制作布拉格光栅。利用耦合模理论分析了这种光栅耦合器中各模式间的耦合关系,确定了各模式的耦合模方程,仿真计算了这种光栅耦合器各端口的输出特性,包括各模式的幅度随着传输距离的变化,以及各端口输出的幅度变化关系。在此基础上进一步分析了多周期耦合光栅耦合器的频谱特性,为集成光路中实现复杂频谱信号的操作提供了一种新的实现方案。

                      PDF全文量子电子学报 | 2019,36(04):506
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                      摘要

                      利用Lee-Low-Pines (LLP)幺正变换、线性组合算符和变分方法,推导出均匀磁场中极性基 底上单层黑磷烯中极化子的基态能量公式,研究了磁场、基底材料对单层黑磷烯中极化子基态能量的影响。 数值计算表明:基底与单层黑磷烯之间的垂直距离和截断波矢保持不变时,极化子基态能量随磁场强度的增大 而增大,随基底材料声子频率的增大而减小,不同基底上极化子的基态能量不同,但变化规律一致。当基底与 单层黑磷烯之间的垂直距离和磁场强度保持不变时,极化子基态能量随截断波矢的增大而增大。这些 结果表明,单层黑磷烯中极化子的基态能量与外磁场和基底材料有关。

                      PDF全文量子电子学报 | 2019,36(04):500
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                      摘要

                      大气气溶胶PM2.5是形成大气灰霾的主要因素,在中国大部分城市已成为首要污染物。2014年春节前夕对郑州市进行了为期一周的大气颗粒物PM2.5样品采集,利用偏最小二乘(PLS)多元变量定量分析模型,分析了郑州市SO2-4、 NO-3和NH+4三种水溶性离子的衰减全反射傅里叶变换红外光谱(ATR-FTIR), 并与离子色谱(IC)分析结果进行了对比。分析了郑州市春节前夕SO2-4、NO-3和NH+4的污染特征和趋势,初步判定了气溶胶的污染来源。

                      PDF全文量子电子学报 | 2019,36(04):495
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                      摘要

                      根据比尔定律,物体向周围空间的热辐射量分布与辐射方向成余弦关系。 由于被测目标与探测器的相对位置关系,导致探测器接收到的红外辐射量存在差异,对红外辐射测温带来误差。为解决这个问题,计算目标空间位置 与探测器角系数之间的定量关系;建立红外辐射量的理论修正模型,通过建立的修正模型对目标辐射到探测器的辐射量进行定量补偿; 利用红外像探测器对均匀光源辐射量进行采集实验来验证上述方法。实验结果表明,随着探测器与均匀光源相对角度的增加,探测器 在不同θ角下对均匀光源进行测量的灰度值明显降低。对探测器测量值进行补偿后,相对误差小于4%。此方法提高了红外辐射 测温的精度,提高了测试技术的稳定性,对红外辐射测温的误差修正具有一定的指导价值。

                      PDF全文量子电子学报 | 2019,36(04):490
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                      摘要

                      研究了一种单驱动多响应的不确定异构混沌系统的同步及参数估计问题。 利用Lorenz系统同时驱动Yang系统和Liu系统(三个系统的参数均未知),构成一个单驱动多响应的不确定异构混沌系统。 基于Lyapunov稳定性定理和自适应控制方法,给出自适应控制器的表达式和参数自适应率;引入尺度因子, 研究了该单驱动多响应混沌系统两种不同形式的混合同步,并对未知参数进行估计,理论证明了该方法的可行性。 仿真结果表明单驱动多响应的不确定异构混沌系统可以实现较好的同步, 能准确地估计出系统中所有未知参数的值。

                      PDF全文量子电子学报 | 2019,36(04):483
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                      摘要

                      为了解决一些量子技术中二维量子线路量子位最近邻约束问题,提出了一种基于优先级的最近邻交互代价度量模型,并基于和谐搜索(HS)算法得到了量子位在二维体系结构中的最优布局,通过给出的局部排序方法来执行交换门的插入,最终使得量子线路在二维体系结构下实现最近邻交互。通过实验对所提出算法进行了验证,并与最新相关结果进行了比较。实验结果表明该方法与 文献报道的二维网格体系结构中的交换门数相比,平均降低了14.42%。

                      PDF全文量子电子学报 | 2019,36(04):476
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                      摘要

                      利用基本不等式,给出在任意先验概率下,两个量子态的概率m→n量子克隆的平均失败概率具体表达式。结果表明当拷贝的数目趋近无穷大时,概率量子克隆收敛为最优确定性量子态区分。平均失败概率依赖于先验概率,使得在一定的先验概率下总有一个量子态的拷贝不能获得。通过提高平均失败概率,在任意先验概率下总可以获得两个量子态的拷贝。

                      PDF全文量子电子学报 | 2019,36(04):471
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                      摘要

                      量子密钥分配协议的安全性主要是指在一定信道条件下协议所能支持的最高安全密钥生成率,而退极化信道则是量子信息理论中一种常用的信道模型,该模型可以有效刻画量子态在量子信道传输中的扰动。利用量子信息论方法推导并模拟了退极化信道条件下BB84协议与设备无关协议的安全性。对于给定的退极化信道参数和信道衰减参数,进一步结合诱骗态方案给出了两种协议在不同信道传输距离下的安全密钥率。该研究结果可用于理论模拟在长距离量子密钥分配条件下的安全密钥生成率,为进一步的安全性分析和实验实现建立了理论基础。

                      PDF全文量子电子学报 | 2019,36(04):464
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                      摘要

                      Zhao等提出利用一个八粒子团簇态作为量子信道,实现一个未知六粒子纠缠态的隐形传态方案, 他们的方案中发送方需要执行一个八粒子冯·诺依曼投影测量。对他们的方案进行了改进,利用一个四粒子团簇态作为量子信道 传送该未知六粒子纠缠态,发送方只需执行简单的门操作和单粒子测量,接收方执行适合的幺正操作并引入四个辅助粒子,就能完成隐形 传输的任务。在IBM公司的量子云计算平台上实现了所提出方案的原理验证。与之前的方案相比,所提出改进方案具有低资源消耗、 高传送效率和易于实验实现的优点。

                      PDF全文量子电子学报 | 2019,36(04):456
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                      摘要

                      大气风场信息是一项重要的资源,精确可靠的大气风场测量设备可提高风电可再生能源领域的利用率,改进气候气象学模型建立的准确性,增强飞行器运行的安全性,因此在风电、航空航天、气候气象、军事等领域都有着重要的意义。

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                        摘要

                        利用峰值波长分别为460、525、625、730、850、940 nm 的6 种大功率LED 研制了一款LED 太阳模拟器。LED 太阳模拟器的光源在满足有效辐照面上1 个太阳辐照强度的同时,还达到光谱匹配的A 级标准。在设计中,辐照不均匀度指的是6 种波长LED 组合下的光源在有效辐照面上能量的不均匀性。为了降低LED 太阳模拟器在有效辐照面上的辐照不均匀度,在设计过程中结合LED 发光角度大的光学特点,针对性的采用能够实现多次聚光的光学系统,通过对LED 阵列光源的控制,实现160 mm×160 mm 有效辐照面积上辐照不均匀度的A 级标准。根据国际标准,该LED 太阳模拟器达到AAA 级太阳模拟器的标准。

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                        摘要

                        We propose and demonstrate a novel single fiber optical tweezer based on a graded-index multimode fiber (GIMMF), which works with a free length GIMMF (>30 cm). We achieve a three-dimensional stable trap of yeast cells by using the GIMMF optical tweezers. Compared with the single-mode fiber optical tweezers, the GIMMF optical tweezers possess large optical trapping forces. Owing to the freedom of the GIMMF length, the fabrication of the GIMMF optical tweezers is simple, repeatable, and highly efficient. The GIMMF tweezers have the penitential to become a new member of the single fiber optical tweezers family and have a wide range of applications in the medical and biological cytology fields.<录用日期>2017-02-24<上网时间>2017-03-21

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                          摘要

                          我们的宇宙是有声有色、充满活力的,但是在引力波发现之前,我们观察宇宙就像看无声电影,有点乏味。大家知道,天文学观测的基础是天体辐射,宇宙中最主要的天体辐射有两大类:电磁辐射(又叫电磁波)和引力辐射(又叫引力波)。千百年以来,包括近代世界各地建立的大大小小的天文台在内,人类观测宇宙的手段都是电磁辐射( 包括射电、红外线、可见光、紫外线、射线、伽玛射线等 ),我们称之为电磁辐射天文学,它是传统意义上的天文学,因而简称为天文学。 以引力波为探测手段的天文学称为引力波天文学,它是一门正在崛起的新兴的交叉科学,是对传统天文学的巨大拓展和补充。电磁辐射探测方法属于“类像”探测,探测装备是各种类型的天文望远镜,通过“成像术”对天体进行研究。有人形象地说 “看电磁波”。引力辐射不具有电磁辐射的特性,它的波长可以与天体源的尺寸相比拟,既不能用眼睛看,也不能用来照相或在电子屏上显示。它的探测方法属于“类声”探测。引力波天文学的数据处理和研究手段和声波探测一样,用的是波形分析法。引力波的频率范围很广,涵盖整个声音频率,因此有人形象地说 “听引力波”。

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                            摘要

                            The quickly increasing data transfer load requires an urgent revolution in current optical communication. Orbital angular momentum (OAM) multiplexing is a potential candidate with its ability to considerably enhance the capacity of communication. However, the lack of a compact, efficient, and integrated OAM (de)multiplexer prevents it from being widely applied. By attaching vortex gratings onto the facets of a few-mode fiber, we demonstrate an integrated fiber-based OAM (de)multiplexer. A vortex grating fabricated on the fiber facet enables the direct multiplexing of OAM states at one port and the demultiplexing of OAM states at the other port. The measured bit error rate of the carrier signal after propagating through a 5-km few-mode fiber confirms the validity and effectiveness of the proposed approach. The scheme offers advantages in future high-capacity OAM communication based on optical fiber.

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                              摘要

                              针对低照度条件下图像降质严重的问题, 提出了一种基于深度卷积神经网络(DCNN)的低照度图像增强算法。该算法根据Retinex模型合成训练样本, 将原始低照度图像从RGB (Red Green Blue)空间转换到HSI (Hue Saturation Intensity)颜色空间, 保持色度分量和饱和度分量不变, 利用DCNN对亮度分量进行增强, 最后将HSI颜色空间转换到RGB空间, 得到最终的增强图像。实验结果表明, 与现有主流的图像增强算法相比, 所提算法不仅能够有效提升亮度和对比度, 改善过增强现象, 而且能够避免色彩失真, 主观视觉和客观评价指标均得到了进一步提高。

                              PDF全文HTML全文 光学学报 | 2019,39(02):0210004
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                              摘要

                              展示了所构建的基于四平面镜的单相机三维(3D)采集系统, 介绍了系统所采用的三维扫描的几何光路, 分析了从图像解析出高度的3D采集算法、空间分辨率与图像分辨率的关系, 也讨论了算法的优化以及3D再现技术。从实验结果可以看出, 与采用激光扫描的3D采集系统相比, 基于镜像视差的3D采集系统, 结构更简单, 而且可以同时采集出物体的空间结构和表面纹理颜色, 是一种有效的3D采集手段。

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                              摘要

                              针对128维尺度不变特征变换(SIFT)特征描述子进行图像局部特征点提取时匹配时间过长,以及三维重建进行特征点配准时的应用局限性,结合深度学习方法,提出一种基于卷积神经网络的SIFT特征描述子降维方法。该方法利用卷积神经网络强大的学习能力实现了SIFT特征描述子降维,同时保留了良好的仿射变换不变性。实验结果表明,经过训练的卷积神经网络将SIFT特征描述子降至32维时,新的特征描述子在旋转、尺度、视点以及光照等仿射变换下均具有良好的匹配效果,匹配效率比传统SIFT特征描述子效率提高了5倍。

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                              摘要

                              针对空间相机像差特点设计了校正低阶像差的9点促动变形反射镜,变形镜能够产生离焦、像散和彗差。对变形镜进行测试,结果表明变形镜在0.5 h间隔中的静态特性达到0.02λ(λ=632.8 nm),促动器控制面形的重复性精度达到0.01λ。采用4D干涉仪的Burst检测功能检测了变形镜的动态响应特性,其响应频率高于28Hz。应用变形镜为折叠镜,以空间相机为平台实验变形镜对离轴三反系统像差的校正。采用干涉仪和平面反射镜测量系统的波像差,采用系统像差响应构建变形镜响应函数,校正后系统波像差由0.122λ降低至0.0896λ,57.2 lp/mm空间频率处的系统传递函数由0.364提升至0.428。实验结果证明了变形镜能够有效地校正系统像差。

                              PDF全文光学学报 | 2013,33(10):1023001
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                              摘要

                              在锥束计算机断层扫描(CT)系统中,由于不易放置后准直器,未经校正的散射信号会导致测量信号偏离真实值,降低图像的对比度和信噪比,甚至产生伪影。利用散射校正板(BSA)可以有效估计射线穿过工件后的散射信号分布。将BSA散射校正方法应用于锥束微纳CT系统,通过在X射线源与工件之间放置校正板的方式获取散射分布。首先介绍了基于BSA散射校正的基本原理,给出了具体的实验装置和实验步骤,然后使用自主研制的锥束微纳CT系统对几种工件进行扫描成像,最后从DR投影、重建切片、三维重建图像等多个角度对图像质量进行分析。结果表明,基于BSA的散射校正方法能够有效减少锥束微纳CT系统的散射伪影,改善图像质量,验证了BSA方法应用于锥束微纳CT系统的可行性。考虑微纳CT射线源能量低、焦点漂移影响大等因素,可在散射校正的基础上增加硬化校正和焦点漂移校正,进一步对图像进行修正。

                              PDF全文HTML全文 光学学报 | 2019,39(08):0834001
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                              摘要

                              为实现复杂背景下裂纹目标的有效检测,提出一种融合小波边缘检测与多尺度结构化森林的裂纹分割方法,以提高裂纹检测稳健性。该方法利用多幅裂纹图像和人工标注结果提取裂纹图像特征通道并离散化映射标准结果;利用三角滤波器和降采样方法获取常规和相关性候选特征;并将该特征与离散化后的标签进行结构化森林分类器的训练和验证,进而获得多个尺度的裂纹分割。在776幅结构体裂纹图像和600幅钢梁裂纹图像数据集上进行实验,结果表明,相比于单一多尺度结构化森林方法和其他几种分割方法,本文方法能够在较短的时间内获得最高的分割精度。

                              PDF全文HTML全文 光学学报 | 2018,38(08):0815024
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                              摘要

                              语义分割是计算机视觉领域的核心技术,通过对图像中的每个像素点进行分类,将图像分割成若干个具有特定语义类别的区域。近年来,卷积神经网络(CNN)不断取得突破性进展,利用深度学习方法处理语义分割问题展示出具大的潜力。首先从语义分割的定义出发,探讨了目前语义分割领域存在的挑战。在介绍CNN相关原理的基础上,详细对比了几种用于语义分割算法评测的数据集,并重点对近年来语义分割领域基于解码器、信息融合和循环神经网络的深度学习方法进行综述。最后进行总结和展望,阐述了未来语义分割领域在进一步丰富数据库场景、提高算法实时性和开展三维点云语义分割三方面的发展趋势。

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                              摘要

                              以正硅酸乙酯为原料,采用溶胶-凝胶法制备SiO2溶胶,通过提拉法涂制多孔SiO2减反膜,并在多孔SiO2减反膜上涂制一层甲基三乙氧基硅烷(MTES)预聚体。通过疏水的MTES预聚体涂制在多孔SiO2减反膜上,对多孔SiO2减反膜的表面进行改性,以提高膜层的环境稳定性。经过表面改性的复合膜层的透过率峰值可达99.67%,折射率为1.231,水接触角达123.6°,在相对湿度为95%的环境中放置475 d后膜层的峰值透过率为99.09%,稳定性提高明显。膜层表面平整,激光损伤阈值约为24.5 J/cm 2

                              PDF全文HTML全文 光学学报 | 2019,39(08):0831001
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                              摘要

                              在互补学习实时跟踪算法(Staple)中,方向梯度直方图(HOG)特征与颜色直方图采用的融合系数均为固定值0.3,在不同特征下相融时易造成目标丢失的问题。基于此,提出一种基于目标概率模型的自适应融合互补学习实时跟踪算法(amStaple),该算法使用分段函数得出自适应融合系数。分别在OTB-2013与OTB-100基准视频集上对所提算法进行实验测试,最终的实验结果显示,本文算法极大地提升了跟踪器性能,与Staple相比,在两个基准数据集上其精度分别高出6.52%与3.32%,成功率分别高出4.89%与3.11%。本文算法较为简单,且在与同时期优秀算法的定性与定量比较中表现较优。为解决本文提出的算法在基准视频部分属性上表现欠佳的问题,在本文算法的基础上增加判定条件,提出了amStaple1算法。

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                              摘要

                              复杂空间结构矢量光场是当前光场调控领域的重要研究内容。作为一类基于椭圆坐标系的本征激光场,Ince-Gaussian(IG)光场比Laguerre-Gaussian和Hermite-Gaussian两类本征光场具有更丰富的空间自由度,是构建复杂空间结构矢量光场的基本光场之一。基于正交偏振IG偶模和奇模的空间叠加理论,通过空间光调制器分离调控偶模和奇模光场,系统地研究了不同阶数下正交偏振IG模式叠加生成的不同空间结构的IG矢量光场。对获取的矢量光场进行分析,并与理论模拟的结果进行对比,验证了并联分离调控产生IG矢量光场的可行性。

                              PDF全文HTML全文 光学学报 | 2019,39(08):0826001
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                              摘要

                              多频段超材料完美吸波器的设计在多色光学领域具有重要意义。提出一种多频段金属-绝缘层-金属超材料吸波器,其表面电磁响应单元为三圈嵌套的金属环阵列,采用时域有限差分方法计算结构单元的吸收光谱和电磁场密度分布。结果表明:该结构单元在1.44,2.28,3.25 μm处分别实现了98.5%、99.6%和99.9%的吸收率,物理机理为磁激元共振激发。系统分析结构几何参数对共振的影响,通过改变金属环的直径和高度,可以对不同的共振进行独立调控。该结构单元的吸收光谱对入射光极化角度具有良好的稳健性。并进一步分析了超材料吸波器的传感特性,其最大品质因数高达8.3 RIU -1(RIU为折射率单元),对应的灵敏度为1.08 μm·RIU -1,表现出优良的红外传感性能。该吸波器可应用于传感领域,亦可为其他超材料的设计带来新启示。

                              PDF全文HTML全文 光学学报 | 2019,39(08):0816001
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                              摘要

                              The spin Hall effect of light (SHEL) is a photonic version of the spin Hall effect in electronic systems and has been studied for more than 10 years. However, the lack of effective methods for dynamic modulation of spin-dependent splitting may hinder its applications. By introducing additional spin-orbit coupling of photons or nonreciprocal phase shift (NRPS), the magneto-optical Kerr effect may be one of the methods to alleviate the situation. Here, we experimentally reveal an enhanced and tunable SHEL in magneto-optical oxide thin films under the transverse magneto-optical Kerr effect configuration for the first time, to the best of our knowledge, which can be regarded as the magneto-optical SHEL (MOSHEL). We study the magneto-optical response of the multilayer structure and select the optimal structural parameters by the magneto-optical transfer matrix method. With a transverse magnetic field along opposite directions, an obvious SHEL shift difference of H-polarized light caused by NRPS is observed via a weak measurement method. With optimal parameters, the maximum measured shift difference of the SHEL achieves about 70 μm. The demonstrated MOSHEL phenomenon may accelerate the application of the SHEL in the field of spin photonics devices and precision metrology.

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                                摘要

                                We theoretically investigate the delay-dependent attosecond transient absorption spectra in the helium atom dressed by an infrared laser pulse in the wavelength range of 800–2400 nm. By numerically solving the three-dimensional time-dependent Schr?dinger equation, we find that the absorption spectrogram exhibits a multiple-fringe structure for using the mid-infrared dressing pulse. The quantitative calculation of the transition matrix between different Floquet states provides direct evidence on the origin of the multiple-fringe structure. Our result shows that the wavelength of the dressing pulse is an important parameter and the unique feature of attosecond transient absorption spectroscopy can be induced in the mid-infrared regime.

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                                  摘要

                                  根据液体透镜稀疏孔径成像的特点,提出一种辐射状多子镜阵列结构;给出稀疏孔径成像的简化模型,通过多子镜结构的光瞳函数,得出调制传递函数的解析表达式;给出此多子镜阵列结构的具体分布形式,采用无量纲方法对结构参数进行约化;讨论2种辐射状多子镜阵列的结构情况,计算填充因子、冗余度、调制传递函数和其他特性参数;讨论参数扫描所表现的物理现象,并对比这2种阵列的结构特征和成像特性;对辐射状多子镜阵列结构和复合环形结构的特性指标进行比较。结果表明:在2种结构的平均调制传递函数以及调制传递函数中频特性值相接近的情况下,选择具有更大实际等效口径和实际截止频率以及更低冗余度的Ⅱ型结构;Ⅱ型结构在成像方面具有一定优势;由于基于液体透镜的多子镜阵列结构采用无量纲约化参数,因此结论普适于任意的包围圆尺寸;与复合环形结构相比,当填充因子相同时,辐射状多子镜结构有更大的实际截止频率和实际等效口径。

                                  PDF全文HTML全文 光学学报 | 2019,39(08):0811003
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                                  摘要

                                  针对单道激光熔覆,利用数值模拟技术得到了激光熔覆过程的温度场;在Q235钢表面制备了Ni基激光熔覆层,基于材料相变理论分析了熔覆层不同深度位置微观组织的形成机理,并研究了添加CeO2、TiO2纳米颗粒对熔覆层组织的影响。结果表明:在激光熔覆过程中,在激光辐照和热传导的共同作用下,熔覆层和基体不同深度区域因温度变化的差异而发生不同类型的相变,从而得到不同的微观组织;在熔覆粉末中添加CeO2、TiO2纳米颗粒,可以通过影响材料的相变过程而改变熔覆层的化学组成和微观结构,提高形核率,得到组织均匀细小的熔覆层。

                                  PDF全文HTML全文 中国激光 | 2019,46(08):0802006
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                                  摘要

                                  通过单个自由曲面反射器的反射, 令光源发出的能量重新分布, 在特定照明面上实现所需照明, 从而简化了投影设备中的照明系统, 使设备的进一步小型化成为可能。根据给出的光源辐射特性和所需实现的照明面上的能量分布, 可得到一组偏微分方程, 数值差分求解直接得到自由曲面反射器。光源采用发光面积1 mm×1 mm朗伯体发光的LED, 视角为120°, 照明面为4∶3的均匀矩形光斑。设计了两种自由曲面反射器, 并用软件对得到的曲面进行了照明模拟, 模拟得到的照明均匀性接近90%。两种反射器在光轴方向上的投影尺寸均小于25 mm, 垂直光轴方向上投影长度均小于22 mm, 照明系统总长均小于40 mm, 结构紧凑, 适用于小型LED投影设备。

                                  PDF全文光学学报 | 2007,27(03):540-544
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                                  摘要

                                  飞秒激光微加工技术具有加工精度高、热效应小、损伤阈值低以及能够实现真正的三维微结构加工等优点,这些特性是传统的激光加工技术所无法取代的。首先回顾了激光微加工和超短脉冲激光技术的发展历史,然后介绍超短脉冲激光与金属和介质材料相互作用的机制,接着阐述了飞秒激光直写、干涉和投影制备等各种加工方法的原理,重点讨论飞秒激光在三维光子器件集成、微流体芯片制备及其在生化传感方面的应用等,最后展望了飞秒激光微加工领域所面临的机遇和挑战,指出了未来的研究方向。

                                  PDF全文中国激光 | 2007,34(05):595-622
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                                  摘要

                                  光子晶体光纤(PCF),又称为多孔光纤(HF)或微结构光纤(MF),是一种单一介质,并由波长量级的空气孔构成微结构包层的新型光纤。光子晶体光纤呈现出许多在传统光纤中难以实现的特性,从1996年世界上制造出第一根光子晶体光纤以来,它便受到了广泛关注并成为近年来光学与光电子学研究的一个热点。介绍了光子晶体光纤的制作工艺、工作原理、基本特性、目前的研究重点和进展情况,重点评述了光子晶体光纤非线性光学方面的研究及其潜在的应用。

                                  PDF全文中国激光 | 2006,33(01):57-66
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                                  摘要

                                  高分辨力空间相机的光学系统决定相机的外形尺寸和布局,为了相机的小型化、轻量化和结构稳定,针对某一种光学设计指标要求,分析比较多种光学系统结构是有必要的。本文针对在太阳同步轨道上用TDI CCD 推扫方式成像的高分辨力可见光相机,在设轨道高度为500 km,地面像元分辨力达到 0.5 m的情况下,用CODE V软件分析研究了6种可能的相机光学系统结构,得到了不同相对孔径和不同视场角的光学设计结果,并给出了可供参考的6种光学系统设计数据。指出在实际工程应用时,应根据不同的地面覆盖宽度的需求确定光学系统视场角,然后根据不同的视场角选定能满足这个视场角要求且尺寸最小的光学系统结构形式。

                                  PDF全文光学 精密工程 | 2008,16(11):2164-2172
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                                  摘要

                                  综述了近年来棒状、盘片、光纤和热容等高平均功率全固态激光器的进展和国内近期的工作。围绕限制激光器输出平均功率提高和激光光束质量下降的热效应问题, 比较了各类激光器的优缺点。总结了减小或补偿无用热不利影响的现有技术手段, 指出减小激光器热效应可能的技术途径。

                                  PDF全文中国激光 | 2009,36(07):1605-1618
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                                  摘要

                                  将相位检测面形术(PMP)用于大尺度、 高精度三维面形测量中。 采用文中提出的双向高度坐标校正法, 可以得到精确的物面三维坐标。 提出了一种新的基于洪水算法的图像拼接法, 采用此方法可以按最佳的途径将各子区域的高度分布合成整个物面的高度分布。

                                  PDF全文光学学报 | 2000,20(06):792-796
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                                  摘要

                                  简要介绍大型钛合金结构件激光直接制造的技术特点及其在航空航天等工业装备中的应用前景,重点报道大型钛合金结构件激光直接成形制造工艺、内部质量控制和应用研究进展。深入评述大型钛合金结构件激光直接成形制造技术发展面临的问题及其热物理、熔池非平衡冶金动力学、内部组织快速凝固和内部缺陷控制的复杂性。指出零件“变形和开裂”预防和“内部质量”控制是目前制约该技术发展和应用的关键“瓶颈难题”,只有加强对零件“内应力演化规律与变形开裂行为”及“凝固组织形成规律及内部缺陷形成机理”等基础问题的研究和认识,才能有效解决上述瓶颈难题。

                                  PDF全文中国激光 | 2009,36(12):3204-3209
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                                  摘要

                                  以GaN基功率型发光二极管(LED)为代表的半导体照明光源, 具有其他传统光源无法比拟的诸多优点, 被公认为21世纪最有价值的新型光源。充分发挥功率型LED的优势, 利用非成像光学进行面向实际应用的功率型LED封装光学系统设计, 以高端半导体照明光源的制造为突破点, 带动整个半导体照明产业的快速进步, 已成为半导体照明技术发展的战略选择。回顾了非成像光学的历史、研究进展以及在半导体照明中的应用, 并通过设计实例, 介绍了面向功率型LED光线耦合、二维给定光分布以及三维给定光分布问题的非成像光学系统设计原理与解决方案。

                                  PDF全文中国激光 | 2008,35(07):963-971
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                                  摘要

                                    PDF全文发光学报 | 2015,36(01):1
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                                    摘要

                                    对半导体激光器的发展历史和发展现状进行了综述, 并具体介绍了长春光学精密机械与物理研究所近年来在大功率半导体激光器方面所取得的主要进展,特别是在大功率半导体激光器的激光光源、垂直腔面发射激光器和新型激光器芯片等方面。

                                    PDF全文发光学报 | 2015,36(01):1
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                                    摘要

                                    光电跟踪和测量设备用于测量飞行器在空中的飞行轨迹,作为飞行器飞行性能的评价.随着现代技术的发展,对飞行器性能提出愈来愈高的要求,从而也对跟踪和测量飞行器飞行轨迹的光电跟踪和测量设备提出了相应的技术进步要求,特别是对其测量精度指标.如何做好和完善误差分析、误差分配和误差综合,成为研制更高性能的光电跟踪测量设备总体设计中的一个重要问题,贯穿从可行性论证、方案论证、方案设计、设计、制造、装调、直到试验等整个研制过程.就这一类设备中最为复杂的机载光电跟踪测量设备的目标定位误差(即3轴上的测量误差),通过建立从被测目标到地面中心测量站9个坐标系,进行31次线性变换,构造35个变量的统一测量方程;进行测量误差因素的分析和分配,以及用蒙特卡洛法来分析和计算系统的目标定位误差.

                                    PDF全文光学 精密工程 | 2005,13(02):105-116
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                                    摘要

                                    综述了用于下一代移动通信的光纤毫米波副载波通信技术(ROF)的研究进展。介绍了系统的基本构想和涉及的关键技术。着重介绍几种毫米波副载波光发射器以及有关光学技术的新进展,包括外调制器方法、射频上转换法、光学外差法、毫米波调制光脉冲发生器等;简要介绍了ROF接收技术、系统技术和有关应用的研究动向。

                                    PDF全文中国激光 | 2006,33(04):481-488
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                                    摘要

                                    采用两个中心波长约976 nm准直输出的高功率半导体激光模块为抽运源,通过空间滤波和非球面透镜耦合技术,双端抽运长度为21 m的大模场面积国产掺镱双包层光纤,获得了714.5 W的高功率连续激光输出。采用反向抽运,当入纤抽运功率为760 W时,激光输出功率达到501 W;采用双端抽运,当入纤抽运功率为1137 W时,获得了714.5 W的高功率连续输出,光光转换效率为62.8%,斜率效率为67%。

                                    PDF全文光学学报 | 2006,26(07):1119-1120
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                                    摘要

                                    提出一种在数字加权滤波和调制度分析基础上形成可靠性控制模板,并按可靠度排序进行位相展开的新方法。该法用于傅里叶变换轮廓术中,可以兼顾所求位相精度和位相展开的可靠度,适合复杂物体面形的测量。给出了傅里叶变换轮廓术对复杂物体面形测量的应用实例。

                                    PDF全文光学学报 | 1998,18(09):1228-1233
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                                    摘要

                                    综述了现有的3类激光光束质量评价方法, 即近场质量、远场质量和传输质量。主要的评价参数包括近场调制度和对比度、聚焦光斑尺寸、远场发散角、衍射极限倍数β因子、斯特列尔比、环围能量比以及M2因子等。讨论了它们各自的适用范围、优点和局限性。提出了采用M2因子矩阵以表述光束的像散特性, 给出了M2因子的不变量。

                                    PDF全文中国激光 | 2009,36(07):1643-1653
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                                    摘要

                                    研究了光在一维周期性介电材料中的传播特性, 指出传统的高反膜只是光子晶体的一个特例, 从而从光子晶体的角度对多层膜系的设计提出了一条新的思路, 同时研究了材料的介电常数以及结构与高反带带宽之间的关系。 最后通过在多层膜中引入掺杂(中间一层被另一种介质所代替), 得到第一能隙中掺杂模式的频率与掺杂材料的介电常数之间的对应关系, 由此提出一种精确测量介质介电常数的方法。

                                    PDF全文光学学报 | 2000,20(06):728-734
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                                    摘要

                                    讨论了由无窗硅光电二极管构成的反射式陷阱探测器的设计方案和工作原理,通过实验测试证明它具有良好的线性、空间响应均匀性、偏振非敏感性和稳定性。在可见波段的7个激光波长上(488nm~786nm),通过低温辐射计标定了陷阱探测器的绝对光谱响应率,不确定度小于0.035%,比现有的标准辐射源的精度提高了约2个量级,证明其可以作为高精度的绝对光谱响应率标准探测器。

                                    PDF全文光学学报 | 2001,21(06):749-752
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                                    摘要

                                    近年来,结构光三维成像技术被深入研究和广泛应用,通常采用的技术方案是投影一个载频条纹到被测物体表面,利用成像设备从另一个角度记录受被测物体高度调制的变形条纹图像,再从获取的变形条纹图中数字解调重建出被测物体的三维数字像。与全息三维成像对应,结构光三维成像过程也是两步成像过程,先获取物体被结构光条纹调制的二维图像,再从包含变形条纹的二维像中通过数字重建方法得到物体的三维数字像。主要回顾了本课题组在基于结构光三维成像技术研究中的进展,讨论了基于傅里叶条纹分析、相移条纹分析和动态过程三维成像的方法,给出了相关应用的实验结果,分析了结构光三维成像的特点以及该领域今后的发展动向。

                                    PDF全文中国激光 | 2014,41(02):0209001
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                                    摘要

                                    可调谐二极管激光吸收光谱(TDLAS)技术利用二极管激光器波长调谐特性,获得被测气体的特征吸收光谱范围内的吸收光谱,从而对污染气体进行定性或者定量分析,这种方法不仅精度较高,选择性强而且响应速度快,已经被用于大气痕量气体监测以及工业控制。在对空气中的痕量气体进行检测中,由于气体浓度较低,需要和长吸收光程技术相结合。将可调谐二极管激光吸收光谱与经过108次反射后达到27 m光程的多次反射池相结合研制了用于地面环境空气中甲烷含量监测的便携式吸收光谱仪,并结合了用于微弱信号检测的二次谐波检测技术,从而达到了体积分数低于1×10-7的检测限,并利用不同体积分数的甲烷气体对系统进行了测试,得到了很好的测试结果。

                                    PDF全文光学学报 | 2006,26(01):67-70
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                                    摘要

                                    随机并行梯度下降算法能不依赖波前传感器直接对系统性能进行优化。以32单元变形镜为校正器,采用随机并行梯度下降算法建立了自适应光学系统仿真模型。通过分析该系统对静态波前畸变的校正能力,验证了随机并行梯度下降算法的收敛性;讨论了算法增益系数、随机扰动幅度与收敛速度的关系,并指出通过算法增益系数的自适应调整可以改进算法的收敛速度。

                                    PDF全文光学学报 | 2007,27(08):1355-1360
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                                    摘要

                                    针对128维尺度不变特征变换(SIFT)特征描述子进行图像局部特征点提取时匹配时间过长,以及三维重建进行特征点配准时的应用局限性,结合深度学习方法,提出一种基于卷积神经网络的SIFT特征描述子降维方法。该方法利用卷积神经网络强大的学习能力实现了SIFT特征描述子降维,同时保留了良好的仿射变换不变性。实验结果表明,经过训练的卷积神经网络将SIFT特征描述子降至32维时,新的特征描述子在旋转、尺度、视点以及光照等仿射变换下均具有良好的匹配效果,匹配效率比传统SIFT特征描述子效率提高了5倍。

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                                    摘要

                                    The authors would like to apologize for an error in the paper Chinese Optics Letters vol. 15, no. 3, page 030010. On page 030010-3, the caption for Figs. 5 (a)–(c) should read “2 μm silica” (not 3 μm polystyrene).

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                                      摘要

                                      采用分步傅里叶算法,研究了湍流大气中环形Airy高斯涡旋光束的传输强度和相位分布特性。对比分析了环形Airy高斯涡旋光束在湍流大气中和在自由空间中传输特性的变化,揭示了传输距离和分布因子对湍流大气中环形Airy高斯涡旋光束平均强度的影响规律。结果表明:由于大气折射率的随机扰动,光束传输过程中相位波前发生畸变。由于轨道角动量的存在,光束的等相位线变成弧线,且随着传输距离的增大,弧线逐渐变得不平滑。湍流大气中环形Airy高斯涡旋光束的平均强度随传输距离的变化呈Airy函数分布,且分布因子越小,光束的相位波前随传输距离的变化越明显,分布因子对光束传输的稳定性和传输质量的影响越大。

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                                      摘要

                                      针对三维纤维微观结构方向检测的不足,提出一种基于facet模型的三维纤维方向检测方法。该方法将三维纤维方向检测转换为二维平面检测,能够降低计算的复杂度,通过facet模型实现了不同直径纤维方向的精确检测,模型窗口尺寸略大于纤维直径时能达到最优结果。实验结果表明,所提方法可快速准确地获取不同直径的三维纤维方向数据,优于现有的典型算法。

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                                      摘要

                                      为了对分布式光纤上的入侵信号类型进行准确识别,提出了一种基于集合经验模态分解(EEMD)结合随机向量函数链接(RVFL)神经网络的光纤入侵信号的特征提取与识别算法。算法步骤为:对采集到的光纤入侵信号作预处理操作,包括最小-最大规范化处理和利用db3小波去除信号的低频噪声;采用EEMD方法对入侵信号进行分解,得到5组本征模态函数(IMF);计算各IMF分量的能量占比,并依据方差分析法筛选出3组特征向量;将特征向量送入RVFL神经网络进行训练并对入侵信号进行识别。实验结果显示:该方法能正确识别不同入侵信号的类型,具有较高的准确率。

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                                      摘要

                                      报道了InGaAs/GaAs/InGaP量子阱激光器的激光光谱研究,并在法布里-珀罗(FP)腔激光器中发现了单模工作特性,且该单模工作特性可以在较大的工作电流范围内(36~68 mA)存在,在一定的电流(14 mA)范围内保持单模可调谐。在20 ℃,当器件注入电流为62 mA时,激光器单模工作情况下的最大边模抑制比(SMSR)为29.8 dB,在其他电流条件下该器件的边模抑制比也都大于20 dB。激光器在单模工作时,器件最大输出功率(单面)达到12.5 mW。对于具有相同结构和材料的FP腔激光器来说,在不同条宽或腔长的器件中都观察到上述单模工作特性。这一特性在一些单频激光的应用系统中具有较大的应用价值。

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                                      摘要

                                      许多应用中都需要激光光束强度均匀分布,或者按照设计要求对激光光束的强度相位分布进行特定调制,因此,有必要对各种光束整形技术进行研究。目前,已发展了多种激光光束整形技术,其中光束积分法原理简单,适用性广,因此基于此方法的光束整形技术具有很大的工程价值。主要介绍了基于棱镜、反射镜及微透镜阵列等光学元件的光束积分系统的组成情况,列出了典型整形光路,以及近年来在光束整形方面的研究进展。同时,介绍了在整形过程中上述方法的各自特点。

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                                      为获得适用于电子封装的W-Cu材料,对60W-40Cu、70W-30Cu、75W-25Cu和80W-5Ni-15Cu合金进行选区激光熔化实验,研究了W含量对合金微观组织、致密度、热导率、热膨胀系数、表面粗糙度、硬度的影响。结果显示:4种W-Cu合金的成形表面均存在球化现象;当W的质量分数低于70%时,致密化机制为重排致密,W相间几乎不发生连接与团聚,热传导优先在铜相中进行;随着W的质量分数上升到75%,致密化机制主要为固态烧结,热传导路径由以W相为核心、边缘由Cu相包裹的结构单元组成;随着W含量增加,W-Cu合金的热导率和热膨胀系数与理论值的偏差增大,合金的表面粗糙度、硬度均增加。最终获得60W-40Cu、70W-30Cu、75W-25Cu、80W-5Ni-15Cu成形后的致密度分别为97.9%,94.5%,91.6%,91.9%,热导率分别为210.4,176.8,152.7,121.3 W·K -1·m -1,热膨胀系数分别为11.05×10 -6,9.33×10 -6,8.17×10 -6,7.02×10 -6-1,表面粗糙度分别是9.2,13.7,15.2,15.4 μm,显微硬度分别是183,324,567,729 HV。

                                      PDF全文HTML全文 中国激光 | 2019,46(07):0702012
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                                      摘要

                                      根据光谱共焦位移传感器的工作原理及线性轴向色散条件,选择3种色散物镜用玻璃材料N-KZFS11、N-SF66和N-PK52A,并结合像差理论设计了由3个单透镜和2个双胶合透镜组合成的线性色散物镜初始结构。利用Zemax光学设计软件对色散物镜的初始结构进行优化和公差分析。结果表明:在450~650 nm波长范围内,各波长弥散斑均远小于艾里斑,色散物镜测量范围可达1.05 mm,轴向色散与波长之间的线性判定系数R2达0.997,理论分辨率可达105 nm。

                                      PDF全文HTML全文 中国激光 | 2019,46(07):0704009
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                                      摘要

                                      采用基底辅助激光诱导击穿光谱技术,以标准油中的Mg、Ti、Ni与Cr为目标元素进行定量分析。选定Mg II 279.55 nm、Ti I 334.94 nm、Ni I 352.45 nm与Cr I 425.44 nm为目标元素的定量分析谱线进行分析。考察样品预处理静置时间、样品油膜平均厚度、探测延时和激光脉冲能量对Mg、Ti、Ni与Cr元素光谱信号强度与信背比的影响。在最优的实验条件下,利用6个标准油样品建立了标准曲线定标模型,得出Mg、Ti、Ni与Cr的检出限分别为3.10,8.17,18.79,6.10 μg·g -1。基于定标曲线,预测了另外5个标准油样品中Mg、Ti、Ni与Cr的质量比,相对误差分别为7.43%、8.91%、13.66%与10.40%。

                                      PDF全文HTML全文 中国激光 | 2019,46(07):0711002
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                                      摘要

                                      环境感知是无人驾驶的核心技术之一,而利用三维激光雷达进行障碍物检测一直是国内外的研究热点。本文首先按照传感器的种类介绍了无人车障碍物检测方法的分类,然后介绍了基于三维激光雷达进行障碍物检测的基本原理,之后详细分析了基于三维激光雷达进行障碍物检测的传统方法。其中深度学习是二维图像目标检测及分类的重要方法,在介绍三维激光雷达点云特点的同时分析了点云深度学习的挑战,最后详细分析了三维点云深度学习在障碍物检测方面的研究现状以及发展趋势,并且介绍了自动驾驶领域的KITTI数据集和ApolloScape数据集。

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                                      为了兼顾调制度测量轮廓术的测量速度与测量精度,提出了一种新的基于相移与调制度比的调制度测量轮廓术方法。使用一个由柱面镜和普通投影镜头组成的特殊投影系统,将竖直与水平两组相移正弦光栅依次投射在测量区域,柱面镜使两种光栅条纹的“像面”分离,两“像面”之间构成测量区域。利用相移算法得到两组正弦条纹在测量区域的调制度分布,并建立两种条纹的调制度比与实际物理位置的映射关系。测量时,将待测物体放置于测量区域,并根据物体表面两种条纹的调制度比与物理位置的映射关系,即可重建物体的三维面形。通过对实物的测量实验验证了所提方法的可行性。

                                      PDF全文HTML全文 中国激光 | 2019,46(07):0704003
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                                      摘要

                                      报道了基于碳纳米管饱和吸收体(CNT-SA)的L波段可切换双波长被动锁模光纤激光器。通过调节抽运功率,该激光器光谱的中心波长可以在1572.9 nm和1596.6 nm之间切换,对应的3 dB光谱宽度分别为3.68 nm和2.34 nm,脉冲宽度均为1.80 ps。此外,双波长锁模光谱的中心波长为1572.3 nm和1597.1 nm,两个波长的间隔为24.8 nm。同时,对L波段可切换双波长锁模光纤激光器的形成和演化进行了数值研究。数值模拟结果与实验观察结果吻合,表明可切换双波长锁模的成因是增益光纤透射光谱的变化。

                                      PDF全文HTML全文 中国激光 | 2019,46(07):0701007
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                                      摘要

                                      针对模型VDSR(very deep super resolution)收敛速度慢,训练前需要对原始图像进行预处理,以及网络中存在的冗余性等问题,提出了一种基于深度跳跃级联的单幅图像超分辨率重建(DCSR)算法。DCSR算法省去了图像预处理,直接在低分辨率图像上提取浅层特征,并使用亚像素卷积对图像进行放大;通过使用跳跃级联块可以充分利用每个卷积层提取到图像特征,实现特征重用,减少网络的冗余性。网络的跳跃级联块可以直接从输出到每一层建立短连接,加快网络的收敛速度,缓解梯度消失问题。实验结果表明,在几种公开数据集上,所提算法的峰值信噪比、结构相似度值均高于现有的几种算法,充分证明了所提算法的出色性能。

                                      PDF全文HTML全文 光学学报 | 2019,39(07):0715003
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                                      摘要

                                      以矢量波像差理论中的三级像差理论为基础,提出了一种两反系统装配失调量解算方法。该方法仅采用轴上视场波前像差系数建立失调量解算模型,然后基于球差系数解算间隔误差,并基于彗差和像散系数解算偏心和倾斜误差,大幅提高了解算精度和效率。以某一两反光学系统为例,利用光学设计软件Zemax进行模拟装调,系统轴上视场失调像差系数均减小到10 -7数量级,失调误差均校正到10 -5数量级,达到了良好的装调效果。最后,利用该失调量解算模型指导两反光学系统的装调,失调量解算精度及装调精度达到了使用要求。Zemax模拟装调结果和实际装调效果均证明了所提方法的正确性。

                                      PDF全文HTML全文 光学学报 | 2019,39(07):0722002
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                                      摘要

                                      采用自零拍探测法和分析腔转换法,分别对适用于音频段压缩态光场制备的全固态单频激光器和光纤激光器的正交分量噪声进行了对比分析。结果表明,1064 nm全固态单频激光器的正交振幅噪声和正交相位噪声分别在分析频率大于1.5 MHz和5 MHz之后即达到散粒噪声基准,光纤激光器在测量带宽范围内均高于散粒噪声基准。采用半导体放大器(SOA) 降噪系统后,光纤激光器的低频段(<620 kHz)正交振幅噪声小于全固态单频激光器。本研究结果为低频段压缩态光场的研究提供了单频光源选择方案;SOA降噪系统可有效抑制低频段激光的正交分量噪声,为音频段压缩态光场的制备提供了依据。

                                      PDF全文HTML全文 中国激光 | 2019,46(07):0701009
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                                      摘要

                                      光场的高阶关联特性是揭示光的统计行为的重要特征。采用传统的HBT(Hanbury-Brown and Twiss)实验模型测量多光子高阶关联时,会受到单光子探测器和分束器数量的限制,测量起来比较复杂。提出了一种利用增强型电荷耦合器件(ICCD)快速测量光场高阶关联的方法。通过改变曝光时间和光照强度(计数率)对赝热光场和相干光场的高阶相干度进行测量和分析。结果表明:在适当的条件下,可以确定光场的高阶相干度。当曝光时间为600 ns、计数率为5.12×10 8 s -1时,实测赝热光场的2阶和3阶相干度分别为 gT(2)(0)=1.79±0.20, gT(3)(0)=4.94±0.59。对多达4阶的光场相干度进行了测量,该结果能在理论上得到较好的解释。该实验方法有望应用于某些光源的高阶相干性测量和研究方面,对揭示光场的高阶关联行为具有一定意义。

                                      PDF全文HTML全文 光学学报 | 2019,39(07):0712008
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                                      摘要

                                      合成孔径激光雷达(SAL)具有成像距离远、分辨率高、速度快等特点,在天基空间目标成像领域有重要的应用前景。针对天基SAL成像中回波信号弱、噪声大、成像质量差等问题,提出在交会点附近连续长时间观测的思路。基于简单假设,建立采用光学外差探测的天基SAL成像理论数学模型,获得回波数据方程,给出成像处理流程、成像分辨率和图像信噪比,数学仿真了不同信噪比下的天基SAL空间目标成像。理论分析和仿真成像结果表明:当回波数据信噪比高时,任何子段数据均可形成空间目标的高分辨率图像;当回波信号微弱、数据信噪比低时,采用连续长时间观测数据形成目标子图像,将所有子图像进行叠加,提升了目标图像信噪比,改善了成像质量。

                                      PDF全文HTML全文 光学学报 | 2019,39(07):0728002
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                                      摘要

                                      为提高复杂场景中目标跟踪算法的准确性与实时性,提出一种基于多层深度卷积特征的抗遮挡实时目标跟踪算法。针对目标跟踪任务,先对深度卷积网络VGG-Net-19进行微调,再提取目标区域的多层深度卷积特征。根据相关滤波框架构建位置相关滤波器,确定目标中心位置。设计尺度相关滤波器对目标区域进行不同尺度采样,确定目标尺度。目标遮挡时,采用阶段性评估策略进行模型更新与恢复,解决模型误差积累问题。选取目标跟踪评估数据集OTB-2015(100组视频序列)与UAV123(123组视频序列)进行测试。实验结果表明,本文算法具有更高的准确性,能够适应目标遮挡、外观变化及背景干扰等复杂情况,平均速度为29.6 frame/s,满足目标跟踪任务的实时性要求。

                                      PDF全文HTML全文 光学学报 | 2019,39(07):0715002
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                                      摘要

                                      比较了基于光激发-光抑制(SPIN)和受激辐射损耗(STED)的两种双光束超分辨数据写入技术的机理,为基于STED的超分辨数据写入技术建立了动态物理模型,研究其光致聚合过程中的工作机制,并模拟了基于SPIN和STED的双光束超分辨数据写入技术在记录点尺寸和分辨率方面的差异。结果表明:基于STED的双光束超分辨数据写入技术具有无需抑制剂、原理简单的优势,但其需要第二束辅助光的强度较大且对聚合作用的抑制效率低,在多点写入情况下点的尺寸变大,记录均匀性变差。基于SPIN的双光束超分辨数据写入技术所需能量小,多点记录时引发剂分子消耗将抵消抑制剂分子消耗带来的影响,整体均匀性和稳定性好。因此基于SPIN的双光束超分辨数据写入技术在超高密度存储领域应用前景更好。

                                      PDF全文HTML全文 光学学报 | 2019,39(07):0721001
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                                      王涛 (125)  孙强 (124)  赵尚弘 (124)  刘泽金 (124)  庄松林 (122)  张永康 (122)  林福成 (122)
                                      王磊 (121)  朱启华 (121)  李波 (121)  金国藩 (121)  邓锡铭 (121)  刘勇 (120)  李伟 (120)
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                                      李斌 (117)  李岩 (116)  

                                      摘要

                                      报道了一种基于充二氧化碳气体反共振空芯光纤的新型中红外光纤激光器。用一个掺铥光纤放大的可调谐2 μm半导体激光器泵浦一段长为5 m、充低压二氧化碳的低损耗反共振空芯光纤,基于粒子束反转实现了单程结构4.3 μm光纤激光输出,为已经报道的常温下连续波光纤激光输出的最长波长(超连续谱激光除外)。气压为5 mbar时,R(30)吸收线对应的最大激光输出功率为82 mW,斜率效率约为6.8%(相对耦合进入空芯光纤

                                      PDF全文 光学学报 | 2019,39(12):121402
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                                      moire放大器,一般为由作为显示层的微透镜阵列及作为基底层的微图形阵列组成的光学成像装置,透过该装置,可观察到具有立体动态效果的放大moire图案。目前相关研究主要关注于moire放大器的1阶moire成像,发展的moire放大器设计分析方法还只停留于1阶moire分析。实际上,高阶moire是moire放大器的重要成像特征,因此有必要进一步开展高阶moire成像的方法研究。本文分析了高阶moire成像的放大叠合原理,并在1阶

                                      PDF全文 光学学报 | 2019,39(12):122306
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                                      摘要

                                      针对甲状旁腺超声图像灰度分布不均匀、甲状旁腺病灶多样化的特点,本文利用图像全局和局部信息,采用基于图像局部熵的混合水平集模型进行甲状旁腺超声图像分割。针对不同超声图像灰度分布差异大的难题,提出利用图像局部熵确定全局项权重,提高模型的自适应能力。为避免局部项区域尺度设定大易出现过分割,区域尺度设定小计算效率低的问题,利用两尺度进行曲线演化。实验结果表明,本文提出的混合水平集模型对

                                      PDF全文 光学学报 | 2019,39(12):121701
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                                      摘要

                                      基于非余弦膜厚计算公式,提出了用极坐标简化表征膜厚分布的方法,对单源电子束蒸发的光学薄膜膜厚均匀性控制进行了研究。同时,对修正板的放置位置进行了计算,相对于传统修正板置于蒸发源正上方的做法,采用极坐标法计算的修正板位置,更有利于控制膜厚分布的均匀性。以蒸发H4/MgF2组合为例,对高低折射率材料的修正板位置和形状进行了计算,并用这两种材料分别制备了单层膜,实测光谱均匀性偏差优于0.3%,

                                      PDF全文 光学学报 | 2019,39(12):123101
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                                      摘要

                                      提出了一种基于差分进化算法和微反射镜阵列光源模型的光刻机匹配方法。本方法在光刻机匹配中加入微反射镜阵列光源模型,利用差分进化算法优化微反射镜光斑分布以实现光刻机匹配。与通常用于含自由照明系统的光刻机匹配方法相比,本方法直接优化微反射镜阵列参数,有效减小了微反射镜阵列产生照明光源的过程导致的匹配误差。以一维线空掩模为匹配目标,分别对四极照明和自由照明光源进行匹配,匹配后关键尺寸误

                                      PDF全文 光学学报 | 2019,39(12):122202
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                                      摘要

                                      针对建筑工地等开放性无组织排放源排放的颗粒物浓度尚无有效测量方法的问题,提出了基于后向散射的无组织排放颗粒物浓度远程测量方法。建立了后向散射光能与颗粒物质量浓度、测量距离的理论模型;研发了以半导体激光器为光源和互补金属氧化物半导体(CMOS)图像传感器为探测器的便携式测量装置,并开发了图像处理程序。通过标定实验验证了颗粒物浓度与系统输出值的线性关系,得到了标定曲线;比较分析了较大颗

                                      PDF全文 光学学报 | 2019,39(12):120101
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                                      摘要

                                      黑磷(BP)作为一种新兴的二维材料,在半导体及光电领域都有广阔的应用前景。本文采用矿化法以锡和碘为矿化剂,成功地在石英管中制备出最大直径为1.3cm的正交黑磷单晶;通过不同升降温工艺,研究了无气相输运条件下的黑磷单晶生长过程。结果表明:采用矿化法,可制备出高质量的正交黑磷单晶;降温过程中,于620-500℃生成紫磷;500℃是黑磷生长的关键温度,适当延长其保温时间,有利于黑磷单晶的生长。阐明了无

                                      PDF全文 光学学报 | 2019,39(12):121601
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                                      摘要

                                      采用Pekar变分法研究了双参量非对称高斯势二能级体系中电子态的几率密度、跃迁频率及体纵光学声子自发辐射率,并讨论了其单参量抛物势近似。数值结果表明,选用双参量非对称高斯势描写量子点中电子的受限效应能够更恰当的反映电子态的波动性、电子运动的统计规律性及声子自发辐射率的量子化特性,而其单参量抛物势近似给出的结果较为单调和粗糙。而材料的色散及电声耦合对二能级体系中电子态的概率分布、量子

                                      PDF全文 光学学报 | 2019,39(12):122302
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                                      摘要

                                      针对传统电路板集成方式的局限性,提出了基于飞秒激光的覆铜板线路成形技术。采用飞秒激光对覆铜板进行了单因素实验和正交实验,得出在激光功率、频率、扫描速度、扫描次数以及离焦量等因素中扫描次数对刻蚀深度和表面粗糙度的影响是最大的,激光频率对两者的影响是最小的。采用优化后的激光参数进行刻蚀,可以将表面铜层完全除去得到高质量的刻蚀区域而不伤及底层的基材。

                                      PDF全文 光学学报 | 2019,39(12):121403
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                                      摘要

                                      针对遥感建筑物实时检测中深度卷积网络资源消耗大和硬件移植难的问题,提出一种基于二值与浮点数混用方法的语义分割网络MBU-Net(Mixed Binary U-shape Network)。对FU-Net(Float U-shape Network)网络全局权重进行二值化处理来压缩模型大小(Global Binary U-shape Network,GBU-Net),并将占少量参数的网络输出层权重替换成浮点型(MBU-Net),解决了全局二值网络(GBU-Net)检测精度变差、训练缓慢的问题。在快鸟

                                      PDF全文 光学学报 | 2019,39(12):122802
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                                      摘要

                                      利用傅里叶变换红外光谱仪对污染气体检测时,红外光谱信号会出现基线漂移现象,对后续处理产生不利影响。提出了一种改进迭代多项式拟合的红外光谱基线校正方法,该方法能自动识别光谱信号特征峰,将完整特征峰从光谱中截断后,采用双边阈值对红外光谱迭代拟合得到最优拟合基线。利用仿真光谱和三氯乙烷、氨气的实测光谱对该方法进行验证,并与常见三种多项式拟合方法对比,结果表明,该方法校正后光谱的特征峰

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                                      摘要

                                      摘要:为了减少目标跟踪过程中漂移情况的发生,本文提出了一种基于高斯约束输出的目标跟踪算法。该方法通过假设跟踪目标的输出响应服从高斯分布,利用高斯分布的性质可以得出约束输出的具体表现形式;再利用这种约束输出和相关滤波知识可得到一个可迭代的滤波参数;根据本文设定的约束条件,对跟踪器中的滤波器进行选择性更新。采用OTB-2013评估基准50组视频序列验证了本文算法的有效性, 并与其他跟踪方法进行

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                                      摘要

                                      现有线阵CCD内参校准方法往往依赖于畸变参数模型,其标定精度受限于模型内部参数的相关性,因此为提高线阵CCD相机内参校准精度,本文提出了一种采用非参数模型的线阵CCD相机内参校准方法。通过小孔成像模型和垂线法,构建线阵CCD相机成像的非参数模型,直接确定空间特征点与成像点间的映射关系以及理想成像点与实际成像点间的畸变量大小。采用重投影误差作为评价标准,与采用参数模型的内参校准方法作对比实验

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                                      摘要

                                      针对单目视觉估计曲面物体位姿时世界坐标不易获得的问题,将双目视觉与合作靶标相结合,提出了一种高效的曲面物体位姿估计方法。通过双目相机生成不同位姿下的目标物体点云以便快速提取靶标角点的世界坐标,不同于常用的点云配准位姿估计,本文取对应点坐标差的均值表示平移向量;然后求取靶标角点所在切面的法向量,组成目标在不同位姿坐标系下的矩阵,从而推导出旋转矩阵。所提方法不仅保证了位姿估计结果的

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                                      针对现有三点式光笔测量系统采用P3P算法求解出现多解的问题,本文提出一种基于光场成像的三点式光笔多解排除算法。首先,对光场相机中心子孔径进行高精度内参标定;其次,通过光场相机采集图像,对提取的中心子孔径图像运用P3P算法获得两组光笔激光点的摄像机坐标;然后,利用高斯成像公式计算两组解的深度值,进而进行区域窗口光场重聚焦到两组深度平面。最后,选取合适的清晰度评价方法对两幅图像清晰度进行

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                                      舌诊技术通过观察舌头的色泽、形态等特征,可以快速了解人体的生理功能和病理变化。但是,传统的舌诊信息主要由临床主观判断获取,缺乏客观化和定量化的度量手段。而且被诊人员自我状态的复杂性也影响了诊断结果的准确性。对此,提出一种自我舌象色谱比较分析下的诊断方法。即:利用图像处理技术对健康舌象的正片与病变舌象的彩色负片进行叠加,选取舌象的信息敏感区域,同时采集数据,借助RGB和CIE Lab色彩模

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                                      现场图作为刑事案件现勘记录的重要组成部分,在犯罪现场重建、现场分析、法庭质证等环节发挥着重要作用。然而在公安实战中,现场图绘制不规范的情况仍然时有发生。目前对现场图绘制质量的核查工作主要采用人工抽查的方式完成,费时费力且收效甚微。本文提出一种基于卷积神经网络的现场图自动分类方法,实现对全国公安机关现场勘验系统中现场图的自动分类核查。首先,利用全国公安机关现场勘验系统中现有现场图

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                                      摘要:针对目前大多数基于统计先验的图像盲去模糊方法对边缘和细节恢复能力有限的问题,本文通过金字塔分解在多尺度层次上进行深层迭代优化,提出一种新的盲去模糊算法。首先,通过降采样对模糊图像进行金字塔分解。然后,在每一层图像上,利用显著性强度先验提取图像的边缘信息,并结合梯度低秩先验抑制图像中的模糊和噪声干扰,由粗到精地交替迭代模糊核和中间潜像。此外,针对多尺度迭代时间较长的问题,提

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                                      由于传统三维模型分类方法依赖文物碎片整体形状特征,针对具有破损严重,细节缺失,形状不规则等特点的文物碎片存在效率低,成本高,准确率低的问题。文物碎片特征点周围局部曲面的深度信息与表面的规律性几何纹理可作为分类的判别特征,因此,本文针对文物碎片提出了一种局部点云信息与显著性多特征描述子,提取出碎片表面的规律性几何特征,并结合旋转投影特征,作为文物碎片分类的判别特征;然后提出该判别

                                      PDF全文 激光与光电子学进展 | 2020,57(04):041511
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                                      摘要

                                      光学望远镜系统内部温度分布不均匀,镜面热变形等因素产生的离焦、球差等低阶大像差,会严重降低光学系统的探测能力。采用相位差法结合离焦光栅采集两幅图像,然后通过混合粒子群算法求解目标函数,就可以重构波前,估计出波前像差。本文介绍了相位差法结合离焦光栅进行波前探测的原理,提出了线性递减权重粒子群结合禁忌搜索的混合粒子群算法求解目标函数,并通过仿真验证了该算法的优化性能。仿真结果表明,

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