作者单位
摘要
齐鲁工业大学(山东省科学院)激光研究所,山东 济南 250104
管道运输安全是国民经济和人民生活的重要保障,管道泄漏监测成为管道运输安全中需要解决的一大难题。本文提出了一种基于分布式光纤振动传感(DVS)系统实现管道泄漏监测的多维空间数据融合算法,将传感光缆固定在管道侧面,通过DVS系统拾取管道泄漏信号,分别根据时间窗和空间分辨率对管道泄漏信号进行时空域平均,设定合适阈值完成管道泄漏监测报警。实验中对单点泄漏以及多点泄漏进行了测试,单点管道泄漏信号信噪比提升了4.5 dB,单点管道泄漏报警率最高提升了19.53 %,多点管道泄漏报警率最高提升了2.29 %,实现了对加压0.2 MPa管道泄漏的实时监测报警。
遥感与传感器 分布式振动传感 时空域 管道泄漏 数据融合 
激光与光电子学进展
2023, 60(9): 0928002
作者单位
摘要
1 北京工业大学材料与制造学部, 北京工业大学环境与生命学部, 北京 100124
2 中国检验检疫科学研究院, 北京 100123
单位点调控作为一种重要的材料修饰手段, 近年来在催化、 能源、 环境等领域中蓬勃发展。 调控单位点, 可以有效地调控表面电荷、 电子结构、 原子空间构型, 从而实现材料整体性能的提升。 在拉曼检测领域, 表面电荷等关键因素被广泛认可并是当下研究热点。 然而, 单位点对表面电荷调控, 乃至对拉曼灵敏度影响尚无系统研究。 该研究全新提出单位点(包括单分子、 单原子、 单原子中心的配体络合物等)的表面电荷调控作用并研究其对拉曼检测灵敏度的影响。 其中, 利用经典的特异性反应: 4-氨基-3-肼基-5-巯基-1,2,4-三唑(AHMT)与甲醛生成6-巯基-5-三唑啉[4,3-b]-s-四嗪(MTT), 使得经单位点AHMT调控的Ag材料具有极低的检测限10-12 mol·L-1, 低于不经单位点AHMT调控表面电荷的10-9 mol·L-1, 实现了对甲醛分子的超低浓度检测。 还研究了单钨原子氧化物调控, 对于非特异性反应中的标准分子、 农药残留分子检测能力的影响。 其中罗丹明6G的检测限可以从10-12 mol·L-1降低到10-14 mol·L-1, 农药福美双的检测限也可以从10-9 mol·L-1降低到10-11 mol·L-1, 据此提出了单位点调控表面电荷方法的普适性。 此外, 经过Zeta电位的测试, 发现经单位点调控的Ag表面电位都有较大变化, 符合库伦正负电荷吸附理论, 这更有利于对待检测分子的捕捉, 也是拉曼检测灵敏度提升的原因, 同时也在机理上解释了单位点调控的普适性。 对深层机理方面也做了许多猜测与研究: 一方面, 由于单位点与基底材料之间存在电荷转移, 因而存在化学增强(CM)过程。 同时, 在Ag表面有显著的电磁场增强(EM), 两种增强机制和单位点体系的协同, 需要进一步通过实验、 理论等, 研究不同单位点的新物理机制; 另一方面, 单位点可能作为一种新的振动模态, 与基底中存在的表面等离子体共振(SPR)、 待测分子的共振协同作用, 使得拉曼散射共振更强, 从而提升拉曼检测灵敏度。 该实验与结论都证实了单位点调控在拉曼检测中的可行性、 必要性, 使单位点在该领域的深入研究成为可能。
表面增强拉曼散射 单位点 表面电荷 普适性 均匀球状银颗粒 定量化检测 Surface-enhanced Raman scattering(SERS) Single sites The surface charge Universality Uniformly spherical silver particles Quantitative detection 
光谱学与光谱分析
2023, 43(4): 1075
作者单位
摘要
沈阳建筑大学材料科学与工程学院, 沈阳 110168
采用氢氧化钾调节钠水玻璃模数制备复合碱激发剂, 以钠水玻璃模数、碱掺量为变量, 分析氢氧化钾对钠水玻璃激发矿渣胶凝材料性能的影响, 研究氢氧化钾-钠水玻璃激发矿渣胶凝材料在流动度、凝结时间及抗压强度等方面的变化规律。结果表明, 氢氧化钾-钠水玻璃复合激发剂的激发效果优于单一钠水玻璃激发剂。当钠水玻璃模数为1.2、碱掺量为8%(质量分数)时, 氢氧化钾-钠水玻璃激发矿渣胶凝材料流动度可达240 mm, 7 d、28 d抗压强度可达98.88 MPa和104.59 MPa, 比同等条件下的钠水玻璃激发矿渣胶凝材料7 d、28 d抗压强度分别提高了167%和22.9%。
氢氧化钾 钠水玻璃 复合碱激发剂 碱激发矿渣胶凝材料 流动度 凝结时间 抗压强度 potassium hydroxide sodium water glass compound alkali activator alkali-activated slag cementitious material fluidity setting time compressive strength 
硅酸盐通报
2022, 41(8): 2654
Dahai Yang 1,2Jie Lin 1,3,*Chen Chen 4Chang Li 1,2[ ... ]Peng Jin 1,2,*
Author Affiliations
Abstract
1 Ministry of Education, Key Laboratory of Micro-systems and Micro-structures Manufacturing (Harbin Institute of Technology), Harbin, China
2 Harbin Institute of Technology, School of Instrumentation Science and Engineering, Harbin, China
3 Harbin Institute of Technology, School of Physics, Harbin, China
4 Chinese Academy of Sciences, Suzhou Institute of Nano-Tech and Nano-Bionics, Suzhou, China
Orbital angular momentum (OAM) of an optical vortex has attracted great interest from the scientific community due to its significant values in high-capacity optical communications such as mode or wavelength division multiplexer/demultiplexer. Although several configurations have been developed to demultiplex an optical vortex, the multiwavelength high-order optical vortex (HOOV) demultiplexer remains elusive due to lack of effective control technologies. In this study, we present the design, fabrication, and test of metasurface optical elements for multiwavelength HOOV demultiplexing based on optical gyrator transformation transformations in the visible light range. Its realization in a metasurface form enables the combined measurement of OAM, the radial index p, and wavelength using a single optical component. Each wavelength channel HOOV can be independently converted to a high-order Hermitian–Gaussian beam mode, and each of the OAM beams is demultiplexed at the converter output. Furthermore, we extend the scheme to realize encoding of the three-digit gray code by controlling the wavelength or polarization state. Experimental results obtained at three wavelengths in the visible band exhibit good agreement with the numerical modeling. With the merits of ultracompact device size, simple optical configuration, and HOOV recognition ability, our approach may provide great potential applications in photonic integrated devices and systems for high-capacity and demultiplex-channel OAM communication.
metasurface vortex beams orbital angular momentum optical gyrator transform phase modulation 
Advanced Photonics Nexus
2022, 1(1): 016005
作者单位
摘要
天津大学微电子学院,天津 300072
眼动仪采集红外眼动数据时受试者眼球快速运动或与仪器无法保持相对静止,导致采集的部分采集眼区图像出现虚焦、模糊,针对该问题,提出了一种语义分割优化系统,即超实时语义分割网络(S-RITnet)。首先,制作训练集、验证集、测试集图像数量比例为4∶1∶1的像素级标注数据集。然后,用增强超分辨率生成对抗网络和限制对比度的自适应直方图增强算法修复模糊眼区的数据集图像。最后,基于实时语义分割网络和自主数据集(含修复数据集)进行训练,实现对眼区图像的语义分割,并对获得的分割模块进行评价。实验结果表明,该优化方案可以有效优化眼区图像质量,相比低质量的眼区图像训练模块,S-RITnet的平均交并比提升了0.0247,F1分数提升了0.024。
图像处理 语义分割 生成对抗网络 图像增强 
激光与光电子学进展
2022, 59(2): 0210016
作者单位
摘要
1 中国海洋大学 信息科学与工程学院,山东青岛26600
2 海军潜艇学院,山东青岛66100
传统的线性渐变滤光片型高光谱成像仪,把线性渐变滤光片置于探测器窗口前,因线性渐变滤光片与探测器焦平面的位置差异,会产生光谱分辨率降低等问题。为了解决这个问题,设计了基于线性渐变滤光片的高光谱成像仪样机,整个系统包括望远系统、线性渐变滤光片元件、中继系统和探测系统四部分。将线性渐变滤光片置于望远系统的焦平面上,中继系统把线性渐变滤光片成像在探测系统靶面上,使线性渐变滤光片与探测系统焦面重合。高光谱成像仪系统的光谱范围为400~700 nm,谱段数为31,光谱分辨率为10 nm,视场角为±8°,焦距为55 mm。搭建样机并开展光谱定标与应用实验,效果良好。相比传统采用棱镜或光栅分光的高光谱成像仪系统,该系统省去了准直系统,具有体积小、重量轻、光通量大的优势,可为高光谱成像仪的小型化提供参考。
光学工程 高光谱成像 光学设计 线性渐变滤光片 小型化 Optical engineering Hyperspectral imaging Optical design Linear variable filter Miniaturization 
光子学报
2021, 50(9): 0911001
作者单位
摘要
齐鲁工业大学(山东省科学院)激光研究所,山东 济南 250014
分布式光纤声波传感(DAS)技术通过接收相干瑞利散射光的相位信息来探测声波或振动信号,具有灵敏度高、动态范围广等特性,可利用线性定量测量实现对信号的高保真还原。随着实际应用的需求不断提高,光纤入侵检测领域对事件的定位和识别提出了更高的要求,表现为对入侵事件的准确分类,因此将分布式光纤声波传感技术与模式识别(PR)技术相结合是目前研究的热门,有利于推动分布式光纤传感技术的应用发展。本文总结了近年来在分布式光纤入侵检测的模式识别技术中所应用的特征提取和分类算法的研究进展,回顾了几种实现入侵事件信号识别的特征提取方法及其在不同应用场合面临的特征选择难点,同时对特定事件识别算法的优劣进行分析归纳。
分布式声波传感 模式识别 特征提取 分类算法 distributed acoustic sensing pattern recognition feature extraction classification algorithms 
光电工程
2021, 48(3): 200254
李养帅 1张军勇 1,*朱健强 1,**李畅 1,2[ ... ]孙明营 1
作者单位
摘要
1 中国科学院上海光学精密机械研究所高功率激光物理联合实验室, 上海 201800
2 中国科学院大学, 北京 100049
3 中国科学院宁波材料技术与工程研究所, 浙江 宁波 315201
为了降低铝合金因激光辐照而产生颗粒污染物的几率,研究了激光冲击强化对纳秒激光辐照5052铝合金诱致污染物产生规律的影响。首先采用不同功率密度的纳秒激光对5052铝合金试样进行冲击强化,而后采用纳秒激光对激光冲击强化后的5052铝合金试样进行辐照-洁净度测试,最后对比分析激光冲击强化前后5052铝合金试样表面硬度、形貌、粗糙度及因激光辐照诱致污染物产生规律的变化。研究结果表明:激光冲击强化在提高5052铝合金表面强度的同时,对抑制低通量激光辐照(不高于0.65 J/cm 2)导致的污染物产生同样是有效的;对于粗糙度Ra为1.6的5052铝合金表面,经聚焦光斑直径为2.2 mm的高斯脉冲激光(光斑搭接率为50%,波长为532 nm,脉冲宽度为14 ns,功率密度为0.75~1.88 GW/cm 2)冲击强化后,低通量激光辐照阶段,激光诱致污染物(粒径为0.3~0.5 μm)数量降低25%~50%。研究结果为5052铝合金因激光辐照,尤其是低通量激光辐照而产生污染物的控制提供了一种新的方法。
激光技术 激光冲击强化 洁净控制 铝合金 激光辐照 颗粒污染物 
中国激光
2021, 48(18): 1802010
李畅 1,2庞向阳 1,*孙明营 1,**刘文凤 1,2[ ... ]朱健强 1
作者单位
摘要
1 中国科学院上海光学精密机械研究所高功率激光物理重点实验室, 上海 201800
2 中国科学院大学, 北京 100049
颗粒污染物是高功率激光装置光学元件损伤的诱因之一,掌握污染物产生规律是解决污染诱致损伤问题的基础。针对本色氧化工艺处理前后的5052铝合金样品,研究了激光辐照样品诱致亚微米和微米尺寸气溶胶颗粒的产生规律,分析了激光能量密度、脉冲数目、激光光斑直径、表面粗糙度等参数对颗粒物数量的影响。结果表明:颗粒物数量和激光光斑面积呈正相关;激光能量密度低于烧蚀阈值时,颗粒物产生于第一个脉冲辐照过程,高于烧蚀阈值时,表面颗粒物数量随着激光能量密度增加而逐渐增加;随着激光脉冲数目的增加,本色氧化5052样品产生颗粒物的数量逐渐增加,而5052样品产生颗粒物的数量变化不明显。两种不同表面工艺样品产生颗粒物的规律存在较大差别;低于烧蚀阈值时,两种样品产生的颗粒物数量相当;在烧蚀阈值附近时,颗粒物数量存在陡增现象;高于烧蚀阈值时,本色氧化5052样品产生的颗粒物数量显著多于5052样品。研究结果为高功率激光装置中铝合金表面处理和洁净控制提供了参考依据。
激光光学 颗粒污染物 洁净控制 激光辐照 铝合金 激光诱致损伤 
中国激光
2021, 48(14): 1402015
作者单位
摘要
长春理工大学理学院, 吉林 长春 130022
将压缩感知重构算法应用到哈达玛鬼成像中,以实现在较低采样率下恢复出待测物体的信息。该方案比哈达玛鬼成像的重构次数更少,所需要的采样次数也减少。使用观测时间和计算结构相似性指标这两个参数作为评价图像质量的客观标准,比较SP算法和OMP算法下哈达玛鬼成像的重构结果。经过模拟仿真和实验验证后,发现在哈达玛鬼成像的基础上,采用OMP算法与哈达玛鬼成像相结合,可以得到成像速度更快,成像质量较好的重构图像。
成像系统 计算鬼成像 压缩感知重构算法 哈达玛矩阵 
激光与光电子学进展
2021, 58(10): 1011032

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