Author Affiliations
Abstract
1 University of Shanghai for Science and Technology, School of Optical-Electrical and Computer Engineering, Engineering Research Center of Optical Instrument and System, Ministry of Education and Shanghai Key Laboratory of Modern Optics System, Shanghai, China
2 Beihang University, School of Instrumentation and Optoelectronic Engineering, Beijing, China
Holographic display stands as a prominent approach for achieving lifelike three-dimensional (3D) reproductions with continuous depth sensation. However, the generation of a computer-generated hologram (CGH) always relies on the repetitive computation of diffraction propagation from point-cloud or multiple depth-sliced planar images, which inevitably leads to an increase in computational complexity, making real-time CGH generation impractical. Here, we report a new CGH generation algorithm capable of rapidly synthesizing a 3D hologram in only one-step backward propagation calculation in a novel split Lohmann lens-based diffraction model. By introducing an extra predesigned virtual digital phase modulation of multifocal split Lohmann lens in such a diffraction model, the generated CGH appears to reconstruct 3D scenes with accurate accommodation abilities across the display contents. Compared with the conventional layer-based method, the computation speed of the proposed method is independent of the quantized layer numbers, and therefore can achieve real-time computation speed with a very dense of depth sampling. Both simulation and experimental results validate the proposed method.
computer holography holographic display diffraction calculation 
Advanced Photonics Nexus
2024, 3(3): 036001
胡伟南 1,3冯颖 3,4王迪 1,*闫星辰 2[ ... ]陈思敏 5
作者单位
摘要
1 华南理工大学机械与汽车工程学院,广东 广州 510641
2 广东省科学院新材料研究所,广东 广州 510075
3 广州城市理工学院机械工程学院,广东 广州 510800
4 澳门城市大学创新设计学院,澳门 999078
5 深圳市金石三维打印科技有限公司,广东 深圳 518107
为了实现激光选区熔化(SLM)无支撑低角度成形,进而提高样件的成形效率和降低打印成本,笔者提出了一种基于加工层角度自适应下表面工艺区域的划分方法,并对该方法成形的样件的表面质量以及该方法的适用性进行了探究。结果表明:过高或者过低的能量密度都会对悬垂区域的多层成形产生负面影响,采用适熔工艺成形悬垂结构能在保证低孔隙率的同时实现多层打印。将悬垂结构进行上、下、内表面区域划分,基于向下比较层数T进行区域面积调控能够显著影响悬垂样件的可制造性和结构完整性,应用下表面工艺区域的面积越大,悬垂样件的成形性越好。对上下表面的成形机理进行了深入分析,结果显示,下表面的成形质量主要受粘粉以及熔池下陷引起的凸起的影响,而上表面除了受粘粉影响外,还主要受阶梯效应和轮廓边界熔道间隙的影响。最终,成形了不同尺寸的测试样件以及最低角度为15°的叶轮零件,证明了所提低角度成形方法的可行性。
激光技术 激光选区熔化 无支撑打印 低角度 成形机理 表面质量 
中国激光
2024, 51(4): 0402303
作者单位
摘要
华南理工大学机械与汽车工程学院,广东 广州 510641
重点研究了激光选区熔化成形纯锌(Zn)的微观组织和力学性能的各向异性及产生机理。分别对垂直和平行两个构建方向的纯锌试样进行了试验研究,采用光学显微镜(OM)、扫描电子显微镜(SEM)和电子背散射衍射仪(EBSD)对晶粒尺寸、形貌、取向和分布进行了表征。结果表明:纯Zn试样在垂直平面上存在粗柱状晶,平均晶粒尺寸约为17.24 μm,晶粒取向优先沿0001方向生长;在水平平面上则表现为等轴晶粒,表现出较弱的101ˉ0112ˉ0纤维织构,等轴晶的平均晶粒尺寸为10.21 μm,相比垂直平面减小了约40.8%。沿水平平面成形的试样的极限抗拉强度和延伸率分别为123.5 MPa和11.7%,而沿垂直平面成形的试样的极限抗拉强度和延伸率分别为108.0 MPa和14.1%。SLM成形纯锌在微观结构与力学性能上均存在明显的各向异性:沿水平平面成形的试样的强度高,归因于更细小的晶粒尺寸和更大的初始位错密度;沿垂直平面成形的试样的延展性更好,则是因为更多的高角度晶界有效阻碍了裂纹偏转。研究结果揭示了激光选区熔化增材制造纯Zn的微宏观各向异性机理,为Zn在医用植入物中的应用提供了理论参考。
激光技术 激光选区熔化 纯锌 各向异性 力学性能 微观组织 
中国激光
2024, 51(4): 0402301
作者单位
摘要
1 山东省水利勘测设计院有限公司,山东 济南 250013
2 河海大学信息科学与工程学院,江苏 常州 213022
3 山东省水利勘测设计院有限公司济南市数字孪生与智慧水利重点实验室,山东 济南 250013
水下结构状态视觉检测过程中,观测相机镜头易受到水体中枯叶、藻类等悬浮杂质遮挡,导致水下结构表观影像信息丢失,影响检测效果。针对该问题,利用水下视频序列中的帧内空间信息与帧间运动信息,提出一种悬浮杂质遮挡消除方法。根据相邻帧间的光流场分布信息,提出位移补偿策略,消除相机移动导致的帧间背景偏移;结合悬浮杂质成像特性,建立动态视觉感知模型,在对齐后的相邻帧基础上,实现不同形态悬浮杂质的准确检测;构建一种混合引导修复模型,确立帧间最优互补信息,还原悬浮杂质遮挡区域。在构建的真实与合成数据集上的测试结果表明,本文方法能够准确检测并消除悬浮杂质的遮挡,处理后的图像质量在多项指标上均得到明显提升。
水下图像复原 悬浮杂质遮挡消除 位移补偿 动态视觉感知 混合引导模型 
光学学报
2023, 43(24): 2401012
作者单位
摘要
华南理工大学机械与汽车工程学院,广东 广州 510640
针对激光粉末床熔融(LPBF)在无保护气氛条件下成形Sn-3.0Ag-0.5Cu(SAC305)材料的难题,研究了不同工艺参数对LPBF成形SAC305的表面形貌和力学性能的影响。通过工艺参数优化,确定了空气环境下SAC305的LPBF最优工艺参数为激光功率30 W、激光扫描速度700 mm?s-1、扫描间距0.07 mm、铺粉层厚30 μm,成形试样的致密度达到98.7%,同时抗拉强度和伸长率分别为85.29 MPa和15.37%,力学性能优于传统铸造方式成形的样品,抗拉强度提高了108%。此外,导电率达到国际退火铜标准(IACS)的14.4%~14.99%,满足该牌号材料的通用导电率要求。验证了空气环境下LPBF成形SAC305材料的可行性,为实现特殊工况下的零件加工打印提供了参考。
激光技术 激光增材制造 激光粉末床熔融 含氧气氛成形 力学性能 
中国激光
2023, 50(24): 2402303
Author Affiliations
Abstract
1 School of Instrumentation and Optoelectronic Engineering, Beihang University, Beijing 100191, China
2 College of Electronics and Information Engineering, Sichuan University, Chengdu 610065, China
Light field 3D display technology is considered a revolutionary technology to address the critical visual fatigue issues in the existing 3D displays. Tabletop light field 3D display provides a brand-new display form that satisfies multi-user shared viewing and collaborative works, and it is poised to become a potential alternative to the traditional wall and portable display forms. However, a large radial viewing angle and correct radial perspective and parallax are still out of reach for most current tabletop light field 3D displays due to the limited amount of spatial information. To address the viewing angle and perspective issues, a novel integral imaging-based tabletop light field 3D display with a simple flat-panel structure is proposed and developed by applying a compound lens array, two spliced 8K liquid crystal display panels, and a light shaping diffuser screen. The compound lens array is designed to be composed of multiple three-piece compound lens units by employing a reverse design scheme, which greatly extends the radial viewing angle in the case of a limited amount of spatial information and balances other important 3D display parameters. The proposed display has a radial viewing angle of 68.7° in a large display size of 43.5 inches, which is larger than the conventional tabletop light field 3D displays. The radial perspective and parallax are correct, and high-resolution 3D images can be reproduced in large radial viewing positions. We envision that this proposed display opens up possibility for redefining the display forms of consumer electronics.
tabletop light field 3D display integral imaging compound lens array radial viewing angle 
Opto-Electronic Advances
2023, 6(6): 220178
作者单位
摘要
中国空间技术研究院西安分院空间微波技术国家级重点实验室, 陕西 西安 710100
面对互联网时代呈指数增长的全球数据流量, 超高速通信的发展需求日益迫切, 太赫兹通信因拥有巨大的可用带宽资源, 成为下一代超高速无线通信关键技术之一。太赫兹通信系统分为电子学与光子辅助两种类型, 其中后者在通信速率、频率灵活调控、与光纤接入网无缝融合等方面具有独特优势。首先介绍了典型光子辅助太赫兹通信系统的基本原理, 在此基本原理框架下, 梳理了系统中信号生成与接收、多维复用以及概率整形等技术的研究进展, 并探讨了该类通信系统需要进一步解决的问题。
光通信 太赫兹通信 光子辅助 信号生成与处理 多维复用 概率整形 optical communication terahertz communication photonics-assisted signal generation and reception multi-dimensional multiplexing probabilistic constellation shaping 
量子电子学报
2023, 40(4): 423
作者单位
摘要
吉林大学 电子科学与工程学院 集成光电子学国家重点实验室, 长春 130012
射频信号的监测具有广泛的应用前景, 文章提出了一种基于DSP的微波光子射频信号监测系统。该系统由前端微波光子信号接收部分和后端信号处理部分组成, 射频信号经光学下变频处理得到中频信号, 经过ADC模数转换后在DSP上应用快速傅里叶变换(FFT)算法完成对接收信号的频谱分析。实验测试结果表明, 该系统可以完成对射频信号的监测, 频率测量误差小于0.25MHz, 动态范围为55dB, 灵敏度为-30dBm。此外, 为了进一步验证, 应用天线进行手机信号的接收实现了对手机信号通信频段的实时监测。
微波光子 射频信号监测 DSP DSP microwave photon FFT FFT radio frequency signal monitoring 
半导体光电
2023, 44(2): 251
李璇 1应康 1,*苏庆帅 1张柳欣 1[ ... ]叶青 1
作者单位
摘要
1 中国科学院上海光学精密机械研究所空间激光传输与探测技术重点实验室,上海 201800
2 中国空间技术研究院西安分院空间微波技术国家级重点实验室,西安 710100
3 张江实验室,上海 201210
超窄带光纤布拉格光栅作为一种重要的无源光纤器件,可以作为优良的光学滤波器。首先在理论分析的基础上,模拟在光纤布拉格光栅制备过程中引入不同的不均匀紫外辐照,分析不同紫外光辐照分布函数下的光栅光谱性能,并采用逐点扫描紫外辐照法在不同的辐照不均匀条件下刻写光纤布拉格光栅。结果表明:紫外辐照的不均匀会极大地影响光纤光栅的光谱性能(带宽、矩形度及边模抑制比等参数),紫外辐照越不均匀,光纤光栅的3 dB带宽和25 dB带宽都越大,光谱矩形度变差,边模抑制比降低,光学滤波器的性能也更差。提出通过对切趾函数进行修正来补偿辐照不均匀的影响。采用该方法能补偿紫外光斑以及光路调整等带来的刻写误差,使得光纤光栅的谱型得到优化,将光纤光栅的边模抑制比提高到30 dB以上,满足光学滤波器的应用需求。
光栅 光纤器件 光纤布拉格光栅 光纤光栅制备 光学滤波器 
中国激光
2023, 50(14): 1406002
赖思翰 1,*刘严松 1,2,3李成林 1王地 1[ ... ]沈茜 4
作者单位
摘要
1 自然资源部构造成矿成藏重点实验室(成都理工大学), 四川 成都 610059
2 中国地质调查局成都地质调查中心, 四川 成都 610081
3 中国地质大学(北京), 北京 100083
4 四川三合空间科技有限公司, 四川 成都 610094
稀散元素矿产资源是国民经济中的关键性矿产资源, 元素含量的提取是矿产资源潜力评价、 靶区优选的基础。 现有稀散元素含量分析面临快速检测、 潜力评价的需求, 基于高光谱的稀散元素含量反演是解决此问题的一种途径。 因此, 采集西藏斯弄多-则学矿集区的铅锌矿石, 开展铅锌矿石稀散元素镉(Cd)含量的高光谱反演方法与反演模型研究。 选用ASD Field Spec 3地物光谱仪及配套软件进行光谱数据采集和预处理; 在光谱特征分析基础上, 开展一阶微分(FD)、 二阶微分(SD)、 倒数的对数(AT)、 倒数对数的一阶微分(AFD)、 倒数对数的二阶微分(ASD)光谱数据变换处理, 结合皮尔森相关性系数(r)筛选特征波段, 进行随机森林(RF)、 人工神经网络(ANN)、 支持向量机(SVM)模型构建与反演, 选用决定系数(R2)和均方根误差(RMSE)评价反演模型效果与预测精度。 结果表明: 样品反射率集中于40%~60%区间; 1 420、 1 920和2 200 nm处形成吸收峰; 特征波段覆盖可见光和近红外波段, 771~2 051 nm为特征波段的最优区间。 SD光谱变换的降维效果最好, 筛选出15个特征波段; 其次为ASD和AFD光谱变换, 分别筛选出8个和2个特征波段。 FD与AT光谱变换未筛选出特征波段。 SD筛选的特征波段用于反演, 镉元素含量预测效果最好的是SD-ANN模型(R2=0.884, RMSE=2.679), 其次是SD-SVM模型(R2=0.830>0.8, RMSE=1.382), SD-RF模型预测效果最差(R2=0.505<0.6)。 ASD筛选的特征波段用于反演, 镉元素含量预测最好的是ASD-SVM模型(R2=0.857, RMSE=2.198), 其次是ASD-ANN模型(R2=0.846, RMSE=2.625)。 对比分析, 镉元素含量的高光谱反演模型效果为: SD-ANN>ASD-SVM>ASD-ANN>SD-SVM>ASD-RF>SD-RF。 该研究总结了铅锌矿石稀散元素镉的高光谱特征, 建立了镉元素含量的高光谱反演方法及模型, 为镉等稀散元素含量的高光谱反演、 无损检测、 快速分析提供了参考, 为高海拔勘探区稀散元素矿产资源的潜力评价、 靶区优选提供了科学支持。
稀散元素 镉含量分析 高光谱反演 可见光-近红外光谱 铅锌矿石 Rare-dispersed element Cadmium content analysis Hyperspectral inversion Visible and near infrared spectroscopy Lead zinc ore 
光谱学与光谱分析
2023, 43(4): 1275

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