1 西安建筑科技大学 信息与控制工程学院，陕西西安70055
2 建筑机器人陕西省高等学校重点实验室，陕西西安710055
3 西安市建筑制造智动化技术重点实验室，陕西西安710055
针对混凝土表面裂缝分割过程中分割精度低、细微裂缝漏分和背景干扰等问题，提出一种联合线性引导和网格优化的裂缝分割模型。首先，在主干网络中引入多分支线性引导模块，通过自适应单维度池化增强网络对裂缝线性结构的表达能力，让不同区域的裂缝建立联系，增强全局上下文信息感知能力，提高网络分割精度；然后，提出网格细节优化模块，通过分区-优化-合并三步骤，将整个空间域划分为若干个空间网格，提取空间网格中的细微裂缝信息，防止细微裂缝漏分；最后，在主干网络的跳跃连接处嵌入混合注意力模块，在空间和通道双维度突出裂缝特征，减少背景干扰。在Deepcrack537，Crack500和CFD裂缝数据集上，所提模型的IoU值分别达到77.07%，58.96%和56.55%，F1-score值分别达到87.05%，74.19%和72.24%，明显优于大多数现有方法，具有更高的分割精度。
裂缝图像 线性引导 语义分割 网格优化 注意力机制 crack image linear guide semantic segmentation mesh optimization attention mechanism
Author Affiliations
Abstract
Key Laboratory of Specialty Optics and Optical Access Networks, Shanghai Institute for Advanced Communication and Data Science, Shanghai University, Shanghai 200444, China
In this paper, we demonstrate a high-sensitivity and real-time heterodyne coherent optical transceiver for intraplane satellite communication, without digital-to-analog converter (DAC) devices and an optical phase lock loop (OPLL). Based on the scheme, a real-time sensitivity of -49 dBm is achieved at 5 Gbps QPSK. Because DAC is not needed at the transmitter, as well as OPLL at the receiver, this reduces the system cost. Furthermore, the least required Rx ADC bit-width is also discussed. Through theoretical analysis and experimental results, our cost-effective transceiver satisfies the scenario and could be a promising component for future application.
real-time coherent transceiver heterodyning intraplane satellite optical communication Chinese Optics Letters
2024, 22(3): 030601
1 中国科学院上海应用物理研究所上海 201800
2 中国科学院大学北京 100049
3 广西师范大学桂林 541004
在氟化物熔盐相直接将UF6中转化为UF4是熔盐堆燃料盐的合成及重构的候选工艺之一。其中，UF3是该工艺过程的重要中间产物，其含量是开展工艺研究的关键参数之一。本文采用X射线衍射（X-ray Diffraction，XRD）内标法测量氟化物体系中的UF3含量，分析了不同组分的固态熔盐样品，建立了UF3含量的测量分析方法。首先以刚玉（α-Al2O3）为内标，获得了UF3在1.00~10.00 wt%含量范围时，LiF-BeF2-UF3熔盐的XRD峰高度内标曲线（R=0.986）和峰面积内标曲线（R=0.995）。然后应用这两条内标曲线测量已知含量的LiUF5和UF3固体混合样品，结果表明峰面积内标曲线具有更好的准确度，测量相对误差不大于8.7%。最后分别对快速冷却的LiF-BeF2-UF3固态熔盐样品和自然冷却的LiF-BeF2-UF3-LiUF5固态熔盐样品进行测量，测量结果的相对误差不大于5.4%。以上结果表明：本文建立的XRD内标法可以用于混合氟盐样品的UF3分析，并具有较好的测量精度和重复性。
三氟化铀 X射线衍射 内标法 定量分析 液态燃料 UF3 X-ray diffraction Internal standard method Quantitative determination Liquid fuel 姚喆赫 1,2,3潘成颢 1,2,3迟一鸣 1,2,3陈健 1,2,3[ ... ]姚建华 1,2,3,*
1 浙江工业大学激光先进制造研究院，浙江 杭州 310023
2 特种装备制造与先进加工技术教育部/浙江省重点实验室，浙江 杭州 310023
3 浙江工业大学机械工程学院，浙江 杭州 310023
超声复合激光制造技术通过施加外部超声以提升激光制造的加工能力与质量，已成为国内外研究热点。分析了当前超声复合激光制造技术涉及的耦合机理，并综述了超声在激光制造过程中的作用机制。根据超声振动模块与基体的接触模式将超声引入方式划分为固定接触式、移动接触式、非接触式，并分别阐述三种超声引入方式的优势与缺点。进一步，从增材、等材、减材制造三个方面全面讨论了不同超声引入方式和不同激光制造技术相结合的超声复合激光制造技术，探讨了不同复合制造技术的原理和技术特点，归纳了超声振动在激光制造过程中的影响规律。在当前研究进展基础上对超声复合激光制造技术的发展方向进行了展望。
激光制造 复合制造 超声振动 耦合机制 超声引入方式
1 上海理工大学 光电信息与计算机工程学院，上海 201800
2 中国科学院上海光学精密机械研究所 高功率激光单元技术实验室，上海 201800
3 国科大杭州高等研究院 物理与光电工程学院，杭州 310024
用于内窥成像的多芯光纤在弯曲条件下传输的光场相位容易出现复杂的随机扰动，为相干成像中的相位恢复带来极大挑战。本文提出了一种可以用于相干成像的螺旋多芯光纤设计，通过调控纤芯尺寸、纤芯间距和螺距来抑制弯曲等外界扰动对纤芯间群时延差和功率串扰的影响。本文建立了弯曲条件下螺旋多芯光纤纤芯光程的数学模型；根据变换光学基本原理，利用有限元仿真软件对螺旋多芯光纤的模式特性进行数值仿真计算。设计的螺旋多芯光纤具有20 μm的芯间距和20 π/m的扭转率，共有6层91个纤芯，不同层的纤芯尺寸不同。无弯曲时芯间群时延差小于6 fs/m；当弯曲半径大于5 cm时，芯间群时延差的变化小于32 fs/m，100 m长度上纤芯间串扰的仿真计算结果低于-550 dB。螺旋多芯光纤的芯间群时延差对弯曲不敏感，在相干成像中代替普通光纤束传递光场，有助于降低相干图像恢复方法的复杂度，可以广泛应用于光纤显微成像、超快激光成像等领域。
多芯光纤 相干成像 串扰 群时延 螺旋线 Multicore fiber Coherent imaging Crosstalk Group delay Helical 
Author Affiliations
Abstract
1 School of Optical-Electrical and Computer Engineering, University of Shanghai for Science and Technology, Shanghai 200093, China
2 Zhangjiang Laboratory, Shanghai 201204, China
Optical skyrmions are quasiparticles with nontrivial topological textures that have significant potential in optical information processing, transmission, and storage. Here, we theoretically and experimentally achieve the conversion of optical skyrmions among Néel, Bloch, intermediate skyrmions, and bimerons by polarization devices, where the fusion and annihilation of optical skyrmions are demonstrated accordingly. By analyzing the polarization pattern in Poincaré beams, we reveal the skyrmion topology dependence on the device, which provides a pathway for the study of skyrmion interactions. A vectorial optical field generator is implemented to realize the conversion and superposition experimentally, and the results are in good agreement with the theoretical predictions. These results enhance our comprehension of optical topological quasiparticles, which could have a significant impact on the transfer, storage, and communication of optical information.
Photonics Research
2023, 11(12): 2042
1 上海大学特种光纤与光接入网重点实验室，上海 200444
2 上海大学上海市先进通信与数据科学研究院，上海 200444
为了缩小矩形正交幅度调制（QAM）方式和香农极限的差距，探究高斯信道下的星座整形性能，设计一种应用于卫星间激光通信的几何整形与概率整形相结合的方案。将星座点的判决范围视为圆形，从图形的紧密排列角度出发提出几何整形的思路，再利用编码映射技术使各个星座点概率分布符合麦克斯韦-玻尔兹曼分布。几何整形与概率整形相结合可以进行非常规星座点数的星座设计。在功率限制的前提下，进行了信息熵为3和星座点数为8~13、信息熵为4和星座点数为16~23的仿真和相干光通信系统实验。在仿真理论中，误码率约为5×10-3时，相比常规8QAM和16QAM，矩形QAM分别取得了约1 dB和1.3 dB的增益。同时还进行了8点和16点的几何整形的仿真和实验，相较于矩形QAM，分别有约0.1 dB 和0.22 dB的性能提升。
相干光通信 几何整形 概率整形 星座整形 星间通信 光学学报
2023, 43(19): 1906002
1 南京大学电子科学与工程学院，超导电子学研究所，江苏 南京 210023
2 紫金山实验室，江苏 南京 211111
提出了一种在超表面中嵌入二氧化钒（VO2）从而对太赫兹波进行动态调控的方法。VO2在68 ℃左右会发生绝缘体到金属的相变，导致其电导率发生4~5个数量级的显著变化。超表面由一个双开口金属谐振环阵列以及金属环开口处嵌入的VO2结构组成。仿真结果表明，通过改变VO2的电导率，太赫兹波可以实现高频与低频之间的谐振模式的切换。值得注意的是，这种模式转换不仅可以在实验中通过直接改变环境温度实现，还可以通过激光和强场太赫兹的泵浦完成。这种多样化的激励为该超表面在实际多场景应用中动态调控太赫兹波提供了参考。
光电子学 太赫兹 超材料与超表面 二氧化钒 激光泵浦 强场太赫兹 中国激光
2023, 50(17): 1714015
Author Affiliations
Abstract
1 School of Electronic Science and Engineering, National Laboratory of Solid State Microstructures, Key Laboratory of Intelligent Optical Sensing and Manipulation, School of Physics, College of Engineering and Applied Sciences, and Collaborative Innovation Center of Advanced Microstructures, Nanjing University, Nanjing 210093, P. R. China
2 Hefei National Laboratory, Hefei, 230088, China
Fiber components form the standard not only in modern telecommunication but also for future quantum information technology. For high-performance single-photon detection, superconducting nanowire single-photon detectors (SPDs) are typically fabricated on a silicon chip and fiber-coupled for easy handling and usage. The fiber-to-chip interface hinders the SPD from being an all-fiber device for full utilization of its excellent performance. Here, we report a scheme of SPD that is directly fabricated on the fiber tip. A bury-and-planar fabrication technique is developed to improve the roughness of the substrate for all-fiber detectors’ performance for single-photon detection with amorphous molybdenum silicide (MoSi) nanowires. The low material selectivity and universal planar process enable fabrication and packaging on a large scale. Such a detector responds to a broad wavelength range from 405 nm to 1550 nm at a dark count rate of 100 cps. The relaxation time of the response pulse is ~ 15 ns, which is comparable to that of on-chip SPDs. Therefore, this device is free from fiber-to-chip coupling and easy packaging for all-fiber quantum information systems.
