作者单位
摘要
1 哈尔滨工业大学微系统与微结构制造教育部重点实验室, 黑龙江 哈尔滨 150001
2 西安航天动力试验技术研究所, 陕西 西安 710100
被称为第三代人工神经网络的脉冲神经网络, 是最接近人脑的神经拟态算法。与传统人工神经网络相比, 脉冲神经网络具有硬件友好性和更高的能量利用率。与电子学脉冲神经网络相比, 光子计算的光脉冲神经网络具有速度快、能耗低、延迟低、并行度高以及抗电磁干扰的优势。介绍了光脉冲神经网络的起源, 从光脉冲神经元、神经网络架构、学习训练算法等方面介绍了光脉冲神经网络的研究进展、存在的问题与挑战, 并展望了光脉冲神经网络的前景。
人工智能 人工神经网络 光计算 光脉冲神经网络 STDP规则 artificial intelligence artificial neural network optical computing optical spiking neural network Spike Timing Dependent Plasticity rules 
光学与光电技术
2022, 20(4): 96
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
吕晓波 1,2刘宇丰 3李毅威 1,2朱帅帅 1,2[ ... ]金鹏 1,2,*
作者单位
摘要
1 哈尔滨工业大学 仪器科学与工程学院,黑龙江哈尔滨50080
2 微系统与微结构制造教育部重点实验室(哈尔滨工业大学),黑龙江哈尔滨150080
3 西安航天动力试验技术研究所,陕西西安710100
针对快照式多维成像系统难以实现高维成像的问题,本文提出了一种快照式光谱光场成像方法,使用单个探测器实现了对目标场景光谱光场信息的快速获取。该方法将聚焦光场成像结构引入到快照式超光谱成像傅里叶变换光谱仪中,首先获取混叠了目标场景光场信息和干涉信息的原始图像,然后使用基于卷积神经网络的信息重建算法,将光场信息和干涉信息从原始图像中分别提取出来,并分别利用光场和干涉信息来重建目标场景的深度和光谱。本文搭建了快照式光谱光场成像系统,并对该系统在空间、光谱以及时间维度上的表现进行了实验验证。实验结果表明,该系统在将获取信息的维度扩展到七维的同时,其深度重建的均方根误差为7.7 mm,光谱重建的归一化均方根误差为6.87%。
仪器科学 快照式光谱成像 光场成像 多维成像 instrumentation snapshot spectral imaging light-field imaging multi-dimensional imaging 
光学 精密工程
2021, 29(2): 220
金岸 1,2缪寅宵 1,3刘冬冬 1,4林杰 1,2[ ... ]王雷 1,2
作者单位
摘要
1 哈尔滨工业大学 超精密光电仪器工程研究所, 黑龙江 哈尔滨 150080
2 超精密仪器技术及智能化工业和信息化部重点实验室(哈尔滨工业大学), 黑龙江 哈尔滨150080
3 北京航天计量测试技术研究所, 北京 100076
4 92493部队计量测试研究所, 辽宁 葫芦岛 125000
高速电主轴是一种将传统机械主轴中主轴电动机和机床主轴合而为一的新式主轴, 因具有高速高精度的优点被大量应用于高性能加工中心。高速电主轴的动态回转特性在很大程度上决定了加工精度, 是影响加工中心综合性能的重要因素。主轴运动误差测量方法大致可分为基于位移传感的主轴回转误差测量和基于光学手段的主轴回转误差测量。两类测量手段都是通过测量主轴回转一定角度的位移变化量来解析出主轴的径向回转误差, 这两类测量方法在主轴低速运转时具有很好的测量效果。当高速电主轴处于高速工作状态时, 这两类测量方法的测量效果将受到传感器件采样频率的限制。本文在总结现有主轴回转误差测量的基础上, 提出了一种基于靶标轨迹追踪的主轴动态回转误差测量方法, 对现有技术进行了总结, 并对未来的发展趋势进行了展望。
精密测量 主轴 回转误差 动态参数计量 靶标轨迹追踪 precision measurement spindle rotation error dynamic parameter measurement target trajectory tracking 
光学 精密工程
2020, 28(10): 2227
郑彬 1,*林杰 2
作者单位
摘要
1 福州理工学院 文理学院,福州 350000
2 福建医科大学 基础医学院,实验教学中心,福州 350122
我们提出一个方案,在星型耦合腔QED网络中一步实现任意两个非直接耦合光腔中原子的两比特量子相位门操作。该操作是通过虚光子交换技术,使两个非直接耦合光腔中的原子与星型网络中心光腔中的辅助原子形成有效的非对称海森堡XY模型。通过数值模拟验证了方案的可行性。在系统的整个演化过程中腔模始终处于真空态,并且原子不被激发,原子的自发辐射与腔的衰减得到有效抑制,通过数值求解主方程可以证明操作对耗散不敏感。
星型耦合腔QED网络 海森堡XY模型 量子相位门 Star-type cavity QED network Heisenberg XY model Quantum phase gate 
量子光学学报
2019, 25(4): 387
作者单位
摘要
1 发光学及应用国家重点实验室 中国科学院长春光学精密机械与物理研究所, 吉林 长春 130033
2 中国科学院大学, 北京 100049
高阈值是实现直接电驱动聚合物激光器的主要障碍。本文采用性能优异的蓝光材料-聚芴(PFO)作为激光增益介质, 根据腔量子电动力学原理, 设计出结构合理的平面光学微腔, 通过减薄聚合物层厚度的方法进一步降低有源层材料自吸收; 采用两种不同材料体系的分布布拉格反射镜(DBR)构筑光学微腔, 减小顶部DBR制备过程中引入的额外光损耗, 获得了低损耗、高Q值的光学谐振腔; 有效调控PFO的自发发射和受激发射特性, 最终实现了峰值波长位于443 nm、阈值仅为30 mW/cm2的光泵浦低阈值聚合物激光器。
光泵浦 低阈值 光学微腔 聚合物激光器 聚芴 optical pumping threshold optical microcavity polymer laser polyfluorene 
发光学报
2019, 40(11): 1434
林杰 *
作者单位
摘要
福建医科大学基础医学院, 福建 福州 350122
提出一个在耦合腔中实现两原子间最大纠缠态的制备稳定的理论方案,其中双能级原子与两个量子化的腔场之间都是大失谐作用,同时,每个原子额外受到两个微弱经典场的非共振驱动。引入非局域的玻色膜,两个原子都与其中一个集合光腔膜发生共振,而与另一个集合光腔膜之间是大失谐。在缀饰态子空间中,通过经典场的幺正动力学和集合光腔膜的耗散通道联合作用来制备目标稳态。稳态的制备并不要求有特殊的初态,数值仿真表明,利用所提方案可以获得高保真度的Bell态,所提方案对系统参量的细微抖动具有稳健性。
量子光学 耗散 大失谐 耦合腔 纠缠态 
激光与光电子学进展
2019, 56(24): 242703
作者单位
摘要
南京理工大学 电子工程与光电技术学院, 江苏 南京 210094
激光雷达传统的成像方法需要经过长时间积分探测生成光子计数统计直方图的方式来减少背景噪声的影响, 获得目标场景的深度估计信息。为了快速准确地获取目标场景的3D图像, 提出基于光子计数激光雷达的三维距离图像时域去噪算法。该算法不需要生成光子计数统计直方图, 利用信号和噪声在时间轴上不同的分布特性, 结合了泊松过程统计规律。此算法提高了信号的探测概率, 能够在低信噪比的环境下将信号和噪声分离, 获得目标场景准确的3D图像。实验结果表明在低信噪比的条件下, 此算法获得深度图像的RMSE与传统基于最大似然估计成像方法相比成像精度至少提高了3倍。有利于激光雷达三维成像在高背景噪声环境下的使用, 拓宽了激光雷达的应用范围。
光子计数激光雷达 单光子探测器 三维成像 时域去噪 photon-counting laser radar single-photon detector 3D imaging time domain denoising 
光学 精密工程
2018, 26(5): 1175
吕晨曦 1,2,*张镭 3杨杨 4张立功 1[ ... ]刘星元 1
作者单位
摘要
1 发光学及应用国家重点实验室 中国科学院长春光学精密机械与物理研究所, 吉林 长春 130033
2 中国科学院大学, 北京 100049
3 长春轨道客车股份有限公司, 吉林 长春 130062
4 内蒙古民族大学 化学化工学院, 内蒙古 通辽 028000
对苯基、萘基和蒽基在中位取代的氟硼二吡咯(BODIPY)衍生物薄膜的放大自发辐射(ASE)性能进行了研究, 探讨了影响材料ASE稳定性的因素。首先,将3种BODIPY衍生物材料PhBOD、NaBOD和EnBOD掺入聚苯乙烯经溶液旋涂法制备成薄膜, 接下来测试了吸收光谱和荧光光谱, 然后在光泵浦条件下测量了3种样品的ASE性能, 获得了材料的ASE阈值。进一步通过长时间泵浦、环境中长时间放置和高温环境下泵浦等方法研究了材料的光稳定性、ASE环境稳定性和热稳定性。最后使用Gaussian 09计算了分子基态性质。实验结果表明, PhBOD、NaBOD和EnBOD薄膜的初始阈值分别为12.4, 4.55, 3.4 kW/cm2,其中PhBOD有较强的ASE稳定性。ASE稳定性差异可能与分子结构的共轭程度和化学稳定性相关。分子中各个基团的共轭程度较大、Mulliken电荷分布对称性较好的材料具有较好的ASE稳定性。
氟硼二吡咯衍生物 放大自发辐射 稳定性 分子结构 BODIPY derivatives amplified spontaneous emission (ASE) stability molecular structure 
发光学报
2017, 38(4): 499
作者单位
摘要
南京理工大学光电技术系, 江苏 南京 210094
单光子探测器具有高灵敏度和快速响应的特性,但在目标特性未知的情况下,无法直接确定每个像素点所需要的采样积分时间。因此,由于目标表面结构特性和反射率差异,探测器的距离估计值会出现采样不足或是采样饱和的现象。提出一种基于光子计数的自适应快速深度成像方法。该方法利用噪声光子和信号光子的飞行时间的不同特性,改进传统的基于最大似然估计算法的成像模型,自适应决定每个像素点的采样积分时间,并估计其最佳深度信息。实验结果表明,即使在低信噪比条件下,相比于固定采样积分时间成像方法,此算法仍能够更快、更准确重构出目标的深度图像。
探测器 单光子探测器 自适应成像方法 深度图像 光子计数 
光学学报
2015, 35(10): 1011001

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