邹鸿博 1章彪 1王子川 1陈可 2[ ... ]袁波 1,*
作者单位
摘要
1 浙江大学 光电科学与工程学院, 浙江 杭州 310027
2 之江实验室类人感知研究中心, 浙江 杭州 311100
细胞内镜需实现最大倍率约500倍的连续放大成像,受光纤照明及杂散光的影响,其图像存在不均匀光照,且光照分布会随放大倍率的变化而变化。这会影响医生对病灶的观察及判断。为此,本文提出一种基于细胞内镜光照模型的图像不均匀光照校正算法。根据图像信息由光照分量和反射分量组成这一基础,该算法通过卷积神经网络学习图像的光照分量,并基于二维Gamma函数实现不均匀光照校正。实验表明,经本文方法进行不均匀光照校正后,图像的光照分量平均梯度和离散熵分别为0.22和7.89,优于自适应直方图均衡化、同态滤波和单尺度Retinex等传统方法以及基于深度学习的WSI-FCN算法。
细胞内镜 不均匀光照 光照模型 卷积神经网络 cytoendoscopy non-uniform illumination illumination model convolutional neural network 
中国光学
2024, 17(1): 160
丁浩明 1,2,3李勉 1,3李友兵 1,3陈科 1,3[ ... ]黄庆 1,3,*
作者单位
摘要
1 1.中国科学院 宁波材料技术与工程研究所, 先进能源材料工程实验室, 宁波 315201
2 2.中国科学院大学, 北京 101408
3 3.宁波杭州湾新材料研究院, 宁波 315336
4 4.林雪平大学 物理、化学和生物学系, 瑞典 林雪平 SE-58183
5 5.哈尔滨工业大学 特种环境复合材料技术国防科技重点实验室/复合材料与结构研究所, 哈尔滨 150001
6 6.北京航空航天大学 材料科学与工程学院, 北京 100191
7 7.西北工业大学 材料学院, 西安 710072
8 8.北京交通大学 机械与电子控制工程学院, 北京 100044
9 9.东南大学 材料科学与工程学院, 南京 211189
10 10.复旦大学 光电研究院和上海市智能光电与感知前沿科学研究基地, 上海 200433
11 11.北京大学 核物理与核技术国家重点实验室, 北京 100871
MAX/MAB相是一类非范德华三元层状材料, 具有丰富的元素组成和晶体结构, 兼具陶瓷和金属的物理性质, 在高温、强腐蚀、辐照等极端环境中极具应用潜力。近年来, 由MAX/MAB相衍生的二维(2D)材料(MXene和MBene)在材料物理与材料化学领域引起了广泛兴趣, 已经成为继石墨烯和过渡金属硫族化合物之后最受关注的二维范德华材料。MAX/MAB相材料结构调控不仅对这类非范德华层状材料本征性能产生重要影响, 而且对其衍生的二维范德华材料结构功能特性研究也具有重要价值。本文归纳和总结了MAX/MAB相层状材料在结构调控、理论计算和应用基础研究等方向的最新科研进展, 并展望了该类层状材料未来发展方向。
MAX相 MAB相 二维过渡金属碳氮化物 结构调控 理论计算 综述 MAX phase MAB phase MXene structural modulation theoretical calculation review 
无机材料学报
2023, 38(8): 845
作者单位
摘要
1 河南理工大学测绘与国土信息工程学院, 河南 焦作 454000
2 中国矿业大学环境与测绘学院, 江苏 徐州 221116
3 安徽师范大学地理与旅游学院, 安徽 芜湖 241000
山区复杂的地形特征会导致地表反射率估算误差增加,降低地气解耦精度,进而影响气溶胶反演精度。当前应用较广泛的反演方法有基于波段关系估算地表反射的暗目标算法 (DT)、基于区域地表反射率库的深蓝算法 (DB) 和基于双向反射分布函数 (BRDF)、双向偏振分布函数 (BPDF) 模型估算地表反射率的GRASP (Generalized retrieval of atmosphere and surface properties) 算法。为探究适合山区气溶胶遥感的地气解耦方法,利用地面气溶胶自动观测网 (AERONET) 气溶胶产品 (AOD_A) 对比分析了2005年至2013年间POLDER-3 (Polarization and directionality of the earth's reflectances) 的GRASP气溶胶产品 (AOD_G)、中等分辨率成像光谱仪 (MODIS) 的DT气溶胶产品 (AOD_DT) 和DB气溶胶产品 (AOD_DB) 在中国区域的精度。结果显示,非山区站点处AOD_G与AOD_A整体相关性最高 (R = 0.921),AOD_DT和AOD_DB总体精度差异不大,但山区AOD_G高于期望误差的比例达79.87%,AOD_DT和AOD_DB高估程度分别增加了近30%和20%。在河北兴隆和兰州大学半干旱气候与环境观测站 (SACOL) 两个山区站点分季节验证显示,植被覆盖度低的秋冬季节三种卫星产品精度均存在下降趋势,表明除去地表植被对反射率的影响后,山区地形影响了地气解耦精度。进一步分析显示,山区起伏地形对基于BRDF、BPDF模型的地气解耦方法影响较大;在山区等起伏地表上空,多角度观测的地表波段关系更有利于精确估算地表反射,而在城区BRDF、BPDF模型与波段关系估算地表反射的误差水平接近。研究结果为进一步优化多角度观测 (如高分五号DPC) 的山区气溶胶反演算法提供了新的方向。
山区 多角度偏振 气溶胶光学厚度 地气解耦 mountainous areas multi-angle polarization aerosol optical depth land-atmospheric decoupling 
大气与环境光学学报
2023, 18(4): 339
马凤翔 1赵跃 1李辰溪 2安冉 2[ ... ]陈珂 2,*
作者单位
摘要
1 国网安徽省电力有限公司电力科学研究院, 安徽 合肥 230601
2 大连理工大学光电工程与仪器科学学院, 辽宁 大连 116024
针对目前变压器油中溶解气体分析装置体积庞大、抗电磁干扰能力弱、油路复杂等问题,将光纤传感和光声光谱技术结合,设计了一种基于光纤光声传感的变压器油中溶解气体分析系统,用于检测油中溶解的微量乙炔气体。通过谱线分析优化激光波长,并设计了恒温激光驱动模块。采用两根单模光纤分别将泵浦激光和探测光传输到光声探头中,气体吸收光能产生的光声信号由法布里-珀罗干涉型悬臂梁探测,并利用设计的光谱测量和信号处理模块进行解调。实验结果表明,设计的光纤光声传感系统可有效探测出变压器油中溶解的乙炔气体的光声信号,检出限达到0.5 μL/L。
光谱学 油中溶解气体 光声光谱 变压器 光纤传感 spectroscopy dissolved gas in oil photoacoustic spectroscopy transformer optical fiber sensing 
量子电子学报
2023, 40(4): 597
马凤翔 1赵跃 1王楠 2赵新瑜 2[ ... ]陈珂 2,*
作者单位
摘要
1 国网安徽省电力有限公司 电力科学研究院,合肥 230601
2 大连理工大学 光电工程与仪器科学学院,大连 116024
针对H2S气体在近红外波段的吸收系数低导致检测灵敏度难以提高的难题,提出了基于共振式多通光声池的SF6分解产物H2S气体检测技术。对赫里奥特型多通光声池进行优化设计,激光光束反射次数达到20次。近红外激光经功率放大后入射到多通光声池,通过多次光学反射大幅度提升了光声信号的激发效率,结合声学共振放大技术、光纤放大技术和波长调制-二次谐波检测技术,搭建了一套光声光谱气体检测系统,实现了SF6背景下微量H2S气体的高灵敏度检测。实验结果表明,归一化噪声等效吸收系数为2.23×10-9 cm-1·W·Hz-1/2,在平均时间为100 s时,该检测系统对H2S气体的检测极限达到2.7×10-8
气体绝缘设备 SF6分解产物 H2S气体检测 光声光谱 多通光声池 Gas insulation equipment SF6 decomposition products H2S gas detection Photoacoustic spectroscopy Multi-pass photoacoustic cell 
光子学报
2023, 52(3): 0352121
作者单位
摘要
1 国电南京自动化股份有限公司,南京 210032
2 大连理工大学 光电工程与仪器科学学院,大连 116024
针对真空脱气法脱气效率高但气量少的特点,提出了基于微型共振光声池的高灵敏度油中溶解气体检测技术。使用真空脱气法对变压器油中溶解的乙炔气体进行脱气,结合气室体积为12.4 mL的小体积H型共振式光声池,实现对油中溶解乙炔气体浓度的高灵敏度测量。利用掺铒光纤放大器对激光功率进行放大,并分析在近红外波段乙炔、水蒸气和二氧化碳的气体吸收光谱,选择较合适的气体吸收谱线进行光声信号激发。通过实验对激光调制电流和调制频率等参数进行优化。配置不同浓度的油样对系统的性能进行测试,得到系统对乙炔油样的最低检测限为0.2 μL/L。
激光光谱 光声光谱 油中溶解气体分析 光声池 真空脱气 Laser spectroscopy Photoacoustic spectroscopy Analysis of dissolved gas in oil Photoacoustic cell Vacuum degassing 
光子学报
2023, 52(3): 0352120
马凤翔 1赵跃 1赵新瑜 2王楠 2[ ... ]陈珂 2,*
作者单位
摘要
1 国网安徽省电力有限公司 电力科学研究院,合肥 230601
2 大连理工大学 光电工程与仪器科学学院,大连 116024
搭建了一套气室容积仅为0.79 mL的非共振式光声光谱检测装置,在0至100 ppm浓度范围内,激发的光声信号幅度与SO2/SF6混合气体浓度之间有良好的线性关系,响应度为5.59 μV/ppm。系统的归一化噪声等效吸收系数为7.2×10-8 cm-1W·Hz-1/2。Allan-Werle方差分析结果表明,当平均时间为100 s时,系统对SO2的检测极限达到0.1 ppm。本文提出的高灵敏度SO2气体原位检测技术为判断SF6气体绝缘设备的故障程度提供了有效的解决方案。
气体绝缘设备 SF6特征分解组分 微量气体检测 光声光谱 非共振式光声池 Gas insulation equipment SF6 characteristic decomposition components Trace gas detection Photoacoustic spectroscopy Non-resonant photoacoustic cell 
光子学报
2023, 52(3): 0352115
Author Affiliations
Abstract
Chinese Academy of Inspection and Quarantine, Beijing 100176, China
The threat posed to crop production by pests and diseases is one of the key factors that could reduce global food security. Early detection is of critical importance to make accurate predictions, optimize control strategies and prevent crop losses. Recent technological advancements highlight the opportunity to revolutionize monitoring of pests and diseases. Biosensing methodologies offer potential solutions for real-time and automated monitoring, which allow advancements in early and accurate detection and thus support sustainable crop protection. Herein, advanced biosensing technologies for pests and diseases monitoring, including image-based technologies, electronic noses, and wearable sensing methods are presented. Besides, challenges and future perspectives for widespread adoption of these technologies are discussed. Moreover, we believe it is necessary to integrate technologies through interdisciplinary cooperation for further exploration, which may provide unlimited possibilities for innovations and applications of agriculture monitoring.The threat posed to crop production by pests and diseases is one of the key factors that could reduce global food security. Early detection is of critical importance to make accurate predictions, optimize control strategies and prevent crop losses. Recent technological advancements highlight the opportunity to revolutionize monitoring of pests and diseases. Biosensing methodologies offer potential solutions for real-time and automated monitoring, which allow advancements in early and accurate detection and thus support sustainable crop protection. Herein, advanced biosensing technologies for pests and diseases monitoring, including image-based technologies, electronic noses, and wearable sensing methods are presented. Besides, challenges and future perspectives for widespread adoption of these technologies are discussed. Moreover, we believe it is necessary to integrate technologies through interdisciplinary cooperation for further exploration, which may provide unlimited possibilities for innovations and applications of agriculture monitoring.
precision agriculture biosensors crops disease and pest management 
Journal of Semiconductors
2023, 44(2): 023104
Author Affiliations
Abstract
Nanjing University, School of Electronic Science and Engineering, Nanjing, China
Recently, the metasurfaces for independently controlling the wavefront and amplitude of two orthogonal circularly polarized electromagnetic (EM) waves have been demonstrated to open a way toward spin-multiplexing compact metadevices. However, these metasurfaces are mostly restricted to a single operation frequency band. The main challenge to achieving multiple frequency manipulations stems from the complicated and time-consuming design caused by multifrequency cross talk. To solve this problem, we propose a deep-learning-assisted inverse design method for designing a dual-spin/frequency metasurface with flexible multiplexing of off-axis vortices. By analyzing the cross talk between different spin/frequency channels based on the deep-learning method, we established the internal mapping relationship between the physical parameters of a meta-atom and its phase responses in multichannels, realizing the rapid inverse design of the spin/frequency multiplexing EM device. As a proof of concept, we demonstrated in the microwave region a dual-frequency arbitrary spin-to-orbit angular momentum converter, a dual-frequency off-axis vector vortex multiplexer, and a large-capacity (16-channel) vortex beam generator. The proposed method may provide a compact and efficient platform for the multiplexing of vortices, which may further stimulate their applications in wireless communication and quantum information science.
metasurface deep learning frequency multiplexing spin-decoupled optical vortex 
Advanced Photonics Nexus
2023, 2(1): 016010
作者单位
摘要
1 国网安徽省电力有限公司电力科学研究院, 合肥 230601
2 大连理工大学 光电工程与仪器科学学院, 大连 116024
为了满足变压器中绝缘纸板因过热或者放电故障产生的一氧化碳气体的在线监测需求, 提出了一种基于光纤光声传感的油中溶解一氧化碳气体检测技术。采用光声光谱气体检测技术、并结合光纤传感和膜分离技术, 设计了集成油气分离和气体检测功能于一体的光纤光声传感探头, 油中溶解的一氧化碳气体通过油气分离膜进入到光纤探头中的微型气腔; 采用两根光纤将探头连接到解调仪器, 分别传输近红外激发光和探测光; 气体吸收光能产生的光声信号被光纤法布里-珀罗传感器探测, 并被设计的光纤光声解调模块进行信号处理, 获得系统对一氧化碳气体体积分数的检测灵敏度为0.345pm/10-6。结果表明, 所设计的光纤传感系统对油中溶解一氧化碳气体体积分数检出限达到5×10-6。该研究具有精度高、抗电磁干扰、脱气简单的优势, 为变压器油中溶解一氧化碳气体的检测提供了新方法。
传感器技术 微量气体检测 光声光谱 变压器 油中溶解气体分析 sensor technology trace gas detection photoacoustic spectroscopy transformer analysis of dissolved gas in oil 
激光技术
2022, 46(6): 829

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