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Abstract
Key Laboratory of Intelligent Optical Sensing and Manipulation of the Ministry of Education & National Laboratory of Solid State Microstructures & College of Engineering and Applied Sciences & Institute of Optical Communication Engineering & Nanjing University-Tongding Joint Lab for Large-Scale Photonic Integrated Circuits, Nanjing University, Nanjing 210023, China
We propose and experimentally demonstrate the programmable photonic radio frequency (RF) filters based on an integrated Fabry–Pérot laser with a saturable absorber (FP-SA). Owing to the high output power and the relative flatness spectrum of the FP-SA laser, only a waveshaper and an erbium-doped fiber amplifier (EDFA) were needed, which can greatly reduce the complexity of the system. The sinc filter employed 87 taps, representing a record-high tap number and resulting in a 3-dB bandwidth of 0.27 GHz and a quality factor of 148. Furthermore, Gaussian apodization enabled the out-of-band rejection of the filter to reach 34 dB and the center frequency to be finely tuned over a wide range, spanning from 4 to 14 GHz. These results indicate that the proposed scheme could provide a promising guideline for the photonic RF filters that demand both high reconfigurability and greatly reduced size and complexity.
microwave filters microwave photonics passively mode-locked laser Chinese Optics Letters
2024, 22(2): 023901
1 国防科技大学电子科学学院湖南长沙 410073
2 国防科技大学气象海洋学院湖南长沙 410073
迭代最近点法(ICP)及其变体是三维点云刚性配准的典型方法, 但此类通过迭代计算逐点距离矩阵实现点云配准的方式, 严重制约了点云的配准效率。本文提出一种快速 ICP算法, 利用 Frobenius范数表示待配准的两幅点云之间的误差函数, 获得误差值最小点位置, 并对此位置进行奇异值分解, 从而得到旋转矩阵和平移向量, 极大压缩了迭代次数和配准时间。在 Standford数据集和 3DMatch数据集上进行试验, 与传统 ICP算法及其变体、3种基于学习的点云配准算法进行对比, 本文方法配准效率最优; 在达到相近的配准精确度时, 提出的快速 ICP方法的迭代次数仅为传统 ICP算法的 0.2倍, 在 Standford数据集上配准所需时间为传统 ICP算法的 1/4, 在 3D Match数据集上配准所需时间为传统 ICP算法的 1/8倍。本文提出的快速 ICP算法在数据量大的点云场景下, 具有更高的效率。
三维计算机视觉 点云数据处理 点云配准 快速迭代最近点法 Frobenius范数 奇异值分解 3D computer vision point cloud data processing point cloud registration fast iterative closest point method Frobenius norm Singular Value Decomposition(SVD) 太赫兹科学与电子信息学报
2023, 21(10): 1263
1 中国科学院上海技术物理研究所,上海 200083
2 上海科技大学 信息科学与技术学院,上海 201210
采用光栅耦合结构的焦平面阵列（Focal Plane Array,FPA）在工艺上难以制备,反射耦合结构较为容易。为探究反射耦合结构是否可以在小尺寸范围内替代光栅耦合结构,文章使用FDTD电磁场仿真软件MEEP构建了光栅耦合结构和反射结构GaAs/AlGaAs量子阱红外焦平面阵列三像元模。通过对器件内部光学串音进行仿真,验证了在逼近衍射极限时,采用全内反射结构的FPA在5~7 μm和8.5~10 μm之间的抗串音效果强于光栅耦合结构,而在6.5~8.5 μm和10~12 μm之间,光栅耦合结构的抗串音效果更好,在12~15 μm范围内,两种结构的抗串音能力相当。针对15 μm中心距全内反射结构量子阱FPA,探究了反射角度、刻蚀深度和量子阱周期对其串音的影响。
量子阱 光学串音 FDTD仿真 焦平面 quantum well optical crosstalk FDTD simulation focal plane array GaAs/AlGaAs GaAs/AlGaAs
1 东南大学医学院附属南京同仁医院眼科，南京 211102
2 金陵科技学院材料工程学院，南京 211112
在近视防控中周边离焦眼镜的应用广泛，近视控制效果与眼镜配装参数的精准度相关。从近视防控周边离焦眼镜的设计特点出发，提出相应的检测标准和建议; 并通过三种常见周边离焦框架眼镜光学中心与几何中心不符的检测实例，建议加工时必须考虑几何中心与光学中心的偏差。
周边离焦眼镜 配装质检 近视防控 peripheral defocus glasses assembly quality inspection myopia prevention and control
1 金陵科技学院材料工程学院，南京 210000
2 东南大学医学院附属南京同仁医院眼科，南京 210000
通过比较与分析16个不同品牌常见类型离焦镜片的相关参数，思考近视防控离焦镜片的未来发展。调研了16个不同品牌近视防控离焦镜片的相关参数，结合相关文献分析各离焦镜片离焦理论设计与研发，发现各品牌离焦镜片的具体光学设计原理、外观等各异，镜片相关参数具有差异性。为了规范离焦镜片在近视防控领域的应用，需要国家出台离焦镜片相关设计、制造和质量检测标准，发布验配、装配规范、镜片应用效果评估等规范。
离焦镜片 近视防控 验配 defocus lenses myopia prevention and control refraction and assembly
绿色建筑材料国家重点实验室，中国建筑材料科学研究总院有限公司，北京 100024
准确识别和量化轻骨料混凝土(LAC)中的孔隙和微裂纹对于分析盐冻劣化机理非常重要。基于形态学原理提出了新DIP方法，克服了传统方法仅依靠形状因子无法精确分割孔与微裂纹、多孔轻骨料干扰混凝土基体孔结构分析的难题，分析了具有相同浆骨比和相同水灰比的页岩陶粒LAC和普通骨料混凝土(NAC)的盐冻孔结构劣化。随冻融循环次数增加，2种混凝土均表现出孔径扩张和微裂纹自孔壁萌生，导致相对动弹性模量(rn)损失。灰色关联分析表明，除了微裂纹萌生与扩展，LAC孔径离散程度较高也能引起rn损失。新DIP方法实现了孔与微裂纹的分割和独立分析，提高二者识别精度至10.6 μm，在定量分析混凝土孔结构和微裂纹时具有优势。
轻骨料混凝土 单面盐冻 数字图像处理 内部损伤 孔结构 微裂纹 lightweight aggregate concrete single-side salt freezing and thawing digital image processing internal damage pore structure microcrack
1 中国气象局中国遥感卫星辐射测量和定标重点开放实验室，国家卫星气象中心（国家空间天气监测预警中心），北京 100081
2 许健民气象卫星创新中心，北京 100081
3 河南理工大学测绘与国土信息学院，河南 454003
风云三号D星（FY-3D）中分辨率光谱成像仪II型（MERSI-II）已在轨运行超过5年，经定量应用反演发现部分通道辐射响应性能出现明显退化。本研究采用深对流云（DCC）目标对MERSI-II大部分反射太阳波段辐射响应变化进行趋势评估，为提高该方法的稳定性，对基础DCC定标方法进行了优化。首先，比较了当前两种DCC双向反射分布函数（BRDF）模型的校正效果，采用月度反射率概率密度函数（PDF）众数和均值分别对反射率长时间序列稳定性进行分析。结果表明：对可见光和近红外波段使用CERES厚冰云BRDF模型校正的反射率PDF众数较优；短波红外波段反射率PDF均值较优，但对于两种BRDF模型均不敏感。其次，针对BRDF模型在短波红外波段无明显校正效果的问题，提出了一种基于反射率拟合残差和滑动平均值的去季节性方法。该方法显著改善了2018—2022年短波红外波段月度DCC反射率序列的相对标准差和波动性，分别降低了约22.2%和53%。这种去季节性方法为其他卫星光学传感器基于DCC目标的辐射定标研究提供了参考。最后，使用上述方法对MERSI-II的11个反射太阳波段辐射响应进行定量评估，发现蓝光通道和全部短波红外通道出现显著衰减，该评估结果将作为FY-3D/MERSI-II业务定标更新的重要参考依据。
遥感和传感器 辐射定标 深对流云 双向反射分布函数 中分辨率光谱成像仪 光学学报
2023, 43(18): 1828003
1 中国科学院空间光电精密测量技术重点实验室, 成都 610209
2 中国科学院光电技术研究所, 成都 610209
3 中国科学院大学, 北京 100049
为了实现弱回波信号下非合作目标识别跟踪, 文章基于单像素光子计数激光雷达系统设计了目标识别跟踪策略, 并且提出了一种目标识别跟踪方法。该方法首先将单像素光子计数激光雷达系统采集得到的三维点云经过插值处理得到直观的距离像, 然后采用最大稳定极值区域算法分割目标和背景, 根据目标轮廓特征识别并选择需要跟踪的目标。最后提取识别目标的质心, 与激光雷达扫描中心的偏差作为误差信号, 控制伺服系统在扫描的基础之上执行目标跟踪。实验结果表明, 当激光发射能量为625pJ、回波光子数为25时, 该系统能对距离为5m、角速度约为2mrad/s的目标进行稳定的识别跟踪; 验证了基于单像素光子计数激光雷达的策略及方法能够稳定的分割目标和背景, 以及正确提取需要识别跟踪测距的目标质心, 为弱回波信号下目标识别跟踪测距提供一种有效直观的探测方法, 同时, 弱信号探测作为远距离探测的必要条件, 为远距离下的目标探测及识别跟踪提供了一个新的技术方向。
单像素光子计数激光雷达 扫描成像 识别跟踪 极大值稳定区域 single pixel photon counting lidar scanning imaging detect and tracking MSER
1 湖南第一师范学院电子信息学院，湖南 长沙 410205
2 北京邮电大学信息与通信工程学院，北京 100876
提出一种工作于0.25~0.35 THz的介质超表面，基于该超表面、结合轨道角动量（OAM）和频率域实现双域多信道复用，理论上可实现4×N（N为任意正整数）路携带不同信息的正交同轴波束的同时传输。超表面由介质柱阵列和介质基板构成，可基于Pancharatnam-Berry相位原理进行设计。选取0.25、0.3、0.35 THz三个频点进行仿真验证，结果表明：当3路具有不同频率和入射角的圆极化平面波沿4个不同方向斜入射至超表面上时，在垂直于超表面的方向上，12路交叉极化透射波被转换为彼此拓扑正交或频率正交的同轴波束，即结合OAM和频率域实现了12路信道复用。所提出的介质超表面在高速率大容量太赫兹通信领域具有潜在的应用价值。
表面光学 太赫兹 介质超表面 复用 轨道角动量
