胡杰 1,2,3,*安永鹏 1,2,3徐文才 1,2,3熊宗权 1,2,3刘汉 1,2,3
作者单位
摘要
1 武汉理工大学现代汽车零部件技术湖北省重点实验室,湖北 武汉 430070
2 武汉理工大学汽车零部件技术湖北省协同创新中心,湖北 武汉 430070
3 武汉理工大学湖北省新能源与智能网联车工程技术研究中心,湖北 武汉 430070
提出一种高性能的基于深度语义和位置信息融合的双阶段三维目标检测(DSPF-RCNN)算法。在第一阶段提出深度特征提取-区域选取网络(DFE-RPN),使网络在俯视图中能够提取目标更深层次的纹理特征和语义特征。在第二阶段提出逐点语义和位置特征融合(ASPF)模块,使网络能够自适应地提取目标最有差异性的特征,增强中心点在特征提取时的聚合能力。算法在KITTI数据集上进行测试,结果显示,测试集中Car类目标在Easy、Moderate和Hard水平的检测精度均优于现有的主流算法,检测精度分别为89.90%,81.04%和76.45%;验证集中Car和Cyclist类目标在Moderate水平的检测精度分别为84.40%和73.90%,相对于主流算法提升了4%左右,推理时间为64 ms。最后将算法部署在实车平台上实现了在线检测,验证了其工程价值。
遥感 自动驾驶 激光雷达 三维目标检测 特征融合 
中国激光
2023, 50(10): 1010003
刘涵 1,2李子平 1马旭红 1,2吴澍民 1,2[ ... ]黎华 1,2,*
作者单位
摘要
1 中国科学院上海微系统与信息技术研究所 中国科学院太赫兹固态技术重点实验室,上海 200050
2 中国科学院大学 材料与光电研究中心,北京 100049
3 上海科技大学 信息科学与技术学院,上海 201210
针对太赫兹量子级联激光器光频梳射频信号提取与传输存在的阻抗不匹配问题,设计并提出了一种输入阻抗为20 Ω、输出阻抗为50 Ω的渐变微带线结构,研究了该结构的准TEM模电场分布,并根据S参数建立了相应的LC等效电路模型分析其物理机理。实验中,将渐变微带线结构应用于太赫兹量子级联激光器光频梳射频信号提取与测试,以验证渐变微带线传输射频信号效果,成功测量得到太赫兹量子级联激光器重复频率,其线宽为3.7 kHz,信噪比达到60 dB,在注入电流为700~900 mA范围内重复频率表现为稳定的单模信号,测量得到的最大保持和幅度艾伦方差结果同样表现出重复频率的稳定性。实验结果表明,所设计的渐变微带线具有良好的阻抗匹配效果,能够实现对太赫兹量子级联激光器光频梳射频信号稳定的提取和传输。
太赫兹 量子级联激光器 光频梳 阻抗匹配 渐变微带线 Terahertz Quantum cascade laser Optical frequency comb Impedance matching Tapered microstrip line 
光子学报
2023, 52(1): 0114002
Wen Guan 1,2,3Ziping Li 1Shumin Wu 1,2Han Liu 1,2[ ... ]Hua Li 1,2,*
Author Affiliations
Abstract
1 Chinese Academy of Sciences, Shanghai Institute of Microsystem and Information Technology, Key Laboratory of Terahertz Solid State Technology, Shanghai, China
2 University of Chinese Academy of Sciences, Center of Materials Science and Optoelectronics Engineering, Beijing, China
3 ShanghaiTech University, School of Information Science and Technology, Shanghai, China
Stable operation is one of the most important requirements for a laser source for high-precision applications. Many efforts have been made to improve the stability of lasers by employing various techniques, e.g., electrical and/or optical injection and phase locking. However, these techniques normally involve complex experimental facilities. Therefore, an easy implementation of the stability evaluation of a laser is still challenging, especially for lasers emitting in the terahertz (THz) frequency range because the broadband photodetectors and mature locking techniques are limited. In this work, we propose a simple method, i.e., relative phase locking, to quickly evaluate the stability of THz lasers without a need of a THz local oscillator. The THz laser system consists of a THz quantum cascade laser (QCL) frequency comb and a single-mode QCL. Using the single-mode laser as a fast detector, heterodyne signals resulting from the beating between the single-mode laser and the comb laser are obtained. One of the heterodyne beating signals is selected and sent to a phase-locked loop (PLL) for implementing the relative phase locking. Two kinds of locks are performed by feeding the output error signal of the PLL, either to the comb laser or to the single-mode laser. By analyzing the current change and the corresponding frequency change of the PLL-controlled QCL in each phase-locking condition, we, in principle, are able to experimentally compare the stability of the emission frequency of the single-mode QCL (fs) and the carrier envelope offset frequency (fCEO) of the QCL comb. The experimental results reveal that the QCL comb with the repetition frequency injection locked demonstrates much higher stability than the single-mode laser. The work provides a simple heterodyne scheme for understanding the stability of THz lasers, which paves the way for the further locking of the lasers and their high-precision applications in the THz frequency range.
terahertz quantum cascade laser frequency comb phase lock 
Advanced Photonics Nexus
2023, 2(2): 026006
Jingbo Shi 1,7,*†Ming Jin 1†Tao Yang 2Haowen Shu 1[ ... ]Xingjun Wang 1,6,9,*
Author Affiliations
Abstract
1 State Key Laboratory of Advanced Optical Communication Systems and Networks, School of Electronics, Peking University, Beijing 100871, China
2 College of Engineering, Peking University, Beijing 100871, China
3 Peking University Yangtze Delta Institute of Optoelectronics, Nantong 226010, China
4 State Key Laboratory of Superlattices and Microstructures, Institute of Semiconductors, Chinese Academy of Sciences, Beijing 100083, China
5 Center of Material Science and Optoelectronics Engineering, University of Chinese Academy of Sciences, Beijing 100049, China
6 Frontier Science Center for Nano-optoelectronics, Peking University, Beijing 100871, China
7 e-mail: jingboshi@pku.edu.cn
8 e-mail: qinan@semi.ac.cn
9 e-mail: xjwang@pku.edu.cn
A hybrid integrated 16-channel silicon transmitter based on co-designed photonic integrated circuits (PICs) and electrical chiplets is demonstrated. The driver in the 65 nm CMOS process employs the combination of a distributed architecture, two-tap feedforward equalization (FFE), and a push–pull output stage, exhibiting an estimated differential output swing of 4.0Vpp. The rms jitter of 2.0 ps is achieved at 50 Gb/s under nonreturn-to-zero on–off keying (NRZ-OOK) modulation. The PICs are fabricated on a standard silicon-on-insulator platform and consist of 16 parallel silicon dual-drive Mach–Zehnder modulators on a single chip. The chip-on-board co-packaged Si transmitter is constituted by the multichannel chiplets without any off-chip bias control, which significantly simplifies the system complexity. Experimentally, the open and clear optical eye diagrams of selected channels up to 50 Gb/s OOK with extinction ratios exceeding 3 dB are obtained without any digital signal processing. The power consumption of the Si transmitter with a high integration density featuring a throughput up to 800 Gb/s is only 5.35 pJ/bit, indicating a great potential for massively parallel terabit-scale optical interconnects for future hyperscale data centers and high-performance computing systems.
Photonics Research
2023, 11(2): 143
刘寒 1王红英 1赵小侠 1卢一鑫 1[ ... ] 2,3
作者单位
摘要
1 西安文理学院 机械与材料工程学院,西安
2 西安电子科技大学 光电工程学院,西安
3 中国科学院物理研究所北京凝聚态物理国家实验室,北京
介绍了一款465 nm蓝光激光二极管泵浦的自启动皮秒钛宝石激光器。该激光器采用双侧泵浦结构,弥补了模式匹配的不足,充分利用了低掺杂浓度、长通光长度的钛宝石晶体,当泵浦功率为7 W时,获得了718 mW的连续光输出,且未观测到明显的泵浦诱导损耗现象。在SESAM的辅助下,获得371 mW、6 ps的可自启动的被动锁模输出,而且10 h内输出功率的RMS值小于0.5%。
激光二极管 钛宝石 自启动 皮秒 被动锁模 laser diode Ti:sapphire self-starting picosecond passive mode-locking 
光电技术应用
2022, 37(4): 70
作者单位
摘要
昆明理工大学物理与工程科学研究院/理学院,昆明 650500
二维材料因其纳米级尺寸、超凡的电子特性、出色的机械性能等,被视为下一代信息器件的理想材料。随着外延生长等自下而上制备方法以及材料计算方法的发展和提高,越来越多的体相非层状的二维材料被制备和发现。近年来在信息器件等领域具有应用潜力的体相非层状的二维铜族(11族)硫族化合物得到广泛关注,铜族元素位于化学元素周期表中的11族,主要包括铜、银和金等元素。本文综述了二维铜族硫族化合物的研究进展,以化学计量比为主线,将二维铜族硫族化合物分为MX单层(M=Cu,Ag,Au;X=O,S,Se,Te)、M2X单层以及其他化学计量比的铜族硫族化合物单层。从实验合成和理论模拟两个角度出发,对二维铜族硫族化合物原子结构、能带结构、电学特性等进行介绍。从现有的报道来看,体相非层状的新型二维铜族硫族化合物不仅包含半导体、金属等电子性质,还表现出拓扑、磁性等丰富的新奇物性,是一类值得关注的新型二维功能材料。
二维材料 铜族硫族化合物 体相非层状 电子结构 第一性原理计算 密度泛函理论 two-dimensional material group 11 chalcogenide non-layered bulk phase electronic structure first-principle calculation density functional theory 
人工晶体学报
2022, 51(8): 1493
作者单位
摘要
中原工学院理学院,郑州市低维量子材料及器件重点实验室,郑州 450007
研究络合剂、镀液pH值、温度对金刚石微粉低温化学镀镍品质的影响。在温度为35 ℃、pH值为5时,通过改变络合剂配比,对镀液稳定性,镀层沉积速率、形貌和磷(P)含量进行测试分析。结果表明,20 g/L的柠檬酸+5 g/L的琥珀酸为本文最优的络合剂配比,其化学镀液稳定性好、沉积速率较快(0.391 5 g/h),镀层致密无漏镀,P含量为11.73%(质量分数)。用最优络合剂,通过改变镀液pH值、温度,对化学镀样品的镀层沉积速率、形貌、P含量进行测试分析。结果表明,镀液温度为35 ℃,pH值为3~13时,随着pH值增大,沉积速率逐渐增大,P含量逐渐减小。但pH值高于11时,反应速率过快,不易稳定镀液pH值,且镀液易分解,因此pH值在5~11较为合适。在镀液pH值为5,温度为30~50 ℃时,随着温度升高,沉积速率和P含量都随之增高,镀层致密无漏镀。但温度高于45 ℃时,反应速率过快,不易稳定镀液pH值,因此温度在35~45 ℃较为合适。
金刚石微粉 低温化学镀镍 络合剂 pH值 温度 diamond micro-powder low temperature electroless nickel plating complexing agent pH value temperature 
人工晶体学报
2022, 51(8): 1459
胡杰 1,2,3,*刘汉 1,2,3徐文才 1,2,3赵亮 1,2,3
作者单位
摘要
1 武汉理工大学现代汽车零部件技术湖北省重点实验室, 湖北 武汉 430070
2 武汉理工大学汽车零部件技术湖北省协同创新中心, 湖北 武汉 430070
3 武汉理工大学湖北省新能源与智能网联车工程技术研究中心, 湖北 武汉 430070
提出一种基于随机采样一致(RANSAC)的道路障碍物目标位姿检测算法,利用这一算法对道路障碍物目标进行检测,构建目标障碍物的盒模型,输出盒模型的位姿信息。引入扇形盒分割方法,改进地面分割模块,使用基于激光雷达参数的自适应阈值方法改进聚类分割模块。基于三种激光雷达数据集进行实验验证,本文算法能够准确地对道路障碍物进行位姿信息检测,且具有较高的实时性。相较于最小包围矩形法及三点估计法,本文算法的准确度分别提升8.14%、6.57%,检测时间分别缩短23.81%、24.71%。
遥感 自动驾驶 激光雷达 点云目标检测 位姿检测 
中国激光
2021, 48(24): 2410001
作者单位
摘要
中国农业大学信息与电气工程学院, 北京 100083
实现玉米等活体作物叶片不同区域以及近地冠层的水分含量检测, 可为研究作物生长中的水分胁迫响应机制, 以及旱情监测、 精准灌溉等提供有效技术手段。 大体积、 大重量、 低光通量的高光谱仪难以在田间实现活体检测, 将小体积、 小重量、 高光通量近红外相机加装滤光片使其具有波长分辨能力, 有望实现田间活体叶片水分含量成像检测。 基于玉米叶片的近红外高光谱数据, 对实现水分测量的特征波长位置及个数, 以及特征波长带宽和偏移限度等关键参数进行研究; 其中, 不同带宽的仿真数据依据滤光片透光分布函数得到; 固定带宽条件下的中心波长偏移仿真数据依据插值方法得到。 研究结果表明: 特征波长分别为1 150和1 400 nm, 带宽小于100 nm时可满足要求, 能够找到符合参数条件的滤光片产品; 在带宽为25 nm下所建水分含量模型, 其建模集的决定系数(R2)和均方根误差(RMSE)分别达到0.968, 1.245%, 预测集分别达到0.960, 1.298%, 可实现玉米叶片水分的准确检测。 为推测加装滤光片所建模型受环境温度的影响, 应用固定中心波长下的模型预测不同偏移量的仿真数据, 当偏移量为0.05 nm时, 模型预测误差为不漂移条件下3%左右, 可忽略, 由干涉滤光片中心波长漂移与温度的关系, 相当于环境温度在50 ℃的范围对检测结果影响不大。 该研究对近红外相机加装滤光片形成多光谱成像检测装置提供了重要技术参数支撑和环境工作范围建议, 装置的搭建工作已开始, 装置的实现可为现代农业作物生理、 生产研究提供新型、 有效手段。
近红外高光谱 近红外相机 滤光片 活体叶片 含水量 NIR hyperspectroscopy NIR camera Optical filter Live leaf Moisture content 
光谱学与光谱分析
2021, 41(10): 3184
赵亮 1,2,3,4胡杰 1,2,3,4,*刘汉 1,2,3,4安永鹏 1,2,3,4[ ... ]王宇 1,2,3,4
作者单位
摘要
1 武汉理工大学汽车工程学院, 湖北 武汉 430070
2 武汉理工大学现代汽车零部件技术湖北省重点实验室, 湖北 武汉 430070
3 武汉理工大学汽车零部件技术湖北省协同创新中心, 湖北 武汉 430070
4 武汉理工大学湖北省新能源与智能网联车工程技术研究中心, 湖北 武汉 430070
最远点采样(FPS)算法可用于三维(3D)目标检测算法中关键点的采集,针对FPS采集的关键点中前景比例较低的问题,提出了一种基于语义分割特征的区域卷积神经网络(Seg-RCNN)3D目标检测算法。用一种基于语义分割特征的最远点采样(SegFPS)算法预测点的语义分割类别,以提高采集关键点中前景点的比例,从而提升Seg-RCNN算法的检测精度。该算法以激光点云作为输入,在第一阶段,利用3D稀疏卷积网络和2D卷积生成候选框和前景点分割网络(SegNet),得到每个点的分割类别;在第二阶段,基于SegNet输出的分割类别用SegFPS算法从原始点云中采集一小部分关键点,从而在降低算法时间复杂度和空间复杂度的同时保留一定比例的前景点和背景点。在KITTI测试集上的测试结果表明,相比现有的主流算法,Seg-RCNN算法的检测精度高、运行时间短,对中等级、容易等级Car类的3D检测精度分别为79.73%、89.16%,运算时间仅需80 ms。此外,基于机器人操作系统实现了算法的在线检测,验证了算法的工程实用性。
遥感 自动驾驶 激光雷达 三维目标检测 深度学习 
中国激光
2021, 48(17): 1710004

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