华南师范大学信息光电子科技学院，广东 广州 510006
综述了近期基于腔内空间光调制器的超快光纤激光器的研究进展，总结了目前基于腔内空间光调制器的超快光纤激光器所能实现的基本功能和输出特性，同时介绍了本课题组基于腔内空间光调制器的研究成果，最后对腔内空间光调制器驱动的超快光纤激光器的发展趋势和应用前景进行了展望。
激光器 超快光纤激光器 空间光调制器 光场调控 脉冲整形 色散管理 激光与光电子学进展
2024, 61(1): 0114009
1 河北工业大学 理学院，天津 300401
2 河北工业大学 先进激光技术研究中心，天津 300401
3 河北省先进激光技术与装备重点实验室，天津 300401
文中基于量子阻抗洛伦兹振子（Quantum Impedance Lorentz Oscillator, QILO）模型，研究了含芴二茂铁衍生物的单、双、及三光子吸收特性。首先，理论推导并给出了用有效量子数、电子电量及质量和玻尔半径等微观量表示的该振子四、五阶非线性效应参量的计算参考公式。在此基础上，利用QILO模型，通过拟合取代基为R=NO2的含芴二茂铁衍生物分子线性吸收光谱，得到了其在400 nm峰值附近的电子跃迁前后的有效量子数，并进一步推算了该分子的双、三光子吸收截面。数值计算结果显示：该化合物分子在793 nm波长附近的双光子吸收截面为 $0.49\times {10}^{-20}\;{\mathrm{c}\mathrm{m}}^{4} \cdot {\mathrm{G}\mathrm{W}}^{-1}$，在1 260 nm和1 314 nm附近的三光子吸收截面分别为 $2.01 \times {10}^{-25}\;{\mathrm{c}\mathrm{m}}^{6}\cdot{\mathrm{G}\mathrm{W}}^{-2}$、 $1.00\times {10}^{-25}\;{\mathrm{c}\mathrm{m}}^{6} \cdot {\mathrm{G}\mathrm{W}}^{-2}$，与实验结果均吻合较好。文中结果说明：QILO模型可以较好地描述以NO2作为取代基的含芴二茂铁衍生物的单、双、及三光子的吸收特性。根据QILO模型的“依据介质的线性吸收光谱可以估算其多光子吸收截面”的特点，该模型或许能为寻找具有大的双、三光子吸收截面的材料提供一种可供参考的理论分析方法，降低研究多光子过程的综合实验成本。
非线性光学 Lorentz振子 量子阻抗 非线性效应参量 分子多光子吸收截面 nonlinear optics Lorentz oscillator quantum impedance nonlinear effect parameter molecular multiphoton absorption cross-section 红外与激光工程
2023, 52(12): 20230410
深圳大学医学部生物医学工程学院，广东 深圳 518000
太赫兹无损检测是一种非侵入、非接触性的新型检测技术，在无损检测领域极具潜力。但在实际探测中，对于复杂的太赫兹回波信号，如色散回波和重叠回波，仅利用传统的信号处理方法（如直接法、反卷积法）难以满足对飞行时间定位精度的要求。稀疏表示法作为一种太赫兹信号处理的新方法，具有良好的定位精度和抗噪性。提出基于最小绝对收缩和选择算子（LASSO）的稀疏表示法，从复杂的太赫兹回波信号中重建脉冲响应函数，并构建双过完备字典完成对太赫兹反射信号的色散补偿。针对重建脉冲响应函数幅值不准确的问题，提出幅值衰减系数，修正脉冲响应函数幅值，有效提升时域峰-峰值的成像质量。通过数值计算和实验分析，验证了所提方法的有效性。可以预期，基于LASSO的稀疏表示法能够为太赫兹无损检测中的信号处理提供新的解决思路。
太赫兹无损检测 稀疏表示 脉冲响应函数 时间脉冲扩展 激光与光电子学进展
2023, 60(18): 1811014
1 武汉科技大学 信息科学与工程学院，湖北 武汉 430081
2 湖南大学 信息科学与工程学院，湖南 长沙 410082
3 北京航空航天大学 仪器科学与光电工程学院，北京 100191
VGGNet能提供高精度的火星图像分类，但需消耗大量内存资源。鉴于器载计算机内存资源有限，为解决这一矛盾，本文提出了基于迭代剪枝VGGNet的火星图像分类方法。首先，采用迁移学习训练网络的连通性，以便评估神经元的重要性；其次，通过迭代剪枝方法修剪不重要的神经元，以便将全连接层的参数量和内存占用量减少；最后，采用K-means++聚类实现权重参数的量化，利用霍夫曼编码压缩迭代剪枝与量化后的VGGNet权重参数，达到减少存储量和浮点数运算量的作用。此外，通过5种数据增强方法进行数据扩充，目的是解决类别不平衡的问题。实验结果表明，压缩后的VGGNet模型的所占内存、Flops和准确率分别为62.63 Mb、150.6 MFlops和96.15%。与ShuffleNet、MobileNet和EfficientNet等轻量级图像分类算法相比，所提模型具有更好的性能。
图像分类 卷积神经网络 迭代方法 聚类算法 VGGNet image classification convolutional neural networks iterative methods clustering algorithms VGGNet
浙江警察学院刑事科学技术系，浙江 杭州 310053
激光打印墨粉的品牌型号判别是法庭科学专家认定涉案打印机具和鉴别添加打印文件的关键步骤，已有方法通常需要大量训练样本才能获得可靠的分类模型，但实际案例中往往无法获取足够的样本。针对这一问题提出了基于红外光谱和化学计量法的小样本墨粉种类判别方法。实验采集了8种不同品牌型号的激光打印墨粉红外光谱数据，根据光谱信号的特点以及遍历法选出效果最佳的光谱数据预处理方法，并对处理后的数据建立偏最小二乘判别分析（PLS-DA）模型，以随机森林（RF）和支持向量机（SVM）作为对比算法。实验结果表明：二阶导数与Savitzky-Golay平滑组合使用可以获得实验数据的最佳预处理效果；PLS-DA模型的准确率始终高于RF和SVM，训练集样本数大于90时PLS-DA模型准确率为100%，训练集样本数为60时该模型准确率为95%。提出的基于红外光谱和PLS-DA的激光打印墨粉种类判别模型准确率高、可解释性强且所需训练样本数较少，在物证检验领域具备较强的实用性。
光谱学 小样本分类 红外光谱 化学计量法 墨粉分类 激光与光电子学进展
2022, 59(19): 1930005
1 浙江警察学院刑事科学技术系，浙江 杭州 310053
2 浙江安正科技股份有限公司，浙江 杭州 310008
针对三维模型传统顶点着色渲染方法存在数据体量大、渲染效果差等问题，提出了一种利用点云与多站全景图像空间融合技术生成清晰纹理图像的方法。首先计算全景纹理像素点对应的空间映射点到全景球中心的遮挡；其次进行纹理图像素点通视情况下多站全景的空间颜色域反距离加权融合；然后对纹理图像空白区域进行反距离加权填充，生成清晰纹理图像；最后采集全景图像和激光点云作为数据源，进行生成纹理图像实验。实验结果表明：所提方法经过并行设计，实现了多站全景图像到高清纹理图像的快速生成；相比传统顶点着色方法，视觉效果更加真实，更加清晰，提升了犯罪现场三维模型可视化效果。
成像系统 三维重建 全景图像 激光点云 三角化 激光与光电子学进展
2022, 59(16): 1611008
1 华北电力大学动力工程系, 保定 071003
2 华北电力大学河北省低碳高效发电技术重点实验室, 保定 071003
3 华北电力大学保定市低碳高效发电技术重点实验室, 保定 071003
由于在染料敏化太阳能电池(dye-sensitized solar cell, DSSC)中存在染料弛豫、半导体薄膜中电子与氧化态染料分子发生反应和电子在电解质中与氧化态离子复合等不利反应, 利用一个更完善的DSSC载流子传输模型对电池的光电性能进行模拟就显得非常重要。为此, 本文基于由多重俘获理论建立的DSSC中的包括电子、染料阳离子、碘化物和三碘化物在内的载流子传输模型, 数值模拟得到了不同TiO2薄膜厚度、不同入射光强度与不同染料分子吸收系数下DSSC的J-V曲线。结果表明, 随着TiO2薄膜厚度的增加, 太阳能电池的短路电流密度增大, 开路电压减小, 光电转换效率先增大后减小。当DSSC的TiO2薄膜厚度为20 μm时, 光电转换效率达到最大值7.41%, 同时光电转换效率随入射光强度与染料分子吸收系数的增大均有一定程度提高, 其中在吸收系数为4 500 cm-1时, 光电转换效率为6.73%。以上结果可以为改进DSSC的光电性能提供理论指导。
染料敏化太阳能电池 载流子传输模型 薄膜厚度 入射光强度 吸收系数 数值模拟 光电转换 dye sensitized solar cell carrier transport model film thickness incident light intensity absorption coefficient numerical simulation photoelectric conversion efficiency
1 武汉高德红外股份有限公司，湖北 武汉 430000
2 中国人民解放军 96901部队，湖南 怀化 418000
随着技术发展，现代化战争对新型**提出了更高的要求，高超声速飞行器的发展也备受关注，红外成像制导在高超声速飞行器的末制导领域中占有重要地位。红外成像设备易受到背景辐射和窗口热辐射带来的干扰，产生的背景噪声易造成图像饱和。通过试验对比中、长波热像仪对高温物体、太阳、云层、海面、干扰弹以及转动、高速、高动态条件下的成像效果，并且试验对比尖晶石、氧化钇、氧化锆以及硫化锌材料自身热辐射分别对中、长波热像仪成像的影响，通过测试得出各窗口在高温下透过率的相对衰减率。对比分析得出长波热像仪在抗干扰等方面占有优势，硫化锌材料具有低辐射、高透过率、以及耐压性能好等优势。中、长波对比试验对于工作波段选择以及窗口材料选择提供了参考与支持，对后续中-长波双色系统设计研究具有参考价值。
高超声速 波段选择 光学窗口 热辐射 硫化锌 hypersonic waveband selection optical windows thermal radiation zinc sulfide 红外与激光工程
2022, 51(4): 20220161
红外与激光工程
2022, 51(1): 20210850
Author Affiliations
Abstract
1 School of Electronic Science and Engineering, Fujian Engineering Research Center for Solid-State Lighting, Xiamen University, Xiamen 361005, China
2 Fujian Science & Technology Innovation Laboratory for Energy Materials of China, Xiamen 361005, China
3 Department of Photonics and Graduate Institute of Electro-Optical Engineering, College of Electrical and Computer Engineering, Taiwan Chiao Tung University, Hsinchu 30010, China
4 Semiconductor Research Center, Hon Hai Research Institute, Taipei 11492, China
5 e-mail: hckuo@faculty.nctu.edu.tw
6 e-mail: chenz@xmu.edu.cn
A promising approach for the development of effective full-color displays is to combine blue microLEDs (μLEDs) with color conversion layers. Perovskite nanocrystals (PNCs) are notable for their tolerance to defects and provide excellent photoluminescence quantum yields and high color purity compared to metal chalcogenide quantum dots. The stability of PNCs in ambient conditions and under exposure to blue light can be improved using a coating. This study proposes a device that could be used for both display and visible light communication (VLC) applications. The semipolar blue μLED array fabricated in this study shows a negligible wavelength shift, indicating a significant reduction in the quantum confined Stark effect. Owing to its shorter carrier lifetime, the semipolar μLED array exhibits an impressive peak 3 dB bandwidth of 655 MHz and a data transmission rate of 1.2 Gb/s corresponding to an injection current of 200 mA. The PNC–μLED device assembled from a semipolar μLED array with PNCs demonstrates high color stability and wide color-gamut features, achieving 127.23% and 95.00% of the National Television Standards Committee standard and Rec. 2020 on the CIE 1931 color diagram, respectively. These results suggest that the proposed PNC–μLED device is suitable for both display-related and VLC applications.
Photonics Research
2021, 9(11): 11002132
