1 山西大学光电研究所，量子光学与光量子器件国家重点实验室，山西 太原 030006
2 山西大学物理电子工程学院，山西 太原 030006
3 山西大学极端光学协同创新中心，山西 太原 030006
在理论分析的基础上，利用光电二极管的固有结电容和可变电感构成共振电路实现光电探测。通过精简电路并对电路板进行精密布板设计，降低由原内部混频电路带来的杂散寄生电容的影响；利用选定低噪声芯片、低转换损耗混频器及滤波器隔离噪声，构建高信噪比的集成化共振型光电探测器（RPD），并实现了对特定调制信号的高效探测。实验结果表明：在相同条件下，RPD增益在共振频率下比商用宽带探测器（BPD）高大约30 dB。利用RPD获得的锁腔误差信号的峰峰值是BPD的16倍，其误差信号的信噪比比现有BPD高18 dB左右。可见，此RPD能够为高性能压缩态光场制备提供器件支持。
量子光学 共振电路 光电探测 集成化 高信噪比 压缩态
Author Affiliations
Abstract
1 Sci-Tech Archaeology Center, Laboratory of Micro-Nano Optoelectronic Materials and Devices, Key Laboratory of Materials for High-Power Laser, Shanghai Institute of Optics and Fine Mechanics, Chinese Academy of Sciences, Shanghai 201800, China
2 Center of Materials Science and Optoelectronics Engineering, University of Chinese Academy of Sciences, Beijing 100049, China
3 Henan Provincial Institute of Cultural Relics and Archaeology, Zhengzhou 450000, China
In this Letter, we report a combination of non-invasive analysis of the cross-section structure, phase, and chemical composition combining optical coherence tomography (OCT) with spectroscopic methods such as X-ray analytical microscope (μ-XRF) and micro-Raman spectroscopy (μ-RS), which allow us to effectively and conveniently identify the colorants used for each color region and the glass-making process of an ancient multicolored stratified glass eye bead. The results reveal that the sophisticated colors of the glass bead arise from the transition metals and chemical compound crystals deliberately added in the same base glass and carefully adjusted by the glass maker to obtain four colors. We also propose and discuss the provenance of the glass bead. It was probably introduced to China through the Northern Silk Road from Egypt or the Eastern Mediterranean areas about 1400 years ago. The combined multi-analytical technique is the promising approach for precious cultural heritage research.
multi-spectroscopic methods combination of non-invasive analysis ancient stratified glass cross-section structure chemical composition glass-making process Chinese Optics Letters
2020, 18(9): 090001
1 中国科学院上海光学精密机械研究所 科技考古中心, 上海 201800
2 中国科学院大学, 北京 100049
为探明两种不同大小的海水珍珠的内部结构差异, 利用一种新型扫频光学相干层析(OCT)成像系统和Raman光谱仪, 无损分析了中国南珠和南洋珠两类海水珍珠。Raman光谱分析表明, 这批海水珍珠主体物相皆为文石, 未检测到人工有机染色物和添加物。基于该OCT成像系统的测量和图形处理功能, 对这批海水珍珠珠层厚度进行了快速、有效的测量, 并根据珠层厚度, 将其质量等级分成五等。对比分析了这批海水珍珠样品的厚度与直径, 除少数样品外, 这批海水珠层厚度与珍珠直径呈弱正相关。此外, 通过OCT二维图像的纹理特征, 对这批海水珍珠的珍珠层、过渡层、珠核层组织的均匀性等进行了归类和评估。OCT成像技术可为珍珠的珠层厚度和均匀性质量分级提供重要依据。
光学相干层析成像 海水珍珠 珠层厚度 纹理特征 质量分级 optical coherence tomography sea pearl nacre thickness texture characteristic quality grade 红外与激光工程
2018, 47(4): 0417004
火箭军工程大学作战保障学院, 陕西 西安 710025
为有效利用行为视频的长时时域信息,提高行为识别准确率,提出一种结合有序光流图和双流卷积神经网络的行为识别算法。首先利用Rank支持向量机(SVM)算法将连续光流序列压缩总结成单幅有序光流图,实现对视频长时时域结构的建模;然后设计一个包含表观和短时运动流与长时运动流的双流卷积网络,分别以堆叠RGB帧、有序光流图为输入提取视频的表观和短时运动信息与长时运动信息;最后将双流网络的C3D描述子和VGG描述子融合后输入线性SVM进行行为识别。在HMDB51和UCF101两个数据集的实验结果表明,该算法能够有效利用空域表观信息和时域运动信息,具有较高的行为视频识别准确率。
机器视觉 行为识别 有序光流图 卷积神经网络 支持向量机
1 中国科学院上海光学精密机械研究所科技考古中心, 上海 201800
2 中国科学院大学, 北京100049
3 河南省文物考古研究院, 河南 郑州 450000
为探索基于光学相干层析成像(OCT)技术对古代青瓷釉层物理结构的分类, 综合应用OCT技术、X射线荧光光谱分析(XRF)技术、扫描电子显微镜-能谱分析(SEM-EDS)技术和激光拉曼光谱(LRS)技术对河南省宝丰县清凉寺窑址出土的金元时期青瓷和钧瓷样品残片进行了分析。根据获取的样品釉层物理结构OCT灰度图像特征对釉层进行定性分类, 利用图像纹理分析技术对釉层OCT图像进行量化表征, 并根据所确定的纹理特征参数进行主成分分析。对根据OCT图像对瓷釉的分类结果与根据XRF获得的釉层化学成分的分类结果进行比较, 结合SEM-EDS和LRS分析结果讨论了釉层材料学特征与OCT图像特征之间的内在联系。
测量 光学相干层析成像 图像纹理分析 主成分分析 清凉寺窑址
1 中国科学院上海光学精密机械研究所科技考古中心，上海 201800
2 广东省文物考古研究所, 广东 广州 510075
为揭示早期青花瓷器的综合信息并探索青花瓷分类和产地识别的科学分析方法，将X射线荧光(XRF)光谱分析技术与光学相干层析(OCT)成像相结合，对南澳一号沉船出水的不同产地明代青花瓷瓷片釉面断层结构特征、胎釉及青花钴料的化学成分特征进行了分析。结果表明，产自景德镇和漳州的明代青花瓷在上述特征方面差异明显，具有鲜明的产地特征。同时，根据白釉断层结构和瓷胎、青花成分的明显差异将漳州青花瓷分为可能出自当地不同窑口的两类。此外，利用OCT技术对景德镇青花瓷的青花图案进行了三维扫描，证实了采用OCT技术研究青花纹饰纹理的可行性。因此，将OCT与XRF相结合是一种研究青花瓷分类、产地特征识别以及深层信息解析的科学方法。
成像系统 Ｘ射线荧光光谱分析 光学相干层析成像 南澳一号沉船 青花瓷 激光与光电子学进展
2016, 53(5): 051101
1 中国科学院上海光学精密机械研究所科技考古中心, 上海 201800
2 武汉东羽光机电科技有限公司, 湖北 武汉 430073
3 敦煌研究院保护研究所, 甘肃 敦煌 736200
多光谱成像技术集数字成像和光谱测量技术于一体，是一种记录光学信息的新型无损分析技术。基于对国内外文化遗产领域多光谱成像技术研究现状的分析，使用自行搭建的多光谱成像系统对敦煌壁画颜料模拟试板和现代国画在300~1000 nm 范围内进行光谱图像采集，检验多光谱成像系统的适用性。结果显示多光谱图像能对外观相近的不同颜料做出快速区别，结合激光显微拉曼光谱技术，可进一步识别样品中颜料的种类；同时，多光谱图像还能够揭示具有紫外激发可见荧光特性的物质分布、画稿中的底稿信息、水渍痕迹等信息。实验表明多光谱成像技术可以有效获取彩色艺术品的多样化信息，在彩色艺术品研究领域具有良好的应用前景。
光谱学 多光谱成像 拉曼显微光谱 颜料 光学学报
2015, 35(10): 1030003
1 中国科学院上海光学精密机械研究所科技考古中心, 上海 201800
2 武汉东羽光机电科技有限公司, 湖北 武汉 430073
为了对古代瓷釉的结构特征进行量化表征，基于图像的统计直方图以及灰度共生矩阵提取出了7 个纹理特征参数，用来对4 种不同类型典型素面瓷釉样品的光学相干层析(OCT)图像进行描述。对比分析发现4 种瓷釉的7个纹理特征参数差异明显。同时利用未知样品对基于K-邻近分类和7 个纹理特征参数的瓷釉自动识别方案进行了可行性验证，得到了未知样品的正确的分类结果。实验结果表明：7个特征参数可以很好地表征瓷釉的釉层结构特征，基于K-邻近分类和纹理特征参数量化分析的瓷釉快速自动识别方案是可行的，且具有广泛的应用前景。
测量 光学相干层析 纹理分析 数字图像分析 瓷釉特征
第二炮兵工程大学 502教研室，西安 710025
火灾图像增强是图像型火灾探测系统中的重要环节。为了克服传统模糊增强算法运算量大、耗时长等问题，采用建立3维查找表并改进模糊增强算子的方法，设计了1种基于颜色三要素空间的火灾图像模糊增强快速算法。首先将火灾图像由三原色空间转换到三要素空间，然后保留H分量，分别对I分量、S分量建立3维查找表，通过3维查找表对图像中所有像素点的I分量、S分量进行模糊增强操作，最后将图像转换回三原色空间。结果表明，该算法在保留火焰色彩信息的同时大大降低了运行时间。这一结果对火灾的实时性探测是有帮助的。
图像处理 火灾探测 模糊增强 3维查找表 颜色三要素空间 image processing fire detection fuzzy enhancement 3-D look-up table hue intensity saturation space
1 中国科学院上海光学精密机械研究所科技考古中心, 上海 201800
2 中国科学院大学, 北京 100049
3 河南省文物考古研究院, 河南 郑州 450000
为了验证将光学相干层析(OCT)成像技术应用于古代陶瓷无损检测，将OCT图像表现的釉面的断面特征用于古代陶瓷类别区分的可行性，利用宽波长频域OCT成像系统对选自5个窑口的8个不同釉系、色系的瓷片进行测试，得到了样品的断面结构图像，并分析了OCT图像中的气泡大小和分布、强散射颗粒分布、釉层均匀性、透射率、釉层的分层等特征。实验结果显示8个古代瓷釉样品OCT成像特征差异明显，说明OCT成像技术能基于断层图像特征对瓷釉的釉系、窑口进行区分。
测量 光学相干层析 无损成像 瓷釉
