Author Affiliations
Abstract
1 Department of Applied Physics, College of Mathematics and Physics, Chengdu University of Technology, Chengdu 610059, China
2 School of Electronics and Information, Northwestern Polytechnical University, Xi’an 710072, China
3 Chengdu Development Center of Science and Technology of CAEP, Chengdu 610299, China
Aiming for suppressing side-mode and spectrum broadening, a slit beam-shaping method and super-Gaussian apodization processing for femtosecond laser point-by-point (PbP) inscription technology of fiber Bragg gratings (FBGs) are reported here. High-quality FBGs, featuring narrow bandwidth of less than 0.3 nm, high reflectivity above 85%, low insertion loss (0.21 dB), and low cladding loss (0.82 dB), were obtained successfully. By a semi-automatic PbP inscription process, an array consisting of six FBGs, exhibiting almost no side-mode peaks with high suppression ability and narrow bandwidth, was fabricated along three independently developed single-mode fibers with an interval of 20 mm.
femtosecond laser processing fiber Bragg grating slit beam shaping Chinese Optics Letters
2024, 22(1): 010501
Author Affiliations
Abstract
1 State Key Laboratory of Electronic Thin Films and Integrated Devices, School of Optoelectronic Science and Engineering, University of Electronic Science and Technology of China, Chengdu 611731, China
2 School of Electronic Science and Engineering, University of Electronic Science and Technology of China, Chengdu 611731, China
We report a complementary metal oxide semiconductor (CMOS) compatible metamaterial-based spectrally selective absorber/emitter (MBSSAE) for infrared (IR) stealth, which has the low absorption/emissivity in the IR atmospheric transmission window (3 μm-5 μm, 8 μm-14 μm) and ultra-high and broadband absorption/emissivity in the IR non-atmospheric window (5 μm-8 μm). We propose a novel method for the broadband absorption/emissivity in 5 μm-8 μm with incorporation of an epsilon-near-zero (ENZ) material between the top patterned aluminum (Al) disks layer and the silicon oxide (SiO2) spacer layer. With an appropriate design, the peaks in the IR atmospheric transmission window can be suppressed while the peak intensity in the non-atmospheric window remains high. The optimized MBSSAE has an average absorption/emissivity less than 10% in 8 μm - 14 μm and less than 6% in 3 μm - 5 μm. And the average absorption/emissivity in 5 μm -8 μm is approximately over 64%. This proposed scheme may introduce the opportunities for the large-area and low-cost infrared stealth coating, as well as for the radiative cooling, spectral selective thermal detector, optical sensor, and thermophotovoltaic applications.
Metamaterials infrared stealth ENZ mode Rabi splitting broadband thermal emitter Photonic Sensors
2023, 13(2): 230231
成都理工大学材料与化学化工学院, 四川 成都 610059
近年来, 金纳米粒子(AuNPs)因其极高的消光系数以及距离依赖性颜色而被广泛用于比色传感器的开发利用。 常见的盐诱导AuNPs聚集通过电荷屏蔽的方式进行, 聚集过程易受到干扰, 聚集后颜色往往不稳定, 而DNA染料通过电荷中和的方式实现AuNPs聚集, 该方法具有用量少, 聚集速度快, 并且稳定性好的优势, 因此对常见DNA染料进行筛选十分必要。 系统筛选了8种常见DNA染料包括EB、 AO、 TO、 SG、 PG、 TOTO-1、 TOTO-3和YOYO用于诱导AuNPs的快速聚集。 实验发现诱导AuNPs团聚的染料用量在0.18~2.6 μmol·L-1之间, 相比NaCl和Cys用量分别为60和20 mmol·L-1的传统诱导聚集方法用量仅为万分之一。 通过考察DNA染料诱导AuNPs聚集的“IC50”值(即诱导剂使AuNPs聚集的最大吸光度变化(A680/A520)的50%的浓度)评价聚集效率, 在筛选的8种DNA染料中, SG、 PG、 TOTO-1、 TOTO-3和 YOYO分子的“IC50”值在0.12~0.30 μmol·L-1之间, 相对较小, 诱导AuNPs聚集效率高。 由于带正电的N原子数量对AuNPs的聚集有关键性的作用, 即带正电的N原子数量越多, 中和AuNPs时的用量越少。 通过Marvin View中microspecies(微观结构式)和microspecies distribution(微观结构式分布)算出了具体带正电的N原子个数, 结果表明, 在pH=7条件下, SG、 PG、 TOTO-1、 TOTO-3和 YOYO分子带正电荷的N原子较多, 因此上述染料诱导AuNPs聚集效率高。 通过乔布曲线(Job)计算出双链DNA(dsDNA)碱基对与DNA染料的结合比, 结果表明相同条件下, 筛选的8种DNA染料与dsDNA碱基对的结合比相差不大。 结合实验拟合曲线计算出dsDNA与DNA染料的结合常数, 计算表明SG, YOYO, TOTO-3, PG与dsDNA的结合常数较大, 在2.75×109~3.12×1010 L·mol-1之间, 与DNA结合能力较强。 综合考虑SG、 PG、 YOYO、 TOTO-3等染料在快速诱导AuNPs聚集及比色传感方面效果较好。
DNA染料 纳米金 结合常数 传感 DNA dyes Gold nanoparticles (AuNPs) Binding constant Screening 光谱学与光谱分析
2023, 43(9): 2805
1 吉林农业大学园艺学院， 吉林 长春 130118
2 吉林大学生物与农业工程学院， 吉林 长春 130022
3 吉林农业大学工程技术学院， 吉林 长春 130118
作物病害类型的快速无损检测对提高作物品质和产量至关重要。 传统的病害分类方法费时费力且不能实时检测。 为此， 利用高光谱进行大豆病害分类。 以健康大豆为对照， 灰斑病和细菌性斑点病两种病害为研究对象， 获取三种类别叶片高光谱数据。 基于高光谱曲线分析病害与健康叶片反射率的变化规律。 采用主成分分析（PCA）和光谱指数（SI）两种单一方法进行病害有效信息提取， 共使用30个SI。 在此基础上， 提出一种PCA与SI相结合的组合方法（PCA-SI）， 通过提取有效主成分（PC）及有效SI， 将有效SI按得分情况分为两组（9SIs和18SIs）， 再分别对应每一个有效PC进行分组， 形成病害光谱有效信息的变量集。 采用三种方法分别进行病害有效信息的提取， 基于提取后的光谱变量， 采用最小二乘支持向量机（LSSVM）和支持向量机（SVM）两种分类器建立病害分类模型。 以原始高光谱为基准， 以病害分类正确率为指标， 评价模型的病害分类性能及不同病害有效信息提取方法和分类器的有效性。 结果表明: 高光谱反射率具有可见光450～700 nm 波段范围病害叶片高于健康叶片而近红外760～1 000 nm波段范围其特征完全相反的规律。 采用单一PCA方法提取出了34个有效PC用于病害分类。 基于PCA-SI组合方法提取出5个有效PC（PC1—PC5）和18个有效SI， 将其进行分组得到10组变量， 共计13组变量作为建模集。 三种方法提取病害有效信息后的光谱变量均比原始高光谱具有更好的病害分类能力， 提出的PCA-SI组合方法具有最优的病害有效信息提取能力， PC1-18SIs和PC4-18SIs为最优建模集， LSSVM分类器具有最优的分类性能。 PC1-18SIs-LSSVM和PC4-18SIs-LSSVM模型为最优病害分类模型， 训练集和预测集的总病害分类正确率分别为100%和98.85%， 与原始高光谱分类模型相比， 总分类能力分别提高了6.47%和21.74%， 模型分类能力较好， 可为病害实时无损分类识别提供参考。
大豆 病害分类 高光谱 Soybean Disease classification Hyperspectral data 光谱学与光谱分析
2023, 43(5): 1550
红外与激光工程
2023, 52(10): 20230025
红外与激光工程
2023, 52(4): 20220732
Author Affiliations
Abstract
1 State Key Laboratory of Superhard Materials, College of Physics, Jilin University, Changchun 130012, People’s Republic of China
2 Henan Key Laboratory of Photoelectric Energy Storage Materials and Applications, School of Physics and Engineering, Henan University of Science and Technology, Luoyang 471023, People’s Republic of China
3 Laboratory of High Pressure Physics and Material Science (HPPMS), School of Physics and Physical Engineering, Qufu Normal University, Qufu, Shandong 273165, People’s Republic of China
Synthesis pressure and structural stability are two crucial factors for highly energetic materials, and recent investigations have indicated that cerium is an efficient catalyst for N2 reduction reactions. Here, we systematically explore Ce–N compounds through first-principles calculations, demonstrating that the cerium atom can weaken the strength of the N≡N bond and that a rich variety of cerium polynitrides can be formed under moderate pressure. Significantly, -CeN6 possesses the lowest synthesis pressure of 32 GPa among layered metal polynitrides owing to the strong ligand effect of cerium. The layered structure of -CeN6 proposed here consists of novel N14 ring. To clarify the formation mechanism of -CeN6, the reaction path Ce + 3N2 → trans-CeN6 → -CeN6 is proposed. In addition, -CeN6 possesses high hardness (20.73 GPa) and can be quenched to ambient conditions. Charge transfer between cerium atoms and N14 rings plays a crucial role in structural stability. Furthermore, the volumetric energy density (11.20 kJ/cm3) of -CeN6 is much larger than that of TNT (7.05 kJ/cm3), and its detonation pressure (128.95 GPa) and detonation velocity (13.60 km/s) are respectively about seven times and twice those of TNT, and it is therefore a promising high-energy-density material.
Matter and Radiation at Extremes
2023, 8(3): 038401
1 电子科技大学光电科学与工程学院，四川 成都 611731
2 重庆连芯光电技术研究院有限公司，重庆 400021
3 四川文理学院成都研究院，四川 成都 635000
为应对核相关滤波算法长时跟踪模板漂移问题，提出一种基于亚像素修正的模板漂移抑制方法。首先，根据跟踪过程中常用的核相关滤波快速算法，分析模板更新时引入的跟踪误差；其次，分析模板更新时引入的采样误差对模板漂移的影响；然后，通过模板频域的相移修正模板更新引入的采样误差；最后，通过实验证明模板亚像素修正对长时跟踪模板漂移的抑制效果。实验结果表明：相同跟踪条件下，模板亚像素修正方法引入的模板漂移量是整像素模板更新的1/4，模板亚像素修正用于相关滤波算法和核相关滤波算法时对模板漂移同样有良好的抑制效果，并且模板亚像素修正只需耗费较小计算量就可以对模板漂移进行有效抑制。
图像处理 核相关滤波 跟踪算法 模板漂移 亚像素 激光与光电子学进展
2023, 60(12): 1210019
1 中国科学院长春光学精密机械与物理研究所, 吉林 长春 130033
2 吉林大学工程仿生教育部重点实验室, 吉林 长春 130025
3 吉林大学机械与航空航天工程学院, 吉林 长春 130025
4 长春理工大学机电工程学院, 吉林 长春 130022
在汽车被动安全领域，对于驾驶员正碰撞击中胸部的研究具有重要的意义。本文基于机器视觉的方法，通过Hybrid Ⅲ 50th汽车碰撞实体假人，构建假人胸部模型。利用遗传算法进行参数优化，优化后标定试验的所有指标均符合法规要求，仿真结果与试验测试结果相符，误差小于5%。随后将含有胸部模型的有限元假人模型放入整车系统进行正碰仿真分析，结果表明：胸部伤害得分值为80%，与试验测试结果相比，仿真结果误差不超过10%。实验结果表明该模型有较好的仿真度，可用于汽车碰撞安全性能的研究。
机器视觉 遗传算法 Hybrid Ⅲ 50th machine vision genetic algorithm Hybrid Ⅲ 50th 
