1 江南大学物联网工程学院轻工过程先进控制教育部重点实验室，江苏 无锡 214122
2 绿视芯科技（无锡）有限公司，江苏 无锡 214000
叶绿素荧光检测技术作为一种无损检测技术应用十分广泛。传统叶绿素荧光检测技术激发信号时使用的阶跃或调制脉冲（PAM）频带窄，而光合系统是一个高阶的宽带系统，难以激发出光合系统所有的动态特性，使叶绿素荧光信号含有的信息丰富度受限。目前市面上的叶绿素荧光仪均不具备宽带激励功能，限制了新兴的人工智能算法能够处理复杂信号、挖掘丰富信息的能力。针对该问题，基于伪随机二进制序列（PRBS）信号，设计开发了一套具有宽带激励功能的叶绿素荧光仪。该仪器同时能测量传统的叶绿素荧光诱导动力学曲线（OJIP）与PAM曲线，对5种不同植物在3种激发光下的叶绿素荧光的信息熵进行对比，结果表明，PRBS激发的叶绿素荧光具有最高的信息熵。该仪器能够提供信息更丰富的叶绿素荧光信号，有望为植物生理及环境胁迫检测提供新型的科学仪器。
叶绿素荧光 宽带激励 叶绿素荧光仪 信息熵 激光与光电子学进展
2024, 61(8): 0815002
江南大学物联网工程学院轻工过程先进控制教育部重点实验室，江苏 无锡 214122
光学气体传感器性能受气室结构影响较大，但是关于通过改进气室结构提高光学气体传感器的研究较少，提高芯片的利用率对缓解全球半导体芯片供应不足及低碳环保等具有重要意义。为了提高芯片利用率与满足多组分气体传感器高性能检测需求，设计了一种使用非分光红外技术的可同时检测CO2、SO2和CO这3种气体的三椭球型气室结构光学传感器，并对气室的光学性能进行研究。通过光路仿真、有限元模拟、蒙特卡罗模拟等可知：23%的接收面上集中了91%的能量，克服了直射式结构气室光程短和光敏面上光通量低的问题（光程长度增加了25%，光通量增加了40倍），同时克服了多反射式结构光通量过低的问题（约增加了117倍），信噪比分布是多反射式和直射式的10~100倍。因此，所提三椭球气室结构对于高端多组分组合式气体传感器的实现有着重要的意义。
传感器 光学气体传感器 非分光红外技术 三椭球型气室结构 有限元模拟 蒙特卡罗模拟 激光与光电子学进展
2023, 60(10): 1028011
1 上海交通大学 微米纳米加工技术国家级重点实验室, 上海 200240
2 上海交通大学 电子信息与电气工程学院微纳电子学系, 上海200240
为了探测月面静海熔岩管道区域, 该文设计了一套微型折叠探测机器人控制系统。采用MPU6050姿态传感器、光照传感器、红外传感器等构建机器人感知系统, 使用NRF24L01远距离通信电路和图像传输接收机构建机器人数据通信链路, 使用基于Qt的C++编程设计微型探测机器人控制系统上位机实现微型折叠探测机器人的运行。测试结果表明, 微型折叠探测机器人运行速度可达0.5 m/s, 爬坡角度为20.0°, 折叠角度为47.3°, 通信距离为200.0 m, 质量仅204.1 g。
探测机器人 上位机 比例、积分、微分(PID) detection robot NRF24L01 NRF24L01 STM32 STM32 host computer proportion、integral、differential(PID)
1 中国科学院遥感与数字地球研究所遥感科学国家重点实验室, 北京 100101
2 河南大学计算机与信息工程学院, 河南 开封 475004
近年来, 我国频繁发生的灰霾污染事件和常态性的高细颗粒物浓度（PM2.5）, 已经引起了全世界范围的广泛关注。 卫星遥感能够对大气污染进行快速准确地监测。 然而在大气遥感领域具有代表性的中分辨率成像光谱仪(NASA/MODIS), 其云监测和暗像元反演算法通常把灰霾当做薄云、 雾或地表亮目标处理, 无法反演霾天的气溶胶光学厚度(aerosol optical depth, AOD)。 笔者研究了云、 雾、 霾、 地表覆盖等不同像元在可见光、 近红外以及红外通道的光谱特性。 基于MODIS数据, 参考相关的云监测和气溶胶反演算法, 选取多个对灰霾敏感的光谱通道, 计算表观反射率和亮度温度。 针对不同波段, 分别探讨了霾与薄云、 低层云、 雾、 浓密植被和地表亮目标等像元之间的光谱差异, 统计灰霾分布的阈值区间, 并设计基于MODIS卫星遥感数据的灰霾识别自动处理流程。 通过对2008年华北平原春夏两个重霾事件进行测试, 该算法的霾分布监测结果与卫星真彩图具有较好的一致性。 基于北京和香河AERONET站点观测的高AOD数据, 验证了本算法的霾识别率接近80%, 在一定程度能够弥补MODIS标准气溶胶算法用于灰霾天的不足。 最后, 分析了灰霾识别过程中的主要误差来源, 并提出了基于霾纹理特征, 以及其他辅助数据支撑的改进方法。
霾 光谱特性 表现反射率 亮度温度 Haze MODIS MODIS Spectral analysis Apparent reflectance Brightness temperature 光谱学与光谱分析
2016, 36(12): 3817
Author Affiliations
Abstract
Faculty of Health Sciences, University of Macau, Macau SAR, China
Brain regenerative studies require precise visualization of the morphological structures. However, few imaging methods can effectively detect the adult zebrafish brain in real time with high resolution and good penetration depth. Long-term in vivo monitoring of brain injuries and brain regeneration on adult zebrafish is achieved in this study by using 1325 nm spectral-domain optical coherence tomography (SD-OCT). The SD-OCT is able to noninvasively visualize the skull injury and brain lesion of adult zebrafish. Valuable phenomenon such as the fractured skull, swollen brain tissues, and part of the brain regeneration process can be conducted based on the SD-OCT images at different time points during a period of 43 days.
170.0170 Medical optics and biotechnology 170.4500 Optical coherence tomography 170.1420 Biology Chinese Optics Letters
2016, 14(8): 081702
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 极端光学协同创新中心,山西 太原 030006
本文在87Rb冷原子系综中通过自发拉曼散射过程进行了量子关联光子对产生的实验研究,测量了关联光子对的产生率和二阶关联函数g(2)随写光激发率、读光功率以及写光失谐等实验参数的关系曲线。结果表明:随着写光激发率的增加,光子对产生率线性增加,g(2)则不断减小;在小的读光功率处,光子对产生率和g(2)随着读光功率增加而增大,当读光功率超过30 mW后,产生率和g(2)随着读光功率增加反而有所下降;写光频率失谐为-5 MHz时光子对产生率和g(2)均达到最低,增大或减小写光失谐产生率和g(2)均逐渐增加。通过选取合适的实验参数,光子对产生率达到18对／秒,同时g(2)为106。本文的研究结果为产生高质量的纠缠源提供了实验基础。
冷原子系综 自发拉曼散射 量子关联光子对 二阶关联函数 cold atomic ensemble spontaneous raman scattering quantum correlated photon pairs the second-order correlation function
1 量子光学与光量子器件国家重点实验室, 山西大学 光电研究所, 山西 太原 030006
2 极端光学协同创新中心, 山西大学, 山西 太原 030006
我们在87Rb冷原子系综中进行了关联光子对的产生和测量。通过自发拉曼散射过程, 产生了一个Stokes光子和一个原子自旋波激发。利用电磁感应透明效应将存储在原子系综中的自旋波转化为一个anti-Stokes光子。在两相互正交的偏振基下, 测量了Stokes光子和anti-Stokes光子之间的交叉关联函数。实验结果表明, 交叉关联函数g(2)达到~75, 表现了强的非经典关联。基于现场可编程门阵列(FPGA)的自编程的多通道符合器被用于光子脉冲信号的采集和逻辑处理, 大大提高了偏振关联光子对的产生和测量速度, 为以后量子中继技术中的高效信息处理提供了重要基础。
冷原子系综 自发拉曼散射 关联测量 Cold atomic ensemble Spontaneous Raman Scattering Correlation measurement FPGA FPGA
哈尔滨理工大学 应用科学学院，黑龙江 哈尔滨 150080
基于超磁致伸缩材料，提出了一种传感光纤光栅(S-FBG)和参考光纤光栅(A-FBG)相结合的温度自动补偿全光纤交流电流传感器。此传感器将传感光纤光栅和参考光纤光栅级联呈"十字形"后粘贴在超磁致伸缩材料上，然后将其置于聚磁回路狭缝内; 同时控制传感光纤光栅的径向与磁场方向相同，而参考光纤光栅的径向与磁场方向相反。最后，将S-FBG的中心波长置于A-FBG反射谱的边带上，通过检测两光纤光栅级联反射光强的变化实现了电流测量及温度自动补偿。选用3 dB谱宽分别为0.23 nm和0.08 nm的A-FBG和S-FBG进行了实验测试，结果表明: 有效安匝电流为1.0~138.2 A时，该传感器可实现线性测量，线性度为0.996 3，测量灵敏度为16.0 mV/A，最小可测有效安匝电流为1.0 A。
光纤电流传感器 光纤布拉格光栅 超磁致伸缩材料 温度补偿 optical fiber current sensor Fiber Bragg Grating(FBG) Giant Magnetostrictive Material(GMM) temperature compensation 光学 精密工程
2016, 24(10): 2377
1 中国科学院 西安光学精密机械研究所 光谱成像技术实验室， 西安 710119
2 中国科学院 研究生院，北京 100039
3 空军工程大学 电讯工程学院，西安 710051
为了研究采用星点法的小视场镜头畸变测量，选择星点像中心判读和星点选择两方面作为切入点。针对星点像中心判读，在对比了传统的质心算法的基础上，采用将最大类间方差算法与重心计算相结合的方法以提高星点定位的准确性。针对星点选择，为保证星点定位的稳定性以及畸变计算的精准度，用实验方法分析了星点大小的不同对于畸变测量中星点像定位稳定性的影响，选择整个视场内同一水平线下不同位置的y坐标值均方差为1/71像元的星点进行实验，通过实验测得了实际镜头的绝对畸变和相对畸变。结果表明，该方法测得的镜头畸变精度高，可达到航天级应用要求。
图像处理 小视场 畸变测量 重心计算 最大类间方差算法 星点选择 image processing narrow field of view distortion measurement gravity calculation Otsu algorithm star choice
提出了一种新的基于非亚采样Contourlet变换的PET/CT图像融合方法。通过非亚采样金字塔(NSP)和非亚采样方向滤波器组(NSDFB)实现对图像的多尺度多方向分解。在融合处理中,对分解图像所得的高频及低频系数,根据不同分解面的特性,采用不同的加权规则进行融合。该方法既保留了Contourlet变换方法的多分辨率特性,又具有平移不变性。实验结果表明,相对于传统的拉普拉斯金字塔变换法、小波变换法和Contourlet变换法等,取得了更佳的融合效果
图像融合 非亚采样Contourlet变换 多分辨率 平移不变性 image fusion nonsubsampled contourlet transform multi-resolutions shift-invariant
