1 中国电子科技集团公司 第三十四研究所, 广西 桂林 541004
2 桂林银行股份有限公司, 广西 桂林 541199
针对传统的滑环存在通信宽带不足、接触磨损寿命低的问题, 设计了一种基于空间激光通信的离轴盘式无线光滑环, 并完成了样机研制。该光滑环采用光学追迹仿真技术, 将4个红外发射器均匀等间距地布置在光滑环的 4 个角, 使接收端旋转时能连续稳定地接收到光功率。光学仿真和性能测试结果表明: 在传输距离为20~200 mm时, 离轴盘式无线光滑环的接收功率为-28.3~-29.2 dBm,满足探测器灵敏度(约-30 dBm)的要求; 在0～500 r/min旋转环境下, 其误码率会随着传输距离的增加而增大, 但整体误码率均小于10-6。
空间激光通信 离轴盘式 无线光滑环 万兆光传输 space laser communication, off-axle disc type, wir
1 中交第一航务工程局有限公司 , 天津 300461
2 长安大学 公路学院, 西安 710000
在小净距大断面隧道后行洞爆破开挖过程中, 如何保证先行洞的爆破振动安全极为关键。以京秦高速双向六车道小峪隧道为工程依托, 监测分析了后行洞开挖过程中先行洞纵、横断面的爆破振动速度分布规律; 依据爆破振动跟踪监测结果, 动态调整优化后行洞的爆破设计参数, 并提出了相应的爆破振动安全控制措施。结果表明：小净距隧道后行洞开挖时, 先行洞边墙径向振动的速度最大, 且主要由掏槽孔爆破引起, 垂直向振速略低于切向振速, 但二者差别不大, 爆破振动能量主要集中在30~100 Hz频段; 对于先行洞纵断面上的振动分布, 峰值振速总体随爆心距衰减, 衰减速率也随之降低; 未开挖方向的振速相对较高, 约为同等距离已开挖向振速的1.2~1.6倍; 对于先行洞横断面上的振速分布, 迎爆侧的振速明显高于背爆侧, 其中边墙部位迎爆侧振速可达背爆侧的5~10倍; 现场针对爆源采用多级复式掏槽, 优化炮孔分布, 雷管段别增加至12段来减少相应的单段药量, 以及增大起爆间隔至60 ms来等措施控制爆破振动, 现场实践表明, 优化后的爆破设计可使先行洞边墙振速降低约50%。
小净距隧道 先行洞 爆破振动 分布规律 安全控制 neighborhood tunnel front tunnel blasting vibration distribution law safety control
Author Affiliations
Abstract
1 Shanghai Key Laboratory of Modern Optical System, Engineering Research Center of Optical Instrument and System (Ministry of Education), School of Optical-Electrical and Computer Engineering, University of Shanghai for Science and Technology, Shanghai 200093, China
2 Chongqing Key Laboratory of Precision Optics, Chongqing Institute of East China Normal University, Chongqing 401120, China
3 State Key Laboratory of Precision Spectroscopy, East China Normal University, Shanghai 200241, China
4 e-mail: qwzhan@usst.edu.cn
In this study, we present a method for free-space beam shaping and steering based on a silicon optical phased array, which addresses the theoretical limitation of traditional bulk optics. We theoretically analyze the beam propagation properties with changes in the applied phase. Different beam profiles can be shaped by varying the phase combination, while a high-order quasi-Bessel beam can be generated with a cubic change to the phase modulation. The simulated results are validated further experimentally, and they match one another well. Beam steering can be achieved with a field of view as large as 140°, which has potential benefits for practical applications. The presented method is expected to have broad application prospects for optical communications, free-space optical interconnects, and light detection and ranging.
Photonics Research
2023, 11(12): 2093
1 中国民用航空飞行学院机场学院，德阳 618307
2 四川省民航机场智慧运营与运维工程研究中心，德阳 618307
3 四川双龙机场建设有限公司，成都 610094
为明确不同注浆材料在机场场道工程中的应用进展，首先介绍了常用注浆材料，并对不同种类注浆材料进行分类，分析了材料的物化特性、反应机理及力学性能，总结了其在机场场道工程中的应用场景。综合分析现有研究表明，水泥基注浆材料、有机高分子材料在机场工程中常用于地基加固和道面病害处理，有机高分子材料具有凝结时间短、强度高等优点，单液水泥浆材料应用广泛，价格合适，但工作性能欠佳。由于不停航施工的原因，机场场道注浆工程要求浆液具有流动性好、快硬早强、固结体强度高等特点，并且具有一定的经济性。掺加其他材料对单液水泥浆进行改性可有效提高其各项性能，目前已广泛应用于机场场道注浆工程。
注浆材料 机场场道 不停航施工 流动性 凝结时间 抗压强度 grouting material air runway air service non-suspend construction flowability setting time compressive strength
1 上海理工大学光电信息与计算机工程学院上海市现代光学系统重点实验室，上海 200093
2 中国科学院上海光学精密机械研究所强场激光物理国家重点实验室，上海 201800
3 上海大学低维碳与器件物理研究所物理系，上海 200444
利用重复频率为1 kHz的钛蓝宝石飞秒激光烧蚀悬浮在甲醇中的单壁碳纳米管制备碳炔。利用表面增强拉曼光谱仪和紫外可见吸收光谱仪对样品溶液进行光谱表征，并用高效液相色谱仪对样品进行分离，确认有碳炔（CnH2，n＝6，8，10，12，14，16）生成，其中的主要产物是C8H2。对制备碳炔的最佳激光功率与最佳加工时间进行了研究，结果显示：当激光单脉冲能量为0.52 mJ、加工时间为1.5 h时，可以获得最高的碳炔产率。对碳炔的合成机制进行了较深入的解释。激光功率密度存在饱和阈值，该饱和阈值与C2自由基的碎裂程度有关，激光功率密度超过饱和阈值后会打破C2自由的“反向” 第四键，进而影响C2自由基合成碳炔。因此，随着激光单脉冲能量增大，碳炔的产率呈现先增加后降低的现象。本研究可为碳炔的大规模制备提供重要参考。
激光技术 碳炔 飞秒激光烧蚀 激光功率密度饱和阈值 单壁碳纳米管 中国激光
2023, 50(20): 2002404
长春理工大学 电子信息工程学院，吉林长春130000
卷积神经网络（Convolutional Neural Network， CNN）可用于工业生产环境下的纺织品疵点的鉴别与分类。针对实际场景下的纺织品瑕疵存在瑕疵类型视觉区分度小和实际数据样本采集时的瑕疵类别不平衡问题，本文提出了基于标签嵌入方法的纺织品瑕疵识别网络（Textile Defect Recognition Network Based on Label Embedding， TDRNet）。首先，算法调整了基础骨干网络的结构，从而提高模型的分类精度；接着算法还设计了标签嵌入模块（Label Embedded Module， LEM），并使用该模块来生成模型的类别权重偏移；然后，本文提出了分布感知损失函数（Distribution Perception Loss， DP Loss）调整算法的类别分布，从而减小同类瑕疵特征的类内距并增大异类瑕疵特征的类间距；最后，本文引入了Seesaw Loss损失函数，通过抑制少数类别的负样本梯度并提高对误分类时的样本损失来动态平衡模型训练过程中在不同样本下的更新梯度，以缓解少数类别的误分类率。在自制的“广东智能制造”布匹瑕疵分类数据集中，本文提出的框架在粗粒度分类和细粒度分类两个任务上的top1错误率可达16.35%和17.12%，而top5错误率在细粒度分类任务上低至5.20%。与其他分类模型相比，TDRNet在对比实验中取得了最优的结果。此外，TDRNet与近5年经典的细粒度分类模型进行了比较，并取得了SOTA结果，这充分表明了TDRNet的先进性。
卷积神经网络 纺织品瑕疵识别 标签嵌入 分布感知损失 Seesaw损失 convolutional neural network textile defect recognition label embedding distribution perception loss Seesaw Loss 光学 精密工程
2023, 31(10): 1563
华侨大学机电及自动化学院，福建 厦门 361021
针对传统聚焦评价方法难以适应显微样本复杂纹理表面及反射率不均的问题，提出了一种抗光照强度、抗反射率不均、亚微米精度的基于双模糊理论的显微图像聚焦评价方法（DB-FEM），并研究了人工模糊有效标准差的概念，通过理论和实验找寻了较优有效标准差的取值。DB-FEM主要通过分析采集图像和其人为模糊图像的特征差异程度实现聚焦判断。首先对采集的层扫图像进行人为模糊处理，然后通过局部方差计算图像和其模糊图像在空域边缘信息和图像Haar小波频域信息的差异度。差异度包括空域边缘、低频纹理和高频边缘。最后将所有差异度相乘，得到基于差异度的聚焦评价曲线。实验结果表明，DB-FEM在不同光照幅值、不同表面形貌复杂度条件下均具有优良的聚焦评价性能，优于现有的空域边缘和频域模态评价方法，在单焦面检测中具有更窄的半峰全宽，在双焦面检测中具有更好的分辨能力。在物镜的放大倍数为20、数值孔径为0.65的条件下，所提方法的轴向分辨率优于0.3 μm。
图像处理 聚焦评价方法 双模糊 差异度 局部方差 分辨能力 光学学报
2023, 43(10): 1010001
华侨大学机电及自动化学院，福建 厦门 361021
为了解决视觉检测中由光照不均引起的金属线形被测物表面亮度差异变化过大而导致的灰度图像不能正确显示的问题，提出一种用于空间高曲率金属线形被测物的均匀化照明光源优化分析方法及解决方案。首先，基于光度学理论建立照明空间内任意点的理想照明模型。之后，推导该点表面照度、反射率、空间坐标信息与图像灰度之间的数学关系模型，利用MATLAB软件进行仿真模拟，对数据进行分析获取影响被测物均匀化照明成像的主要因素，在此基础上采用穹顶光源对照明光源进行改进，改进后金属线形被测物表面均匀度达92.85%。实验结果表明，该方案可以有效地提高金属线形被测物表面均匀度，较改进前提高34.77%，可以有效解决该类型被测物视觉检测中的成像问题。
机器视觉 机器视觉检测 均匀光照明 空间照度模型 光源优化 激光与光电子学进展
2023, 60(6): 0615003
强激光与粒子束
2023, 35(3): 034002
