1 中国科学院空间光电精密测量技术重点实验室,四川 成都 610209
2 中国科学院光电技术研究所,四川 成都 610209
3 中国科学院大学,北京 100049
光子计数激光雷达具有高灵敏度、高时间分辨率等优势,为了实现在大量回波数据及强噪声环境下目标信息的高效提取,提出一种自适应时空关联深度估计算法。首先,根据回波数据中信号光子和噪声光子与发射激光脉宽的关系,利用回波光子在时域上的统计差异,自适应重构具有不同时间分辨率的直方图,并结合邻域像素数据之间的空间关联性,自适应调整时间窗口的大小,寻找信号光子所在的时间区间并提取相应的数据,显著降低后续处理的数据量;其次,基于所提取的回波光子数据,设置滑动窗口初步估计各像素的时间值;最后,通过自适应均值滤波得到各像素的飞行时间,解算相应的距离信息。相较于峰值法和Chen算法,在起伏地形探测的仿真实验中,当信号光子数约为14、噪声强度小于6 MHz时,重建的均方误差至少降低了20%;在室内静态目标成像实验中,当噪声强度在5.08 MHz范围内,所提算法进行目标重建的最大均方误差为0.017 。仿真及实验结果表明,所提算法对强噪声下起伏地形和室内静态目标探测的回波数据均具有较好的滤波效果。
光子计数激光雷达 强噪声 时空关联 深度估计 photon-counting lidar strong noise spatial-temporal correlation depth estimation 红外与激光工程
2023, 52(5): 20220682
沈阳航空航天大学 电子信息工程学院,辽宁沈阳110000
基于卷积神经网络的目标检测算法发展迅速,随着计算复杂度增加,对设备的性能及功耗要求越来越高。为了使目标检测算法能够部署在嵌入式设备上,本文采用软硬件协同设计方法,使用FPGA对算法进行硬件加速,提出了ZYNQ平台下的Yolo v3-SPP目标检测系统。本文将该系统部署在XCZU15EG芯片上,并对系统所需的功耗、硬件资源及性能进行了分析。首先对要部署的网络模型进行优化,并在Pascal VOC 2007数据集上进行训练,最后使用Vitis AI工具对训练后的模型进行量化、编译,使其适用于ZYNQ端的部署。为了选取最佳的配置方案,探究了各配置对硬件资源及系统性能的影响,从系统功耗(W)、检测速度(FPS)、各类别平均精度的平均值(mAP)、输出误差等方面对系统进行了分析。结果表明:在300 M时钟频率下,输入图片大小为(416,416)时,针对Yolo V3-SPP和Yolo V3-Tiny网络结构,检测速度分别为38.44 FPS和177FPS,mAP分别为80.35%和68.55%,片上芯片功耗为21.583 W,整板功耗23.02 W。满足嵌入式设备部署神经网络模型的低功耗、实时性、高检测精度等要求。
目标检测 硬件加速 ZYNQ Yolo v3-SPP Yolo v3-Tiny object detection hardware acceleration ZYNQ Yolo v3-SPP Yolo v3-Tiny
红外与激光工程
2023, 52(1): 20220748
1 中铁隧道勘察设计研究院有限公司, 广州 511458
2 中冶集团 武汉勘察研究院有限公司, 武汉 430080
3 河南理工大学 土木工程学院, 焦作 454000
为探究多次爆破作用下, 损伤累积效应对大跨度硐室围岩松动圈的影响规律, 结合某大跨度硐室爆破工程, 采用声波法和钻孔窥视法对其爆破开挖过程中硐室围岩松动圈进行监测, 利用现场试验结果分析大跨度硐室围岩损伤累积及松动圈变化规律。结果表明:随着爆破次数的增加, 超声波波速不断减小; 围岩损伤值增大, 但增长速率不断降低, 最后逐渐趋于稳定。多次爆破作用后, 硐室围岩松动圈半径由原来的2.8 m逐步扩大为3.2 m, 且硐室顶部的松动圈对比边墙处较大。因此, 在大跨度硐室施工中应重点考虑硐室顶部的围岩稳定性, 且在围岩支护和安全防护时应充分考虑多次爆破造成的围岩损伤累积效应对围岩松动圈半径变化的影响。
大跨度硐室 循环爆破 损伤累积 超声波波速 松动圈范围 large span chamber circulation of blasting damage accumulation ultrasonic velocity broken rock zone range
1 中山大学地理科学与规划学院, 广东 广州 510275
2 中山大学地球科学与工程学院, 广东 广州 510275
近年来主流的激光粒度分析是一种集激光、 光电以及计算机技术对颗粒的粒度进行测试的方法。 其原理是: 不同粒径的颗粒对入射激光会产生不同角度的散射光, 通过测量不同角度散射光的强度, 可计算样品的粒度分布。 由于操作简便、 测试快速、 精度高, 在沉积学中有着重要的应用。 闽粤沿海第四纪盆地的上更新统与全新统之间, 普遍发育一层“花斑粘土”, 其多被认为是晚更新世末期的河、 海相沉积, 在末次盛冰期, 顶部暴露地表风化而成。 而初步研究显示, 花斑粘土与下伏沉积在颜色、 结构、 成分等方面存在显著差异, 两者相交截然, 不具备典型的风化成因关系; 花斑粘土具粉砂感, 干燥后易随风飞扬, 沉积特征与风成黄土具有较好的可比性。 粒度分布是判断沉积物的沉积环境及成因的重要指标, 为了探明花斑粘土的沉积属性及形成机制, 选取珠江三角洲三个代表性第四纪钻孔, 采用激光粒度方法, 对花斑粘土的粒度特征进行研究。 结果显示, 花斑粘土以10~50 μm的粗粉砂为众数粒组, <5 μm的粘粒为次众粒组, 分别对应黄土的“基本粒组”和“挟持粒组”, 是风成沉积的典型粒组构成; 各项粒度参数均符合风成沉积的范围; 粒度参数散点集中, 粒度指数展布范围统一, 均与典型黄土一致, 而与下伏沉积差异截然; 判别结果显示, 花斑粘土属风成沉积; 粒度相分析表明, 花斑粘土与典型黄土投点范围重合, 而与其下伏沉积显著不同。 最终提出, 广布闽粤沿海第四纪地层中的花斑粘土与其下伏沉积层在沉积特征及成因上并无关联, 花斑粘土并非原地风化的产物, 而属末次盛冰期外来的风成堆积。 该结论对今后闽粤沿海地区晚第四纪古气候环境的重建有着重要的科学意义。 可见, 基于光学散射原理的激光粒度方法为判断沉积物的沉积环境及成因提供了有效的科学证据。
激光粒度 花斑粘土 闽粤沿海 风成沉积 Laser particle size analysis Mottled clay Coastal areas of Guangdong and Fujian provinces Aeolian deposit 光谱学与光谱分析
2021, 41(10): 3026
强激光与粒子束
2021, 33(9): 092001
Author Affiliations
Abstract
1 School of Microelectronics, State Key Laboratory of Crystal Materials, Shandong University, Jinan 250100, China
2 Institute of Chemistry, Chinese Academy of Sciences, Beijing 100190, China
Two-photon excited fluorescence materials usually suffer from inefficient two-photon absorption (TPA) and nonradiative excited states. Here, upconversion fluorescence in an electron donor-acceptor (DA) exciplex doped with fluorescent emitters are systematically investigated. It has been found that the undoped DA exciplex exhibits enhancements of ~129% and ~365% in upconversion fluorescence compared to donor- and acceptor-only systems, respectively. Interestingly, photoluminescence quantum yields (PLQYs) up to ~98.65% were measured and immensely enhanced upconversion fluorescence was observed after doping various fluorescent emitters into the DA exciplex. Our results reveal the existence of two-photon excited energy harvesting in a thermally activated delayed fluorescence (TADF) DA exciplex doped with fluorescent emitters, via reverse intersystem crossing followed by rapid F?rster resonance energy transfer. Moreover, the additional gain mechanism related to intermolecular CT interaction that occurs at the TPA stage is found in the TADF DA exciplex system.
Photonics Research
2021, 9(5): 05000865
1 江西理工大学信息工程学院, 赣州 341000
2 江西理工大学电气工程与自动化学院, 赣州 341000
基于非平衡态格林函数-密度泛函理论, 采用第一性原理方法, 计算了VA族元素(N、P、As或 Sb) 掺杂单层WS2的光电效应, 并解释了掺杂提高光电效应的微观机理。结果表明: 在线性极化光照射下, 单层WS2中可以产生光电流。由于掺杂降低了单层WS2的空间反演对称性, 导致N、P、As或 Sb分别掺杂的单层WS2的光照中心区产生的光电流明显提升。其中N掺杂的效果最好, 掺杂后的单层WS2在光子能量3.1 eV时获得最大光电流(1.75), 并且偏振灵敏度达到最大(18.1), P、As、Sb分别掺杂的单层WS2在光子能量3.9 eV时取得较大的光电流, 并且有较高的偏振灵敏度。研究结果表明通过掺杂能够有效增强光电效应, 获得更高的偏振灵敏度, 揭示了掺杂单层WS2在光电子器件领域潜在的应用前景。
第一性原理 掺杂 光电效应 偏振灵敏度 空间反演对称性 first-principle doping WS2 WS2 photogalvanic effect polarization sensitivity spatial inversion symmetry
为了建成更加高品质的中心专用网络, 满足中心用户对网络高速率、高可靠性和高利用率的需求, 采用一种新型的光传送网(OTN)技术--Liquid OTN来承载现有的网络业务, 介绍了Liquid OTN帧结构、Liquid OTN相对于传统OTN和多业务光传送网(MS-OTN)的优势, 验证了Liquid OTN设备的使用效果, 结果表明Liquid OTN设备具有高速率、低延迟和高扩展等特性。
光业务单元 管道 颗粒 网络管理系统 Liquid OTN Liquid OTN optical service unit pipeline particles network management system