1 中国科学院合肥物质科学研究院，安徽 合肥 230031
2 中国科学技术大学，安徽 合肥 230026
3 龙岩烟草工业有限责任公司，福建 龙岩 364030
为提高活性炭含量检测的效率与精度，基于微波谐振技术设计了一种活性炭滤棒微波幅值变化信号采集装置，并将高斯滤波和惩罚最小二乘算法相结合对微波幅值变化信号进行降噪和基线扣除处理。首先，比较了不同高斯窗口长度的滤波效果，选用非对称最小二乘法、自适应迭代重加权惩罚最小二乘法、非对称重加权惩罚最小二乘法和多约束重加权惩罚最小二乘法等4种处理方法对微波幅值变化信号进行基线校正，再求出基线校正后微波幅值变化信号的峰高、峰面积与半峰全宽，然后比较了基于支持向量回归机、偏最小二乘算法与反向传播神经网络建立的模型的预测结果。结果显示，活性炭质量的最佳模型为“峰面积-活性炭质量”，模型决定系数为0.9924，平均绝对误差为0.7979 mg，相对标准偏差为1.4962%。活性炭质量重复性检测最大标准差为1.85 mg，活性炭质量检测的最小绝对偏差为0.03 mg，活性炭质量检测最小相对偏差为0.05%。该方法为烟用活性炭滤棒中活性炭的定量分析提供了一种快速有效的方法。
测量 微波谐振技术 基线校正 惩罚最小二乘法 活性炭 质量 激光与光电子学进展
2023, 60(17): 1712007
辐射研究与辐射工艺学报
2023, 41(1): 010101
1 中国科学院合肥物质科学研究院安徽光学精密机械研究所，安徽 合肥 230031
2 中国科学技术大学研究生院科学岛分院，安徽 合肥 230031
细菌拉曼光谱信号弱、相似度高且易被噪声干扰，使用传统机器学习方法对其分类时必须进行繁杂的光谱预处理，效率低下。为提高细菌拉曼光谱分类的准确率和效率，提出了一种基于密集连接的一维卷积神经网络模型Raman-net，无需额外的光谱预处理就能有效完成光谱分类。实验结果表明，Raman-net对Bacteria-ID公开数据集中30种细菌低信噪比拉曼光谱的分类准确率为84.26%，显著高于传统机器学习方法及对比方法。对于碳青霉烯类抗生素敏感和耐药的2种肺炎克雷伯菌表面增强拉曼光谱，Raman-net取得了99.16%的分类准确率。这表明对于细菌的普通拉曼光谱和表面增强拉曼光谱，Raman-net无需光谱预处理就能取得较好的分类效果，为致病菌的拉曼光谱鉴定提供了一种快速有效的方法。
光谱学 拉曼光谱 光谱鉴别 机器学习 致病菌 激光与光电子学进展
2023, 60(1): 0130003
1 中国科学院合肥物质科学研究院安徽光学精密机械研究所，安徽 合肥 230031
2 中国科学技术大学研究生院科学岛分院，安徽 合肥 230026
3 安徽农业大学生命科学学院，安徽 合肥 230036
提出一种联合表面增强拉曼散射(SERS)与卷积神经网络(CNN)的方法，并将其用于食源性致病菌的快速鉴定。以带正电荷的银纳米颗粒(AgNPs＋)为SERS 基底，采集了金黄色葡萄球菌、大肠杆菌、副溶血性弧菌以及单增李斯特菌的SERS指纹谱，并在这些数据上训练了一个包含11个一维卷积层的残差网络ResNet11用于这4种病原菌SERS指纹谱的分类识别。实验结果表明：AgNPs＋是一种优秀的SERS增强基底，可在624 cm－1、730 cm－1等波段增强4种病原菌的主要拉曼峰；构建的ResNet11分类器对107 mL－1菌液分子浓度下采集的SERS指纹谱取得了99.30%的分类识别准确率，并且对103 mL－1菌液分子浓度下采集的SERS指纹谱取得98.00%的识别准确率。
生物光学 食源性致病菌 表面增强拉曼散射 带正电荷的银纳米颗粒 卷积神经网络 中国激光
2022, 49(15): 1507405
中钢集团洛阳耐火材料研究院有限公司, 先进耐火材料国家重点实验室, 洛阳 471039
本文综述了沥青、炭黑、焦炭和石墨等常规碳源, 表面改性碳以及新型碳源对Al2O3-SiC-C质铁沟浇注料性能影响的研究概况。沥青在Al2O3-SiC-C质浇注料中发挥着重要作用, 其加热软化后渗透或挥发、凝结到浇注料的缝隙或气孔中, 可以增强颗粒之间的结合, 改善高温下液相分布, 避免过烧结, 显著提高浇注料的抗渣性能。炭黑粒度细小, 可充分填充空隙, 降低烧后试样的气孔平均孔径, 改善高温下抗侵蚀性。炭黑、焦炭和石墨等常规碳源适合作为附加碳源和沥青配合使用, 达到互补的效果。表面改性碳中造粒石墨具有较好的应用效果, 可大幅提高Al2O3-SiC-C质铁沟浇注料中鳞片石墨的引入量, 显著提高抗渣性能。新型碳源中含碳树脂粉Carbores P配合沥青添加到Al2O3-SiC-C质铁沟浇注料中可有效提高铁沟服役寿命。
铁沟 Al2O3-SiC-C质浇注料 沥青 炭黑 造粒石墨 iron trough Al2O3-SiC-C castable pitch carbon black pelletized graphite Carbores P Carbores P
1 国防科技大学 脉冲功率激光技术国家重点实验室， 安徽 合肥 230037
2 先进激光技术安徽省实验室，安徽 合肥 230037
3 红外与低温等离子体安徽省重点实验室，安徽 合肥 230037
不同于传统的离散光谱测温，热像仪测温的实质是一种在一定波段范围内的基于探测器光谱响应的连续光谱测温。除了目标的发射率会影响热像仪所测温度与真实温度的关系外，反射的环境辐射也是热像仪测温结果的重要影响因素。目前的热像仪测温精度研究在对目标反射环境辐射的处理中，大都把环境辐射看做是均匀入射的或者是把目标看做了镜面反射体，这样做虽然可以大大简化模型，但是却远远不符合实际情况。针对这一现状，利用辐射度学原理和热像仪探测器的光谱响应特性，建立了在环境辐射非均匀入射条件下的热像仪对漫射目标的测温模型，结果表明：环境辐射对热像仪测温的影响，除了与目标的反射率和环境辐射源的温度有关外，还与环境辐射源对目标所张的投影立体角有关。根据所得模型，分析了热像仪测温的影响因素，重点对几种典型环境辐射条件下对热像仪测温的影响进行了定量计算和分析，并进行了实验验证。相关结果一方面可以为热像仪测温设计提供参考，另一方面可以为复杂环境条件下热像仪测温与真实温度的误差估算提供理论依据。
红外 热像仪 测温 环境辐射 投影立体角 infrared thermal imager temperature measurement environmental radiation projection solid angle 红外与激光工程
2022, 51(3): 20210159
刘彪 1,2,3时家明 1,2,3吕相银 1,2,3陈宗胜 1,2,3,*李志刚 1,2,3
1 国防科技大学 电子对抗学院 脉冲功率激光技术国家重点实验室， 合肥230037
2 红外与低温等离子体安徽省重点实验室， 合肥30037
3 先进激光技术安徽省实验室， 合肥2007
为了研究实际应用场景下光子晶体薄膜的红外隐身效果，选择具有中、远红外隐身性能的光子晶体薄膜和低发射率薄膜，以某吉普车的引擎舱为研究对象，分析了贴附薄膜后目标的自身辐射和反射环境的辐射对隐身效果的影响。设计并制备了一种具有中、远红外隐身效果的光子晶体薄膜，分别于白天和晚上在室外进行实验，测试了光子晶体薄膜以及低发射率薄膜对引擎舱隐身效果的影响。研究结果表明，太阳辐射对光子晶体薄膜中、远红外隐身效果影响较小，且光子晶体薄膜能够更好地实现目标与背景融合，综合来看光子晶体在中、远红外隐身效果优于低发射率薄膜。
光子晶体 薄膜 红外辐射 红外隐身 辐射温度 反射率 太阳辐射 Photonic crystal Film Infrared radiation Infrared stealth Apparent temperature Reflectance Sun radiation
中国电子科技集团公司第三十四研究所，广西 桂林 541004
针对高功率光纤激光系统中光纤对接端面产生水雾凝结的问题，分析出产生该问题最重要因素为连接器不具备防潮密封性能，对其结构装配及使用过程进行剖析，同时指出其防潮密封缺陷原因，进行技术创新与工艺改进，设计了防潮密封型光纤连接器。介绍了该新型连接器防潮密封原理及结构组成；重点对该新型光纤连接器性能进行全面测试，包括浸水试验、恒定湿热试验、在线运行应用验证等。试验结果表明，其插入损耗小于0.2 dB，防潮密封性能良好，取得较好的预期效果。
高功率光纤激光 水雾凝结 防潮密封 光纤连接器 光纤端面 high power fiber laser water mist condensation moisture-proof seal fiber connector fiber end face
1 鲁东大学物理与光电工程学院, 山东 烟台 264025
2 北京魔技纳米科技有限公司, 北京 102208
为了提高激光并行加工中多焦点阵列的均匀度及可操控性,基于物镜聚焦系统的矢量傅里叶变换特性,设计了一种矢量迭代优化相位算法。基于此算法,可以制备具有高均匀度的多焦点阵列,且阵列中每个焦点的空间位置可精确调控。数值模拟与实验结果表明,优化出的相位可以用来制备具有高均匀度的多焦点阵列。利用自主搭建的基于空间光调制器的飞秒激光加工系统,以金膜为例,验证了激光并行加工的可行性。实验结果表明,利用所提算法,可以实现具有任意排列结构的多焦点阵列的并行激光加工。利用动态加载相位图的方式,可以实现动态扫描加工。
激光技术 激光并行加工 光束整形 空间光调制器 计算全息 光学学报
2020, 40(10): 1014004
1 中国海洋大学信息科学与工程学院, 山东 青岛 266100
2 山东省科学院海洋仪器仪表研究所, 山东 青岛 266100
3 鲁东大学物理与光电工程学院, 山东 烟台 264025
基于532 nm脉冲激光器,搭建了船载三通道海洋激光雷达系统。利用该系统对叶绿素a浓度进行了测量,将所得到的测量结果与商业化叶绿素荧光计的测量结果进行了对比,结果显示,二者的相关系数高达0.84,即表现出良好的线性相关性。为了测试和评估该系统对表层海水叶绿素a浓度的探测性能,开展了初步现场走航实验,并获取了走航路径上表层海水的叶绿素a浓度的分布状况。结果表明,基于激光雷达探测数据反演的表层海水的叶绿素a浓度与商业化叶绿素荧光计同步探测得到的表层海水的叶绿素a浓度的相关系数可达0.69。
测量 海洋船载激光雷达 叶绿素a浓度 室内定标 走航实验 激光与光电子学进展
2019, 56(5): 051201
