作者单位
摘要
吉林大学地球信息探测仪器教育部重点实验室, 吉林 长春 130061吉林大学国家地球物理探测仪器工程技术研究中心, 吉林 长春 130061吉林大学仪器科学与电气工程学院, 吉林 长春 130061
甲醇汽油因其辛烷值高、 成本低等优势成为新型化石燃料替代物, 其甲醇含量的精确检测是决定其品质的重要环节, 甲醇汽油组分的精确定量检测与分析对于缓解我国传统石油资源短缺但需求量增多的现状具有重大的现实意义。 甲醇汽油中甲醇检测的常规方法如酒醇仪测定法、 速测盒测定法等, 操作复杂, 准确定性低。 近红外光谱分析具有测量速度快、 灵敏度高、 可连续测量等诸多优点, 在石油化工领域定性、 定量分析中具有巨大应用潜力。 为研究甲醇汽油近红外光谱无损定量检测方法, 配制了0.5%~30%组分的甲醇汽油标准样品, 设计了甲醇汽油近红外光谱数据采集系统并采集60个组分的甲醇汽油近红外光谱数据; 利用移动平均平滑法、 S-G卷积平滑法(Savitzky-Golay)和多元散射校正(MSC)对甲醇汽油近红外光谱数据进行预处理分析, 研究了BP人工神经网络(ANN)和主成分回归(PCR)模型的决定系数和均方根误差, 对两种算法的结果和预测效果进行对比。 结果显示: 各模型的均方根误差均小于1%, SG平滑-主成分回归预测模型拟合度最好, 其决定系数为0.998 98; 基于SG卷积平滑算法和神经网络算法建立的模型预测值与真值偏差最小, 其均方根误差RMSEP为0.322 84%。 研究表明近红外光谱检测分析技术检测甲醇汽油中的甲醇含量应用中SG平滑-神经网络预测模型性能较好, 满足应用需求, 因而为甲醇汽油组份实际检测应用提供了科学依据, 为有效开发与利用甲醇汽油提供了技术支持。
光谱预处理 甲醇汽油 近红外光谱 主成分分析 Spectra pretreatment Methanol gasoline Near infrared spectrum Principal component analysis 
光谱学与光谱分析
2023, 43(5): 1489
作者单位
摘要
昆明理工大学 机电工程学院,云南 昆明 650500
视频超分辨率(Video-Super Resolution,VSR)旨在将低分辨率视频帧序列重建为高分辨率视频帧序列。相较于图像超分辨率,VSR由于增加了时间维度的信息,因此通常需要依赖邻近帧高度相关信息实现当前帧的重建。如何对齐相邻帧,并获取帧间高度相关信息,是VSR任务关注的重点问题。本文将VSR任务分为去模糊、对齐、重建三个阶段。在去模糊阶段,将当前帧与相邻帧进行预对齐 ,获取与当前帧高度相关的特征信息,通过强化当前帧的细节以便实现初始阶段更多特征信息的提取。在对齐阶段,通过对输入特征进行二次对齐操作,利用相邻帧中高度相关信息进一步强化当前帧中特征信息。在重建阶段,通过聚合原始低分辨率帧以在网络末端提供更多特征信息。本文利用多层感知机(Multi-Layer Perceptron,MLP)代替传统卷积操作构造特征提取模块,同时对生成的特征信息进行二次对齐,以细化图像特征获得更优的视频帧重建效果。实验结果表明,本文提出的算法在多种公开数据集上的视频帧序列重建精度更高的同时,也取得了更少的网络参数量和更连贯的视频序列重建表现。
计算机视觉 视频超分辨率 多层感知机 注意力机制 光流 帧对齐 computer vision video super-resolution multi-layer perceptron attention mechanism optical flow frame alignment 
光学 精密工程
2023, 31(16): 2430
作者单位
摘要
上海理工大学 光电信息与计算机工程学院,上海 200093
为了提高太赫兹超透镜成像的纵向容忍度,设计了一种纯几何相位全介质长焦深超构表面透镜器件。采用纯几何相位自旋解耦的设计方法,并结合时域有限差分(FDTD)方法,对设计的超构表面透镜进行了数值仿真。研究结果表明,所设计的太赫兹超构表面透镜具有偏振可控和长焦深的特性,在沿着传播方向上焦深达到了8 mm,而普通超构表面透镜只有4.5 mm焦深。设计并数值仿真验证了两个太赫兹长焦深聚焦复用的超构表面透镜,并使得横向复用的两个长焦深焦点具有相互正交的偏振态。相关研究有望应用于层析成像和信息加密等方面。
超透镜 几何相位 偏振可控 长焦深 metalens geometric phase polarization controllable extended focal length 
光学仪器
2022, 44(6): 23
杨柱 1,2郭少波 1,*蔡恒辉 1,2董显林 1,2,3王根水 1,2,3,*
作者单位
摘要
1 1. 中国科学院 上海硅酸盐研究所, 无机功能材料与器件实验室, 上海 200050
2 2. 中国科学院大学 材料科学与光电子工程中心, 北京 100049
3 3. 中国科学院 上海硅酸盐研究所, 高性能陶瓷和超微结构国家重点实验室, 上海 200050
近年来LaNiO3(LNO)作为铁电超晶格、超导异质结和催化剂材料引起了广泛关注。本研究采用简便、低成本的高分子辅助沉积法(Polymer Assisted Deposition, PAD), 在(001)取向的SrTiO3(STO)单晶衬底上制备了导电性能优异的LNO外延薄膜, 并对其进行各种结构和电学表征。摇摆曲线半高宽为0.38°, 表明LNO薄膜结晶度良好。高分辨XRD的φ扫描进一步证实LNO薄膜在STO衬底上异质外延生长。原位变温XRD测试进一步表征了LNO薄膜的外延生长过程。结果表明, 聚合物分解之后金属阳离子在单晶基体上有序释放并外延结晶。XPS结果表明, 采用PAD制备的LaNiO3薄膜不存在氧空位。薄膜表面光滑, 粗糙度为0.67 nm。在10~300 K温度区间内的变温电阻率表明LNO薄膜具有良好的导电性能。上述结果表明:PAD制备的LaNiO3薄膜具有较好的综合性能, PAD在制备外延功能薄膜材料方面具有很大的潜力。
LaNiO3 导电薄膜 高分子辅助沉积法 外延 LaNiO3 conductive film polymer assisted deposition epitaxial 
无机材料学报
2022, 37(5): 561
Author Affiliations
Abstract
1 Terahertz Technology Innovation Research Institute, Terahertz Spectrum and Imaging Technology Cooperative Innovation Center, Shanghai Key Laboratory of Modern Optical System, University of Shanghai for Science and Technology, Shanghai 200093, China
2 Shanghai Institute of Intelligent Science and Technology, Tongji University, Shanghai 200092, China
3 Department of Physics, Lomonosov Moscow State University, Moscow 119991, Russia
4 e-mail: ymzhu@usst.edu.cn
The investigation of converged twisted beams with a helical phase structure has a remarkable impact on both fundamental physics and practical applications. Geometric metasurfaces consisting of individually orientated metal/dielectric meta-atoms provide an ultracompact platform for generating converged vortices. However, it is still challenging to simultaneously focus left-handed and right-handed circularly polarized incident beams with pure geometric phase modulation, which hinders the independent operation on topological charges between these two helical components. Here we propose and experimentally demonstrate an approach to design terahertz geometric metasurfaces that can generate helicity-independent converged vortices with homogeneous polarization states by the superposition of two orthogonal helical vortices with identical topological charges. Furthermore, the multiplexing of polarization-rotatable multiple vortices in multiple dimensions, i.e., in both longitudinal and transverse directions, and a vortex with an extended focal depth is confirmed by embedding polarization modulation into the geometric metasurfaces. The demonstrated approach provides a new way to simultaneously manipulate orthogonal helical components and expand the design dimension, enabling new applications of geometric metasurface devices in polarization optics, twisted-beam related image and edge detection, high capacity optical communication, and quantum information processing, to name a few.
Photonics Research
2022, 10(6): 06001517
Author Affiliations
Abstract
1 Terahertz Technology Innovation Research Institute, Terahertz Spectrum and Imaging Technology Cooperative Innovation Center, Shanghai Key Laboratory of Modern Optical System, University of Shanghai for Science and Technology, Shanghai 200093, China
2 Shanghai Institute of Intelligent Science and Technology, Tongji University, Shanghai 200092, China
3 Focused Photonics (Hangzhou) Inc, Hangzhou 310052, China
4 Suzhou H&L Instruments LLC, Suzhou 215123, China
5 e-mail: ymzhu@usst.edu.cn
The control of spin electromagnetic (EM) waves is of great significance in optical communications. Although geometric metasurfaces have shown unprecedented capability to manipulate the wavefronts of spin EM waves, it is still challenging to independently manipulate each spin state and intensity distribution, which inevitably degrades metasurface-based devices for further applications. Here we propose and experimentally demonstrate an approach to designing spin-decoupled metalenses based on pure geometric phase, i.e., geometric metasurfaces with predesigned phase modulation possessing functionalities of both convex lenses and concave lenses. Under the illumination of left-/right-handed circularly polarized (LCP or RCP) terahertz (THz) waves, these metalenses can generate transversely/longitudinally distributed RCP/LCP multiple focal points. Since the helicity-dependent multiple focal points are locked to the polarization state of incident THz waves, the relative intensity between two orthogonal components can be controlled with different weights of LCP and RCP THz waves, leading to the intensity-tunable functionality. This robust approach for simultaneously manipulating orthogonal spin states and energy distributions of spin EM waves will open a new avenue for designing multifunctional devices and integrated communication systems.
Photonics Research
2021, 9(6): 06001019
作者单位
摘要
1 吉林大学 仪器科学与电气工程学院, 吉林 长春 130012
2 上海航天控制技术研究所, 上海 200030
针对单波段导航敏感器通常只能获取目标某一方面的信息, 所获信息量少、识别率低的问题, 提出一种共用孔径、多波段光学导航敏感器的设计。从光焦度分配理论出发, 给出了以主次反射镜为共用部分, 工作在不同视场的共口径光学系统的初始结构设计。可见光、红外和激光三个通道共用一个Ritchey-Chretien系统, 实现大口径的设计要求。为了实现可见光成像、红外成像与激光雷达探测功能, 在次镜表面镀制选择性透过光学薄膜, 将激光雷达的接收部分与成像系统分开。通过棱镜将Ritchey-Chretien系统的反射光路分为两路, 一路成像于可见光探测器, 一路成像于非制冷型长波红外探测器。设计结果表明, 可见光系统在90 lp/mm的MTF大于0.4, 红外系统在14.7 lp/mm的MTF大于0.4, 成像系统的传递函数接近衍射极限; 激光接收系统在距离探测器质心30 μm处的能量接收高达90%, 在-20~40 ℃成像质量良好。
光学设计 导航敏感器 可见光 红外 激光 optical design navigation sensor visible light infrared laser 
光学 精密工程
2019, 27(12): 2534
作者单位
摘要
1 中国科学院长春光学精密机械与物理研究所 中国科学院光学系统先进制造技术重点实验室, 吉林 长春 130033
2 中国科学院大学,北京 100049
针对空间紫外波段航天器自主导航姿态敏感器的特殊需求,提出基于正组为FK5和熔石英、负组为QF1的新型紫外玻璃组合方法,设计了波段330~365 nm、焦距80 mm、F数1.6、视场角8°×8°的紫外星敏感器。基于近轴鬼像能量计算的方法对鬼像抑制指标进行计算。利用Code V对系统轴上一阶鬼像进行初步的分析与判断,再利用非序列光线追迹对系统轴外多阶鬼像进行仿真计算,得到完备的轴外鬼像能量分布。结果表明,该光学系统结构紧凑,像质良好,各视场成像弥散斑均方根半径10 μm内能量集中度大于80%,相对畸变优于0.05%,在相差7等星的动态范围下,像面处亮星最大鬼像光斑照度仅为暗星照度的1/21,满足紫外星敏感器的探测需求。
紫外星敏感器 光学设计 杂散光分析 鬼像 ultraviolet star sensor optical design stray light analysis ghost 
红外与激光工程
2016, 45(1): 0118003
作者单位
摘要
1 中国科学院长春光学精密机械与物理研究所, 光学系统先进制造技术中国科学院重点实验室, 吉林 长春 130033
2 中国科学院大学, 北京 100049
高精度星相机是航天测绘、侦查相机实现精确定位测量的关键设备。分析了长焦距星相机光学系统设计难点,采用新型双高斯向远摄型过渡的结构型式,设计了精度达到亚秒级的星相机光学系统。光学系统焦距为200 mm,相对孔径为F/2,视场角为7.5°×7.5°,光谱范围为500~800 nm。针对恒星色温范围大的特性,在未采用特殊色散玻璃材料的情况下校正了光学系统的色差,实现不同色温恒星的质心位置一致性;采用负折射率温度系数的冕牌玻璃进行热补偿,实现光学系统对恒星探测的亚秒级无热化设计。设计结果表明:光学系统畸变优于0.003%,垂轴色差优于1.5 μm,2600 K~9800 K 范围内色温恒星的质心位置精度优于0.2″;在0 ℃~30 ℃范围内,焦距变化不超过5.1 μm,除1视场外质心位置精度均优于0.4″。
光学设计 星相机 无热化 消色差 质心漂移量 
中国激光
2015, 42(7): 0716001
伍雁雄 1,2,*张新 1张继真 1王灵杰 1[ ... ]曾飞 1
作者单位
摘要
1 中国科学院长春光学精密机械与物理研究所, 中国科学院光学系统先进制造技术重点实验室, 吉林 长春 130033
2 中国科学院大学, 北京 100049
基于星光折射间接敏感地平自主导航星敏感器的工作原理,详细分析了星光折射星敏感器的探测参数设计,包括探测谱段、恒星观测视场、探测概率及阈值星等、恒星探测能力等。星光折射星敏感器的观测视场分为折射星与非折射星两部分,对折射星的观测视场随轨道高度增加而减小;受限于大气光谱吸收,观测折射星的谱段宜选择600~900 nm,探测信噪比随大气折射高度降低而减小。采用高灵敏度的背薄电荷耦合器件(CCD)以及精度达到微米级的无热化光学系统匹配设计。结果表明,光学系统像质良好,单一星敏感器单星测量精度达到1″,满足目前航天自主导航对姿态及位置测量精度的需求。
光学设计 星光折射 星敏感器 自主导航 姿态测量 
光学学报
2015, 35(2): 0222001

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