武汉理工大学 理学院 物理系, 武汉 430070
为了捕获不同材料、不同尺寸的多微粒串列, 采用界面层腐蚀法制备了双锥角光纤探针, 搭建单光纤光镊系统捕获了酵母菌、二氧化硅和聚苯乙烯等材料的多微粒串列。结果表明, 对于相同材料的微粒, 双锥角探针所能捕获的微粒数量随其尺寸增加而减少, 而对于相同尺寸的微粒, 捕获微粒的数量随材料折射率增加而减少; 通过测量捕获微粒串列时各个微粒的捕获力, 发现串列中离探针尖端越远的微粒其所受捕获力越小, 在外力的作用下远端的微粒将率先逃逸; 理论计算显示当光纤探针的2次锥角超过60°时, 不能捕获2个或2个以上的球形微粒, 该结果和实验观测一致。此研究可应用于精细加工和微纳制造。
激光技术 光纤光镊 界面层腐蚀法 多微粒捕获 光捕获 laser technique optical fiber tweezers interfacial layer etching multiparticle trapping optical trapping
近红外波段的双向反射分布函数(BRDF)能够有效表征材料的反射特性,广泛应用于计算机建模、遥感、航天等领域。为了高精度测量近红外波段的BRDF值,研制了一套近红外波段的BRDF测量系统,提出了基于等面积亮度的单次绝对测量方案。该测量系统以被测样品中心为基点对测量系统的空间坐标系进行重新建模,使用六轴机械臂作为变角装置实现建模,能够无死角地改变样品的三维空间朝向,可以在2π半球空间内测量任意角度组合的材料BRDF值,该测量方案高精度测量了覆盖1000~3000 nm近红外波段的材料BRDF值。使用该系统对标准漫反射金板的BRDF值进行测量,结果表明测量结果的相对不确定度为1.5%,说明所研制的系统实现了高精度测量。
测量 双向反射分布函数 绝对测量 近红外 不确定度 散射 光学学报
2022, 42(12): 1212002
1 河南师范大学 物理学院 河南省红外材料光谱测量与应用重点实验室, 河南 新乡 453007
2 中国计量科学研究院 光学与激光计量研究所, 北京 100013
图像去雾是计算机视觉的重要研究方向之一。传统图像去雾算法存在去雾不彻底、去雾图像对比度低、halo效应、色彩失真等问题。针对上述问题, 提出了一种改进的非局部先验的图像去雾算法。该算法使用基于中智学的模糊C均值聚类算法和一种混合暗通道先验的透射率优化方法, 改进了传统非局部先验的图像去雾算法在大气光估计、雾线定位和透射率优化过程中存在的问题。结果表明, 与几种常用的图像去雾算法相比, 提出的算法在去雾图像的大气光估计、客观分析和主观分析等方面均有一定的优势。
信息光学 图像去雾 非局部先验 中智学 混合透射率优化 Information optics Image dehazing Non-local Prior Neutrosophy Hybrid transmittance optimization
拉盖尔-高斯光束是典型的涡旋光束,光束的轨道角动量会传递给微粒使其产生轨道运动。本文利用T矩阵方法和麦克斯韦应力张量积分计算了强聚焦线偏振拉盖尔-高斯光束对球形粒子的捕获力,并着重分析了粒子半径和光束阶数对微粒在涡旋聚焦场中运动状态的影响。当光束阶数一定时,随着微粒半径的增大,轨道运动的轨迹会逐渐缩小。当粒子半径大于临界值时,就会被捕获到光轴上,且无法进行轨道运动。但是,离轴捕获的粒子受到的轴向捕获力比轴上捕获的要小一个量级,需要施加足够的入射光功率以维持稳定的轨道运动。
拉盖尔-高斯光束 涡旋光束 T矩阵方法 光学捕获 轨道运动 Laguerre-Gaussian beam vortex beam T-matrix method optical trapping orbital motion
1 河南师范大学物理与材料科学学院, 河南 新乡 453007
2 中国计量科学研究院光学与激光计量科学研究所, 北京 100029
针对目前光谱特征峰识别定位技术识别率低、定位误差大、无法获得光谱线型函数等问题,提出了一种基于改进正弦余弦算法的光谱特征峰识别定位方法。该方法利用动态转换概率改进正弦余弦算法,将改进的正弦余弦算法与多种光谱线型(高斯、洛伦兹和Voigt)拟合方法相结合,通过迭代寻优计算,最终得到对应的光谱特征峰位置。该方法不仅能得到光谱特征峰的位置,而且可以得到光谱线型函数。实验证明,无论强峰、弱峰还是重叠峰,提出的基于改进正弦余弦算法的光谱特征峰识别定位方法在识别率、定位准确率、谱值拟合效果和对噪声的抑制能力等方面均有显著提高。
光谱学 特征峰识别与定位 正弦余弦算法 光谱线型函数
本文用射线光学的方法计算了球形微粒在微纳光纤涡旋倏逝场中的受力,并研究了微粒与微纳光纤表面之间的距离、微粒半径和微纳光纤半径对微粒受力的影响。微粒在梯度力的作用下被捕获到微纳光纤表面,同时在散射力的作用下沿微纳光纤中光束传播的方向绕光纤螺旋状运动。离光纤表面距离越远,微粒受到的光辐射压力越小。当微纳光纤半径不变时,微粒的径向捕获效率、沿光轴的传输和绕光纤的转动可分别通过微粒的半径来优化; 而当微粒半径不变时,可分别通过微纳光纤半径来优化。
微纳光纤 涡旋光束 射线光学 螺旋运动 散射力 nanofiber vortex beam ray optics spiral movement scattering force
武汉理工大学理学院物理系, 湖北 武汉 430070
基于涨落耗散定理研究了不同温度下超导离子芯片中近场热噪声引起的离子加热效应,通过电场 格林函数和多层介质反射系数得到了不同情况下电场涨落谱密度的近似式。对于净铌电极,当温度T为295 K时, 近场热噪声谱密度与电极厚度成反比; T为4 K时,近场热噪声谱密度与电极厚度无关,且通 过计算发现其近场热噪声相较于室温下降了十几个数量级。 分析了铌电极表面存在Nb2O5薄膜的情况,结果表 明Nb2O5层薄膜引起的电场涨落占据主要地位,噪声谱密度 与Nb2O5厚度成正比,芯片温度降至4 K时其热噪声下降5～6个量级。
量子光学 近场热噪声 涨落耗散定理 超导离子芯片 quantum optics near-field thermal noise fluctuation-dissipation theorem superconducting ion chip
武汉理工大学 理学院 物理系, 武汉 430070
为了分析聚焦光束对多层粒子的捕获效率, 结合矢量衍射积分、T矩阵方法以及Maxwell应力张量积分, 通过理论推导给出了双层球形粒子的T矩阵的详细表达式, 并对双层球形粒子在聚焦光场中的受力进行了数值计算, 详细分析了内层折射率和内层尺寸对光场捕获效率的影响。结果表明, 只有内层折射率在一定范围内, 聚焦光束对双层球形粒子才具有捕获作用, 随着内层折射率增加, 最大后向捕获效率先增加后减小至零, 对于空心粒子, 内层尺寸越大, 聚焦光束对粒子的捕获作用越弱, 且平面波的捕获作用比高斯光束更强。此双层球形粒子的受力计算可以拓展到多层的复杂粒子的情形。
激光技术 光学捕获 T矩阵 双层球形粒子 laser technique optical trapping T matrix double-layer spherical particle
Author Affiliations
Abstract
1 Department of precision instrument, Tsinghua University, Beijing 100084, China
2 State Key Laboratory of Precision Measurement Technology and Instruments, Beijing 100084, China
3 Collaborative Innovation Center for Micro/Nano Fabrication, Device and System, Beijing 100084, China
4 Optic Division, National Institute of Metrology, Beijing 100029, China
In this Letter, we propose an efficient compression algorithm for multi-spectral images having a few bands. First, we propose a low-complexity removing spectral redundancy approach to improve compression performance. Then, a bit plane encoding approach is applied to each band to complete the compression. Finally, the experiments are performed on multi-spectral images. The experiment results show that the proposed compression algorithm has good compressive property. Compared with traditional approaches, the proposed method can decrease the average peak signal noise ratio by 0.36 dB at 0.5 bpp. The processing speed reaches 23.81 MPixels/s at the working frequency of 88 MHz, which is higher than the traditional methods. The proposed method satisfies the project application.
280.4788 Optical sensing and sensors 110.5200 Photography Chinese Optics Letters
2017, 15(2): 022801
