1 湖北工程学院物理与电子信息工程学院, 湖北 孝感 432000
2 华中科技大学武汉光电国家研究中心, 湖北 武汉 430074
为了实现工业现场对特种钢材的快速检测与种类识别, 采用基于光纤传能的移动式激光诱导击穿光谱(LIBS)样机对14种特种钢材进行光谱数据的采集与分析, 采用预选谱线并遍历组合的降维方法与支持向量机(SVM)相结合的算法对特钢材料的光谱进行快速分类。 分别将原始光谱数据、 归一化处理后的光谱数据、 归一化处理+遍历组合优选谱线数据作为SVM分类模型的输入向量, 并对比了不同输入向量下模型对特钢识别的准确度。 结果表明: 在事先选出的51条特征谱线作为输入变量的基础上, 归一化光谱数据作为SVM分类模型的输入特征时, 识别准确度达到95.71%, 明显高于使用原始光谱数据作为输入向量时SVM分类模型的准确度11.43%。 进一步地, 使用MATLAB程序遍历谱线组合, 通过遍历各种谱线组合选出最优的输入谱线组合, 当优选6条特定的谱线时, 对特钢种类识别的准确度达到100%, 且建模速度也有相应提升。 可以看出, 当预选出大量常见特征数据时, 机器自动选取特征与人工挑选谱线相比, 具有明显优势, 基于此降维方法的SVM算法模型在LIBS快速分类技术中具有很好的工业应用前景。
激光诱导击穿光谱 谱线遍历组合 降维 钢铁分类 Laser induced Breakdown spectroscopy SVM Spectral line traversal combination Dimension reduction Classification of steel SVM 光谱学与光谱分析
2021, 41(8): 2638
湖北工程学院物理与电子信息工程学院, 湖北 孝感 432000
基于大气中CO2的超精细吸收光谱，利用超辐射发光二极管和掺铒光纤放大器来构建一种用于高精度大气CO2 浓度探测的宽谱红外激光源，其光谱范围远大于普通差分吸收激光雷达的光谱范围，能够实现宽谱探测技术的要求，而且不需要较高的锁频技术，避免了差分吸收激光雷达技术由于在on 波长处偏移引起的测量误差。实验结果表明，最终得到的宽谱红外激光源中心波长约为1584 nm，光谱有效范围为1564~1604 nm，输出光功率可达到2 W 以上，光纤放大器对该范围内光放大的最大增益可达34 dB 以上。该激光光源具有体积小、功率大、成本低和携带方便的优点，对实现利用宽谱红外激光雷达探测大气CO2浓度分布有一定的帮助。
激光器 宽谱光源 光纤放大 超辐射发光二极管 激光与光电子学进展
2015, 52(8): 081401
1 电子科技大学 光电信息学院，四川 成都 610054
2 北京947信箱，北京 100000
采用将环形光阑的窗口函数展开的傅里叶级数与复高斯函数的乘积的方法，推导出平面波经过含环形光阑光学系统的近似解析传输公式。利用该公式对光束通过含环形光阑的光学系统的传输进行了数值模拟，计算并分析了不同遮拦比下轴上光强分布和横向光强分布的特点。结果表明：轴上光强分布和横向光强分布与环形光阑的遮拦比有关。该研究方法和结果可推广到其他光阑，对控制光束和光学系统设计具有一定的参考价值。
环形光阑 遮拦比 光束传输 复高斯函数 annular diaphragm obstruction ratio beam propagation complex Gaussian function
为了分析大气湍流对高斯光束产生的光强起伏现象，采用相位屏的方法，模拟出高斯光束经过大气湍流后在接受面上的光场分布情况，然后对模拟出的光场进行分析得到光强起伏的方差，并与理论得到的静态统计量进行分析比较，在一定程度上得到了较好的吻合。这一结果对各种近地激光应用是有帮助的。
大气与海洋光学 大气湍流 光强起伏 相位屏 数值模拟 atmospheric and oceam optics atmospheric turbulence optical scintillation phase screen numerical simulation
经过大气湍流的激光束，在整个接收面上会产生相位起伏，从而引起光束的到达角起伏。为了建立接收面某点处两者之间的数学关系，采用了一种几何方法，从相位起伏分布出发，构造了波前的空间几何形态，进而计算出到达角起伏分布。对该方法的可行性进行了理论分析和计算，取得了到达角起伏分方差计算值与理论值的比较结果。结果表明，用该方法计算所得的到达角起伏方差，与已知的到达角起伏统计特性符合较好。这一结果对研究经大气湍流的光束形态及统计特性是有帮助的。
大气与海洋光学 大气湍流 几何方法 相位起伏 到达角起伏 atmospheric and ocean optics atmospheric turbulence geometric method phase fluctuation angle-of-arrival fluctuation
1 电子科技大学 光电信息学院,成都 610054
2 北京947信箱,北京 100000
针对Zernike多项式仅在连续单位圆上正交,用于在离散点上构造光学波前必然会引起误差的问题,本文提出用能够在离散点上正交的多项式来模拟经过大气湍流的光学波前。该方法根据湍流的统计理论,采用Gram-Schmidt正交化方法,构造了Malacara多项式表示的湍流波前,并进行了数值模拟。将模拟结果与直接用Zernike多项式模拟的结果进行了比较分析,结果表明:在相同的条件下,该方法的模拟结果更接近统计理论值。
大气湍流 波前模拟 Zernike多项式 Malacara多项式 atmospheric turbulence wavefront simulation Zernike polynomials Malacara polynomials
1 电子科技大学,物理电子学院,四川,成都,610054
2 电子科技大学,光电信息学院,四川,成都,610054
为满足激光探测告警光学系统对大视场和光学增益的要求,提出了宽视场有增益光学系统.该系统工作波长范围1.06～1.54μm,全视场角60°,最大口径28mm,PIN光电探测器光敏面直径2mm.物镜采用二片式反远距结构,增大了视场和后工作距离.弯月型负透镜在前,具有平衡像差和棱镜的偏向作用;物镜后放置高折射率标准超半球型浸没透镜,满足小光敏面探测器接收.分析结果表明,系统像高0.99mm,光学增益达15.33,结构简单,可有效降低激光辐射源功率、增强探测距离.
激光告警 激光探测 光学系统设计 光学增益
