1 浙江大学 光电科学与工程学院，浙江杭州30027
2 之江实验室 超级感知研究中心，浙江杭州311100
临床上诊断消化道早期癌症主要依赖于电子内镜活检术，但是其诊断周期长。细胞内镜是一种具有超高放大倍率的内窥镜，配合术中染色可以直接在体内观察到病灶的细胞核等病理结构。为了使内窥镜医生能够在术中更准确地分析细胞核病理特征，基于已研制的高倍率细胞内镜系统在猪食管黏膜组织上开展了细胞核染色及分割方法研究。利用1%浓度的甲苯胺蓝水溶液对猪食管黏膜进行细胞核染色，并成功在细胞内镜显微成像模式下观察到染色的细胞核。在此基础上，采用深度学习方法训练了细胞核分割模型，有效实现了染色细胞核的分割提取，分割准确度达到了99.23%，特异性达到了99.54%，敏感性达到了84.37%，Dice系数达到了0.813 8，为细胞内镜的AI辅助诊断算法研究奠定了基础。
生物医学光学 细胞内镜 细胞核分割 深度学习 biomedical optics endocytoscopy nuclear segmentation deep learning 光学 精密工程
2021, 29(11): 2574
1 北京信息科技大学高动态导航技术北京市重点实验室，北京 100192
2 北京信息科技大学现代测控技术教育部重点实验室，北京 100192
近年来，脉冲激光飞行时间测距（TOFR）是激光测距领域的研究热点，在工业精密测量、机器人自主运动、无人飞行器控制等领域应用广泛。由于背景噪声、测量电路电学环境、回波脉冲上升时间等因素的影响，脉冲激光飞行时间测量通常存在一定的误差，从而引起测距精度降低的问题。首先介绍了脉冲激光TOFR技术的基本原理，分析了脉冲激光TOFR过程中飞行时间测量误差的形成原因并对误差进行分类。梳理了飞行时间测量误差的各类误差补偿方法及相关最新研究成果，最后总结了现阶段脉冲激光TOFR误差补偿面临的挑战。
激光光学 脉冲激光 测距原理 误差分类 误差补偿 激光与光电子学进展
2021, 58(23): 2300001
南昌大学 国家硅基LED工程技术研究中心, 江西 南昌 330096
基于含有V坑结构的Si（111）衬底InGaN/GaN绿光LED, 我们在传统p-AlGaN电子阻挡层之后优化生长一层25 nm的低掺镁p-AlGaN插入层, 并获得明显的效率提升。在35 A/cm2的电流密度下, 主波长为520 nm的LED外量子效率和光功率分别达到43.6%和362.3 mW, 这是截至目前报道的最高记录。通过分析表明, 其潜在的物理机制归结于p-AlGaN插入层能够提高空穴从V坑注入的效率。本文提供了一种有效提升发光效率的方法, 尤其适合于含有V坑结构的InGaN/GaN LED。
绿光LED p-AlGaN插入层（IL） 外量子效率 V坑 空穴注入效率 green LEDs p-AlGaN interlayer (IL) external quantum efficiency V-shaped pits holes injection efficiency
1 广东工业大学 机电工程学院, 广东 广州 510006
2 佛山市铬维科技有限公司, 广东 佛山 528225
3 广州市非传统制造技术及装备重点实验室, 广东 广州 510006
针对难加工金属材料表面阵列非贯穿型微沟槽的高效高质量加工难题, 提出一种场域离散脉冲电解加工方法, 所加工沟槽具有表面质量好、尺寸微小、槽数多、沟槽前后非贯穿的特点。使用绝缘栅栏隔板作为活动掩模板对各微沟槽加工区进行离散, 同时遮蔽非加工区, 从而实现流场隔离和非加工区电场屏蔽等效果, 有效提高沟槽的加工稳定性、精度和一致性。通过设计专用夹具, 对影响加工精度的关键因素进行了单因素工艺实验研究, 并利用Comsol Multiphysics软件对电解加工的流场和电场进行了仿真分析。仿真和试验结果显示: 场域离散加工方法的流场和电场都比传统的掩膜电解加工、电解转印加工好。成功地在1 min内加工出9条宽538.76 μm, 深25.78 μm, 过切量为19.38 μm的阵列微沟槽, 证实了该方法的有效性。采用短加工时间、低脉冲电压幅值、高脉冲频率、小脉冲占空比等工艺参数, 有利于提高沟槽的加工精度。通过场域离散电解加工技术, 可以实现对非贯穿型微沟槽的高效率、高质量、低成本加工。
电解加工 难加工金属 阵列微沟槽 场域离散 栅栏隔板 electrochemical machining difficult-to-cut metal micro channel arrays discrete fields and domains fence-like template
1 国防科学技术大学 光电科学与工程学院,长沙 410073
2 中国科学院 光电技术研究所,成都 610209
3 中国科学院 自适应光学重点实验室,成都 610209
在双变形镜自适应光学系统中,需要主激光出射时与信标光的振幅分布一致、相位共轭,当主激光到达目标时光波的分布与目标上发射的信标光光波分布相同,主激光的振幅和相位都得到校正。根据双变形镜自适应光学技术的概念,提出一种基于自适应光学技术控制光束近场场强的方法,从而实验验证双变形镜技术的可行性。该方法利用哈特曼传感器探测到的波前信息,对变形镜进行控制,实现了对光束近场场强的控制。仿真结果表明该系统对光束近场强度能进行较好地校正,使校正前后光束振幅的残余均方差值从0.310 0降为0.052 2,同时实验也验证了这种方法的可行性。
场强控制 自适应光学 变形镜 哈特曼传感器 amplitude control adaptive optics deformable mirror H-S wave-front sensor
1 国防科学技术大学 光电科学与工程学院,湖南 长沙 410073
2 中国科学院 光电技术研究所 自适应光学研究室,四川 成都 610209
3 中国科学院 自适应光学重点实验室,四川 成都 610209
提出了一种迭代算法,该算法基于G-S算法,利用光束角谱传播公式迭代出补偿近场光强分布所需的相位,使光束近场的场强得到控制。在此算法的基础上,设计一套自适应光学系统以实现对光束近场场强的控制,并通过数值模拟和实验验证了该方法的可行性。实验结果表明,经过自适应系统校正后近场光强分布与理想光强分布的振幅相似度ε值从未校正前的0.718提高到0.966,表明系统对光束的近场场强控制有较好效果。
自适应光学 近场场强 G-S算法 变形镜
1 中国科学院光电技术研究所, 四川 成都 610209
2 国防科学技术大学光电科学与工程学院, 湖南 长沙 410073
3 中国科学院研究生院, 北京 100039
利用20单元双压电片变形镜和13×13阵列哈特曼波前传感器所构成的闭环自适应光学系统, 实验测试了双压电片变形镜对3～20项静态Zernike像差的空间校正能力, 并将实验结果与仿真计算结果进行了对比。最后分析了哈特曼传感器与双压电片变形镜之间的对准误差对实验结果的影响。研究表明, 除了少数几项外,双压电片变形镜对3～20项Zernike像差的拟合误差都小于0.5, 各项Zernike仿真和实验结果之差平均小于0.1。计算表明, 与严格对准的理想情况相比, 双压电片变形镜对3～20项Zernike像差中大多数项的拟合误差都随着失配程度的增加而增大, 对准精度对于高阶像差拟合效果的影响尤其严重。
自适应光学 变形反射镜 空间拟合能力 泽尼克像差 对准误差
国防科学技术大学,光电科学与工程学院,长沙,410073
分析了用光栅型波前曲率传感器测量热透镜焦距的基本原理,针对高功率固体激光器的工作特点,结合实验现象推导了在热透镜效应较强时热透镜焦距变化的计算公式.对半导体二极管(LD)侧面泵浦的百W级Nd:YAG激光棒在泵浦电流为15～25 A时的热透镜焦距值进行了测量,讨论了可能存在的误差.实验现象和理论分析一致,测量的热透镜焦距值与理论值符合得较好.
固体激光器 LD侧面泵浦 热透镜焦距 波前曲率传感器 散焦光栅
