1 中国林业科学研究院资源信息研究所，北京 100091
2 国家林业和草原局林业遥感与信息技术重点实验室，北京 100091
针对无人机影像中红树林单木目标较小且分布密集，对其检测时自动化程度不高、效率低等问题，基于深度学习方法提出了一种红树林单木目标检测模型（YOLOv5-ECA），以实现对无人机影像中红树林单木快速、精确的自动识别和定位。首先利用开源软件LabelImg在选取的无人机影像上依次标注目标树，构建红树林单木数据集；其次选择YOLOv5为基础目标检测模型，依据目标分布密集且尺寸较小的特点对其进行优化和改进；使用有效通道注意力（ECA）机制对CSPDarknet53骨干网络进行改进，避免降维的同时增强特征表达能力，并在SPP模块引入SoftPool改进池化操作，保留更多细节特征信息；最后利用ACON自适应激活函数自适应地决定是否激活神经元。结果表明：使用已构建的数据集对改进前后的网络进行训练，在测试集上对比准确率、召回率、平均精准度的均值（mAP）@0.5等参数，各模型略有差异但均趋于收敛；所提YOLOv5-ECA的平均检测精度较YOLOv5提高了3.2个百分点，较YOLOv4提升了5.19个百分点，同时训练损失也更低，能够快速、精准且自动化地检测红树林单木目标，较好地提升了对红树林单木的识别和定位能力。
红树林单木 无人机影像 深度学习 目标检测 YOLOv5-ECA 激光与光电子学进展
2022, 59(18): 1828003
1 中国科学院长春应用化学研究所 稀土资源利用国家重点实验室, 吉林 长春 130022
2 东北师范大学 先进光电子功能材料研究中心, 紫外光发射材料与技术教育部重点实验室, 吉林 长春 130024
为了提高蓝色有机发光二极管的效率, 本文借助溶液法采用TcTa和CzSi混合主体, 制备了蓝色磷光有机发光二极管(PHOLEDs)。此外, 针对三种电子传输材料Tm3PyP26PyB、TmPyPB和TPBi进行了优选, 以进一步优化器件的效率。本文通过优化混合主体材料的掺杂比例和电子传输材料的选择, 不断提高器件的效率。最终, 当TcTa∶CzSi的掺杂比为6∶1、电子传输层TPBi为70 nm时器件性能最优, 其最大亮度(Bmax)、电流效率(CEmax)、功率效率(PEmax)和外量子效率(EQEmax)分别为6 662 cd·m-2、39.40 cd·A-1、23.33 lm·W-1和19.7%。此外, 即使在1 000 cd·m-2的实际亮度下, 电流效率和外量子效率仍高达33.43 cd·A-1和16.7%。
有机发光二极管 高效 溶液法 混合主体结构 蓝光 organic light-emitting diodes high efficiency solution-processed mixed-host structure blue emission
1 中国科学院 长春光学精密机械与物理研究所 应用光学国家重点实验室, 吉林 长春 130033
2 中国科学院大学 材料与光电研究中心, 北京 100049
3 东北师范大学 物理学院, 吉林 长春 130033
微偏振阵列是分焦平面偏振计的核心元件。相较于纳米线栅阵列, 液晶偏振阵列有着设计灵活、工艺简便、性能稳定等独特优势, 有望实现高性价比、高精准度的偏振测量与成像。本文综述了近年来国内外科研团队针对液晶微偏振阵列展开的研究, 系统阐述了基于宾主型、偏振旋转型和相位延迟型3大类液晶偏振阵列的器件结构和工作原理, 不同的液晶排列结构可以实现从单一线偏振到全Stokes矢量的测量和成像, 最后讨论了液晶微偏振阵列与偏振探测技术相结合的发展趋势和应用中面临的挑战。
液晶器件 微偏振阵列 光控取向 分焦平面偏振成像 liquid crystal device micropolarizer array photoalignment division of focal-plane polarization imaging
先进光电子功能材料研究中心，紫外光发射材料与技术教育部重点实验室，国家级物理实验教学示范中心，东北师范大学，吉林 长春，130024
为提高微阵列电极 (Microarray electrodes, MAE) 的检测效率，降低生产成本，提出了一种将数字微镜器件 (DMD) 无掩模投影光刻与电化学沉积相结合的技术。首先，利用光刻系统压电平台 (PZS) 的高分辨率运动和DMD生成图案的灵活性等优点，制备了用户可自定义的微结构阵列，接着，通过电化学沉积获得Au导电层，实现了均匀的Au微阵列电极 (Au/MAE) 的制备。然后通过循环伏安法，比较了不同结构的Au/MAE的电化学性能，获得了优化的结构参数。最后，研究了优化后的Au/MAE对于不同浓度和pH值的葡萄糖的电流响应，并通过计时电流法对Au/MAE检测葡萄糖的抗干扰能力进行了测试。电化学分析表明，这种简单的Au/MAE对葡萄糖的电化学检测具有显著的安培响应和较强的抗干扰能力，其灵敏度为101 μA·cm−2·mM−1。这种微阵列电极的制备方法，具有分辨率高、一致性高、工艺简单、成本低的优点，为生物传感阵列的制造提供了切实可行的操作方案。
DMD光刻 电化学沉积 微结构阵列 电极 DMD lithography electrochemical deposition microstructure array electrode 
1 贵州医科大学公共卫生学院教育部环境污染监测与控制重点实验室, 贵州 贵阳 550004
2 贵州医科大学临床医学院, 贵州 贵阳 550004
3 贵州医科大学基础医学院, 贵州 贵阳 550004
4 广东工业大学材料与能源学院, 广东省功能性软冷凝物质重点实验室, 广东 广州 510006
5 5. Department of Chemistry & Biochemistry, University of Hull, Cottingham Road, Hull, Yorkshire HU6 7RX, UK
实时检测和监测水中的次氯酸根离子(ClO-)是极富挑战性的研究工作。 报道了一种光学性能优异、 “裸眼”可分辨的比色型探针分子(PAH)。 首先利用高分辨质谱, 核磁共振氢谱和核磁共振碳谱等方法对目标探针分子(PAH)的结构进行表征。 随后, 利用紫外-可见吸收光谱考察了不同pH缓冲溶液条件下探针PAH与次氯酸根离子的相互作用。 结果显示, 水溶性的探针分子PAH在pH值为2.0~5.0的磷酸盐缓冲液中为黄色溶液, 其最大吸收峰在424 nm处; 在pH值为6.0~12.0的磷酸盐缓冲液中PAH为紫色溶液, 最大吸收峰在532 nm处; 在不同pH缓冲液体系中分别加入次氯酸根离子, 肉眼可观察PAH溶液颜色褪去, 紫外-可见吸收光谱显示在424 nm处的特征吸收峰逐渐降低并在532 nm处出现新的吸收峰, 溶液颜色从黄色到紫色然后到无色, 特征峰明显消失。 进一步优化了实验条件, 发现在pH 5.0的磷酸盐缓冲液中, 探针分子PAH对ClO-离子具有特定的选择性和灵敏度, 并且具有较低检出限等优点; 在优化的条件下, 探究了常见的金属离子、 阴离子等共存条件下, 对探针分子PAH检测次氯酸根离子的干扰影响。 实验发现, 常见的金属离子(Li+, Co2+, Cr3+, K+, Cd2+, Pb2+, Ca2+, Hg2+, Ba2+, Cu2+, Mg2+, Ni2+, Zn2+, Al3+和Fe3+), 阴离子($NO_{2}^{-}$, I-, AcO-, $ClO_{4}^{-}$, $SO_{4}^{2-}$, CN-, Br-, $CO_{3}^{2-}$和F-), 活性氧(ROO·, ·OH, H2O2, · $O_{2}^{-}$, tBuOOH, tBuO·和1O2), 和活性氮(ONOO-和NO·)等33种物质对探针分子检测ClO-离子的干扰较小。 同时, 探针PAH可以定量检测次氯酸根离子(y=1.586 78-0.524 51x, R2=0.998 52), 检出限为5.39 μmol·L-1。 此外, 对水体系(84消毒剂和自来水)中的次氯酸根离子浓度进行分析, 三次平行试验测得自来水中次氯酸根离子的平均浓度为7.96 μmol·L-1, 平均加标回收率高, 表明探针PAH还可用于定量检测实际水体系中的次氯酸根离子。
比色探针 次氯酸根离子 快速反应 高选择性 Colorimetric probe Hypochlorite anion Rapid response High selectivity
1 武汉邮电科学研究院, 武汉 430074
2 烽火通信科技股份有限公司, 武汉 430073
针对传统光传送网络(OTN)设备业务单盘数量过少, 且槽位扩容会造成业务中断, 成本过高的问题, 文章提出了基于集群架构的光传送网(COTN)通信系统。COTN设备管理系统的设计是实现现网设备从OTN升级到COTN的可靠技术保障, 是保障COTN中业务承载单盘的兼容性与扩展性的有效技术手段, 文章采用单网元多子框的形式对COTN设备管理系统进行设计。对COTN与传统OTN设备在数据收集、框间保护和业务处理等方面进行了对比研究, 研究结果表明, COTN设备业务槽位的扩展满足承载业务扩容的低成本与动态可持续化的需求。
集群光传送网传输设备 数据收集 框间保护 业务处理 cluster OTN transmission equipment data collection inter-frame protection business processing
1 河南师范大学物理学院, 河南 新乡 453007
2 河南省红外材料光谱测量与应用重点实验室, 河南 新乡 453007
激发态质子转移是光物理学、 光化学和光生物过程中最基本的化学反应之一。 激发态分子内质子转移(excited-state intramolecular proton transfer, ESIPT)通常是指有机分子受到激发, 到达激发态后, 质子在激发态势能面上从质子供体基团转移到质子受体基团并形成含有分子内氢键多元环的过程, 一般发生在亚皮秒量级。 质子转移可应用于有机发光二极管、 荧光探针等领域。 茜素, 即1,2-二羟基蒽醌, 可从茜草根部提取, 具有与醌类衍生物相似的结构, 常用于染料、 染色剂和药物等。 近年来, 发现茜素分子具有质子转移特性, 可用来制备新型“绿色”染料敏化电池。 利用稳态吸收、 稳态荧光和飞秒瞬态吸收光谱技术以及第一性原理理论计算对溶于乙醇溶液的茜素分子的质子转移过程进行了研究和分析。 稳态吸收和稳态荧光研究结果表明: 在基态时, 茜素分子的正常构型9,10-酮处于稳定状态, 容易发生跃迁; 在激发态时, 茜素分子的互变异构体构型1,10-酮处于稳定状态, 容易产生荧光发射。 飞秒瞬态吸收光谱测量使用的激光的激发波长为370 nm。 测得的瞬态吸收光谱在430 nm附近存在茜素的基态漂白信号。 通过使用全局拟合方法对瞬态吸收光谱进行分析研究发现: 茜素正常构型9,10-酮的激发态分子内质子转移时间为110.5 fs, 茜素互变异构体构型1,10-酮分子内振动弛豫时间为30.7 ps, 茜素互变异构体构型1,10-酮荧光寿命为131.7 ps。 通过使用单波长动力学拟合的方法对瞬态吸收光谱进行分析发现: 发生质子转移的时间尺度与运用全局拟合方法得出的结果基本一致; 茜素分子的正常构型9,10-酮分子在110.5 fs的时间尺度内处于快速减少的趋势, 而茜素分子的互变异构体构型1,10-酮分子在这一时间尺度内处于快速上升的趋势。 当延迟时间增大时, 茜素分子的互变异构体构型1,10-酮分子又呈现缓慢衰减的趋势。
茜素 质子转移 飞秒瞬态吸收光谱 超快动力学 Alizarin Proton transfer Femtosecond time-resolved transient absorption spe Ultrafast dynamics 光谱学与光谱分析
2021, 41(6): 1695
南京工业大学 化工学院, 材料化学工程国家重点实验室, 南京 210009
中空纤维陶瓷膜具有装填密度高, 传质阻力低, 使用寿命长等优点, 被广泛用于膜分离领域。高度非对称结构的中空纤维膜有利于同时实现高通量与高截留率, 本研究采用共挤出法制备双层中空纤维陶瓷复合膜, 内外层纺丝液分别掺杂平均粒径为1 μm和300 nm的α-Al2O3粉体。系统考察了内层纺丝液TiO2掺杂量、外层纺丝液Al2O3/聚醚砜(PESf)质量比和煅烧温度对膜的结构与性能的影响。结果表明, 在内层纺丝液TiO2掺杂量为2wt%, 外层纺丝液Al2O3/PESf质量比为5.60, 烧结温度为1350 ℃的最优条件下, 中空纤维膜断裂负荷为24 N、平均孔径为0.15 μm、去油率为97.5%。
双层中空纤维 共挤出法 TiO2 Al2O3/PESf dual-layer hollow fiber co-extrusion TiO2 Al2O3/PESf
1 长春理工大学, 长春 130022
2 中国科学院光谱成像技术重点实验室, 西安 710119
3 吉林警察学院, 长春 130117
4 东北师范大学 物理学院国家级实验教学示范中心, 长春130024
5 中国科学院长春光学精密机械与物理研究所, 长春 130033
大口径衍射望远系统由于使用透射式的薄膜衍射光学元件作为主镜, 不仅质量密度低(表面质量密度可以达到01 kg/m2), 同时面形精度要求宽松, 发射成本低。本文阐述了衍射望远系统的基本成像原理, 并推导出任意大口径系统的初始结构计算公式, 给出了口径为300 mm、系统焦距为2 m, 工作波段为058 μm到068 μm的系统设计实例并研制了原理验证系统, 进行了星点像以及分辨率板实验。成像结果接近衍射极限, 与设计结果相符。本文所做工作为大口径衍射望远系统的设计提供了良好的理论基础和初始模型结构, 能够极大地缩短设计周期, 提高成像质量。
薄膜衍射光学元件 衍射望远系统 超大口径 film diffractive optical elements diffractive telescope large aperture
