Author Affiliations
Abstract
1 Department of Instrument Science and Engineering, School of Electronic Information and Electrical Engineering, Shanghai Jiao Tong University, Shanghai 200240, China
2 Department of Electrical Engineering, School of Electronic Information and Electrical Engineering, Shanghai Jiao Tong University, Shanghai 200240, China
3 Southwest Institute of Technical Physics, Chengdu 610041, China
This paper investigates the combination of laser-induced breakdown spectroscopy (LIBS) and deep convolutional neural networks (CNNs) to classify copper concentrate samples using pretrained CNN models through transfer learning. Four pretrained CNN models were compared. The LIBS profiles were augmented into 2D matrices. Three transfer learning methods were tried. All the models got a high classification accuracy of , with the highest at 96.2% for VGG16. These results suggested that the knowledge learned from machine vision by the CNN models can accelerate the training process and reduce the risk of overfitting. The results showed that deep CNN and transfer learning have great potential for the classification of copper concentrates by portable LIBS.
laser-induced breakdown spectroscopy convolutional neural networks classification flotation concentrate transfer learning Chinese Optics Letters
2023, 21(4): 043001
郑州经贸学院艺术设计学院, 河南 郑州 451191
在纺织服装领域, 传统纺织服装工艺虽做工良好, 但在大批量生产时, 无法满足人们的需要。在此基础上, 激光加工技术出现后便在纺织服装领域得到广泛的应用, 其具有加工精度高、自动化程度高等优点。目前存在的激光加工技术主要有激光裁剪与切割、激光雕刻、激光焊接及其他激光加工技术。对纺织服装领域的激光加工技术进行简要介绍并对其研究现状进行总结, 对激光加工技术在纺织服装领域的发展及趋势进行展望。
激光加工 纺织服装 激光裁剪与切割 激光雕刻 激光焊接 激光检测 laser processing textile and clothing laser cutting laser engraving laser welding laser detection
1 东华大学机械工程学院智能制造研究所, 上海 201600
2 上海市激光技术研究所, 上海 200235
熔池/匙孔区域包含丰富的激光焊接质量信息,基于该区域对熔透状态进行准确识别对于激光焊接的在线控制至关重要。针对熔池区域存在蒸汽和飞溅等干扰且相邻的熔透状态之间特征区分度低带来的模式识别困难的问题,提出了一种融合时序信息的激光焊接熔透状态识别方法。所提方法以熔池/匙孔图像序列作为底层输入,首先通过两个卷积层和两个池化层提取熔池/匙孔图像的空域特征;其次通过双向长短时记忆神经网络提取熔池/匙孔图像的时域特征;最后将时空特征输入全连接网络进行特征降维并用SOFTMAX函数进行分类。所提方法建立了从熔池/匙孔图像到熔透类型的端到端的识别模型。试验结果表明,所提方法在测试集上的识别准确率达99.26%,对单幅图像的识别时间为9.43 ms,可满足在线监测的需求。进一步的对比试验表明所提方法对学习率和优化器的变化具有鲁棒性。
激光技术 模式识别 熔透状态 深度学习 时序信息 卷积神经网络 长短时记忆神经网络
1 中国科学院长春光学精密机械与物理研究所发光学及应用国家重点实验室, 吉林 长春 130033
2 中国科学院大学, 北京 100039
3 吉林大学物理学院, 吉林 长春 130012
光栅耦合结构的半导体激光器在自由空间光通信、 卫星间通信、 激光雷达测距、 大气环境检测以及医学成像等领域有着广泛的应用前景。 为了分析光栅耦合结构的半导体激光器的可靠性, 本文基于拉曼光谱技术, 对光栅耦合结构的半导体激光器在不同的制备阶段及其成品进行了检测。 我们发现, 对于未进行任何工艺加工的半导体激光器芯片, GaAs纵向(LO)光学光子模式的振动强而横向(TO)光学光子模式的振动弱; 当在GaAs芯片表面生长一层SiO2膜后, LO模式向长波数方向移动, 强度没有变化。 当在生长SiO2膜的GaAs芯片上刻蚀100 μm的台面后, GaAs的LO模式的振动减弱而TO模式的振动加强, 且峰出现宽化现象; 在100 μm的台面上刻蚀光栅后, GaAs的LO模式的振动继续减弱而TO模式的变得更强, 这说明在光栅耦合激光器的制备工艺过程中引入了缺陷。 通过与无光栅的半导体激光器进行对比测试, 光栅耦合结构半导体激光器无论出光面上有无缺陷, 其拉曼光谱均有缺陷峰存在, 进一步证明了在光栅结构的制备过程中, 引入了应变或者缺陷, 对其可靠性产生了影响, 导致光栅耦合结构的半导体激光器可靠性降低。
激光器 拉曼光谱 半导体激光器 可靠性 Laser Raman spectra Semiconductor laser Reliability 光谱学与光谱分析
2016, 36(6): 1745
1 吉林大学超硬材料国家重点实验室, 吉林 长春 130012
2 吉林大学物理学院, 吉林 长春 130012
β胡萝卜素是一种重要的共轭多烯生物分子,其在光电器件与功能材料等研制方面有重要应用.本文利用金刚石对顶砧技术,在0～0.60 GPa的压强范围下,分别对β胡萝卜素溶于水和二硫化碳溶液进行了原位拉曼光谱测量,比较了二者的拉曼频移和半高宽等光谱特性。实验结果表明,两种样品的拉曼频移均随着压强的增加而向高波数方向移动,半高宽也随之增加.引用线性链状多烯分子的两种理论模型,即 “相干弱阻尼电子-晶格振动模型”和 “有效共轭长度模型”等理论给予了解释.其机理是由于压力的增加,β胡萝卜素分子被压缩,结构有序性下降,有效共轭长度减小,拉曼活性降低,碳碳键的相干弱阻尼电子-晶格振动减弱.CC键的键长变短,因此拉曼蓝移;CC键的键长差增加,从而使半高宽增加.此外,由于β胡萝卜素溶于非极性溶剂CS2溶液中,受到周围溶剂分子的作用,使溶质与溶剂之间的色散力作用对压力更敏感一些,从而使得其拉曼频移和半高宽随压强变化的斜率要比溶于水中的大.为研究共轭多烯分子在外场下的分子结构变化以及溶剂中分子的存在形式等具有一定的应用价值。
拉曼光谱 β胡萝卜素 结构有序 Raman spectra β-carotene Structured order 光谱学与光谱分析
2015, 35(7): 1904
本文利用金刚石对顶砧(DAC)和拉曼光谱技术, 测量了四苯基卟啉J聚集体在13 GPa内的高压拉曼光谱, 根据各个拉曼谱带的频移-压强变化曲线得出在13 GPa内Tpp J聚集体无相变发生, 并且高波数(1010~1600 cm-1)和低波数(230~330 cm-1)区的斜率要远大于中等波数(380~1000 cm-1)区, 这表明对应于高波数和低波数区的化学键比中等波数区更具有易压缩性, 并对体积的减小起着重要的作用。根据苯环ψ3 C-C面内伸缩振动模式强度逐渐增强的现象提出了分子弹簧垫圈模型。此外, 这种分子弹簧垫圈的劲度系数可以通过中位取代基团调控。
高压 拉曼 卟啉 聚集体 high pressure Raman porphyrin aggregates
1 吉林大学 超硬材料国家重点实验室, 吉林 长春130012
2 吉林大学 物理学院, 吉林 长春130012
引用一种带有量纲的电子-声子相互作用常数, 很容易建立它与黄昆因子的关系式, 进而计算出类胡萝卜素分子每个碳碳振动模的电子-声子耦合常数。测量了β胡萝卜素分子在极性溶剂1, 2-二氯乙烷和非极性溶剂环己烷中20～60 ℃的温度范围内紫外-可见吸收光谱和共振拉曼光谱。结果表明, 在极性溶剂1, 2-二氯乙烷中,β胡萝卜素分子的碳碳键拉曼散射截面小,黄昆因子、电子-声子耦合数比非极性溶剂中大。为了解释这种现象, 我们引入线性多烯分子的两种模型, 即F A C Oliveria引入的有效共轭长度模型和D Yu Paraschuk提出的相干弱阻尼电子-晶格振动模型。
黄昆因子 电子-声子耦合系数 线性多烯 Huang-Ryes factor electron-phonon coupling constant linear polyenes
1 吉林大学超硬材料国家重点实验室, 物理学院, 吉林 长春130012
2 吉林大学第二医院, 吉林 长春130041
β-胡萝卜素具有光采集、 光防护功能, 又是重要的光电材料, 它在外场下的分子结构和性能变化既有理论意义也有应用价值。 测量了β-胡萝卜素在环己醇中68～26 ℃温度范围内的紫外-可见吸收、 拉曼光谱。 实验结果表明随着温度的降低, 黄琨因子和碳碳键每个振动模的电子-声子耦合常数减小, 紫外-可见吸收光谱红移, 碳碳键拉曼散射截面增加。 用线性链状多烯分子的“相干弱阻尼电子-晶格振动模型”、 “有效共轭长度模型”等理论给予了解释。 随着温度的降低, β-胡萝卜素分子的热无序减小, 分子结构有序性增加, π电子离域扩展, 有效共轭长度增加, 导致紫外-可见吸收光谱红移和强的拉曼活性。 相干弱阻尼电子-晶格振动增强, 使碳碳键拉曼散射截面增加。 引用带有量纲的电子-声子相互作用常数, 既可以与黄昆因子建立关系式, 计算出碳碳键每个振动模的数值, 也可以表征分子的有效共轭长度, π电子离域程度及拉曼散射截面的大小等。
β-胡萝卜素 黄琨因子 电子-声子耦合常数 All-trans-β-carotene Huang-Ryes factor Electron-phonon coupling constant 光谱学与光谱分析
2013, 33(9): 2311
