1 济南大学前沿交叉科学研究院，山东 济南 250022
2 山东大学晶体材料国家重点实验室，山东 济南 250100
3 山东恒元半导体科技有限公司，山东 济南 271100
高能强场太赫兹（THz）源在国土安全、通信雷达、生物医疗等领域有重要的应用价值。然而，一直以来THz源的辐射输出能量小、转化效率低，阻碍了强场THz前沿科学与应用研究的发展。基于铌酸锂倾斜波前技术，飞秒激光抽运铌酸锂晶体有望实现能量更高的极端强场THz输出。从材料角度阐述了铌酸锂强场THz源产出的研究进展，总结了强场THz源对铌酸锂晶体的性能要求：均匀掺镁铌酸锂、低浓度掺镁近化学计量比铌酸锂、大口径铌酸锂晶体。最后，介绍了近年来周期极化铌酸锂和铌酸锂单晶薄膜等微纳结构的调控在THz源领域的应用研究。
非线性光学 太赫兹波 铌酸锂晶体 强场太赫兹辐射 均匀掺镁 化学计量比 大口径 中国激光
2023, 50(17): 1714003
1 中国科学院西安光学精密机械研究所, 陕西 西安 710119
2 中国科学院大学, 北京 100049
3 中国科学院光谱成像技术重点实验室, 陕西 西安 710119
针对传统光学手段难以实现复杂背景下光谱伪装目标的准确识别, 同时, 常规的数据融合方法易导致图像信息丢失的缺点, 提出了一种基于非下采样轮廓波变换的偏振光谱多维信息融合方法。 该方法结合自研的新型偏振光谱多维信息探测仪器, 根据其获取的目标空间、 光谱、 偏振等多维信息, 设计了多维信息重构算法流程, 提取了偏振态基础数据斯托克斯参量以及偏振度和偏振角, 利用NSCT对基础偏振参量进行图像融合, 提升图像的信息含量以提高伪装物的识别准确率。 先对具有相同边缘信息的图像Q和U采用NSCT分解, 低通子带取均值, 高通子带取最大值进行初步融合, 获得偏振特征S, 最后对偏振特征S、 强度图像I以及偏振度DoLP进行NSCT分解, 对分解所得低通子带进行区域能量加权融合； 对高通子带, 根据偏振特征图像具有灰度值小, 受光照影响大等特点, 采用LBP特征进行加权融合。 同时, 本方法与四类融合方法进行对比, 据信息熵、 标准差、 平均梯度、 对比度以及峰值信噪比五项指标对融合结果进行客观评价, 并结合普通图像, 偏振融合图像, 偏振高光谱图像对目标识别精度进行对比。 融合后的图像信息熵为6.998 6, 标准差为45.599 8, 平均梯度为19.808 6, 与原始强度相比, 提升分别为5.1%, 14.04%, 7.3%, 在四类融合方法中排在首位。 表明本文所提出的方法有效实现了偏振基础特征融合, 提升了人造目标和自然背景的差异。 同时融合后的偏振高光谱图像对于目标的识别准确率达到0.986 2, 较单一强度图像目标识别准确率提升了21%。 实验结果表明, 提出的方法能有效融合目标强度信息以及偏振信息, 提升图像对比度和可读性, 同时融合后的图像在目标识别准确度上有了较大的提升, 有效降低了传统光谱手段对伪装目标识别的虚警率, 为新概念光谱伪装揭露提供了一种新型有效的手段, 具有非常大的应用潜力和应用价值。
偏振光谱图像 特征融合 伪装识别 Polarization spectral images NSCT NSCT Feature fusio Camouflage identification 光谱学与光谱分析
2023, 43(4): 1254
1 赣南师范大学数学与计算机科学学院赣州市计算成像重点实验室，江西 赣州 341000
2 赣南医学院医学信息工程学院，江西 赣州 341000
为了减少X射线的辐射剂量，提出了一种基于全广义变分约束加权最小二乘的低剂量计算机断层（CT）重建方法。首先对投影数据进行统计建模，然后将全广义变分正则化作为先验信息引入到投影数据恢复过程中，从而达到抑制噪声的目的，最后使用传统的滤波反投影算法进行CT图像重建。在Shepp-Logan体模实验中，提出方法的重建结果与Gibbs先验约束的惩罚加权最小二乘（Gibbs-WLS）、字典学习先验约束的惩罚加权最小二乘（DL-WLS）和全变分先验约束的惩罚加权最小二乘（TV-WLS）方法的重建结果相比，均方根误差分别降低了25.06%、1.50%和15.21%，信噪比分别提高了10.29%、0.53%和5.68%。在Clock体模实验中，提出方法的重建结果与Gibbs-WLS、DL-WLS和TV-WLS方法的重建结果相比，均方根误差分别降低了42.72%、23.45%和34.63%，信噪比分别提高了27.04%、11.42%和15.49%。实验结果表明，该方法在有效抑制低剂量CT图像的伪影和噪声的同时可以很好地保持图像的边缘信息和结构细节特征。
成像系统 低剂量计算机断层重建 全广义变分 加权最小二乘 图像重建 激光与光电子学进展
2023, 60(4): 0411001
针对光学遥感图像目标检测中存在的精度低及忽略目标方向性的问题，提出了一种基于改进YOLOv5m的遥感图像旋转目标检测算法。首先，融合注意力机制模块提升模型对重要特征的提取能力；其次，在特征融合模块部分考虑各节点特征融合的贡献度，并增加同一特征尺度的跳跃连接；最后，针对旋转检测中存在的角度边界问题，使用密集编码标签对角度进行离散化处理。实验结果表明，所提算法在DOTA数据集子集上的检测精度达到了82.75%，在小幅降低模型计算量的情况下，较原有YOLOv5m提升了11.73个百分点，同时在HRSC2016舰船数据集上也取得了88.89% 的检测精度。即该算法能有效提升光学遥感图像旋转检测的精度。
机器视觉 遥感图像 注意力机制 旋转目标检测 密集编码标签 YOLO 激光与光电子学进展
2022, 59(24): 2415005
1 济南大学前沿交叉科学研究院，济南 250022
2 山东大学晶体材料研究所，济南 250100
传统光催化是光照射半导体催化剂时经表面光电耦合产生的载流子对有机污染物降解。这种外通光光催化模式使得光的利用率低、催化剂易失效、回收利用困难、难以实现连续水处理，制约了其在环保中的应用。本研究提出利用光的波导传输与界面耦合原理，通过在非晶光导纤维表面组装四氧化三锡纳米片，实现光的收集、传输及向纳米晶中注入，和内通光模式的光催化，从根本上解决上述问题。实验证明了四氧化三锡/光导纤维具有增强的光催化性能。这一研究首次提出光催化为目的非相干光波导传输和内通光光催化，拓宽了光波导理论并提出新的光催化反应机制，具有重要理论价值和巨大的工业应用前景。
光催化 四氧化三锡 光导纤维 降解 通光模式 photocatalysis tin oxide optical fiber photodegradation light pass mode
1 中国科学院西安光学精密机械研究所光谱成像技术重点实验室, 陕西 西安 710119
3 深圳市盐田港集团有限公司, 广东 深圳 518081
水是一种有限的资源, 对农业、 工业乃至人类的生存都是必不可少的, 良好的水环境是可持续发展的重要保障。 对水质信息的科学监测, 是实现水资源优化配置与高效利用的基础。 联合国环境署(UNEP)与世界卫生组织(WHO)指出, 应当加强发展中国家的水质监测网络, 包括数据质量的保证和分析能力的提高。 光谱法作为一种新兴的水质分析方法, 相比传统的化学水质监测方法, 具有“响应速度快、 多参数同步、 绿色无污染”的特点。 传统单波长、 多波长的线性模型依赖于水体对特定波长的吸收特征, 不适用于多组分混合溶液且普适性较差。 因此, 提出了一种基于IERT的非线性全光谱定量分析算法, 建立适用于多组分混合溶液浓度预测模型, 达到利用全光谱信息来预测浓度信息的目的。 利用实验室配置的COD, BOD5和TOC多组分混合溶液与NO3-N、 浊度、 色度多组分混合溶液作为实验样本, 使用光谱仪采集样本的光谱曲线, 通过全光谱数据进行浓度预测实验, 结果显示, 对于COD, BOD5和TOC多组分混合溶液, 本算法对于三种组分的决定系数(R2)分别为0.999 3, 0.991 4和0.999 3, 均方根误差(RMSE)分别为0.024 4, 0.057 7和0.000 4; 对于NO3-N、 浊度、 色度多组分混合溶液, 决定系数(R2)分别为0.983 4, 0.868 4和0.981 0, 均方根误差(RMSE)分别为0.100 5, 0.326 4和0.120 2。 通过对比本算法与偏最小二乘(PLS)、 支持向量机回归(SVR)、 决策树(DT)、 极端随机树(ERT)对于同一组数据的实验结果, 表明: 在两组多组分混合溶液的实验中, 本算法对于其中各组分的决定系数(R2)均为最优, 相比于其他对比算法均方根误差(RMSE)均有大幅减少。 本算法可利用光谱信息对多组分混合溶液进行定量分析, 在计算时间相当的情况下, 可有效的提高浓度预测精度, 减少定量分析的均方根误差, 可为光谱法水质监测提供一种新的有效途径。
光谱法水质监测 紫外可见光谱技术 光谱定量分析 多组分混合溶液 极端随机树 Spectroscopic water quality monitoring Ultraviolet visible spectroscopy technology Spectral quantitative analysis Multi-component mixed solution Extreme random trees 光谱学与光谱分析
2021, 41(12): 3922
1 山东大学，晶体材料国家重点实验室，济南 250100
2 济南大学，前沿交叉科学研究院，济南 250022
3 济南量子技术研究院，济南 250101
4 天津理工大学，功能晶体研究院，天津 300384
铌酸锂晶体具有非线性效应、电光效应、声光效应、光折变效应、压电效应与热释电效应等多种物理特性，在表面声波器件、光电器件、声光器件等方面获得广泛的应用。经历了六十多年的发展，铌酸锂晶体历久弥新，随着材料特性的不断开发，新功能、新器件、新应用层出不穷，尤其是铌酸锂单晶薄膜在薄膜滤波器、集成光电器件等领域的性能具有明显优势，被称为新一代信息和通信技术的关键材料。应用器件的发展正迫切要求基质晶体材料的发展，本文通过简述近年来铌酸锂的新发现、新应用，相应地探讨了铌酸锂晶体未来发展方向。
铌酸锂 单晶薄膜 大尺寸 集成光电器件 lithium niobate single crystal large size integrated photo-electric device
Author Affiliations
Abstract
1 Jilin Key Laboratory of Solid Laser Technology and Application, School of Science, Changchun University of Science and Technology, Changchun 130022, China
2 Institute for Advanced Interdisciplinary Research, University of Jinan, Jinan 250022, China
We examined a 1514 nm eye-safe passively Q-switched self-optical parametric oscillator. The nonlinear crystal is an a-cut Nd:MgO:PPLN crystal, and the size of the crystal was 6 mm × 2 mm × 30 mm with 0.4 at.% Nd3+ doped and a grating period of 29.8 μm. When the crystal absorbed 12.8 W, the output maximum single-pulse energy reached 39 μJ, and a pulse width of 6.1 ns at a repetition rate of 5.4 kHz was obtained. The peak power was 6 kW, giving a slope efficiency of 42%.
140.3540 Lasers, Q-switched 190.4970 Parametric oscillators and amplifiers 140.3480 Lasers, diode-pumped 140.3460 Lasers Chinese Optics Letters
2019, 17(11): 111404
1 公安部物证鉴定中心, 北京100038
2 广州市公安局物证鉴定中心, 广东 广州510000
从484个北方汉族家系人员中提取获得模板DNA, 并用TYPERX19扩增试剂盒检测分析, 在5 652次等位基因传递中, 有6个基因座 (DXS6810,DXS8378,DXS6797,DXS7423,DXS7424,DXS8377)共发生了8次突变, DXS6810 和DXS8377的突变率为0.006 4, DXS8378,DXS6797,DXS7423和DXS7424的突变率为0.003 2, 其他12个基因座未观察到突变, 18个X-STR的平均突变率为0.001 4, 所有的突变都是一步突变, 各基因座之间的突变率没有显著性差异(P＞0.05), 在所有突变中, 增加突变和减少突变没有显著差异, X-STR基因座突变率和等位基因长度有关, 等位基因重复次数越多越容易突变, 大部分的突变来源于父亲。
法医遗传学 X染色体 短串联重复序列 突变率 forensic genetics X chromosome short tandem repeats mutation rate
