1 湖北中医药大学药学院, 湖北 武汉 430065
2 湖北省中药保健食品工程技术研究中心, 湖北 武汉 430065
3 北京理工大学光电学院, 北京 100081
4 咸宁市中心医院、 湖北科技学院附属第一医院药学部, 湖北 咸宁 437100
5 华中科技大学武汉光电国家研究中心, 湖北 武汉 430074
6 华中科技大学光学与电子信息学院, 湖北 武汉 430074
7 武汉邮电科学研究院, 湖北 武汉 430074
山药为薯蓣科植物薯蓣的根茎, 其中的多糖、 多酚、 皂苷、 黏蛋白和维生素C等成分使山药具有抗肿瘤、 抗氧化、 抗炎症、 降血糖和降血脂等作用。 不同产地的山药由于生长条件存在差异, 致使药用成分含量显著不同, 结合独特的炮制工艺, 进而导致市场价格差别大, 所以山药饮片的产地识别至关重要。 为对山药饮片进行产地溯源, 本文基于激光诱导击穿光谱(LIBS)技术提出多元散射矫正-改进遗传算法-支持向量机(MSC-IGA-SVM)模型对山药产地进行精确识别。 使用八个不同产地的山药饮片进行LIBS实验, 八种产地的山药饮片磨粉过筛后制成粉末压片, 通过采集山药饮片的LIBS光谱, 分别使用单一分类器与使用光谱预处理、 特征提取及模式识别算法的模型对光谱的识别结果进行对比。 将光谱信号按2∶1的比例划分为训练集和测试集, 使用5次交叉验证K-邻近算法(KNN)模型的测试集准确率作为预处理参数优化的评价指标。 各类药材的平均光谱整体趋势一致, 所含谱峰基本相同, 但因产地不同导致峰值强度各不相同, 道地山药对一些金属元素(K, Na, Ca, Mg, Al)的富集能力大于非道地产区山药, 其中, K元素特征谱线(769.90 nm)的峰值最高, 即山药饮片中K元素含量最多, 相关研究表明山药根茎对K元素的富集能力最强。 选取35条关键谱线进行分析, 在识别种类多、 识别难度大的情况下, 改进遗传算法(IGA)比主成分分析(PCA)更能清楚辨别光谱中的非线性关系, 同时受噪声的影响更小。 MSC-IGA-SVM模型的产地溯源效果最好。 MSC-IGA-SVM模型的交叉验证集准确率为96.9%, 测试集的准确率为97.32%, 与直接使用原信号建立的最好模型支持向量机(SVM)(96.43%)相比, 测试集准确率提高了0.87%。 同时, MSC-IGA-SVM模型将输入变量的维度减少了99.93%。 结果表明, LIBS技术结合MSC-IGA-SVM模型能够快速、 准确对山药饮片进行产地溯源。
激光诱导击穿光谱 光谱预处理 特征提取 模式识别 山药 Laser-induced breakdown spectroscopy Spectral preprocessing Feature extraction Pattern recognition Rhizoma Dioscoreae
南京邮电大学 电子与光学工程学院 先进光子技术实验室, 南京 210023
为了实现波长可调谐被动锁模掺铥光纤激光器, 提出了基于激光腔随机双折射效应通过调节激光偏振态来改变被动锁模掺铥光纤激光器的工作波长的方法, 并进行了原理分析和实验验证。结果表明, 调节偏振控制器可实现在2010nm, 2019nm, 2024nm, 2050nm等多个中心波长处的锁模脉冲输出, 同时在单个中心波长附近, 还可以精密调谐。这种可调谐锁模激光器结构简单、可调谐性好, 对光通信、超快光学、医学、遥感技术和雷达等应用中光源的选择有一定的参考价值。
激光器 掺铥光纤激光器 被动锁模 波长可调谐 双折射 lasers thulium-doped fiber laser passively mode-locking wavelength tunability birefringence
在自散焦介质中,平面波的传播对小的调制扰动是绝对稳定的,暗空间孤子正是作为平面波背景上的一种局域暗迹而存在的。基于这种调制稳定性,给出了由光生伏打自散焦非线性支持的一维灰空间孤子的演化方程,并在光生伏打光折变LiNbO3∶Fe晶体中给出了它的静态解。数值研究了这种灰空间孤子的诸多性质:例如在不同的孤子灰度下的孤子轮廓和它的相位分布;光生伏打灰孤子的归一化横向传播速度和归一化半峰全宽随归一化的背景光强和孤子灰度的变化等,所有这些性质都可以通过调节孤子波两侧的相位差加以控制,并详细地比较了光生伏打灰孤子和屏蔽灰孤子之间的异同。
非线性光学 光生伏打效应 灰空间孤子 调制失稳
1 北京交通大学理学院,北京 100044
2 南开大学物理学院光子学中心,天津 300071
用一种新的测量方法在不同入射光强下同时观测了Fe:LiNbO3和(Fe,Tb):LiNbO3晶体中光致折射率变化Δns、吸收系数α和光电导σph与入射光强I的依赖关系, 并从理论上对观测结果给予了初步解释。
非线性光学 光折变效应 吸收系数 光电导
1 内蒙古师范大学物理系,呼和浩特,010022
2 南开大学物理学院,天津,300071
3 北京师范大学物理系,北京,100875
对四个点光源进行光学傅里叶变换,在自散焦光折变晶体中成功地制作了6μm×6μm间隔的并行(2+1)维阵列波导300余条,并证明了阵列波导实质上是二维体相位栅.实验研究了点光源间距、点光源尺寸及写入时间对阵列波导制作的影响,并分析了在自散焦光生伏打光折变介质中形成阵列波导的原理.
波导阵列 空间频谱 光折变 傅里叶变换
把光折变空间孤子看作几何光学中的一束光线,研究了扩散效应对光折变空间孤子传播的影响.基于光线光学与经典力学之间的相似性,求解了含扩散势(即扩散机制引起的折射率的变化)的光线哈密顿方程.积分结果表明,光学空间孤子的中心按照抛物线轨迹运动,空间频率的横向分量随传播距离线性地变化.
光学空间孤子 扩散效应 几何光学
本文实验证明了一种制作达曼光栅的新方法:在LiNbO3:Fe晶体中利用成像和光折变效应制作光折变达曼光栅.用这种方法制作的达曼光栅除了具有传统达曼光栅的特点,还具有制作实时、简便、可以循环使用的优点.相信在集成光学、光学信息处理中会有重要的应用前景.
光折变 达曼光栅 振幅掩模 photorefractive Dammann grating amplitude mask
提出并实验证明了一种利用光折变效应制作体位相图的新方法。这种体位相图是可见的。该方法具有实时、简便等优点。在集成光学和光学信息处理中具有重要的应用前景。
光折变 位相图 体位相图
南开大学物理科学学院光子学中心,天津 300071
研究了Fe:LiNbO3晶体的光折变性能随晶体温度变化的动态性质。实验结果显示,质子与热激发电子之间存在着强烈的竞争,在较低的温度下(低于120℃),在晶体光折变响应时间内,质子对晶体的光折变性能的影响很小,而电子的热激发速率β随晶体温度的变化将是影响晶体光折变性能的主要因素;而在较高温度时(高于120℃),质子由于迁移率的增大而开始显著地影响晶体的光折变性能。
光折变 质子 热激发。
当透明介质中有畸变时, 介质均匀部分与畸变部分的透射光经过透镜变换后, 在透镜后存在交叠。将LiNbO3:Fe晶体置于两光交叠处, 利用LiNbO3:Fe晶体光放大作用, 可以将透射图案的对比度大大提高, 从而实现畸变的检测。此方法十分简便, 灵敏度较高
畸变 光放大 掺铁铌酸锂晶体
