提出了一种结合多模干涉效应的新型马赫-曾德尔干涉仪(MZI)结构, 并将其用于振动检测研究。与基于两个3dB单模光纤耦合器(OC)级联而成的传统MZI不同的是, 文章采用多模OC与单模OC共同构成MZI。利用芯径为105μm的阶跃折射率分布多模光纤与芯径为62.5μm的渐变折射率分布多模光纤分别采用熔融拉锥法制作了分光比为1∶1的3dB多模OC, 并将其分别与3dB单模OC构建了MZI, 同时为了对比, 也利用两个单模OC构建了MZI。分别对采用不同类型OC构建的MZI中的一个干涉臂施加振动干扰, 并使用示波器进行数据采集和分析。结果表明, 基于芯径为105μm的阶跃折射率分布多模耦合器构建的MZI具有最大的可检测振动频率范围, 为1~20kHz, 同时在振动频率偏差和振动频率鉴别能力上也表现最优。

超像素分割作为目标分割的预处理环节，能够极大地减少后续处理的数据量，对图像分割起着至关重要的作用。在大部分超像素生成算法中，初始种子点的选取都是以规则网格或随机确定，这容易导致欠分割。为了得到良好的初始种子点分布，减少种子点选取引起的欠分割，提出了一种基于Kmeans++的自适应确定超像素种子点方法，并由此改进了简单非迭代聚类算法(Simple NonIterative Clustering，SNIC)。实验结果表明，在不耗费大量计算成本的前提下，改进的SNIC算法相比传统算法能够得到更高的边界召回率和更低的欠分割错误率。

利用Silvaco TCAD器件模拟软件研究了AlGaN/GaN高电子迁移率晶体管(HEMT)器件势垒层的厚度、沟道宽长比和掺杂浓度对器件的转移特性和跨导曲线的影响。结果表明, 器件势垒层厚度的变化可以调节器件的电流开关比和开启电压, 实现由耗尽型器件向增强型器件的转变; 沟道宽长比的改变可以调节器件的开启电压, 并且随着沟道宽长比的增加, 栅极电压控制量子阱中二维电子气的能力增强; 势垒层适量掺杂提高了输出电流, 并且使跨导的峰值增大, 但过度掺杂会造成器件不易关断情况出现。

针对图像噪声以及血管、支气管等因素引起的肺分割困难的问题, 提出了一种基于逻辑校准的多分类残差网络分割算法。该算法将图像区域划分为肺、背景及边界三类, 通过扩大不同类型间的差异来提升分割准确率。算法先将图像分割为固定尺寸区域, 然后利用残差网络提取纹理特征进行分类训练与测试, 实现粗分割。最后对边界区域阈值处理实现细分割。利用公开数据集对该算法进行了测试, 实验结果表明, 此分割算法在召回率、精确率以及交并比等方面均优于当下前沿的分割网络之一的U-Net, 分别达到99.79%, 98.13%和97.83%, 可为后续的肺部疾病临床诊断提供参考依据。

针对临床上由质子热声信号脉宽和信噪比的不确定性引起的走时提取困难问题, 提出了一种基于密集网络的走时提取算法。该算法使用密集块代替传统卷积块, 融合了具有不同感受野的特征, 并引入了深度监督和网络剪枝机制, 利用标记好的质子束热声信号数据进行学习, 以提取所需的走时信息。实验结果表明, 相比其他算法, 该算法对质子热声信号走时的提取具有较高的准确率和鲁棒性, 同时展现了实时提取的可行性。

2020 年春节期间 (1 月 24 日-2 月 8 日), 受新冠肺炎疫情影响, 芜湖市居民活动水平降到最低, 但芜湖市却出现了三次不同程度的空气污染过程, 为探索芜湖市大气污染成因提供了契机。利用地面气象要素监测数据、激光雷达监测数据以及 HYSPLIT 后向轨迹模型分析了这三次污染过程的污染特征和成因。结果表明: 1 月 27 日 08:00-28 日 18:00 第一次污染过程, 是在本地基础排放量不变的情况下, 高湿静稳的大气环境诱发的 10 小时短暂性污染过程; 1 月 29 日 17:00-2 月 1 日 13:00 第二次污染过程, 是在重点企业排放量增加、大气扩散条件较不利的情况下, 受源自河北、河南、山东等地的污染气团远距离长时间的污染输送, 加剧污染程度, 最终形成 1 月 30-31 日 2 天的轻度污染; 2 月 2 日 19:00-4 日 07:00 第三次污染过程, 则是在不利的扩散条件下, 受源自江苏、浙江一带污染气团短时间输入性影响, 形成 2 月 3 日 1 天的轻度污染; 与 2019 年春节期间相比, 2020 年空气质量改善明显, 中度及以上污染天数减少了 100%, 轻度污染以上的污染时长减少 48 小时。 可见, 本地源减排是改善芜湖环境空气质量的根本, 区域性联防联控是应对污染天气的有效手段。

受红外焦平面阵列生产工艺及材料本身特性影响, 红外焦平面阵列不可避免地存在盲元, 严重困扰红外数据的处理与应用。光栅分光推扫式热红外高光谱成像仪一般以红外焦平面阵列的其中的一维作为光谱维进行推扫式成像, 空间维只剩一维, 与一般的热像仪具有二维空间维的成像机制有很大区别。常规的实验室定标法和开窗处理的场景检测方法不能满足该成像方式的盲元检测需求。以热红外高光谱成像仪中的盲元检测为目标, 有针对性地提出了基于光谱匹配的盲元检测算法。该方法从光谱维角度出发, 以不同温度实验室黑体定标数据生成温升光谱数据, 在数据规则化处理的基础上, 自动提取有效像元目标的伪光谱曲线, 采用光谱角匹配的方式实现盲元的自动检测。以典型的热红外高光谱成像仪获取数据并开展盲元检测实验, 结果表明该方法充分利用了热红外高光谱成像仪的光谱维信息, 检测精度较高, 盲元补偿后的数据可满足热红外高光谱数据的行业应用。

提出并演示了一种基于声光调制器(AOM)主动调Q的环形腔双包层光纤激光器获得窄线宽、窄脉宽和高重复频率激光脉冲的方法。通过在腔内采用以双包层增益光纤作为输入尾纤的泵浦剥离器来缩短腔长,可以降低增益光纤正向放大自发辐射(ASE)的反射,抑制其ASE的增益自饱和效应,使腔内有效增益增大,窄线宽调Q脉冲可在环形腔中快速建立,从而不仅可使调Q脉冲脉宽变窄,还允许其重复频率大幅提升。在7 W泵浦功率下,所提出的调Q光纤激光器获得了线宽和脉宽分别窄至0.16 nm和10.4 ns、重复频率高达150 kHz的调Q激光脉冲。

光在水中传播时受水的吸收作用和水中微粒的散射作用而发生衰减;因水的浊度变化,且水下拍摄时景深不一,导致水下获取的图像雾化程度和色彩偏差不同。传统的去雾算法用于处理这些模糊程度和色差多变的图像时效果欠佳。针对该问题,提出基于亮通道色彩补偿与融合的水下图像增强算法。首先,基于亮通道对原图像进行色彩补偿,获得色彩补偿的图像;再对色彩补偿的图像进行自适应对比度拉伸获得对比度高的清晰图像;最后采用多尺度融合策略对色彩补偿后的图像及对比度拉伸后的图像进行融合。结果表明,本文算法可广泛应用于多种水下降质图像,且在无任何先验信息的条件下,能有效提高水下图像对比度和平衡图像色彩。

GaN薄膜材料广泛应用于发光二极管(LED), 激光二极管(LD)等光电器件。 但是GaN基器件的制备与应用以及器件推广很大一部分取决于其器件的价格, 常用的方式是在单晶蓝宝石衬底上沉积制备GaN薄膜样品, 单晶蓝宝石衬底晶向择优, 可以制备出高质量的GaN薄膜样品, 但是单晶蓝宝石衬底价格昂贵, 一定程度上限制了其GaN基器件推广使用。 如何在廉价衬底上直接沉积高质量的GaN薄膜, 满足器件的要求成为研究热点。 石英玻璃价格廉价, 但是属于非晶体, 没有择优晶向取向, 很难制备出高质量薄膜样品。 本研究采用等离子体增强金属有机物化学气相沉积系统在非晶普通石英衬底上改变氮气反应源流量低温制备GaN薄膜材料。 制备之后采用反射高能电子衍射谱、 X射线衍射光谱、 室温透射光谱和光致光谱对制备的薄膜进行系统的测试分析。 其结果表明: 在氮气流量适当的沉积参数条件下, 所制备的薄膜具有高C轴的择优取向, 良好的结晶质量以及优异的光学性能。