1 中国航空工业集团有限公司北京长城计量测试技术研究所，北京 100095
2 中国计量大学计量测试工程学院，浙江 杭州 310018
针对飞秒激光逐点法制备的光纤布拉格光栅（FBG）损耗较大的问题，提出了一种基于小孔径光阑整形的低损耗飞秒光纤光栅制备方法。首先分析了孔径光阑限制下聚焦高斯光束焦场的能量分布，利用小孔径光阑整形获得了丝状焦场的孔径条件。利用小孔径光阑整形的飞秒激光刻写装置制备FBG，在光阑孔径由10 mm逐步降低至1 mm的过程中，光栅条纹形态由圆形过渡到丝状，丝状光栅条纹对入射光的散射更弱、耦合效率更高，使插入损耗由0.90 dB降低至0.11 dB，短波损耗由4.01 dB降低至0.35 dB。受包层模与纤芯模耦合的影响，短波损耗以振荡形式存在，实验验证了涂覆层和低反射率对振荡的抑制作用。
光栅 光纤布拉格光栅 飞秒激光 小孔径光阑 插入损耗 短波损耗
1 陕西科技大学材料科学与工程学院，西安 710021
2 清华大学材料学院，新型陶瓷与精细工艺国家重点实验室，北京 100084
热激励去极化电流(TSDC)测量技术可以提供存在于材料体系中的缺陷类型信息，例如空间电荷、偶极子、陷阱电荷等。通过TSDC谱分析，可研究偶极子和可动离子的性质，以及激活能、弛豫时间、荷电粒子浓度等微观参数，进而更好地理解与缺陷有关的物理本质。本文介绍了当前TSDC技术在无机材料中的应用现状，整理归纳出TSDC技术在线性介质、非线性介质、陶瓷-聚合物复合材料中的研究结果与最新进展，从本质上揭示无机材料中缺陷与性能之间的内在关联。有望拓展TSDC技术在无机材料中的应用，为无机材料微观机制研究提供新思路。
无机材料 热激励去极化电流 缺陷 线性介质 非线性介质 陶瓷-聚合物复合材料 inorganic material thermally stimulated depolarization current TSDC TSDC defect linear dielectric nonlinear dielectric ceramic polymer composite
BaTiO3凭借其较高的电光系数、优良的压电性质和非线性光学性质, 成为制备高性能电光调制器的关键材料。其制备方法、实验条件和衬底的选择等决定了薄膜的质量、生长取向和电光系数等, 进而影响电光调制器的传播损耗、半波电压、消光比等性能。本文从电光调制器的工作原理出发, 围绕BaTiO3薄膜的制备方法、实验条件和薄膜衬底等, 探讨了成膜的取向和质量的影响因素, 分析了各个BaTiO3薄膜制备方法的优缺点, 论述了波导的结构及参数, 并展望了未来优化BaTiO3薄膜制备和波导制作工艺的方向。
BaTiO3薄膜 电光调制器 波导 电光系数 化学气相沉积法 分子束外延法 BaTiO3 thin film electro-optic modulator waveguide electro-optic coefficient chemical vapor deposition method molecular beam epitaxy method
1 火箭军工程大学基础部，陕西 西安 710025
2 北京遥感设备研究所，北京 100854
地形匹配导航是一种重要的利用地形和地物特征进行导航的技术。为了进一步提高地形匹配算法的精度，提出了一种基于形态学增强型方向梯度直方图（EHOG）的地形匹配算法。该算法采用形态学闭运算对干涉合成孔径雷达（InSAR）获取的实时高程图（REM）进行预处理，获取EHOG特征；将地形匹配转换为HOG特征描述子的匹配，以特征向量间的欧氏距离作为相似性度量。匹配过程中，采用粗细精结合的三步优化匹配搜索策略，提升了算法实时性。实验结果表明，与未增强的HOG算法、传统的梯度互相关算法相比，所提匹配算法具有更好的匹配精度和抗噪性，同时具有较强的鲁棒性和实用性，能够很好地应用于InSAR地形匹配。
数字图像处理 形态学 增强型方向梯度直方图 InSAR地形匹配 欧氏距离 激光与光电子学进展
2022, 59(8): 0810001
1 1.长沙理工大学 材料科学与工程学院, 长沙 410114
2 2.清华大学 材料学院, 精细陶瓷与先进工艺国家重点实验室, 北京 100083
在传统熔融沉积方法的基础上, 采用颗粒混合料和螺杆挤出机构3D打印制备了致密和多孔氧化锆陶瓷, 系统研究了颗粒原料的打印性能、坯体显微结构特征和陶瓷材料的力学性能。研究结果表明, 该方法可以实现倾角达165°和跨度为5.5 mm的无支撑结构的打印成型。研究了两种打印路径对致密氧化锆陶瓷抗弯强度及抗弯强度Weibull模数的影响, 结果表明与传统单线填充模式相比, “单线+矩形”复合填充模式可以得到更高致密度和更优力学性能的陶瓷(抗弯强度达到637.8 MPa, Weibull模数达到9.10)。研究了不同气孔率多孔氧化锆陶瓷的压缩力学行为, 结果表明陶瓷的抗压强度和气孔率之间存在复合指数规律, 低气孔率时异面压缩的应力-应变曲线只呈现弹性阶段, 高气孔率时出现弹性阶段和坍塌阶段, 均未出现密实阶段。
熔融沉积 3D打印 氧化锆陶瓷 多孔陶瓷 fused deposit modeling 3D printing zirconia ceramic porous ceramic
1 四川轻化工大学机械工程学院, 四川 宜宾 644000
2 中国科学院成都计算机应用研究所, 四川 成都 610041
3 四川大学机械工程学院, 四川 成都 610065
针对传统图像处理算法难以快速、准确识别轮对踏面缺陷的问题,提出一种采用双深度神经网络对轮对踏面缺陷进行检测的算法。该双网络分为踏面提取网络与缺陷识别网络。根据踏面为大目标的特点,分析与测试SSD网络,并用该网络提取轮对图像中的踏面区域。为提高踏面缺陷识别效率,在提取出踏面图像后,针对踏面缺陷属于中、小目标的特点,对YOLOv3网络结构进行优化得到M-YOLOv3。实验测试表明:提取踏面区域时,SSD算法的精度均值(AP)最高,达99.8%;识别踏面缺陷时,M-YOLOv3的AP达89.9%,相较于原始YOLOv3,单张图像计算耗时减少7.1%,同时AP仅有0.6%的损耗。结果表明,所提算法具有较高的检测准确率。
图像处理 轮对踏面 缺陷检测 深度学习 SSD网络 YOLOv3网络 激光与光电子学进展
2021, 58(4): 0410020
1 南开大学 物理科学学院, 天津 300071
2 吉林建筑大学 电气与计算机学院, 长春 130118
3 吉林建筑大学材料科学与工程学院, 长春 130118
4 南开大学 光电子薄膜器件与技术研究所, 天津 300071
采用基于密度泛函理论(DFT)的第一性原理对光伏材料Cu2ZnSnS4 (CZTS)掺Mg进行了研究。通过建立Mg取代CZTS中Cu、Zn和Sn的点缺陷结构, 计算Mg掺杂缺陷的生成能及对CZTS电子结构的影响。计算结果表明掺Mg不引入深能级缺陷也不改变材料的禁带宽度; 并且富Sn条件更有利于Mg取代Cu形成施主缺陷, 使p型转变为n型。本研究可为CZTS太阳能电池掺Mg的应用研究提供理论基础。
Cu2ZnSnS4 铜锌锡硫 镁 第一性原理 太阳电池 kesterite CZTS Mg first-principle solar cell
上海交通大学 区域光纤通信网与新型光通信系统国家重点实验室, 上海 200240
在现代光通信系统中, 快响应速度的偏振控制在如扰偏和稳偏等技术的相关研究中有着极大的需求。然而, 目前的偏振控制器由于材料和结构等因素的影响, 响应速度最快只能在ns级别, 这成为偏振相关研究的主要瓶颈。文章介绍了一种基于商用低速电控偏振控制器和高速相位调制器的新型光学结构来实现超快的偏振控制。实验验证并分析了两个正交光场分量在振幅差缓慢变化和相位差快速变化同时进行的情况下, 庞加莱球上的偏振态变化轨迹。实验结果表明, 此方法大大提高了偏振控制的响应速度, 为更好性能的扰偏和稳偏技术提供了有力的支持。
超快偏振控制 扰偏 偏振控制器 相位调制器 ultrafast polarization control polarization scrambling polarization controller phase modulator
1 火箭军工程大学，陕西西安 710025
2 31608部队，福建厦门 361023
深度反投影网络在可见光图像的超分辨率重建中具有优异的表现，本文探索将深度反投影网络应用到红外图像超分辨率重建中。针对红外图像对比度低、图像质量不高的特点，在深度反投影网络框架上作如下改进：在上采样模块之前添加串联层，将前一次的下采样输出和原始低分辨率预处理图像串联作为上采样模块的输入，以此提高网络获取图像高频信息的能力，增强生成图像的细节信息。实验结果证明，本文算法较改进前能够得到细节更加丰富、视觉效果更加良好的红外超分辨率重建图像。
红外图像 超分辨率 深度反投影网络 infrared images, super-resolution, deep back-proje
1 吉林建筑大学 电气与计算机学院, 吉林 长春 130118
2 南开大学 光电子薄膜器件与技术研究所, 天津 300071
采用共蒸发法在不同衬底温度下沉积Cu2ZnSnSe4（简称CZTSe)薄膜, 分析了衬底温度对CZTSe材料性质及电池性能的影响。研究表明: 当衬底温度较低时（380 ℃), CZTSe薄膜中含有SnSex使电池失效; 随着衬底温度的升高, CZTSe薄膜的结晶质量明显提升, 电池开路电压增加。但当衬底温度达到460 ℃时, 电池的转换效率反而下降; 结合CZTSe的生长机理及器件模型分析了电池效率下降可能的原因。最终在衬底温度420 ℃的条件下制备出效率为3.12%（有效面积0.34 cm2)的CZTSe太阳电池。
太阳电池 铜锌锡硒 共蒸发 温度 solar cells CZTSe co-evaporation temperature
