中国电子科技集团公司 第三十四研究所，广西 桂林 541004
针对现有激光波长测量方法复杂、成本高、缺乏普遍适用性的问题，提出了一种基于3×3光纤耦合器的激光波长测量方法，理论推导了测量方法的基本原理，并搭建了激光波长实验测试验证系统。利用光纤延时线(FDL)改变干涉仪测量臂的传输时延，采用现场可编程逻辑门阵列(FPGA)采样得到该时延变化量对应的干涉信号条纹半周期数，根据半周期数与时延差之间的关系，计算出待测激光波长。实验测试结果表明：当用该测量方法测量出激光波长分别为1 310.84、1 550.78 nm时，使用光谱仪测得的激光波长分别为1 310.56、1 550.63 nm，两者结果几近一致。
条纹计数法 光纤耦合器 迈克尔逊光纤干涉仪 时延差 激光波长 fringe counting method, fiber coupler, michelson f
1 吉林大学生物与农业工程学院, 吉林 长春 130022
2 吉林大学公共卫生学院, 吉林 长春 130021
斑病害在全球玉米产区均有爆发, 严重影响玉米产量与品质, 是一种常见的叶类疾病。 荧光光谱技术能够快速、 无损、 准确地反映作物生理信息, 动态检测其逆境响应规律。 以玉米为研究对象, 基于荧光光谱和生理参数（SPAD和Fv/Fm）融合分析, 探究玉米生理参数对不同程度斑病害的响应规律, 构建荧光光谱反演模型。 首先, 利用相关分析与峰值分析筛选荧光光谱的敏感波段, 采用多元散射校正（MSC）、 标准正态变量变换（SNV）、 多项式平滑（S-G）、 FD光谱一阶导数、 SD光谱二阶导数等5种预处理及MSC-SG-FD, MSC-FD-SG, SNV-SG-FD, SNV-SG-SD等4种建模组合方法, 以相关系数R2和均方根误差RMSE为模型效果评价指标, 确定荧光光谱反演生理参数模型的最优方法。 结果表明: 不同斑病害程度下荧光光谱特性的整体变化趋势一致, 但强度差异显著, 在波段600.000～800.000 nm内, 光谱反射率会出现明显的峰中心, 达到极值。 在波段900.000 nm之后, 反射率趋于平稳, 特征明显减少。 对于潜伏期叶片, SPAD与Fv/Fm的建模最优方法均为SNV-SG-FD, Rc为0.985 2和0.976 8, RMSEC为1.59和2.85。 对于早期发病叶片, SPAD的建模最优方法为SNV-SG-FD, Rc为0.949 7, RMSEC为3.79, Fv/Fm的建模最优方法为SNV-SG-SD, Rc为0.943 8, RMSEC为0.011 7。 模型预测性精度较高, 能够实现对早期斑病害玉米叶片SPAD和Fv/Fm的精准预测, 为玉米斑病害潜伏期与病害早期的生理信息监测提供参考依据。 研究结果可应用于大田作业, 提升田间精细化、 智能化管理水平, 为玉米高产、 优质、 优生提供理论依据与技术支撑。
玉米斑病害 荧光光谱 生理参数 建模方法 病害胁迫 Maize spot disease Fluorescence spectroscopy Physiological parameters Modeling methods Disease stress 光谱学与光谱分析
2023, 43(12): 3710
宁波大学 机械工程与力学学院, 浙江 宁波 315211
针对基于边缘驱动的可变形透镜无法进行球差像差的问题, 该文提出了一种边缘驱动双腔可变形透镜结构。上腔体压电圆环32个致动器, 校正除球差外的其余低阶像差, 主要包括离焦、像散及慧差的校正。下腔体压电圆环1个致动器, 通过与上腔致动器的相互作用, 实现球差的校正。搭建了可变形透镜性能测试平台并进行了实验。实验结果表明, 该可变形透镜能重构前4阶Zernike像差。
边缘驱动 可变形透镜 像差校正 edge drive deformable lens aberration correction
吉林大学生物与农业工程学院, 吉林 长春 130022
用光谱信息精准、 高效地检测水稻叶片叶绿素含量, 对诊断和优化水稻叶片氮素营养、 开发和优化稻田氮素追肥系统、 监测和评价水稻病虫害具有重要的实际意义。 针对单纯采用机器学习模型反演水稻叶片叶绿素含量模型精确性和稳定性差的问题, 以粳稻吉粳88为研究对象, 通过网格试验获得分蘖期等关键生育期的叶片表型高光谱数据和相对叶绿素含量。 选取核极限学习机(KELM)为基础建模模型, 提出了一种先依据基础KELM建模效果选择预处理方法后, 再利用仿生优化算法对所选预处理组合所对应的KELM模型的训练过程进行优化的新思路, 以提高模型预测精度。 首先, 对光谱数据的各类预处理方法展开研究, 通过对4类预处理方法进行全排列组合共得到72种预处理组合。 利用连续投影算法(SPA)选择特征波段输入KELM模型以筛选较优预处理组合。 依据建模效果, 预处理组合CWT+MMS, CWT+MSC+SG+SS和CWT+SS所对应KELM的测试集决定系数(R2p)较高, 分别为0.850, 0.835和0.828。 其次, 为使KELM模型在保证稳定性和泛化性的前提下性能达到最优, 引入哈里斯鹰优化算法(HHO), 通过模拟鹰群在捕食时的合作行为和追逐策略, 自动最优调节上述三种KELM模型参数, 使得HHO-KELM模型R2p分别为0.957, 0.867和0.858, 模型精度得到有效提升, 最高提升10.7%。 通过研究, 证明了HHO算法优化机器学习模型反演水稻叶片叶绿素含量的可行性, 为东北粳稻叶绿素含量的测定和评估提供了有力的参考和借鉴。
哈里斯鹰优化算法 核极限学习机 高光谱 叶绿素含量 Harris Hawk optimization algorithm Nuclear limit learning machine Hyperspectral Chlorophyll content
红外与激光工程
2023, 52(2): 20220308
1 中国电子科技集团公司 第三十四研究所, 桂林 541004
2 北京控制工程研究所, 北京 100190
为满足航天应用的激光源被动散热要求, 提出激光源内部大功耗器件散热解决方案, 设计了经由器件、印制电路板到金属结构的导热通道, 将热量由器件高效传输至激光源的金属结构, 确保器件温度在正常工作范围内；对激光源结构的设计和材料进行优化, 增加并优化散热通道, 进一步提升散热效率。仿真结果表明: 在高温工况下, 散热优化后的方案中芯片和激光器最高温度分别降低约100 ℃和1 ℃, 优化方案有效、可行。
航天 激光源 热设计 aerospace, laser source, thermal design
宁波大学机械工程与力学学院, 浙江 宁波 315211
为了校正柔性变焦透镜变焦过程中出现的光学像差,提出了一种带校正像差功能的柔性变焦透镜。所提透镜由变焦模块和基于压电致动器的像差校正模块组成。制备了变焦透镜的原理样机并搭建实验光学系统对其进行了测试。测试结果表明,所提透镜可实现-1~5 D的屈光力变化;像差校正模块可精确重构3~9项Zernike多项式像差,归一化残余误差小于4%;对不同屈光力下的系统像差进行校正,校正后系统的波前像差下降幅值均在76%以上,系统成像质量明显提升。
光学设计 自适应光学 变焦透镜 弹性薄膜 像差校正
1 五邑大学，五邑大学⁃中国科学院半导体研究所数字光芯片联合实验室，广东江门529020
2 香港应用科技研究院，香港999077
3 北京大学工学院， 北京100871
4 华南理工大学 材料科学与工程学院，高分子光电材料与器件研究所，发光材料与器件国家重点实验室， 广州51060
分析了发展CELL（成盒单元）段OLED检测技术和检测设备的机遇和挑战，列举了成盒单元段OLED检测技术、检测设备和目前流行的主要设备制造商，并对一些核心产品及技术进行了分类和介绍，并从研究的角度对学术界在CELL段亮暗点检测和MURA检测的研究内容进行了分类和总结，分析了不同方法的优缺点。最后，给出了未来几年内CELL段OLED检测技术和设备可能的发展趋势。
有机发光二极管 成盒单元 缺陷 检测 OLED CELL MURA defect detection
为了运用光子晶体光纤高非线性效应技术获得超宽光谱, 设计了一种基于光子晶体光纤的超连续谱光源, 通过对光子晶体光纤进行塌孔处理后再熔接的方式, 将高峰值功率的窄线宽脉冲光注入高非线性光子晶体光纤, 利用光纤非线性效应实现了光谱展宽。实验结果表明, 该超连续谱光源实现了光谱范围440~2 400 nm, 输出光功率为276 mW。
光子晶体光纤 超连续谱 塌孔处理 photonic crystal fiber (PCF) super continuum spectrum hole collapse treatment
