Author Affiliations
Abstract
1 Institute of Photonic Chips, University of Shanghai for Science and Technology, Shanghai 200093, China
2 School of Optical-Electrical and Computer Engineering, University of Shanghai for Science and Technology, Shanghai 200093, China
3 Nokia Shanghai Bell Co., Ltd., Shanghai 201206, China
4 College of Medical Instruments, Shanghai University of Medicine and Health Sciences, Shanghai 201318, China
Edge detection for low-contrast phase objects cannot be performed directly by the spatial difference of intensity distribution. In this work, an all-optical diffractive neural network (DPENet) based on the differential interference contrast principle to detect the edges of phase objects in an all-optical manner is proposed. Edge information is encoded into an interference light field by dual Wollaston prisms without lenses and light-speed processed by the diffractive neural network to obtain the scale-adjustable edges. Simulation results show that DPENet achieves F-scores of 0.9308 (MNIST) and 0.9352 (NIST) and enables real-time edge detection of biological cells, achieving an F-score of 0.7462.
diffractive neural network edge detection phase objects Chinese Optics Letters
2024, 22(1): 011102
1 内蒙古科技大学材料与冶金学院（稀土学院），内蒙古 包头 0140101
2 内蒙古自治区新金属材料重点实验室，内蒙古 包头 014010
3 白云鄂博共伴生矿资源高效综合利用省部共建协同创新中心，内蒙古 包头 014010
通过试验观察和数值模拟研究了关键工艺参数（激光功率、扫描速度和激光能量密度）对选区激光熔化316L不锈钢样缺陷的影响，结果表明，孔隙是造成致密度降低的最主要原因。不同类型孔隙的产生与工艺参数特别是激光能量密度密切相关。激光能量输入不足（E<52.778 J/mm3），特别是熔池宽度不够是造成未熔合孔隙的关键原因。激光能量输入过高（E≥93.056 J/mm3）时，熔池温度过高和尺寸过深，是导致匙孔形成的重要因素。而气孔很难完全消除，但合理控制避免过高激光能量输入有利于降低气孔尺寸。通过合理调整工艺参数，致密度可以达到99.62%。
激光技术 选区激光熔化 工艺参数 致密度 孔隙 激光与光电子学进展
2023, 60(5): 0514007
1 清华大学深圳国际研究生院，广东 深圳 518055
2 鹏城实验室，广东 深圳 518055
3 工业和信息化部电子第五研究所，广东 广州 511370
4 清华-伯克利深圳学院，广东 深圳 518055
集成电路制造中光刻工艺特征尺寸不断减小，制造商对套刻误差指标的要求逐步提升，对具有亚纳米精度的套刻误差测量技术与系统有极为迫切的需求。针对该需求，对比介绍了基于衍射原理的套刻测量（DBO）和基于图像的套刻测量（IBO）技术原理与特点；在对比分析中，针对具有更高精度测量能力的DBO路线，梳理了其技术发展脉络，对DBO技术中存在的挑战和未来的发展方向进行了论述。所述内容有望为我国先进节点光刻机的独立自主开发提供技术参考。
激光与光电子学进展
2022, 59(9): 0922023
1 上海理工大学上海市介入医疗器械工程研究中心，教育部应用光学仪器重点实验室，上海 200093
2 上海电缆研究所，上海 200093
光纤的几何参数影响着光纤的光学传输和机械性能等，是衡量光纤质量的重要指标。近场光分布法是国标GB 15972.20-2008中推荐的几何参数测量方法。该方法在对光纤纤芯的测量中需对光纤通光照明，以区分纤芯和包层的边界。通光的纤芯端面是一个边缘并不清晰的发光亮斑，因而无法准确判断纤芯与包层的真实边缘。本文分析了光纤内光传播模场的分布，理论上光纤模场电磁矢量的解满足贝塞尔函数，但在近似情况下也可以用高斯函数代表光纤模场分布。因此本文利用高斯函数拟合光纤纤芯端面灰度分布，进而由拟合后的高斯函数得到纤芯与包层的真实边缘。本方法是对国标GB15972.20-2008的测量方法的进一步完善。实验测量结果表明，当光纤的切割效果不佳或成像质量较差时，模场灰度分布的高斯函数拟合法仍能保证测量的重复精度和测量数据的稳定性。
光纤几何参数 模场分布 高斯函数 边缘提取 optical fiber geometry parameters mode distribution Gaussian function edge detect
1 河南理工大学计算机科学与技术学院, 河南 焦作 454000
2 上海大学通信与信息工程学院, 上海 200444
为满足互联网多业务背景下各方对于安全性的更高要求,平衡因引入安全机制造成的高代价问题,通过分析软件定义光接入网(SDOAN)所面临的通信安全挑战,提出了一种基于加密生成地址(CGA)算法与哈希生成地址(HGA)算法相结合的轻量级安全身份认证加密机制(CH-CNA)。该机制遵循OpenFlow协议的信息交互方式,通过引入无第三方参与的CGA算法和HGA算法,以此分别完成通信节点之间的首次认证绑定和非首次认证绑定。在认证绑定过程中可有效防止攻击者伪造、篡改认证交互消息,从而建立起面向接入网的端到端可信连接。采用OMNeT++网络仿真软件对提出的CH-CNA机制进行了测试,实验结果表明,该机制在保证通信节点之间安全性交互的同时,降低了平均计算开销和因恶意攻击引起的阻塞率,符合轻量级的定义要求。
光通信 协议 软件定义网络 认证 加密生成地址算法 哈希生成地址算法
1 上海理工大学上海市介入医疗器械工程研究中心，上海 200093
2 上海电缆研究所，上海 200093
无论是通讯光纤还是医用光纤，光纤的几何参数总是评价其质量的重要指标。灰度法是国标 GB15972.20-2008中的建议方法，但该方法在拟合过程中会出现拟合圆与椭圆的中心不重合，存在测量原理上的缺陷。且当光纤的切割效果与照明条件发生改变时，往往导致测量数据的不稳定并带来误差。本文用更符合光纤端面实际的任意椭圆函数 (非标准椭圆)，且仅用这一种函数拟合的方法求取光纤几何参数，从而从根本上消除由圆拟合与椭圆拟合的中心不一致带来的原理缺陷。同时，由于在计算各个参数时不需要图像分布灰度的具体值，从而降低了对测量条件的要求。实验表明，本文方法能有效提高仪器测量结果的稳定性和一致性。
光纤几何参数 灰度法 椭圆函数拟合 optical fiber geometry gray scale method ellipse curve fitting
1 上海理工大学 医疗器械学院 生物医学光学与视光学研究所, 上海 200093
2 上海电缆研究所, 上海 200093
光纤的几何参数是评价光纤质量的重要指标。以近场光分布法为基础进行光纤几何参数测量, 是目前常用的一种非接触测量方法。但在测量过程中, 若光纤端面切割不平整或照明光源有波动, 直接采取边缘拟合及灰度值进行计算, 会产生较大的测量误差。使用Canny算子提取光纤端面的边缘, 将其所围进行区域二值化滤波, 利用形态学方法与运算获得光纤的几何参数, 能消除由于光照不均或切割粗糙带来的误差影响。
光纤几何参数 区域二值化 Canny算子 optical fiber geometry parameters regional binary Canny operator
空军工程大学航空航天学院等离子体动力学重点实验室, 陕西 西安 710038
采用不同能量空间分布的激光对TC11钛合金进行了表面处理,通过X射线测试获得了试件经激光冲击后残余应力的分布规律。结果表明,在相同的工艺参数下,高斯分布激光处理的钛合金表面残余应力为-636.71 MPa,压应力影响层深度为1187 μm;平顶分布激光处理的分别为-559.20 MPa和811 μm。通过理论推算得到高斯分布激光产生的冲击波峰值压力是平顶分布的1.55倍。
激光技术 激光冲击强化 残余应力 TC11钛合金 能量空间分布 激光与光电子学进展
2018, 55(6): 061402
1 空军工程大学 等离子体动力学重点实验室, 西安 710038
2 空军工程大学 航空航天工程学院, 西安 710038
为了在不影响柱状晶组织的前提下改善DZ17G定向凝固合金的力学性能, 采用微激光冲击强化方法进行表面处理, 通过X射线衍射、扫描电子显微镜、透射电子显微镜和显微硬度计, 测试分析微激光冲击对DZ17G定向凝固合金表面完整性的影响。试验结果表明：在水下无吸收保护层微激光冲击处理后, 合金表面发生了烧蚀、熔融, 1次冲击后形成光滑熔融区, 但随着冲击次数增加而形成了大量微小烧蚀孔洞和难熔颗粒; 表层组织仍由γ和γ′两相组成, 柱状晶内形成了高密度位错和位错缠结, 但未发生晶粒细化; 硬度在深度上呈梯度分布, 冲击1次后硬化层深度仅为100 μm, 表面硬度值达到503 HV, 提高了22.7%, 而且硬度值和硬化层深度都随着冲击次数增加而增大。
微激光冲击强化 DZ17G定向凝固合金 激光烧蚀 高密度位错 显微硬度 micro-scale laser shock peening DZ17G directionally-solidified alloy laser ablation high-density dislocation micro-hardness 强激光与粒子束
2017, 29(8): 089001
1 中广核研究院有限公司 反应堆工程设计与安全研究中心, 广东 深圳 518026
2 深圳市核电安全与仿真工程技术研究开发中心, 广东 深圳 518000
3 中广核久源（成都）科技有限公司 研发制造中心, 成都 610200
4 阳江核电有限公司, 广东 阳江 529941
启动物理试验是压水堆核电机组装料后实施的一系列堆芯物理性能试验项目。传统物理试验设备体积庞大,测量范围较小,测量精度不能满足物理试验方法要求。自主研发的启动物理试验分析系统（PSAS）针对物理试验中反应性测量方法、设备软硬件设计、微电流测量量程切换、数据处理、数据传输方式等问题进行了优化研究,以提高设备的测量能力与适用性,并减小了设备的体积。通过研究堆及阳江核电站3号机物理试验检验,PSAS可以获得准确的测量结果,适用于压水堆物理试验。
启动物理试验分析系统 零功率物理试验 试验验证 对比试验 动态刻棒 physics start-up analysis system zero power physics test test verification demo test dynamic rod worth measurement 强激光与粒子束
2017, 29(3): 036009
