中国计量大学光学与电子科技学院，浙江 杭州 310018
完美涡旋光束（POVB）的光斑不随拓扑荷的变化而变化，在微粒操控、光通信、激光材料处理等领域具有广泛应用。POVB的准确识别具有重要的研究意义。提出一种卷积神经网络结合多孔干涉仪的方法来识别0.01阶分数POVB。实验结果表明，在理想环境下，0.01阶分数POVB的识别率达到100%。在扇形遮挡90°和扇形遮挡180°情况下，0.01阶分数POVB的识别率分别达到100%和99.5%。本研究为识别0.01阶分数POVB提供了一种新的方法，对于该光束的应用和推广具有重要意义。
物理光学 卷积神经网络 多孔干涉仪 分数完美涡旋光束 轨道角动量 拓扑荷
中国计量大学光学与电子科技学院，浙江 杭州 310018
复杂环境中漂移扰动和不透明障碍物破坏光振幅和光相位，给拓扑荷数（TC）精准测量带来挑战。分析了两种均匀离轴的多中心涡旋光束和一种随机离轴的漂移涡旋光束经扇形不透明障碍物（SSOO）后的传输情况，提出一种利用单柱透镜测量漂移涡旋光束TC的方法。对比光强法、傅里叶变换法以及相位法在极端条件下对漂移涡旋光束TC测量的结果，发现在以上3种方法失效时，所提方法仍可对输入光束的TC值大小及符号作出准确判断。这种抗光束漂移和抗遮挡的TC测量法对基于涡旋光的光通信和光加密具有重要应用价值。
物理光学 涡旋光束 轨道角动量 光束漂移 障碍物 拓扑荷探测
1 北京航空航天大学仪器科学与光电工程学院精密光机电一体化技术教育部重点实验室，北京 100191
2 北京航空航天大学人工智能研究院，北京 100191
针对海面太阳耀光背景下传感器受到强干扰而无法有效探测的问题，本文提出了太阳耀光场景下的自适应偏振探测方法。根据太阳耀光辐射分量的偏振特性，本团队设计了单/双偏振片观测模式，搭建了中红外偏振探测系统。先根据计算得到的不同场景下的耀光辐射，切换相应的工作模式进行耀光抑制，以增强目标在图像中的对比度；然后结合图像处理滤波算法，对不同太阳耀光背景下的船体目标进行有效探测。两种工作模式被用于太阳耀光抑制实验：针对远距离、近布儒斯特角观测实验场景，选择单偏振片观测模式即可有效凸显目标，然后结合形态学滤波算法就可实现目标探测；针对近距离、近水平角观测实验场景，选择双偏振片观测模式，可在有效抑制太阳耀光水平分量的同时对残留的垂直分量进行抑制，然后结合管道滤波算法即可实现目标探测。野外实验结果表明，本文提出的两种偏振探测模式均可有效削弱不同场景下的海面太阳耀光辐射，有利于提升偏振系统对不同场景的适应能力。
探测器 偏振成像 太阳耀光 中红外偏振探测 目标探测 中国激光
2022, 49(19): 1910004
北京航空航天大学 仪器科学与光电工程学院, 北京 100191
当利用红外探测系统在昼夜热交替时段进行目标探测时, 由于探测场景中目标和背景温度差会发生较大变化, 使得目标和背景之间的红外辐射差异在这一阶段的某些时刻很可能接近于0, 体现在热红外图像中即为目标与背景“融合”为一体, 从而产生红外探测系统的“盲区”现象, 导致在昼夜热交替时段传统热红外探测系统无法有效识别目标。针对这一问题, 在分析热红外探测系统在昼夜热交替时段致盲原因的基础上, 提出一种基于中红外多光谱的昼夜热交替时段探测方法并研制了原理样机, 通过利用不同目标之间的红外光谱特性差异实现热交替时段目标的识别与区分。实验结果表明, 红外多光谱技术能有效提高传统热红外探测系统在昼夜热交替时段的目标探测能力, 相比同一时刻中波红外宽波段成像, 红外多光谱成像中目标和背景的DN值比值平均提高了约18%, 能够为全天时红外探测系统的实际应用提供很好的借鉴。
红外多光谱 热红外系统 昼夜热交替 辐射对比度 infrared multi-spectral thermal infrared system diurnal cycle radiation contrast 红外与激光工程
2018, 47(2): 0204002
