1 西安测绘研究所地理信息工程国家重点实验室，陕西 西安 710054
2 武汉轻工大学电气与电子工程学院，湖北 武汉 430048
3 武汉大学遥感信息工程学院，湖北 武汉 430079
4 湖北大学资源环境学院，湖北 武汉 430062
建筑物轮廓线是各类应用的数据源，但散乱、不规则激光点云数据给轮廓线提取带来了难度。针对上述问题，提出一种基于多层级最小外包矩形规则建筑物轮廓线提取方法，首先使用迭代区域增长算法对轮廓点进行分组，根据点数最多的一组确定初始最小外包矩形。再对初始最小外包矩形进行多层级分解，使轮廓点与不同层级最小外包矩形重合，最后根据不同层级最小外包矩形生成轮廓线。使用Vaihingen城区中规则建筑物进行实验，实验结果表明：与最小面积方法与最大重叠度方法相比，所提方法能准确确定初始最小外包矩形，且提取效率得到略微提高。提取的轮廓线角点均方根误差为0.71 m，优于其他4种方法。所提方法可快速提取规则建筑物轮廓线，有利于后续三维重建。
机载激光雷达 建筑物 最小外包矩形 多层级分解 轮廓线提取 激光与光电子学进展
2024, 61(8): 0837013
1 浙江工业大学理学院，浙江 杭州 310023
2 杭州心海光联科技有限公司，浙江 杭州 310005
采用基于梯度和形状因子的网格优化方法适配能量分布并提升映射关系的可积性，在光源投影单位圆和目标面内分别进行等量初始四边形网格划分，使节点一一对应，并构建网格面积和映射关系可积性的权重评价函数。在保证所有节点位置拓扑关系不变的条件下，通过面积差场梯度和形状因子迭代调整网格分布，使映射关系满足能量分布要求同时优化可积性。基于网格优化的映射关系求解自由曲面并生成透镜，仿真所得非均匀光斑满足设计要求。该方法简化了平滑映射关系的求解过程，可以作为一种高效设计方法用于非均匀自由曲面透镜设计。
光学设计 非成像光学 可积映射关系 拓扑守恒 等面保形
中国工程物理研究院激光聚变研究中心等离子体物理科学与技术实验室，四川 绵阳 621900
在基于光参量啁啾脉冲放大的拍瓦级超短超强飞秒激光装置中，光参量相位是阻碍脉冲时域压缩的关键因素。对中国工程物理研究院的数拍瓦全光参量啁啾脉冲放大装置（SILEX-II）的光参量相位演化进行了详细研究。研究结果表明，通过光参量放大过程累积的群延迟色散高达532 fs2，三阶色散高达5782 fs3，在未补偿光参量相位的情况下，压缩脉冲的时域峰值强度仅为傅里叶变换极限脉冲的43%。通过调节压缩器光栅间距，补偿了光参量相位的群延迟色散，将压缩脉冲的时域峰值强度增加至傅里叶变换极限脉冲的94%。研究结果为SILEX-II激光装置的脉冲时域压缩提供了有效指导，同时也为未来基于全光参量啁啾脉冲放大技术的10~100 PW高峰值功率激光器的设计提供了依据。
激光器 光参量啁啾脉冲放大 光参量相位 时域压缩 傅里叶变换极限脉冲
1 浙江工业大学理学院，智能光电研究所，浙江 杭州 310023
2 山东大学激光与红外系统集成技术教育部重点实验室，山东 青岛 266237
针对传统混合区域振幅自由度（MRAF）算法衍射效率低、非信号区域有散斑等问题，提出一种改进的MRAF算法。该算法引入球面相位作为初始相位，使用动态振幅限制，利用基于全域振幅限制的迭代方案确定最佳Z值，并使用爬山邻域算法对得到的相位进行分段式迭代优化，从而改善了非信号区域由于完全无振幅限制有散斑的问题。具体地，在全区域振幅限制阶段所提算法确保了目标光斑的匹配性并可以抑制散斑效应，而在混合区域振幅限制阶段则减小了误差。通过在三角形上进行数值仿真，对最终获得的结果进行光学实验仿真，结果表明，改进后的MRAF算法有97.77%高的衍射效率和0.09%低的均方根误差，并且峰值背景比（PBR）由0.0079提高至2.0357，相比基础的MRAF算法，对目标区域外围的散斑抑制效果更好，具有更高的应用价值。
衍射光学元件 光束整形 迭代算法 衍射光学元件设计 微纳光学 光学学报
2023, 43(22): 2223002
宁波大学信息科学与工程学院，浙江 宁波 315211
遥感卫星具有覆盖范围广、连续观测等特点，被广泛应用于海雾识别相关研究。本文首先借助能够穿透云层，获取大气剖面信息的星载激光雷达(cloud-aerosol LiDAR with orthogonal polarization, CALIOP)对中高云、低云、海雾、晴空海表样本进行了标注。然后结合葵花8号卫星(Himawari-8)多通道数据提取了各类样本的亮温特征与纹理特征。最后根据海雾监测的需求，抽象出海雾监测的推理决策树，并据此建立深度神经决策树模型，实现了高精度监测夜间海雾的同时具备较强的可解释性。选择2020年6月5日夜间Himawari-8每时次连续观测数据进行测试，监测结果能够清晰地展现此次海雾事件的动态发展过程。同时本文方法海雾监测平均命中率(probability of detection, POD)为87.32%，平均误判率(false alarm ratio, FAR)为13.19%，平均临界成功指数(critical success index, CSI)为77.36%，为海上大雾的防灾减灾提供了一种新方法。
中国工程物理研究院 激光聚变研究中心 国防科技等离子体物理重点实验室, 绵阳 621900
为了研究波前像差对超短飞秒激光脉冲聚焦特性的影响, 基于瑞利-索末菲标量衍射理论, 对比研究了在散焦、像散、慧差、三叶形像差以及球差等各类波前像差下, 均匀强度分布和高斯强度分布的超短飞秒激光脉冲的聚焦特性。结果表明, 波前像差对均匀强度分布的飞秒脉冲在焦平面处的光强分布具有明显的不利影响, 从而降低飞秒脉冲的聚焦峰值功率, 而对高斯强度分布的飞秒脉冲影响相对较小, 即在高斯强度分布下, 在焦平面处仍然有可能获得较好的、近衍射极限的聚焦光斑; 在非焦平面处, 即使初始脉冲具有高斯强度分布, 非焦平面处的光强分布受各类波前像差的影响也较为明显; 对于所研究的30fs（1/e2半宽度）超短脉冲, 波前像差对脉冲持续时间的影响几乎可以忽略。此研究结果对超短飞秒激光束的光束质量评估及聚焦特性分析具有实际的指导意义。
超快光学 聚焦 波前像差 持续时间 衍射理论 ultrafast optics focusing wavefront aberration pulse duration diffraction theory
宁波大学信息科学与工程学院，浙江 宁波 315211
卫星云图能从多角度展示各类云系特征及其演变过程，实现基于内容的云图检索在天气实况监测、气候研究等方面具有重要意义。为了优化云图的组合特征，增强其组合特征的泛化能力，本文提出一种结合稀疏表示和子空间投影的特征优化方法。首先分别提取云图的颜色、纹理以及形状三种特征，并对其组合特征进行转换分块；然后对每一块的特征进行稀疏表示，根据不同原子的方差来分组特征，得到显著特征和非显著特征；最后由分组特征的能量来计算得到子空间投影矩阵，将初始的组合特征在投影矩阵上进行投影，得到优化后的云图特征。实验结果表明，本文优化云图特征的方法在查准率、查全率上均优于常用的降维方法和云图检索技术，对组合特征具有较强的优化能力，在实时检索过程中时间复杂度低，是一种全新的检索方法。
稀疏表示 特征优化 子空间学习 云图检索 sparse representation feature optimization subspace learning cloud retrieval
1 中国工程物理研究院 激光聚变研究中心, 四川 绵阳 621900
2 中国工程物理研究院 等离子体物理重点实验室, 四川 绵阳 621900
3 上海交通大学 IFSA协同创新中心, 上海, 200240
采用超短激光脉冲对一台四通道超高速分幅相机曝光过程进行时间扫描, 测定超高速分幅相机时间响应特性.通过对四个通道的同时测定, 给出最短曝光时间下相机所有通道的时间响应特性曲线.由此曲线得到相机各通道的实际曝光时间、开/关门时间、曝光过程中的响应变化以及四个通道不同的响应特性等诸多信息.通过对相机时间响应特性的测定, 考核相机的实际工作性能与工作状态, 并为实验数据解读提供参考.超短激光脉冲扫描法可以作为高速摄影类设备时间响应特性测定的标准方法.
超短脉冲 扫描方法 分幅相机 时间响应特性 动态诊断 Ultra-short pulse Scanning method Framing camera Time response characteristic Dynamic diagnosis 光子学报
2018, 47(10): 1011001
中国工程物理研究院激光聚变研究中心 等离子体物理重点实验室, 四川 绵阳621900
在啁啾脉冲放大飞秒激光系统中, 为了获得近傅里叶变换极限的超短飞秒脉冲输出, 需要对飞秒脉冲的光谱相位进行测量并消除未被补偿的残留啁啾。而光谱干涉仪因为其线性性、结构简单和灵敏度高等优点在飞秒脉冲光谱相位测量方面具有重要应用。介绍了基于交叉偏振波或自衍射效应的自参考光谱干涉技术, 详细论述了该技术的工作原理。特别地以高斯光谱入射脉冲为例, 对待测脉冲的光谱相位重构进行了详细的数值模拟, 并指出基于交叉偏振波及自衍射效应的自参考光谱干涉技术对线性啁啾的测量范围。最后简单介绍利用光谱干涉仪和声光可编程色散滤波器相结合, 用以消除飞秒激光脉冲中光谱相位残留啁啾的原理, 实验中通过2次反馈迭代就获得了近傅里叶变换极限的飞秒脉冲输出。
自参考光谱干涉 飞秒脉冲 光谱相位 残留啁啾 self-referenced spectral interferometry femtosecond pulse spectral phase residual chirp
中国工程物理研究院 激光聚变研究中心,等离子体物理重点实验室, 四川 绵阳 621900
在“星光Ⅲ”实验装置上开展皮秒激光脉冲中子源实验, 使用液体闪烁体探测器测得较好的中子信号, 利用飞行时间法获得中子的能量/时间分布, 通过示波器电压时间积分与阻抗之比得到不同能量段的电荷值。建立液体闪烁体探测器Geant4计算模型, 通过实际打靶情况与标定情况下液体闪烁体探测器出光口收集到的可见光光子数之比, 结合标定的灵敏度数据, 获得液体闪烁体探测器对不同能量中子的灵敏度。计算得到源发射的中子能谱, 能量在1 MeV以上的液体闪烁体探测器方向测得的中子产额为1.04×108 sr-1。
激光脉冲中子源 液体闪烁体探测器 飞行时间 发光响应 中子灵敏度 中子能谱 laser pulse neutron source liquid scintillator detector flight time emission response neutron sensitivity neutron spectrum 强激光与粒子束
2016, 28(12): 124005
