北京理工大学 光电学院 “复杂环境智能感测技术”工信部重点实验室, 北京100081
为精确、快速测量镜组内各透镜间的轴向间隙, 提出一种基于五维自动调整的差动共焦间隙测量方法。该方法根据CCD探测器实时获取的光斑信号检测被测镜组光轴的平移偏差与倾斜偏差, 依据偏差信息、通过五维自动调整技术实现镜组高精度调整, 再利用差动共焦高精度层析定焦和镜组内部光线追迹实现轴向间隙高精度测量。分析和实验表明, 本方法可以有效提高姿态调整效率3.4倍, 透镜间隙重复测量精度可达到0.53μm。该方法为实现镜组间隙的快速高精度测量提供了有效途径, 同时还为透镜的中心厚度、焦距、半径等多种参数快速高精度测量提供了有效方法。
五维自动调整 镜组轴向间隙 差动共焦 高精度 five-dimensional auto- adjustment axial spacing of the lens set differential confocal high-precision
1 北京工业大学 信息学部 光电子技术省部共建教育部重点实验室
2 北京工业大学 材料与制造学部 先进半导体光电技术研究所,北京 100124
基于CMOS工艺制备了空穴触发的Si基雪崩探测器（APD），基于不同工作温度下器件的击穿特性，建立空穴触发的雪崩器件的击穿效应模型。根据雪崩击穿模型和击穿电压测试结果，拟合曲线得到击穿电场与温度的关系参数（dE/dT），器件在250~320 K区间内，击穿电压与温度是正温度系数，器件发生雪崩击穿为主，dV/dT=23.3 mV/K，其值是由倍增区宽度以及载流子碰撞电离系数决定的。在50~140 K工作温度下，击穿电压是负温度系数，器件发生隧道击穿，dV/dT=-58.2 mV/K，其值主要受雪崩区电场的空间延伸和峰值电场两方面因素的影响。
硅基雪崩探测器 击穿电压 温度系数 击穿模型 silicon based avalanche detectors breakdown voltage temperature coefficient breakdown mode
1 天津大学, 水利工程仿真与安全国家重点实验室, 天津 300350
2 雅砻江流域水电开发有限公司, 成都 610051
综合采集混凝土振捣施工过程多源异构信息, 进而及时、客观地分析振捣质量, 对于保障高拱坝坝体混凝土施工质量至关重要。针对高拱坝混凝土振捣施工信息以“空-地”感知技术为主, 存在信息感知不全和数据质量有待提高的问题, 建立空天地一体化的混凝土振捣施工信息智能感知体系, 实现混凝土浇筑过程中多源、多维度、多模态施工信息的立体感知。在此基础上, 针对数值型、视频流以及图像型信息, 分别提出基于Kalman滤波的全球导航卫星系统(GNSS)定位信息降噪方法、基于改进Faster R-CNN的视频信息解析方法和基于DeblurGAN-v2的表面图像去模糊方法。以杨房沟水电站为例, 应用所提空天地一体化感知方法与技术, 实现混凝土振捣质量智能分析与监控。
混凝土振捣 空天地一体化感知 智能监控 Kalman滤波算法 改进Faster R-CNN DeblurGAN-v2模型 concrete vibration space-air-ground integrated perception intelligent monitoring Kalman filter algorithm improved Faster R-CNN DeblurGAN-v2 model
北京理工大学光电学院，复杂环境智能感测技术工信部重点实验室，北京 100081
球面光学元件的曲率半径、厚度、折射率、焦距和面形等多参数的高精度检测是光学元件超精密制造的迫切需求，但现有测量方法受层析定焦能力、抗散射能力及抗环境扰动能力的制约，难以实现上述参数的高精度共基准测量。为此，本团队提出了高层析、高分辨、抗散射和抗干扰的激光差动共焦多参数高精度共基准测量方法，并进一步与菲索干涉光路融合，实现了球面元件多参数的高精度、共基准、高效率测量。本文系统地介绍了所提出的激光差动共焦干涉元件参数系列测量方法及其仪器化研究进展，分析了目前存在的问题，展望了未来的发展趋势。
测量 差动共焦干涉 球面光学元件 高精度测量 层析定焦 共基准测量 光学学报
2023, 43(15): 1500003
1 长春理工大学吉林省空间光电技术重点实验室，吉林 长春 130022
2 长春理工大学光电工程学院，吉林 长春 130022
针对传统透射式光学系统初始结构优化设计效率低、结构选取过度依赖经验等问题，提出了一种基于深度学习的透射式光学系统初始结构自动优化设计方法。通过监督训练学习公开光学镜头库中参考镜头的结构特征数据，构建基于光线追迹的无监督训练模型，提升深度神经网络（DNN）模型的泛化能力。通过训练生成的网络模型输出包含真实玻璃的光学系统的结构参数，从而实现透射式光学系统初始结构的自动优化设计。设计结果表明：利用该网络模型优化设计的光学系统初始结构在全视场、全谱段下的像面点斑半径与参考镜头接近，并且能够根据不同焦距要求分别设计出光学系统初始结构；所设计的组初始结构的成功率优于96.403%，表明所提网络模型具有良好的泛化能力。
光学设计 深度学习 自动优化 初始结构 光线追迹
北京理工大学 光电学院 光学测量实验室, 北京 100081
针对大批量球面光学元件曲率半径的快速、高精度、非接触测量难题, 提出一种基于差动共焦技术的批量元件曲率半径快速测量方法。先将一已知曲率半径的样件S0在其共焦位置进行扫描定焦, 获取其差动共焦曲线和线性段方程; 依次装卡同批次被测元件S1-Sn并无扫描地获得其离焦量; 根据样件曲率半径和被测件离焦量换算出被测样品曲率半径。仿真和实验表明, 精度可达12.2ppm, 同时测量速度比传统式差动共焦曲率半径扫描系统提高59倍。方法仅需1次扫描和N次快速装卡即可实现N件球面元件曲率半径的快速、高精度、非接触式检测, 为大批量球面元件的高效率、高精度加工检测提供全新途径。
差动共焦 曲率半径 快速测量 differential confocal radius of curvature high precision high efficiency0 引 言
1 长春理工大学 光电工程学院，长春
2 吉林省空间光电技术重点实验室，长春
针对传统探测方式对目标探测不到、看不清、图像轮廓和细节模糊等问题，采用红外与偏振探测相结合方式，通过对红外图像信息和偏振图像信息解算，解决在各种环境下探测不到、看不清的问题。针对目标局部特征提取过程数据量大、提取速度慢等问题，提出了一种改进的深度学习偏振图像局部特征提取SIFT算法。实验结果显示，该算法结合偏振成像和深度学习的优势，实现在简单或复杂背景下目标的特征快速提取，该算法对偏振图像局部特征提取速度快、提取精度高。该算法为目标的分类、识别与跟踪技术奠定理论基础。
偏振图像 局部特征 深度学习 尺度不变特征转换（SIFT）算法 神经网络 polarization image local characteristics deep learning scale-invariant feature transform (SIFT) algorithm neural network
西安交通大学电子科学与工程学院, 电子陶瓷与器件教育部重点实验室, 西安 710049
铅基织构压电陶瓷由于具有优异的机电耦合性能、高性价比、组分均匀、形状可控等优点, 成为了近些年学术界和工业界所关注的热点材料, 也被认为是众多压电器件更新换代的关键材料。本工作介绍了铅基织构压电陶瓷的设计原理和制备技术, 分析了其相比于单晶及传统多晶陶瓷材料的特点和优势; 其次, 综述了铅基织构压电陶瓷制备方面的最新研究进展; 最后, 探讨了目前铅基织构压电陶瓷中存在的问题和未来发展所面临的挑战。
织构压电陶瓷 钛酸铅 模板晶粒生长 模板 织构度 textured piezoelectric ceramics lead-titanate templated grain growth template texture degree
北京理工大学 光电学院 精密光电测试仪器及技术北京市重点实验室, 北京 100081
针对不同二次曲面常数旋转对称非球面光学元件的顶点曲率半径高精度、通用化测量问题,提出了一种基于激光差动共焦的非球面顶点曲率半径测量方法。该方法利用圆形光瞳技术使非球面实测共焦点接近顶点球面球心;利用差动共焦技术对被测非球面的猫眼点和共焦点分别进行精密瞄准定位,测得实际顶点曲率半径值;通过理论仿真分析得到圆形光阑尺寸与顶点曲率半径理论偏差值之间的关系,对实际测量值进行补偿。实验结果表明,该方法相对精度小于0.01%,为非球面顶点曲率半径测量提供了一种全新的技术手段。
非球面 顶点曲率半径 激光差动共焦 圆形光瞳 aspheric surface apex radius of curvature laser differential confocal circular pupil
