1 安徽工程大学高端装备感知与智能控制教育部重点实验室，安徽 芜湖 241000
2 安徽工程大学安徽省电气传动与控制重点实室，安徽 芜湖 241000
回环检测是同时定位与制图(SLAM)中一个重要且具有挑战性的问题。目前多数研究集中在视觉位置识别上，即通过外观来识别是否位置重复。为此，提出一种基于全局描述符的环路激光SLAM检测算法。利用全局描述符来提高回环检测的效率，使用相似度评分来计算两个扫描上下文之间的距离，并利用两阶段搜索算法来有效地检测回环。在公开数据集KITTI上测试，对算法进行评价。该算法与现有的LeGO-LOAM算法相比，表现出了更好的效果。
激光SLAM 全局描述符 回环检测 laser SLAM lobal descriptor loop detection
1 广东医科大学生物医学工程学院, 广东 东莞 523808
2 中国科学院长春光学精密机械与物理研究所, 吉林 长春 130033
3 广东外语外贸大学, 广东 广州 510420
4 广东省人民医院, 广东 广州 510080
5 中国科学院苏州生物医学工程技术研究所, 江苏 苏州 215163
为了实现高分辨率、宽波段的空间外差拉曼光谱探测, 使用中阶梯光栅的四个衍射级次, 每个级次的对应一定范围光谱, 总的光谱探测范围得到了扩增, 最终根据设计, 搭建了一台中阶梯光栅-平面镜的空间外差拉曼光谱(Echelle-Mirror Spatial Heterodyne Raman Spectroscopy, EMSHRS)实验平台。通过标准光源进行光谱定标得到该仪器的理论光谱分辨率为 1.033 cm-1, 单个衍射级次对应的波段宽度为 1058 cm-1, 最后对三种无机物进行了光谱探测和分析, 实验结果表明中阶梯光栅-平面镜型空间外差拉曼光谱技术可实现对无机物的快速、高分辨和宽波段检测, 具有良好的应用前景。
空间外差拉曼光谱 中阶梯 干涉仪 Spatial heterodyne Raman spectroscopy Middle ladder Interferometer
1 中国科学院 长春光学精密机械与物理研究所，吉林 长春 130033
2 中国科学院大学，北京 100049
针对传统热图回归使用的均方误差（MSE）损失函数训练热图回归网络的精度不高且训练缓慢的问题，本文提出了用于热图回归的损失函数Heatmap Wing Loss（HWing Loss）。该损失函数对于不同的像素值有不同的损失函数值，前景像素的损失函数梯度更大，可以使网络更加关注前景像素，使热图回归更加准确快速。同时根据热图分布特性，使用基于高斯分布的关键点推理方法减小热图推断关键点时的量化误差。以此两点为基础，构造新的基于关键点定位的单目标姿态估计的算法。实验结果表明，相比于使用MSE Loss的算法，使用HWing Loss的姿态估计算法有更高的ADD（-S）准确率，在LINEMOD数据集上达到了88.8%，性能优于近期其他的基于深度学习的姿态估计算法。本文算法在RTX3080 GPU上最快能以25 fps的速度运行，兼具速度与性能优势。
深度学习 姿态估计 损失函数 热图 deep learning pose estimation loss function heatmap
北京大学 核物理与核技术国家重点实验室，北京 100871
介绍北京大学垂直测试系统的数字化自激励环路系统，重点分析了实际测试中避免多单元（cell）超导腔模式串扰的方法以及偏离四倍频采样对信号幅度和相位的影响。该系统运行稳定可靠，可有效区分1.3 GHz 9-cell超导腔
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模与
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模，解决了多cell超导腔测试中模式串扰问题。分析了超导腔自激励环路在垂直测试中的应用，介绍了北京大学垂直测试系统的数字化自激励环路，采用上下变频方案的射频前端和包括有限脉冲响应滤波器的数字算法，系统简洁扩展性强。重点分析了实际测试中避免多cell超导腔模式串扰的方法以及偏离四倍频采样对信号幅度和相位的影响。在多种不同频率超导腔的垂直测试中该系统运行稳定可靠，可有效区分1.3 GHz 9-cell超导腔
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模，解决了多cell超导腔测试中模式串扰问题。
强激光与粒子束
2021, 33(2): 024001
福建师范大学 物理与能源学院 福建省量子调控与新能源重点实验室, 福州 350117
用共沉淀法制备了β-NaYF4∶Er3+纳米颗粒.通过化学还原法、晶种生长法分别制备银纳米立方颗粒及金纳米棒, 并将其掺杂到β-NaYF4∶2%Er3+纳米颗粒中形成复合体系, 利用表面等离子激元增强效应分别实现β-NaYF4∶Er3+上转换发光的激发和发射增强.当银纳米立方颗粒掺杂量为60 μL时, 上转换发光强度整体增强4.0倍; 当金纳米棒掺杂量为60 μL时, 上转换发光强度整体增强7.8倍.在此基础上, 将两种贵金属纳米颗粒同时掺杂到β-NaYF4∶Er3+纳米颗粒材料中, 实现了该材料上转换发光激发和发射双增强, 上转换发光强度增强了16.0倍.
上转换 表面等离子激元增强 光谱 银纳米立方颗粒 金纳米棒 β-NaYF4∶Er3+纳米颗粒 Upconversion Surface plasmon enhancement Spectrum Ag nanocubes Au nanorods β-NaYF4∶Er3+ nanoparticles
1 北京大学 核物理与核技术国家重点实验室, 北京 100871
2 北京北广科技股份有限公司, 北京 101312
北京大学3.5-cell直流超导(DC-SRF)光阴极注入器需要一台连续波功率20 kW的1.3 GHz微波功率源。为此北京大学和北京北广科技股份有限公司联合研制了一台由88个放大模块组成的固态微波功率放大器, 这是国内首台L波段连续波大功率固态功率源。在简要介绍这台微波功率放大器设计的基础上, 主要描述其调试过程和重要参数检测并着重讨论了全反射问题。测试结果显示这台功率源的各项参数均达到设计指标, 在输出功率20 kW时的效率为34%, 增益大于85 dB；在整个功率输出范围其增益和相移的变化分别为1.6 dB和9.5°。目前这台功率源已在DC-SRF光阴极注入器调试运行中稳定工作超过2000 h。
直流超导光阴极注入器 固态放大器 高度模块化 全反射 DC-SRF photoinjector solid state amplifier high modularity full reflection 强激光与粒子束
2016, 28(12): 125102
1 西安电子科技大学 通信工程学院, 西安 710071
2 西安电子科技大学 物理与光电工程学院, 西安 710071
基于菲涅耳-基尔霍夫衍射积分理论, 研究了端面泵浦固体激光器中泵浦源--LD阵列光纤耦合模块的输出光空间特性, 及其对振荡光特性的影响。结果显示: LD阵列光纤耦合模块的输出光强分布不平滑, 呈多尖峰分布, 尖峰位置对LD光束指向角敏感, 随指向角、空间排布等因素的变化而变化, 是多种因素综合作用的结果; 具有尖峰结构的泵浦光场对振荡光横模结构有直接影响, 泵浦光尖峰位置越居中, 光强径向分布曲线在轴心处越凸起, 振荡光光束质量越好, 越凹陷, 振荡光光束质量越差, 在激光器设计中应有针对性地具体考虑应对措施。
固体激光器 光纤传输 菲涅耳-基尔霍夫衍射积分 指向角 solid-state laser optical fiber transmission Fresnel-Kirchhoff diffraction integral directional angle 强激光与粒子束
2014, 26(8): 081023
1 西安电子科技大学 技术物理学院，陕西 西安 710071
2 西安应用光学研究所，陕西 西安 710065
3 总装备部 西安军代局，陕西 西安 710032
在激光器中，通常泵浦光呈不均匀分布，由此引起介质的增益也相应地出现不均匀分布，导致振荡光通过增益区时其分布发生变化。提出一种计算不均匀的泵浦光分布对于激光器内振荡光模式的影响程度，可以近似获得振荡光对原来场分布偏离的百分比的方法。在此基础上，对准连续运转的三向侧面泵浦激光器进行研究，分析不均匀泵浦光分布对振荡光场影响的规律。结果表明: 当泵浦功率增加或谐振腔内损耗增加时，振荡光通过增益区时对原来分布的偏离程度也同时增加，呈单调变化关系; 泵浦光不均匀分布对振荡光场的影响，与其沿振荡光轴向上的分布无关，仅仅取决于其在与振荡光垂直方向上的不均匀分布程度。通过计算还获得了此类效应的数量级，在2 000 W泵浦功率条件下，这种影响仅使振荡光偏离理想分布不到4%，而泵浦功率达到6 000 W时这种偏离则高达20%以上。
二极管泵浦 增益分布 光束质量 模式 diode-pumped gain distribution laser beam quality mode of laser
1 广东医学院 信息工程学院, 广东 东莞 523808
2 东莞理工学院 电子工程学院, 广东 东莞 523808
提出了基于蒙特卡洛逆运算的葡萄糖含量低相干干涉测量方法, 理论研究了葡萄糖含量与光学参数的相关性。通过正向蒙特卡洛数值模拟说明了从干涉曲线中同时求解散射系数和吸收系数的条件和可行性。以脂肪乳悬混溶液Intralipid作为实验对象, 研究了糖浓度变化对深度相关干涉信号的影响。利用低相干干涉测量系统配合逆向蒙特卡洛计算提取了散射和吸收系数, 进而通过散射和吸收系数的变化量间接获得了溶液葡萄糖含量。对实验结果与双积分球测量结果进行了比较验证, 并对存在的系统误差进行了修正。实验结果显示, 在加入修正值后, 测量的散射和吸收系数的最大相对误差分别为2.52%和3.11%。研究结果表明, 葡萄糖含量与散射系数和干涉曲线存在高度相关性, 在非前向散射条件下, 可以同时测量吸收和散射系数。经过校准后的测量结果满足了实际要求。
低相干干涉测量 浓度测量 反向蒙特卡洛法 悬混溶液 葡萄糖 low coherent measurement concentration measurement inverse Monte Carlo method turbid suspension solution glucose
1 东莞理工学院 电子工程学院, 广东 东莞 523808
2 广东医学院 信息工程学院, 广东 东莞 523808
3 暨南大学 理工学院, 广州 510632
提出了一种散射介质光学参量的干涉测量方法. 在蒙特卡罗数值模拟的基础上引入聚焦高斯光源模型和基于比例缩放的压缩算法, 实现了对光子后向散射分布和干涉特性的快速模拟. 利用计算数据训练了前向人工神经网络进行了介质光学参量的反向求解. 实验中以脂肪乳注射剂和生物染色剂印度墨水组成的悬混液为样本, 通过光学干涉系统测量得到了后向散射光依赖于深度的干涉光强分布, 并对其中散射和吸收系数进行了反向计算. 所得结果能够正确反映散射和吸收系数与散射和吸收物质浓度之间的线性关系, 验证了该方法的可行性.
蒙特卡罗 干涉测量 人工神经网络 高斯光束 Monte Carlo Coherent measurement Artificial neural network Gaussian beam
