黑龙江大学 电子工程学院，黑龙江哈尔滨150000
树莓有“第三代黄金水果”的美誉，对于红树莓之乡——尚志而言，准确获取树莓的种植面积对该区域的农作物种植结构调整、产业发展有着重大的意义。以黑龙江省尚志市苇河镇周家营子村为研究区，利用Sentinel-2数据较高的空间和时间分辨率，获得研究区的时序数据，基于该影像剖析研究区作物成长中每个时期的光谱特性和归一化植被指数的时序变化，采用CART算法开展了研究区树莓种植面积估计的研究。与仅依据多时相遥感影像得到的种植区域结果对比，探究NDVI时序数据的参与给区域提取精度带来的变化，并与基于最佳时相数据的面向对象分类和支持向量机分类两种分类算法所得的结果相比较。实验结果表明：基于时序CART算法的两种方法提取树莓种植面积较另外两种分类算法都有更理想的效果，可以得到作物种植面积与空间分布，能够满足作物监测的需求；在利用多时相数据分类的基础上，NDVI时序数据的加入，使作物之间的光谱差异得以放大，分类精度得到提升，相比仅依据Sentinel-2多时相数据分类精度提高了1.67%，Kappa系数提高了0.02。
多光谱遥感 树莓种植面积 时序数据 Sentinel-2 CART multi-temporal remote sensing subpixel Raspberry planting area time-series data sentinel-2 CART
1 北京理工大学机电学院，北京 100081
2 北京理工大学机械与车辆学院，北京 100081
飞秒激光加工具有精度高、无污染、材料适用性广、热效应小等特点，在加工微光学元件方面有着独特的优势。通过对飞秒激光进行时间和空间整形，调控电子动态及其后续的电子-声子作用过程，能够有效提高加工精度和加工效率，解决微光学元件在实际加工中的质量和成本问题。本文以微透镜、光栅和波带片为例，综述了常见微光学元件的飞秒激光加工现状，介绍了时空整形飞秒激光调控电子动态的基本原理，总结了飞秒激光进行时空整形的主要实现途径，展示了这些方法在加工微光学元件上的典型应用和研究进展，最后分析讨论了时空整形飞秒激光用于加工微光学元件所面临的挑战和今后的研究重点。
激光技术 飞秒激光 电子动态调控 微孔加工 时空整形 微光学元件 中国激光
2022, 49(10): 1002501
1 兰州理工大学省部共建有色金属先进加工与再利用国家重点实验室，甘肃 兰州 730050
2 中国钢研科技集团有限公司，北京 100081
3 阳江市五金刀剪产业技术研究院，广东 阳江 529533
采用窄间隙激光填丝焊接的方式对低合金高强钢D36进行对接，实现了良好的多层多道厚板焊接，焊后无裂纹、无气孔等缺陷。通过拉伸、弯曲试验，以及显微硬度测试、显微组织观察等分析手段对焊接接头的微观组织和力学性能进行了分析和表征。结果表明：热影响区粗晶区组织由大量板条状马氏体组成，细晶区组织由晶粒细小的珠光体和铁素体组成；焊缝中心组织为先共析铁素体+针状铁素体+粒状贝氏体。填丝焊道硬度从大到小依次为热影响区、焊缝中心、母材；钝边自熔打底焊接硬度从大到小依次为焊缝中心、热影响区、母材；焊接接头拉伸试样均断裂在母材位置，断口与受力方向成45°夹角，并出现明显颈缩现象，这属于典型韧性断裂。焊缝平均抗拉强度为537 MPa，平均断后延伸率为15.6%。
激光技术 窄间隙 填丝焊接 力学性能 微观组织 激光与光电子学进展
2021, 58(17): 1714008
北京工业大学 光电子技术教育部重点实验室, 北京 100124
基于非对称氧化技术, 引入氧化孔径横向光场损耗各向异性, 使得TE/TM偏振光功率差进一步增加, TM偏振得到有效抑制, 从而实现795nm垂直腔面发射激光器单偏振稳定输出。实验结果显示: 当氧化孔径为7μm×5.5μm时, 不同温度下偏振抑制比均在10dB以上, 最高达到16.56dB; 当氧化孔径为20μm×18μm时, 偏振抑制比也可以达到15.96dB。最终, 得到偏振抑制比为16dB、水平发散角为8.349°、垂直发散角为9.340°的单偏振稳定输出795nm垂直腔面发射激光器(VCSEL), 为实现单偏振高光束质量VCSEL激光光源提供了实验基础。
垂直腔面发射激光器 单偏振 非对称氧化孔 湿氮氧化 vertical cavity surface emitting laser single polarization asymmetric oxidation holes wet nitrogen oxidation
南阳师范学院 物理与电子工程学院，河南 南阳 473061
为了简化加密系统光学结构以及提高安全性，本文利用相位板抽取方法提出了一种基于衍射成像模型的光学加密方法。该方法在光路中放置三个随机相位板，在输出平面上利用CCD 记录衍射光强分布作为密文。在加密时，每次均抽取出其中一个随机相位板，由另外两个随机相位板进行光学加密，一共记录三幅衍射光强分布。解密过程采用数字方法，利用相位恢复迭代算法即可由密文和密钥恢复原始图像。该光学加密方法在加密过程中不需要移动光学器件，只需记录光强分布作为密文，因而便于光学实现。仿真实验表明该光学加密方法可以实现灰度图像的加密，具有多重加密密钥，安全性较高。同时，该加密方法具有一定的抗噪声和剪切攻击的能力，因而该方法可以用于传输环境比较恶劣的条件下。
傅里叶光学 光学加密 衍射成像 相位恢复算法 Fourier optics optical encryption diffraction imaging phase retrieval algorithm
南阳师范学院物理与电子工程学院, 河南 南阳 473061
提出了一种基于光学衍射的二值图像加密方法。该方法仅需记录单幅衍射强度图像，加密过程避免了干涉装置，提高了记录效率，且单幅密文的传输更为方便。在加密前，先提取原始二值图像的冗余数据作为密钥保存，再使用光学衍射图像加密方法对原始二值图像加密，得到的衍射强度图像即为密文。解密时使用相位恢复算法进行迭代运算，把先前提取的冗余数据作为输入平面的部分振幅支撑，使算法能够快速收敛，从而完全恢复明文。计算机模拟结果证实了该方法的有效性，也分析了其对剪切和噪音攻击的稳健性。
傅里叶光学 图像加密 光学衍射 相位恢复算法 衍射强度
南阳师范学院 物理与电子工程学院, 河南 南阳 473061
在传统的双随机相位光学加密系统的基础上, 提出一种新的单强度记录光学加密技术。在加密时, 将原始图像置于4-f系统的输入平面上进行双随机相位光学加密, 利用CCD等感光器件记录输出平面上的光强分布作为密文, 该光学加密过程只需一次曝光, 在解密时, 利用相位恢复算法进行迭代计算就可以由密文恢复原始图像。由于解密过程采用数字方式, 因此可以在解密过程中引入各种数字图像处理技术来抑制散斑噪声, 进一步改善解密图像质量。通过一系列仿真实验, 证明该光学加密系统可以实现对二值图像和灰度图像的光学加密, 并且能够很好地抵御“已知明文攻击”、“选择明文攻击”等方法的攻击。理论分析和计算机仿真表明, 该光学加密技术系统结构简单, 实现方便, 并且不易受到各种攻击, 安全性较高。
光学加密 相位恢复算法 双随机相位加密 中值滤波 安全性 optical encryption phase retrieval algorithm double random phase encryption median filter security
南阳师范学院物理与电子工程学院, 河南 南阳 473061
为了解决解密图像之间的串扰噪声，在基于干涉原理的多图像加密系统中引入了快速响应矩阵(QR)码。该光学加密系统加密过程使用计算机进行数字运算实现，而解密过程可以使用数字实现，也可以使用光学方法实现。加密时多组原始信息首先被转换为相应的QR码，然后多组QR码被解析地隐藏于两个纯相位板中。解密时，使用相干光照射两个纯相位板，并通过分束镜使二者的衍射光场进行叠加，再经不同的衍射距离后所得的衍射强度即为解密图像，把得到的几组解密图像直接用智能手机进行扫描，即可完全恢复原始信息。相较于原来的基于干涉原理的多图像加密方法，该加密方法成功地解决了串扰噪声问题，实现了信息的高质量恢复。计算机模拟结果证实了该方法的有效性，也分析了对裁剪和噪音攻击的稳健性。
信号处理 光学加密 干涉原理 QR码 多图像加密
南阳师范学院物理与电子工程学院, 河南 南阳 473061
为了提高光学加密系统的传输效率和安全性, 提出了一种多二值图像光学加密技术。该方法加密时采用数字方法和光学方法联合实现, 解密过程可采用纯光学方法实现。加密时, 首先将待加密图像乘以不同密钥进行频谱扩展, 再进行算术叠加生成复合图像。然后将复合图像置于联合变换相关器的输入面上进行光学加密。解密时, 需要在频率域利用光阑从复合图像中提取出每一幅原始图像。理论分析和计算机仿真表明, 该多二值图像光学加密技术系统结构简单, 图像复用容量巨大, 具有较高的安全性。
光学加密 联合相关变换 扩频 多图像复用 多图像解复用 optical encryption joint transform correlator spread spectrum image multiplexing image demultiplexing
南阳师范学院 物理与电子工程学院,河南 南阳 473000
提出一种在四步相移数字全息中消除随机相移误差及CCD噪声的方法。通过多次重复四步相移数字全息的实验过程,使得每一步的相移都有多幅全息图像与之对应,把每一步对应的多幅全息图像进行数学平均就会得到4幅全息均值图像。理论分析表明,使用这4幅全息均值图像进行数字全息的重建,可以得到精确的物光波的分布,有效地消除随机相移误差及CCD噪声的影响。计算机模拟结果表明：该方法有助于提高数字全息重建光场质量。
全息术 数字全息 随机误差 图像平均 holography digital holography random errors average of images
