Author Affiliations
Abstract
1 College of Optical and Electronic Technology, China Jiliang University, Hangzhou 310018, China
2 Department of Electrical and Computer Engineering, National University of Singapore, Singapore 117583, Singapore
3 Centre of Translational Atomaterials (CTAM), Faculty of Science, Engineering and Technology, Swinburne University of Technology, Hawthorn, VIC 3122, Australia
4 School of Science, RMIT University, Melbourne, VIC 3000, Australia
5 The Australian Research Council (ARC) Industrial Transformation Training Centre in Surface Engineering for Advanced Materials (SEAM), Swinburne University of Technology, Hawthorn, VIC 3122, Australia
Light beams carrying orbital angular momentum (OAM) have inspired various advanced applications, and such abundant practical applications in turn demand complex generation and manipulation of optical vortices. Here, we propose a multifocal graphene vortex generator, which can produce broadband angular momentum cascade containing continuous integer non-diffracting vortex modes. Our device naturally embodies a continuous spiral slit vortex generator and a zone plate, which enables the generation of high-quality continuous vortex modes with deep depths of foci. Meanwhile, the generated vortex modes can be simultaneously tuned through incident wavelength and position of the focal plane. The elegant structure of the device largely improves the design efficiency and can be fabricated by laser nanofabrication in a single step. Moreover, the outstanding property of graphene may enable new possibilities in enormous practical applications, even in some harsh environments, such as aerospace.
optical vortex multifocus broadband wavelength tunability graphene Chinese Optics Letters
2022, 20(10): 103602
河南牧业经济学院 计算机应用系，河南 郑州 450044
为了提高图像边缘检测的细节信息，采用了二进制粒子群算法。首先通过logistic变换更新粒子速度，粒子速度不受限制;接着动态调整粒子位置，使飞行状态充分调整;然后正态云发生器动态调整粒子的惯性权重，这样较优粒子可以取得较小的惯性权重;最后建立图像边缘检测模型和算法流程。实验仿真显示本文算法对图像边缘定位准确、清晰，信噪比为35928 1 db,处理时间为1340 1 s。满足检测结果中对信息含量大、执行时间少等要求。
粒子群 二进制 边缘检测 灰度 particle swarm optimization binary edge detection gray
针对红外图像消噪的特性, 提出粒子重采样滤波算法。首先通过 Chapman-Kolmogorov方程对粒子群系统空间状态的概率密度函数预测状态；然后重采样去除小权值粒子, 保留复制权值较大的粒子, 且大权值粒子多次采样；接着有效粒子数阈值防止粒子退化, 划分粒子权值为大、中、小三类, 中权值粒子保留, 大、小权值粒子合并产生新粒子, 通过 Thompson-Taylor算法随机挑选新粒子重采样；最后消噪模型采用两种噪声迭加成的混合双模噪声模型, 给出了算法流程。仿真结果表明, 本文算法在有效保留图像重要信息的同时对噪声的抑制效果更为理想。
滤波粒子 滤波重采样 红外图像消噪 粒子权值 particle filter filter resample infrared image denoise particle weight
针对红外图像弱小目标检测的特点, 采用二维正态云模型算法。首先利用一维云的特性建立二维云模型, 由两个相互独立的一维云模型函数组成, 目标像素的分布点为一个云滴, 整个像素分布区域形成的云团反映了图像中目标的特性;接着依据目标判别条件函数来通过函数发生器产生正态云模型;最后在红外图像弱小目标检测误差函数下构造各云层的目标函数。实验仿真显示本文算法对红外图像弱小目标检测效果最好, 能检测率高, 虚警率低, 耗时少。
二维正态云 模型算法 红外图像 弱小目标检测 two-dimensional normal cloud model algorithm infrared image dim and small target detection
1 重庆大学 光电技术及系统教育部重点实验室, 重庆 400044
2 重庆川仪自动化股份有限公司技术中心, 重庆 401121
由于基于可调谐二极管激光吸收光谱(TDLAS)技术的激光气体分析仪的二次谐波信号中存在较大的系统噪声, 本文利用有限长单位冲激响应(FIR), 提出了激光气体分析仪的二次谐波在线滤波方法。在分析FIR数字滤波器原理的基础上, 利用MATLAB窗函数设计了适合本激光气体分析仪的数字滤波器。然后, 将仿真的FIR数字滤波算法移植到激光气体分析仪嵌入式系统中。最后, 比较了滤波前后二次谐波信号波形, 说明了在激光气体分析仪嵌入式系统中采用基于FIR数字滤波器滤波算法的可行性。实验结果表明: FIR数字滤波器对一组二次谐波信号进行滤波的运算时间为230 ms, 滤波后的二次谐波信号波形获得了较好的去噪效果, 能够满足激光气体分析仪对含有噪声的二次谐波信号进行平滑去噪的要求, 且滤波算法结构简单、运算时间短、可移植性强。
激光气体分析仪 可调谐二极管激光吸收光谱(TDLAS) 二次谐波 有限长单位冲激响应(FIR)数字滤波器 数字信号处理器 laser gas analyzer Tunable Diode Laser Absorption Spectroscopy(TDLAS) second harmonic signal Finite Impulse Response(FIR) digital filter Digital Signal Processor(DSP)
河南牧业经济学院计算机应用系, 河南 郑州 450044
针对模糊图像增强存在的缺陷，提出双混沌量子机制的粒子群优化算法。首先对量子粒子群增设收缩扩张因子来动态改变搜索边界；接着双混沌量子机制系统利用两种不同的混沌机制同时在搜索空间中进行独立搜索，根据两者搜索的最优点的距离情况来缩小搜索空间，得出空间真正的最优值；最后通过非完全Beta函数建立双混沌量子粒子群算法与模糊图像增强的关系，给出了算法流程。实验仿真显示本算法增强效果清晰，同时较好地保持了图像的整体视觉效果，直方图显示本算法较其他算法灰度值分布均匀，信噪比改善较大。
成像系统 收缩扩张因子 高斯扰动 双混沌 增强 激光与光电子学进展
2013, 50(10): 101102
1 清华大学环境学院, 北京100084
2 桂林理工大学环境科学与工程学院, 广西 桂林541004
在三维荧光光谱（EEM）测定中, 由仪器直接记录的光谱（称为未校正光谱）由于受荧光光度计光源灯或探测器等波长特性的影响, 并不是荧光物质本身的真实光谱, 研究了光谱校正对腐殖酸和色氨酸EEM光谱特征以及传统寻峰法和新兴FRI分析法结果的影响, 结果表明: 校正后, Ex/Em=220～450/250～500 nm范围内荧光强度降低, Em<250 nm范围内荧光强度增大, 腐殖酸荧光峰明显“蓝移”。 基于寻峰法的荧光指数（FI）和腐殖化指数（HIX）明显减小, 自生源指数（BIX）略增; 基于FRI分析法的反映各区域标准体积百分比PⅠ, n, PⅡ, n和PⅢ, n明显上升, 而PⅣ, n和PⅤ, n显著下降。 因此, 进行光谱校正是获得真实光谱谱图及光谱特征不可或缺的一部分。
溶解性有机物 三维荧光光谱 光谱校正 荧光指数 FRI分析法 Dissolved organic matter Excitation-emission matrix (EEM) Spectra correction Fluorescence intensity Fluorescence regional integration (FRI) 光谱学与光谱分析
2012, 32(11): 3044
九江学院机械与材料工程学院, 江西 九江 332005
采用 5 kW CO2激光器在 45钢表面熔覆制备 MoB/CoCr金属陶瓷涂层, 采用 SEM、EDS和显微硬度计分别对在不同扫描速度下熔覆区的微观组织结构、化学成分分布和硬度进行测试。结果表明：熔覆区组织致密、无裂纹；200 mm/s扫描速度下熔覆区的组织呈现树枝晶—胞状树枝晶—胞状晶过渡, 400 mm/s扫描速度时, 熔覆区的组织呈现胞状树枝晶—胞状晶—平面晶过渡；熔覆层的主要化学成分均为 Mo、Cr、Co和 Fe；熔覆区的显微硬度明显提高, 是 45钢基体硬度的 9倍以上。
金属陶瓷 激光熔覆 硬度 MoB/CoCr MoB/CoCr cermet laser cladding microhardness
1 九江市绿色再制造重点实验室, 江西 九江 332005
2 九江学院, 江西 九江 332005
3 西安佳禾资讯发展有限公司, 陕西 西安 710043
研究了 TC4合金表面激光熔覆 WC-12Co/NiCrAlY复合涂层后熔覆层的组织结构、显微硬度、熔覆层深度等。实验结果表明, 激光熔覆层在组织结构上分为熔化区、结合区、热影响区。由于涂层中不同部位成分、温度分布及冷却速度不同使初生相呈树枝状、块状、花瓣状及颗粒状等几种形态；实现了涂层与基体的良好冶金结合, 熔覆层最高硬度可达 1 100 HV。利用 SEM观察、显微硬度测试等分析手段, 研究了激光功率、扫描速度、涂层成分、涂层厚度对熔覆层的显微硬度、熔覆层深度影响。结果表明：在其它条件不变时, 随着能量密度的增加, 熔覆层的显微硬度下降；随着涂层成分中 WC-12Co相对含量的增加, 熔覆层的硬度增加, 但熔覆层的深度减小；激光能量密度大小对熔覆层中熔化区的深度有较大影响；随着涂层厚度的增加, 熔化区的深度在减小。
激光熔覆 钛合金 显微组织 硬度 laser cladding titanium alloys microstructure microhardness
1 九江市绿色再制造重点实验室, 江西 九江 332005
2 九江学院, 江西 九江 332005
利用 DL-T5000型二氧化碳激光器在 40Cr表面熔覆镍基合金, 分析了激光熔覆层的显微组织, 测试了其显微硬度及磨损性能。结果表明: 所制得熔覆层组织致密、无裂纹, 与基体形成了良好的冶金结合。从熔覆层表面到基体热影响区, 组织依次为大量的树枝晶、等轴晶、柱状晶。熔覆层的硬度较基体提高了 4倍, 熔覆层磨损量约为基体磨损量的 1/3, 熔覆层耐磨性能增强的主要原因是镍基合金与涂层元素镍、铬等固溶强化和碳化物等析出相的强化作用所致。
激光熔覆 镍基合金 显微组织 耐磨性 laser cladding Ni -based alloy microstructure wear-resistance
