570 nm附近黄光处于人眼敏感波段，在医疗、生活及科研等领域有重要需求，该波段激光的研究关系到国民经济和前沿科学领域的发展。报道了一种蓝光激光二极管端面抽运Dy-Tb∶LuLiF4晶体的黄光激光器。选用单个蓝光激光二极管和两个蓝光激光二极管合束两种方式作为抽运源分别进行实验，通过温度调节系统解决晶体的产热问题，从而实现抽运光波长为573.9 nm的黄光激光输出。在吸收抽运功率为3.0 W的条件下，输出黄光激光的功率为297 mW，斜效率为12.3%。采用多层黑磷材料为调Q光开关，实现了黄光脉冲激光输出。在吸收抽运功率为2.8 W时，黄光脉冲激光的平均输出功率为54 mW，相应的脉冲宽度为766.8 ns，相应的脉冲能量为2.1 μJ。
激光器 黄光激光 被动调Q技术 Dy-Tb∶LuLiF4 中国激光
2023, 50(22): 2201006
1 北京农业信息技术研究中心, 北京 100097
2 广东工业大学信息工程学院, 广东 广州 510006
基于可见光谱的农作物病害自动化识别和诊断是一个具有挑战性的研究领域, 但现有基于卷积神经网络进行病害识别的研究往往利用深层网络牺牲模型参数量来提高对单一农作物病害识别的准确率, 从而造成硬件资源的浪费。 为提高农作物病害识别的准确率且避免深层网络的使用, 该研究将注意力机制引入农作物病害识别领域, 提出了一种基于可见光谱和改进注意力机制的浅层农作物病害识别模型, 设计了新的注意力模块SMLP和农作物病害识别模型SMLP_ResNet。 利用卷积层代替全连接层设计参数量较少的残差网络(ResNet), 然后利用SMLP、 归一化结构(Batch Normalization)和残差模块(Res_block)得到改进的残差模块单元(SMLP_Res), 其中SMLP由全局池化和多层感知机组成, 建立各通道间依赖关系。 多层感知机使用三层网络结构, 将全局特征的通道维度提升至两倍, 然后对其通道维度进行两次降维, 恢复至原始维度, 减少了全局特征损失。 SMLP_Res可对通道中的病害特征重校准, 减少对识别任务无效的冗余信息, 最后构建农作物病害识别模型SMLP_ResNet, 在减少模型层数同时提高其识别率。 使用两个不同难度的多种植物和病害混合的公开数据集AI Challenger 2018 和Plant Village验证本文模型。 实验结果表明, SMLP_ResNet模型在18、 50和101层时达到了较高的识别率, 其中SMLP_ResNet18模型效果最佳, 在两个数据集中的病害识别率分别为86.93%和99.32%。 SMLP_ResNet18的准确率不仅高于改进前的ResNet18和SENet18网络, 还高于其他研究者提出的模型的准确率, 且模型权重大小为48.6 MB, 仅约为AlexNet网络权重的五分之一, 能够在模型参数量较小的情况下实现较高的病害识别率。 从Grad-CAM生成的热力图中可看出SMLP_ResNet18相比于其他模型更关注于叶片病害部位的特征, 其背景信息以及叶片健康部位的权值较小。 该研究所提出的SMLP_ResNet18模型实现了浅层网络下的高精度识别, 提高了对叶片病害区域的辨识度, 减少了背景等冗余特征的影响, 适用于面向多种农作物不同病害下的高精度识别。
病害识别 图像分类 注意力机制 残差网络 Disease recognition Image classification Attention Mechanism ResNet 光谱学与光谱分析
2022, 42(5): 1572
1 中国港湾工程有限责任公司，北京 100027
2 江苏省水利科学研究院材料结构研究所，扬州 225000
3 河海大学岩土力学与堤坝工程教育部重点实验室，南京 210024
泥炭土具有高含水率、高有机质含量、大孔隙比和低剪切强度等特点。化学固化常用于提升泥炭土地基承载力和抵抗变形能力。通过开展单向固结试验，研究了含水率、有机质含量、pH值、水泥掺量和掺料粒径对水泥固化泥炭土压缩模量和固结系数的影响。研究表明，随着水泥掺量和养护龄期增加，水泥水化反应生成的凝胶不断增长，固化土压缩模量随之增长。泥炭土初始含水率从600%降至300%后，固化土压缩模量增加了3.5倍。有机质含量从40%增至80%（质量分数）时，固化土压缩模量降低了50%。pH值从7.0降至3.5时，固化土压缩模量降低了15.8%。固化泥炭土的压缩模量和固结系数受含水率、水泥掺量影响最大，有机质含量次之，pH值影响最小。掺石英砂能提升固化泥炭土的压缩模量，且石英砂粒径越小，固化土压缩模量增幅越大。
高含水率 泥炭土 固化 压缩模量 固结系数 地基工程 high water content peat solidification compression modulus consolidation coefficient foundation engineering
1 射线束技术教育部重点实验室, 北京师范大学核科学与技术学院, 北京 100875
2 北京师范大学物理系, 北京 100875
红绿彩瓷器是我国陶瓷史上一种重要的釉上彩瓷器, 分析其彩料的化学组成和物相结构对其烧制工艺的研究有很重要的意义。 但由于瓷器表面的不平整和彩料分布的不均匀性, 导致其不满足传统的1 mm×10 mm线光源的X射线衍射仪对样品的测试要求。 而毛细管聚焦的X射线衍射仪采用点光源的方式照射样品, 毛细管X光透镜对Cu-Kα的能量有高达3个数量级的放大倍数, 同时具有低的发散度, 能实现样品直径100 μm的微区和直径3 mm的常规X射线衍射分析, 非常适合古陶瓷类样品矿物结构的无损分析的研究。 因此, 应用毛细管聚焦的微束X射线荧光谱仪和毛细管聚焦的X射线衍射谱仪对江西景德镇出土的清代红绿彩瓷的白釉和釉上彩料的化学成分和物相结构进行分析, 并对红绿彩瓷彩料中2 mm×2 mm感兴趣区域内多元素分布和矿物相的分布进行了二维扫描分析。 结果表明, Cu为绿彩的主要着色元素, 在绿彩中的含量为0.02%, 部分以Pb8Cu(Si2O7)3(PDF 31-0464)晶相形式存在; Fe为红彩的主要着色元素, Fe含量为1.63%, 部分Fe元素以Fe2O3(PDF 47-1409)的晶相形式存在; 其中Pb在绿彩和红彩中的含量分别为41.49%和6.29%, 其主要作用是使彩料的熔点降低, 部分Pb在700~800 ℃的烧制过程中与Cu元素和Si元素相结合以Pb8Cu(Si2O7)3(PDF 31-0464)晶相形式存在。 从扫描区域内的元素分布图和晶相分布图可以看出, 彩料原料中着色元素Cu和Fe的矿物晶相与Cu和Fe的元素分布不一致, 表明原料中原有的Cu和Fe的矿物晶相在烧制过程中基本上都消失了, 仅剩余或生成部分Fe2O3晶相; 白釉中存在莫来石晶相, 说明白釉是在高温下烧制而成; 其中Pb8Cu(Si2O7)3晶相的形成温度在750 ℃左右, 因此可以进一步说明清代红绿彩的绿彩料是在低温下烧制而成。 以上结果说明, 毛细管聚焦的微束X射线荧光和毛细管聚焦的微束X射线衍射谱仪在文物的科技研究中有着重要的应用前景。
红绿彩瓷 毛细管X光透镜 X射线衍射分析 微束X射线荧光分析 釉上彩瓷器 Red and green colored porcelain Ploycapillary X-ray optics Micro X-ray fluorescence spectrometer Micro X-ray diffractometer Overglaze colored porcelain
1 广东工业大学信息工程学院，广东 广州 510006
2 西北农林科技大学信息工程学院，陕西 咸阳 712100
3 国家农业信息化工程技术研究中心，北京 100097
4 北京交通大学交通运输学院，北京 100044
年龄变化是影响人脸识别模型性能的主要原因之一，为解决年龄变化所带来的模型识别率低的问题，提出了一种基于深度学习的跨年龄卷积神经网络模型（CA-CNN）用于跨年龄人脸识别。首先，利用卷积神经网络提取人脸图像中的深度人脸特征；然后，提出一种高效的卷积注意力模块从深度人脸特征中获取年龄特征，并结合多层感知机和多任务监督学习，将深度人脸特征非线性分解为年龄特征和身份特征；最后，为了更好地区分身份特征和年龄特征，提出了一种批核典型相关性分析模块对分解后的身份特征和年龄特征进行相关性分析。经过对抗性学习训练后，相关性最小化，实现了跨年龄人脸识别。所提模型在MORPH Album 2数据集上的rank-1识别准确率达到了99.03%，在CALFM数据集上的人脸验证等错率为9.8%，表明了所提模型的有效性。
机器视觉 人脸识别 深度学习 注意力模型 相关性分析 跨年龄 激光与光电子学进展
2022, 59(2): 0215001
本文研究了激光焊接参数电流、电压对焊缝成形以及等离子体的电子温度的影响, 建立了焊接参数电流、电压与焊缝熔深和熔宽的关系, 探究了激光焊接等离子体的电子温度与焊接质量及焊接过程稳定性的关系。研究结果表明, 等离子体的电子温度随着焊接电压和焊接电流的增大而增大, 焊接电流与等离子体的电子温度间呈一定的二次函数关系, 焊接电压与等离体子的电子温度基本呈线性关系; 焊接电流与成形的焊缝的熔深和熔宽有一定的线性关系, 熔深和熔宽均随着焊接电流的增大而增加; 焊接过程中等离子体电子温度的波动情况可以反映焊接过程的稳定性, 当焊接过程不稳定时, 等离子体的电子温度也随之发生波动。
激光焊接 焊接参数 等离子体电子温度 熔深 熔宽 laser welding welding parameters plasma electronic temperature melting depth melting width
成都医学院公共卫生学院, 四川 成都 610500
生物吸附法以其材料易得、 吸附效果好、 易解析、 环境友好等优点而被广泛的应用于水溶液中低浓度重金属离子的吸附去除。 光谱学显示苦荞茶含有多种基团且表面结构疏松, 对水溶液中金属离子具有一定吸附潜力。 探讨苦荞茶对水溶液中铅、 铜、 镉、 锌、 铬离子吸附作用光谱分析。 采用扫描电镜(SEM)、 能谱分析(EDS)、 傅里叶红外光谱(FTIR)对苦荞茶吸附铅、 铜、 镉、 锌、 铬前后进行表征, 初步解析苦荞茶对水溶液中铅、 铜、 镉、 锌、 铬离子吸附作用。 使用等温吸附方程(Langmuir, Freundlich, Temkin和Dubinin-Radushkevich) 与动力学方程(准一级、 准二级和颗粒内扩散)来评价苦荞茶对水溶液中铅、 铜、 镉、 锌、 铬离子吸附方式及行为。 响应面法是一种数学建模的优化方法, 能回归拟合各因素与实验结果之间的函数关系, 从而确定实验因素及其交互作用对目标值的影响程度。 采用响应面法考察目标离子初始浓度(A)、 吸附剂颗粒大小(B)、 吸附剂投加量(C)和吸附时间(D)四个因素对苦荞茶吸附水溶液中铅、 铜、 镉、 锌、 铬离子能力的影响作用及程度。 等温吸附方程显示, 苦荞茶对水溶液中铅、 铜、 镉、 锌、 铬离子吸附方式以多层吸附方式为主, 伴有其他吸附类型, 苦荞茶对目标重金属吸附量排序为: 铅＞镉＞铜＞锌＞铬, 即为: 30.67＞16.18＞13.85＞10.81＞8.43 mg·g-1。 动力学方程与苦荞茶扫描电镜(SEM)提示, 苦荞茶对水溶液中铅、 铜、 镉、 锌、 铬离子吸附过程符合准二级动力学, 其吸附速率由液膜扩散和颗粒内扩散作用共同控制, 而且苦荞茶表面疏松的结构出现表面趋于平滑, 孔洞出现融合的现象。 能谱分析(EDS)与傅里叶红外光谱(FTIR)证实了水溶液中铅、 铜、 镉、 锌、 铬离子被苦荞茶所吸附, 苦荞茶中-OH, -CH2, -CH3, CO, -NH, -C-O, CH基团参与水溶液中铅、 铜、 镉、 锌、 镉离子结合吸附作用并存在同一类型的基团吸附结合不同目标离子的现象。 响应面法构建考察因素影响苦荞茶对水溶液中铅、 铜、 镉、 锌、 铬离子去除能力模型, 其调整回归决定系数分别为Adj R2Pb=97.10, Adj R2Cu=98.44, Adj R2Cd=94.55, Adj R2Zn=92.71, Adj R2Cr=97.02, 说明非线性模型可用来评价考察因素对苦荞茶吸附水溶液中铅、 铜、 镉、 锌、 铬离子影响作用。 响应面法分析表明, 考察因素［离子初始浓度(A)、 吸附剂颗粒大小(B)、 吸附剂投加量(C)和吸附时间(D)］对铅、 铜、 镉、 锌、 铬离子去除率影响作用大小排序为: 铅离子(A＞D＞B＞C)、 铜离子(A＞C＞D＞B)、 镉离子(A＞B＞C＞D)、 锌离子(B＞C＞A＞D)、 铬离子(C＞B＞D＞A)。 研究结果说明, 苦荞茶对水溶液中铅、 铜、 镉、 锌、 铬离子具有良好的吸附作用, 为苦荞茶拓展新的应用途径提供了参考依据。
生物吸附 苦荞茶 响应面法 重金属离子 Biosorption Tartary buckwheat tea Response surface methodology Heavy metal ions
1 中国人民解放军理工大学通信工程学院, 江苏 南京 210093
2 镇江船艇学院动力指挥系, 江苏 镇江 212003
为了拓宽微波光子滤波器应用,综述了基于非相干和相干体制来提高微波光子滤波器带外抑制比的现有方案,分析了各方案的优缺点;利用载波抑制的单边带调制外腔光注入分布反馈式(DFB)激光器的方式实现了单通带微波光子滤波,该方法消除了DFB腔内的四波混频效应,将单通道微波光子滤波器的带外抑制比由原来的20 dB提高至32.3 dB,最后探讨了进一步提高带外抑制比的途径。
光通信 微波光子滤波器 带外抑制比 光注入 激光与光电子学进展
2018, 55(2): 020005
Author Affiliations
Abstract
School of Science, Dalian Jiaotong University, Dalian 116028, China
Photoassociation via reverse ladder transition controlled by two and four laser pulses is investigated using the time-dependent quantum wave packet method. The calculated results show that the amplitudes of the pulses have an enormous effect on the target population and total yield of association. For the target state with a high energy level, the population of background states can reduce the state-selectivity. Although, the total yield of association is decreased, the four pulses can induce the population transferring to low vibrational levels, and the state-selectivity of the target state is high.
020.4180 Multiphoton processes Chinese Optics Letters
2018, 16(6): 060201
1 吉林大学物理学院, 肇庆学院(526061), 吉林 长春 130021
2 Departament de Física Aplicada-IDF. Universitat Politècnica de València, Camí de Vera s/n, 46022 València, Spain
复杂的氧化锌复合材料在光电设备方面有着很大的潜在应用。 报道一种特殊 “果球”的模拟生长——由Al2O3, Au和ZnO制成的天然 “法国梧桐悬铃坚果”。 这种“法国梧桐悬铃坚果”表面有许多小的、 溅射在Al2O3表面上的金纳米粒子层。 通过电沉积技术合成的ZnO针型在金纳米粒子层上可以很好的生长。 单色散针(或者六角形纳米柱)的获得有着有不同的分布密度。 所制备的样品在扫描电子显微镜(SEM)下观看, 像组合起来的“法国梧桐悬铃坚果”。 还研究了6 000 ℃下样品的光致发光(PL)和其他特征。 尖锐的束缚激子(BE)的和纵光学声子LO-phonon 的光谱线意味着ZnO微纳结构有着高品质的光学特性。
ZnO的六角形纳米柱 Al2O3-Au-ZnO的纳米结构 光致发电 电沉积 Hexagonal columns of ZnO Al2O3-Au-ZnO nanostructure Photoluminescence Electrodeposition 光谱学与光谱分析
2016, 36(10): 3394
