湘潭大学 物理与光电工程学院, 湘潭 411105
近年来, 随着神经网络的发展, 多种光电神经网络框架相继提出, 在图像和语音处理等方面表现出强大的应用潜力。设计一种新型的基于透明介质成像的光学散射神经网络框架。描述透明介质双向散射传播的物理特性, 采用多层堆叠散射介质构建神经网络单层智能单元, 并利用非线性光电材料薄膜实现非线性激活, 级联单层智能单元构建深度网络物理模型; 根据双向散射物理模型构造对应的双向数字复值神经网络, 并根据复值求导链式法则推导数字权重更新的后向传播算法,其复值网络权重参数通过调控散射介质的物理参数来实现; 在MNIST数据集上验证其智能分类的有效性。
透明散射成像 光学散射矩阵 双向复值神经网络 后向传播算法 transparent scattering imaging optical scattering matrix bidirectional complex-valued neural network backpropagation algorithm
1 湘潭大学材料科学与工程学院, 湖南 湘潭 411105
2 湘潭大学物理与光电工程学院, 湖南 湘潭 411105
基于广义Lorenz-Mie理论,对蓝宝石晶片中微体缺陷的散射特性进行了仿真,分析了散射光接收位置、缺陷大小、入射光波长对散射光强的影响。结果表明:前向散射方向上的空间散射光强信息量最大,检测结果最准确;缺陷大小对散射光强分布具有显著影响,可以将散射光强分布曲线的特征作为判断缺陷大小的依据;入射光波长越小,测量越准确。
散射 Mie理论 蓝宝石晶片 微体缺陷 无损检测
四川大学光电科学技术系, 四川 成都 610064
在条纹反射摄影测量中，由于产生条纹图形的液晶显示器不直接出现在摄像机的视场范围内，摄像机与液晶显示器之间的位姿标定是条纹反射摄影测量的主要难点。为了简化标定过程，提出了采用平面镜直接对液晶显示器上的条纹反射3次并利用固定摄像机接收反射条纹，通过对摄像机与条纹虚像之间的3次位姿评估，完成摄像机与液晶显示器的位姿标定的方法。在镜面面形测量中，利用两者之间的位姿关系可以将待测点的反射光线和入射光线统一在摄像机坐标系下，完成光线的三角交会，实现镜面面形测量。数值模拟和实验结果表明，此方法简单易行，且精度较高。
测量 镜面反射 位姿评估 条纹分析 摄影测量
四川大学光电科学技术系, 四川 成都 610064
为了简化相位测量偏折术的系统标定，并减少系统标定和图像噪声对测量精度的影响，提出在相位测量偏折术中引入自由参考系，并在自由参考系内对测量结果进行光束法平差。 由于基于梯度恢复面形的相位测量偏折术缺少绝对高度信息，因而不能直接进行光束法平差，自由参考系使入射光线和反射光线处于同一个坐标系内，通过光线三角交会计算自由参考系下的待测点三维坐标。根据待测点与其对应入射光线共线的几何约束，采用约束光束法平差对摄像机内外参数和面形三维坐标同时进行优化，使重投影误差最小。数值模拟和实验结果表明，光束法平差可以提高相位测量偏折术的测量精度。
测量 光学三维测量 镜面反射 相位测量偏折术 光束法平差 光学学报
2011, 31(12): 1212007
四川大学光电科学技术系， 四川 成都 610064
提出基于全局位姿评估的条纹反向视觉测量。利用带测头的摄像机拍摄二维正弦条纹，根据傅里叶分析提取的平面特征点全局评估摄像机位姿，进而测量测头的球心坐标。 摄像机的位姿评估是条纹反向视觉测量的关键技术，在测头标定和坐标测量中均需要进行位姿评估。位姿评估的误差函数包括重投影误差和物空间误差两类，两者在基于平面的位姿评估中均存在两个局部极小值，采用全局位姿评估算法可以避免误差函数陷入局部极小以高精度获取摄像机位姿，完成测头标定和坐标测量。实验结果表明，该方法可以高精度测量物体的三维坐标。
机器视觉 反向视觉测量 全局位姿评估 正弦条纹 傅里叶分析
1 四川大学 电子信息学院,成都 610064
2 西南技术物理研究所,成都 610041
为了研究菲涅耳域光学图像加密系统的解密过程,提出了一种根据对称图像加密密文恢复原图像的方法。采用密文全息的逆菲涅耳变换重构出频谱强度,用CCD接收后送入计算机,根据离散菲涅耳变换的相关和复卷积的性质,对其系数进行分类和排列,可以恢复出入射光波,即可恢复原图像。并研究了对称偏差对解密图像质量的影响。结果表明,此方法可以通过离散菲涅耳衍射解密出原对称图像。
信息光学 双随机加密 菲涅耳衍射 自相关 复卷积 对称图像 information optics dual-random encryption Fresnel diffraction autocorrelation complex-convolution symmetrical image
1 四川大学 电子信息学院,成都 610064
2 西南技术物理研究所,成都 610041
为了研究1064nm激光大气气溶胶粒子的散射特性,利用Mie散射累积相乘算法,对函数迭代式进行简化,减少存储数组,对无穷迭代进行有效截断,减少迭代次数。通过模拟得到单分系和多分系的散射分布特征,得出散射强度主要集中在前向小角度散射的结论,并讨论了散射光的偏振特性,得出散射光存在完全偏振光的结论。结果表明,改进算法具有收敛速度快、精度高的优点。
散射 Mie散射 激光大气通信 气溶胶 散射分布 scattering Mie scattering laser atmosphere communication aerosol scattering distribution
1 四川大学 电子信息学院,成都 610064
2 西南技术物理研究所,成都 610041
为了研究如何从脉冲种子光经放大器后获得能量为毫焦级、纳秒级脉宽的激光脉冲,以及重频、受激喇曼效应对输出激光脉冲的影响,采用基于主振荡动率放大方式建立了3级脉冲双包层掺Yb光纤放大器的瞬态理论模型。在不同重频下对能量为10nJ、脉宽为100ns的脉冲种子光经放大后的脉冲能量、峰值功率、平均功率、脉宽及受激喇曼效应进行了数值模拟。计算数据表明,当重频小于200Hz时输出激光脉冲的能量、波形受重频的影响很小,可以忽略不计,在适当参量下受激喇曼效应对各级放大输出几乎没有影响。结果表明,适当选择3级光纤放大器的各项参量可以实现毫焦级的激光脉冲输出。
激光器 掺镱脉冲光纤放大器 高功率 主振荡功率放大 重频 受激喇曼效应 lasers Yb-doped pulse fiber amplifier high peak power master oscillator power amplifier repetition rate stimulated Raman scattering
1 四川大学电子信息学院, 四川 成都 610064
2 西南技术物理研究所, 四川 成都 610041
对主振荡功率放大器(MOPA)方式脉冲抽运双包层掺镱脉冲光纤放大器进行了理论研究, 分析了放大中抽运脉冲、激光脉冲和拉曼斯托克斯光脉冲的相互作用过程。对增益光纤中上能级粒子数密度随抽运时间的变化进行了分析, 求出了最佳抽运脉冲宽度。随着抽运功率的增加, 放大过程中出现的受激拉曼效应(SRS)将抑制激光脉冲能量的增加, 当采用最佳抽运功率时激光脉冲的能量可达到最大值。分析了光纤长度、纤芯直径对最佳抽运功率、激光脉冲和一级斯托克斯光脉冲的影响。结果表明, 当最佳抽运功率时, 采用纤芯较粗、长度较短的增益光纤, 可以抑制受激拉曼效应, 提高激光脉冲的能量与峰值功率。
激光器 掺镱脉冲光纤放大器 脉冲抽运 受激拉曼效应(SRS) 重复频率
