传统红外与可见光融合图像在复杂环境下存在细节缺失, 特征单一导致目标模糊等问题, 本文提出一种基于卷积神经网络结合非下采样轮廓波变换(non-subsampled contourlet transform, NSCT)的红外与可见光图像进行融合的方法。首先, 通过卷积神经网络提取红外与可见光目标特征信息, 同时利用 NSCT对源图像进行多尺度分解, 得到源图像的高频系数与低频系数; 其次, 结合目标特征图利用自适应模糊逻辑与局部方差对比度分别对源图像高频子带与低频子带进行融合; 最后, 通过逆 NSCT变换得到融合图像并与其他 5种传统算法进行对比; 实验结果表明, 本文方法在多个客观评价指标上均有所提高。
图像融合 卷积神经网络 非下采样轮廓波变换 模糊逻辑 image fusion, convolutional neural network, NSCT,
1 西安建筑科技大学机电工程学院，陕西 西安 710055
2 西安建筑科技大学建筑设计研究院，陕西 西安 710055
综合性体育场馆的场地照明存在灯具数量多、使用率低、初投资大等问题，基于此，对标Ⅴ级照明标准，以耗电量为优化目标，选择贪心算法，提出针对手球场地的灯具位置和投射角度优化方案。基于现有灯具，进一步提出针对篮球、排球场地灯具开关数量及投射角度优化调节方案。以“十四运”某场馆为例，相比于人工布灯，优化设计后手球场地LED灯具数量减少16盏，总功率下降19416 W，耗电量减少26%，篮球、排球场地灯具耗电量分别下降31%和56%。可见基于贪心算法的照明系统优化设计可以有效减少场地灯具数量，不同比赛项目间灯具优化调节提高了灯具利用率，不但节约了前期购置及安装成本，而且在后期运行阶段节能效果显著。
光学设计 场地照明 综合性体育馆 贪心算法 照明标准 节能 激光与光电子学进展
2022, 59(17): 1722002
传统的多尺度红外与可见光图像融合方法，所提取的图像特征固定，并不能很好的应用于各类复杂的图像环境，而深度学习可以自主选择合适图像特征，改良特征提取单一性问题，因此提出一种基于卷积神经网络与非下采样剪切波变换（NSST）相结合的红外与可见光图像融合方法。首先，用卷积神经网络提取红外目标与背景的二分类图，利用调频（FT）显著性检测算法对分类图进行精准分割，同时，利用NSST将源图像多尺度、多方向进行分解；其次，利用目标显著性结合自适应模糊逻辑算法进行低频子带融合，利用高频系数局部方差对比度方法进行高频子带融合；最后，通过NSST逆变换得到融合后图像。实验结果表明：相比于传统图像融合算法，该方法在信息熵、平均梯度、空间频率、互信息和交叉熵等多个客观评价指标上至少分别提高了0.01%、0.30%、1.43%、2.32%、1.14%。一定程度提高了融合图像对比度，丰富了背景细节信息，更有利于人眼识别，可以广泛的应用于光电侦察、光电告警、多传感器信息融合等光电信息领域。
图像融合 卷积神经网络 显著性提取 非下采样剪切波变换 模糊逻辑 image fusion convolutional neural network saliency extraction NSST fuzzy logic 红外与激光工程
2022, 51(3): 20210139
提出一种基于中阶梯光栅和数字微镜器件(DMD)的高分辨率C波段可调谐光纤激光器。利用DMD的灵活波长调谐性能和中阶梯光栅的高分辨率特性,在该激光器中设计了具有交叉色散结构的光路准直系统,实现了激光器高精度波长调谐功能。研究结果表明:通过在DMD上远程加载全息图,该激光器可实现1542~1558 nm波长范围内的灵活调谐,调谐精度为0.036 nm,输出信号的3 dB线宽小于0.02 nm,边模抑制比超过40 dB。在室温下,1 h内信号中心波长的漂移小于0.013 nm,功率涨落小于0.07 dB。
激光器 光纤激光器 可调谐激光器 中阶梯光栅 数字微镜器件 光学学报
2019, 39(10): 1014001
1 中央民族大学理学院, 北京 100081
2 北京交通大学理学院, 北京 100044
基于有机共轭聚合物聚[2-甲氧基-5-(2-乙基己氧基)-1,4-苯乙炔](MEH-PPV)的脊形波导,利用光子晶体特殊的光调制特性,模拟设计了一维边发射有机光子晶体激光器。利用光子晶体的带隙结构和带边效应构建了由光子晶体全反镜和透反镜形成的谐振腔,在谐振腔内的脊形波导上引入一维缺陷型光子晶体,利用光子晶体缺陷模特性抑制了多纵模竞争,并在此基础上分析了复合结构所导致的边界模效应,得出此类非金属微腔激光器腔长设计的经验公式。模拟结果表明该一维边发射有机光子晶体激光器可实现中心波长为588 nm、半峰全宽为0.131 nm的单纵模激光输出。
激光器 光子晶体激光器 边发射激光器 时域有限差分法 有机半导体
1 北京交通大学理学院, 北京 100044
2 中央民族大学理学院, 北京 100081
基于有机半导体发光材料,研究了低折射率对比度下八重准晶结构中双缺陷微腔之间的缺陷模的耦合特性。研究结果表明,在八重准晶双9孔缺陷情况下,缺陷模不但发生了分裂,还出现了一个由双缺陷微腔与中间散射体所构建的复合腔新模式。在此基础上,利用缺陷模的三维场分布和模式之间的相位关系,揭示了模式耦合的物理机制,这为后续可见光波段有机半导体光子晶体器件的设计与制备提供了理论依据。
材料 准晶 缺陷模耦合 低折射率对比度 复合腔
1 中央民族大学理学院, 北京 100081
2 北京交通大学电子信息工程学院， 北京 100044
3 北京邮电大学电子工程学院, 北京 100876
光纤激光器在光纤通信、光纤传感、光谱测量等众多领域有着广泛应用。设计并研制了一种基于数字微镜器件（DMD）实现滤波功能并具有多个输出端口的宽带连续可调谐掺铒光纤激光器。用行波速率方程模型对激光器的输出特性进行理论分析和仿真研究；在此基础上，搭建了具有8个输出端口的宽带可调谐掺铒光纤激光器实验系统；结果显示：各端口输出波长范围为50 nm，完整覆盖了整个C波段，并拓展到了S和L波段；激光器的阈值抽运功率为17 mW, 输出激光的3 dB带宽小于0.02 nm，边模抑制比大于50 dB。激光器在100 min内输出稳定性的实验测试结果表明，输出激光的功率波动小于0.4 dB，波长抖动小于0.02 nm。
激光器 光纤激光器 数字微镜器件 可调谐光学滤波器 多端口可调谐激光器 激光与光电子学进展
2018, 55(7): 071403
Author Affiliations
Abstract
1 Century College, Beijing University of Posts and Telecommunications, Beijing 102101, China
2 State Key Laboratory of Information Photonics and Optical Communications, Beijing University of Posts and Telecommunications, Beijing 100876, China
3 College of Science, Minzu University of China, Beijing 100081, China
4 Western Australia (WA) Center of Excellence for MicroPhotonic System, Electron Science Research Institute, Edith Cowan University, Joondalup, WA 6027, Australia
A stable three-channel dual-wavelength fiber ring laser is proposed and experimentally demonstrated. The digital micromirror-device (DMD) processor can select and recirculate any dual waveband from the gain spectrum of the erbium-doped fiber at each channel. The uniform and stable dual-wavelength oscillation is obtained by a highly nonlinear photonic crystal fiber, which causes two degenerate the four-wave-mixing processes. By loading different reproducibility diffraction gratings on the optoelectronic DMD processor, the laser can be operated stably in a three-channel dual-wavelength scheme at room temperature. The power fluctuation of each laser channel is less than ～0.02 dB.
140.3500 Lasers, erbium 140.3510 Lasers, fiber 140.3515 Lasers, frequency doubled Chinese Optics Letters
2015, 13(4): 041404
1 北京邮电大学 世纪学院，北京 102101
2 北京邮电大学 信息光子学与光通信国家重点实验室，北京 100876
3 中央民族大学 理学院，北京 100081
4 埃迪斯科文大学郡达拉普分校 电子科学研究所，澳大利亚 西澳大利亚州 6027
提出一种稳定的波长间隔可调谐的双波长单纵模环形光纤激光器.在复合环形谐振腔中，采用由数字微镜装置（DMD）滤波器和两个不同长度的次级环形谐振腔组成的多重滤波的方式来选择激光器的工作模式.其中，DMD滤波器可以从掺铒光纤的自发增益谱中任意选择两个波长并将它们耦合进光路中；次级环形谐振腔作为模式滤波器，可以保证激光器输出单纵模激射；利用非线性光子晶体光纤（HN-PCF）的四波混频（FWM）效应，使激光器输出均衡平稳的双波长激射.在室温条件下，不用移动实验装置中的任何器件，通过将位置不同的光栅映射在DMD滤波器上来实现双波长间隔可调谐，调谐范围为0.165 nm到1.08 nm，调谐步长为0.055 nm.
数字微镜装置滤波器 四波混频效应 单纵模 digital micro-mirror device four-wave-mixing effective single-longitudinal-mode 红外与毫米波学报
2015, 34(6): 0694
可重构光分插复用器(ROADM)和多维光交叉连接(OXC)作为实现下一代动态全光网络的关键设备受到了光通信领域研究机构和产业界的高度重视。1×N 端口波长选择开关(WSS)是目前及下一代ROADM 的核心器件。针对现有WSS 存在的光学系统复杂、系统插损与端口串扰大，以及端口数和通道数有限等不足，提出一种具有通带调谐灵活性的基于硅基液晶处理芯片(LCoS)的1×32 高端口数WSS。通过软件远程控制LCoS 上加载的全息相位图像，使光通信C 波段密集波分复用(DWDM)信号中任意一个或一组波长灵活切换至任意输出端口输出，各波长通道切换独立可控。研究结果表明：系统插入损耗为5 dB~25 dB；栅格为100 GHz 时波长信道的3 dB 带宽均为40 GHz；带宽从50 GHz 起连续可调，调谐步长1 GHz。这一研究为M×N 高端口数WSS 的研制奠定了坚实的理论实验基础。
光通信 波长选择开关 硅基液晶空间光调制器 可重构光分插复用器 激光与光电子学进展
2015, 52(12): 120605
