1 北京城乡建设集团有限责任公司, 北京 100067
2 山东交通学院 交通土建工程学院, 济南 250357
光面爆破是硬岩隧道控制开挖的主要方法, 由于爆破破岩机理与过程复杂, 炮孔与装药参数设计粗放, 因此实现隧道全断面光滑轮廓开挖较为困难。以寨山隧道Ⅲ级硬岩段工程为研究背景, 首先采用大量的爆破试验和调查研究的方法, 发现原爆破方案下, 爆后隧道洞周轮廓拱部至边墙存在超挖、欠挖分布, 以及存在盲炮、二次爆破施工等问题; 其次, 依据相关规范和工程经验, 提出了光面爆破炮孔与装药参数的优化措施, 包括减小周边眼间距、增加内圈眼数量、水袋间隔装药、炮泥堵塞和减小单孔装药量。结果表明: 合理设计光爆层炮眼数量、单孔装药量, 采用水袋间隔装药与炮泥堵塞, 可提高装药爆炸能量的利用率, 实现光爆层岩体的均匀破碎, 有利于控制洞周岩体超欠挖。采用优化的光面爆破参数, 爆后隧道全断面轮廓成形光滑、圆顺, 炮孔残痕清晰, 有利于提高隧道开挖质量和加快隧道整体施工进度。研究成果可为类似硬岩隧道全断面光面爆破开挖参数设计与优化提供一定的技术与方法借鉴。
Ⅲ级硬岩 隧道工程 全断面 光面爆破 现场试验 class Ⅲ hard rock tunnel engineering full face smooth blasting field test
1 哈尔滨工业大学 光电子技术研究所 可调谐激光技术国家级重点实验室，黑龙江 哈尔滨 150001
2 复杂系统控制与智能协同技术重点实验室，北京 100074
Geiger mode Avalanche Photo Diode(Gm-APD)激光成像雷达三维重构算法的目标检测率、目标还原度等受预处理影响较大，不适当的预处理会导致目标缺失，信噪比降低。预处理通常使用高斯函数或双高斯函数进行卷积，滤波函数中不合适的方差同样会导致目标复原度变低。针对此问题，分析双高斯函数预处理方差组合对探测概率的影响，同时通过Monte Carlo仿真，分析固定激光能量下，固定帧数、不同背景噪声的最佳方差组合变化。拟合得到不同背景噪声水平下的最佳方差模型。最后使用真实实验进行验证，方差模型求得的最佳方差组合可达到实际90%以上最佳目标还原度。该模型对于实际信号处理具有理论指导作用。
激光成像雷达 双高斯预处理 Gm-APD Gm-APD lidar double Gaussian function preprocessing 红外与激光工程
2020, 49(S2): 20200388
1 国家电网甘肃省电力公司信息通信分公司, 兰州 甘肃 730000
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
作为一种新兴的光通信物理层安全技术,量子噪声流加密结合了数学复杂度和物理复杂度,具有高安全、高速率、长跨距、结构灵活、与现有光纤通信系统高度兼容等优点。详细阐述量子噪声流加密的研究现状和基本原理,在密钥协商方面,对比了量子噪声流加密的Y-00协议与量子密钥分发的BB84类型协议,概述量子噪声流加密的关键技术方案。介绍了量子噪声流加密的典型应用案例,提出一种统一协商信道和传输信道的内生安全光通信系统,并进行了实验验证。最后分析量子噪声流加密的发展趋势。
光通信 Y-00协议 量子噪声流加密 内生安全光通信 激光与光电子学进展
2020, 57(23): 230603
1 哈尔滨工业大学 光电子技术研究所 可调谐激光技术国家级重点实验室, 黑龙江 哈尔滨 150001
2 复杂系统控制与智能协同技术重点实验室, 北京 100074
3 中国空空导弹研究院, 河南 洛阳 471009
Geiger mode Avalanche Photo Diode(Gm-APD)激光成像雷达三维重构常用的峰值法对于异常峰会提取到错误的目标位置, 阈值选取整数会造成重构三维像信噪比不高及目标缺失等。针对此问题, 提出了基于加权一阶类高斯匹配滤波算法, 通过对脉冲回波触发频数直方图的拟合归一化得到权重窗口平滑直方图再次选取峰值位置进行重构。应用基于Poisson分布的Gm-APD触发模型理论推导得到该算法的探测率及虚警率表达式并与峰值法对比, 理论结果为使用基于加权一阶类高斯匹配滤波算法提取到目标的概率更高, 通过Monte Carlo仿真验证了理论推导结果。最后使用两种算法对真实实验数据进行三维重构, 主观及客观对比其重构得到的三维距离像, 基于加权一阶类高斯匹配滤波算法在复原效果上较峰值法有了明显提升。结果表明, 基于加权一阶类高斯匹配滤波算法在处理低信噪比、实时三维重构等方面具有良好的实际应用前景。
激光成像雷达 三维重构 Gm-APD Gm-APD Lidar 3D reconstruction 红外与激光工程
2020, 49(2): 0205006
针对红外与可见光图像融合时，易产生细节丢失、噪声抑制不佳等问题，本文提出了一种改进的滚动引导滤波融合算法。该算法充分利用了滚动引导滤波边缘和局部亮度保持特性，在通过均值滤波将输入图像分解为基础层与细节层的基础上，结合滚动引导滤波与高斯滤波获取输入图像的显著图，利用不同尺度参数的引导滤波对显著图优化得到权重图，将权重图作为权重分别指导基础层与细节层的融合，最后联合融合后的子图重构得到融合图像。针对 3类测试数据进行的融合实验表明，与非下采样轮廓波变换、基于引导滤波、基于显著性检测的两个尺度的图像融合等经典方法相比，本文方法得到的融合图像不但从主观视觉效果上细节信息更丰富、目标对比度加强，并且在非线性相关信息熵、相位一致性等 6项客观评价指标上均具有较好的效果。
滚动引导滤波 显著图 图像融合 权重图 the rolling guidance filter(RGF), the saliency fea
1 北京大学信息科学技术学院区域光纤通信网与新型光通信系统国家重点实验室, 北京 100871
2 大连理工大学电子与信息工程学院, 辽宁 大连 116024
详细给出了采用传输矩阵法(TMM)分析的基于相移超结构光纤布拉格光栅(SSFBG)的相位编/解码器的理论,提出了设计方法。以长度为127切普(chip)的二相位和四相位编/解码对为例,对设计结果进行了仿真验证,通过与文献中的结果对比,进一步说明了分析方法和设计方法的正确性。仿真还比较了四相位码的A族序列和二相位码的Gold序列对光栅写入精度的灵敏度,发现在相同码长条件下,四相位码对光栅相移制作控制精度的要求要高于二相位码。
光通信 光码分多址 相移超结构光纤布拉格光栅 时间相位编/解码器 传输矩阵法
1 厦门大学物理系，福建 厦门 361005
2 厦门大学电子工程系，福建 厦门 361005
利用高温熔融冷却法制备了直径为82．4μm的掺铒磷酸盐玻璃微球，并利用熔融拉丝法制备了锥腰直径为2．3μm的熔锥光纤与其进行耦合，发现了掺铒玻璃微球吸收光谱中出现的等间距分布的滤波谱线。利用光学微球腔理论讨论了玻璃微球吸收光谱中的形貌共振现象，计算出该耦合系统的品质因数为1．31×104。利用Mie散射理论计算了谱线的吸收峰位置和峰间间距，计算结果与实验结果相符合。最后比较了两种峰间间距算法的优劣。
回廊模 微球 磷酸盐玻璃 掺铒 结构共振 whispering gallery modes microsphere phosphate glass Er-doped structural resonance
