针对图像边缘的实时提取问题, 设计了一种基于经典高斯-拉普拉斯算子 (LoG 算子)的量子 LoG 图像边缘检测算法。通过在经典计算机上利用 Matlab 软件对该量子 LoG 算法进行模拟仿真计算, 证明了该量子 LoG 算法可以快速、有效地实现对图像边缘的识别与提取。此外, 还考察了两类退相干效应对此算法的影响。计算结果表明, 相较于目前已有的相关量子图像边缘检测算法, 量子 LoG 算法具有更好的抗噪特性。

光电探测器因可将光信号转换为电信号而被广泛地应用于视频成像、光通信、生物医学成像和运动检测等方面。但由于所采用的传统光电探测器材料对其性能带来的局限性和日益增长的新需求之间的矛盾, 使得寻找新的材料迫在眉睫。近年来新兴的二维材料为制备更高性能的探测器提供了全新的材料研究平台, 其中石墨烯以其独特的电学、光学与热学特性成为下一代高性能光子学最有希望的候选材料之一。本文系统地综述了不同光响应机制下石墨烯基光电探测器研究现状, 并在此基础上对当下不同石墨烯基光电器件发展前景进行了细致的讨论和展望。

基于深层卷积神经网络的特征学习能力,提出了一种基于全卷积神经网络的焊缝特征提取方法。该方法利用全卷积神经网络将包含焊缝特征信息的像素预测出来,通过融合低层与高层特征信息来补充焊缝边缘的特征信息。研究结果表明:所提方法能在强烈弧光和烟尘干扰下准确地提取出焊缝位置,具有抗干扰能力强、识别准确的优点。

采用生成函数和纠缠交换的方法,研究了混态情况下量子小世界网络的纠缠渗流。基于理论计算 及数值模拟,分析了小世界网络归一化平均集团的大小和路径长度的关系。结果表明小世界网络在较短的 路径下具有较大的平均集团。进一步阐明了量子小世界网络具有较大的聚类特性和较短的平均距离,发现平 均集团随着保真度的增加而增大,且增大小世界网络的平均度可以降低信息传递所需的保真度。通过对混态 进行纠缠交换可提高最大纠缠态的保真度,说明纠缠交换可以优化量子小世界网络的纠缠渗流。

提出了一种易研制的高双折射双零色散波长新型光子晶体光纤。其包层由采用2种不同尺寸的圆形空气孔按照类矩形和三角形晶格排列而成。运用全矢量有限元法对其光学特性进行理论模拟分析, 结果表明, 当d1=0.80 μm, d2=1.10 μm, Λ=1.00 μm时, 在1.55 μm波长处获得2.59×10-2的双折射, 且在X、Y偏振方向的非线性系数分别为46 km-1·W-1和36 km-1·W-1。同时, 该光纤在可见光和近红外波段具有2个零色散点, 色散点间距为0.68 μm。通过设置合理的参数, 双零色散点位置、色散点间距以及色散曲线的平坦性可调。采用现有拉制工艺, 该结构的光纤易于研制, 有利于该光纤在超连续谱产生、偏振系统控制、光纤传感等领域的大规模应用。

通过在节点间建立成对纠缠态,构造了一个量子无标度网络。通过局域化纠缠交换的方式对网络中的节点进行随机攻击以及等概率地使网络中的节点发生蓄意故障, 对比其纠缠渗流阈值变化。结果表明随机攻击下的阈值明显变小,蓄意故障下的阈值明显增大,体现了量子无标度网络的鲁棒性与脆弱性;纠缠浓缩下的量子无标度网络在随机攻击与蓄意故障下仍具有鲁棒性与脆弱性,但 较纠缠浓缩前的鲁棒性变弱,说明真实网络具有较好的鲁棒性。

研究了三粒子纠缠随观测者加速的变化情况,发现纠缠随着加速度的增加而减少,当观测者 都加速时π-tangle减小最快。讨论了量子信息的分布,纠缠和互信息都会重新分布到物理上不可 到达的区域;相对论效应下的保真度随观测者加速度的增加而减少,一定程度上说明了纠缠和保真度是有关联的。

利用纠缠渗流的方法,在量子随机网络中任意两个节点间建立远距离纠缠态,同时 进行了局部纠缠交换的操作。通过此操作改变了网络中局部节点间的连接情况,也使整个网络的 拓扑结构发生变化。重点探讨了局部操作对量子随机网络鲁棒性的影响,这种影响通过纠缠渗流的 阈值变化情况来体现。通过理论分析和数值模拟,发现有操作时度大的节点数目明显增多,遭受随机 攻击后的阈值变化也较小。这说明进行局部纠缠交换操作能够大幅度提高量子网络受到攻击后的连接鲁棒性。

利用光纤镜头和彩色工业摄像机实时采集激光切割厚板中切割点的图像，从彩色图像中分别选取蓝色、绿色和红色通道图像，分析各通道图像的特点和切割点的几何形状特征。首先以激光焦点在图像中的位置为中心建立坐标系，以x轴方向为起始，45°为间隔向8个方向搜索激光切割区域的边缘点，根据边缘点到坐标原点的距离信息确定激光切割方向和切割顶点；建立边缘识别用抛物线模型，根据边缘处存在灰度特征、梯度特征和方向特征设计识别目标函数，识别切割顶点两侧边缘，进而识别整个切割点处的几何形状。实验表明识别方法具有良好的适应性、准确性和实时性。

利用线性量子变换理论(LQTT)，导出在Fock空间中连续变量两体纠缠态的量子涨落计算的一般公式，并讨论此纠缠态的压缩特性。通过线性拟合的方法，得到当涨落度 和纠缠熵分别出现极值时，态参数之间关系。结果显示当达到较大纠缠时，该态的压缩程度也较大，除此以外还得到了涨落度随参数和纠缠熵的变化关系。 举例说明此公式在计算双模压缩真空态和单边双模压缩真空态的量子涨落中的应用。