1 太原理工大学新型传感器与智能控制教育部/山西省重点实验室，山西 太原 030024
2 中国科学院长春光学精密机械与物理研究所应用光学国家重点实验室，吉林 长春 130033
3 广东工业大学广东省信息光子技术重点实验室，广东 广州 510006
4 中国工程物理研究院应用电子学研究所，四川 绵阳 621900
提出了一种基于多模光纤模间色散的无时延特征混沌产生方案。在多模光纤长度为4.4 km、芯径为62.5 μm、反馈强度为0.1的条件下，实验获得了无时延特征的混沌信号。进一步理论分析了多模光纤的纤芯直径、相对偏移、长度对混沌光模场的影响，结果显示：随着纤芯直径和相对偏移的增大，模式数量逐渐增多，模场分布变复杂；随着光纤长度的增加，模式分离程度（即模间色散）增大。最终探明了多模光纤相对偏移、反馈强度、长度对时延特征的抑制规律。结果表明，在与实验相同的纤芯直径和反馈强度下，消除时延特征的多模光纤的临界长度为1 km。
光纤光学 半导体激光器 混沌激光 时延特征 多模光纤
战略支援部队信息工程大学地理空间信息学院，河南 郑州 450001
遥感影像海陆分割在海岸线提取、海岛礁识别、近岸目标检测等方面具有重要的应用价值。然而，复杂多样的背景环境和海陆边界易导致出现海陆边界分割不准确的现象。针对上述问题，提出了一种基于Res2Net的多尺度遥感影像海陆分割网络——MSRNet，该网络利用深层卷积神经网络Res2Net提取影像的多尺度特征图，并利用压缩和注意力模块对不同尺度的特征图进行特征增强，以加强海陆弱边界信息；将增强后不同尺度的特征图上采样至原始影像大小，同时利用深度监督策略对不同尺度的预测结果进行损失增强。选取两组包含不同海岸类型的遥感影像数据集进行实验，结果表明，所提网络能够得到更准确的海陆分割结果和更加清晰完整的海陆边界。
遥感 海陆分割 深度学习 多尺度特征 深度监督策略 光学学报
2022, 42(18): 1828004
Author Affiliations
Abstract
1 Institute of Modern Optics, Tianjin Key Laboratory of Micro-Scale Optical Information Science and Technology, Nankai University, Tianjin 300350, China
2 School of Physical Science and Technology, Tiangong University, Tianjin 300387, China
The spatial distribution of the forward-propagating amplified spontaneous emission (ASE) of nitrogen molecular ions during femtosecond laser filamentation in air is studied via numerical simulations. The results suggest that the divergence angle and signal intensity are extremely sensitive to the external focal length. Concurrently, we show that the optical Kerr effect plays a significant role in concentrating the directivity of ASE signals, particularly in cases of loose focusing. Furthermore, the simulations demonstrate that ASE signals are enhanced for a tight focus, although the corresponding filament length is shorter. The main physical mechanism underlying this process is the competition between the plasma defocusing and optical Kerr effects. The result is important for filamentation-based light detection and ranging applied to remote sensing.
air laser amplified spontaneous emission femtosecond laser filamentation Chinese Optics Letters
2021, 19(8): 081402
1 南开大学电子信息与光学工程学院现代光学研究所, 天津 300350
2 天津市微尺度光学信息技术科学重点实验室, 天津 300350
3 天津市光电传感器与传感网络重点实验室, 天津 300350
4 天津工业大学物理科学与技术学院, 天津 300387
由于群速度的偏振依赖性,飞秒激光脉冲入射到双波长波片时出射光脉冲会分离为两个具有一定时间延迟的飞秒激光脉冲。从实验和理论模拟两方面研究了双波长波片导致的脉冲分离现象对飞秒激光双色场成丝辐射太赫兹(THz)波效率的影响。实验结果表明,脉冲分离导致的时间延迟会降低双色场辐射THz波的效率,可通过零级双波长波片缩短分离脉冲之间的时间延迟,有效提高THz波的产生效率。
非线性光学 激光成丝 脉冲分离 太赫兹波
1 天津工业大学理学院, 天津 300387
2 京都大学高能研究所, 日本 京都 611-0011
随着飞秒脉冲成丝在诸多领域中的广泛应用,延长成丝距离和伴随的等离子体通道长度成为应用的关键。通过求解广义非线性薛定谔方程以及电子密度演化方程,得出如果采用同能量的叠加高斯光束而不采用普通单一高斯光束作为入射光束,克尔介质中飞秒成丝和等离子体通道的性能会显著提高。根据自聚焦上限阈值功率的理论计算表明,叠加高斯光束的自聚焦上限阈值功率大于普通高斯光束。因此,采用叠加高斯光束作为入射光束,既可以延长成丝距离,又能避免高能脉冲下多丝的存在。
超快光学 飞秒成丝 等离子体通道 叠加高斯光束 克尔介质 能量池
集成成像立体显示是利用微透镜阵列记录和再现立体图像,在水平和垂直方向同时具有运动视差的真三维立体显示技术。概述了三维立体显示技术的基本分类,总结了集成成像的原理、特点和发展历史。对于集成成像存在的分辨率低、景深范围小、视角范围窄等问题,结合国内外对于提高分辨率、扩大景深范围、增加视角范围的研究进展,分析和比较了增加分辨率、提升景深范围、扩大视角的技术方法以及本实验室项目组在集成成像三维显示方面取得的研究成果及下一步研究计划。
集成成像 微透镜阵列 空间分辨率 观看视角 景深 integral imaging lens array spatial resolution viewing angle depth range
1 中国科学院新疆理化技术研究所 中国科学院特殊环境功能材料与器件重点实验室, 新疆电子信息材料与器件重点实验室, 新疆 乌鲁木齐 830011
2 中国科学院大学, 北京 100049
3 中国电子科技集团公司第十八研究所, 天津 300381
对采用MOCVD方法制备的晶格匹配(LM)与晶格失配(UMM)GaInP/GaInAs/Ge三结太阳电池进行了1 MeV电子辐射效应研究。结果表明: 在电子辐照下, 两种电池的I-V特性参数(开路电压Voc, 短路电流Isc, 最大输出功率Pmax)均发生衰降, 且晶格失配电池的I-V特性参数衰降均大于晶格匹配电池。在光谱响应方面, 对于顶电池, 晶格匹配电池的衰降大于晶格失配电池; 而中间电池则前者衰降小于后者; 另外, Ge底电池的光谱响应表现特殊, 辐照后光谱响应变强。
辐射效应 辐照退化 晶格匹配 晶格失配 三结太阳电池 radiation effects radiation degradation lattice matched upright metamorphic triple-junction solar cell
1 中国科学院 半导体研究所 集成光电子学国家重点实验室, 北京 100083
2 中国科学院大学, 北京 100049
为了对石油气挥发性有机化合物的主要成分进行实时监测, 实现石油化工行业的安全生产, 采用激光光谱分析技术、利用宽谱光源分析了丙烷在1686.00nm~1687.00nm波段的光谱吸收特征, 获得了吸收系数随波长变化的洛伦兹线型, 其半峰半宽为0.21nm。选择中心波长为1686.30nm的分布反馈式半导体激光器作为光源, 在丙烷宽谱吸收峰范围内进行波长扫描, 得到了一次谐波信号和二次谐波信号随丙烷体积分数的变化规律, 并在丙烷的体积分数0.0050~0.0300范围内标定了二次谐波与一次谐波信号的比值与体积分数的线性关系。结果表明, 实验系统有很好的稳定性与重复性, 能够进行实时的丙烷在线检测。该研究为探测其它挥发性有机化合物气体提供了理论及实验参考。
光谱学 丙烷探测 可调谐半导体激光 近红外 挥发性有机化合物 spectroscopy propane detection tunable diode laser near infrared volatile organic compound
南京航空航天大学生物医学工程系, 江苏 南京 210016
脊柱的治疗非常重要, 其中螺钉的准确植入是其内固定术的一个重要影响因素。 但由于椎骨外形差异较大, 很容易在螺钉植入过程中出现误植, 从而引起并发症。 因此, 需要寻找一种准确的椎弓根螺钉植入检测与监测方法。 提出了一种联合近红外参数和CT影像方法, 该方法可应用于椎弓根螺钉的植入过程中, 将计划植钉路径上椎骨组织的近红外参数和CT值进行研究, 提高术中植钉的准确率。 首先以猪椎骨为实验模型, 规划手术中的典型螺钉植入路径; 然后采用相关系统测量植入针道上的光谱, 计算光谱分析得到最佳近红外参数, 将其定义为特征因子; 进一步将规划路径上的CT值与特征因子进行关联, 建立三维空间CT值与近红外参数的转换模型。 结果表明CT值与特征因子具有线性关系, 为椎弓根螺钉植钉手术中的螺钉位置实时监测提供了参考依据, 该模型可以用于螺钉植入术中监测和误植预警。 论文提出的联合近红外参数和CT影像的椎弓根螺钉植入术中监测方法, 为临床手术中植钉准确率的提高奠定了基础。
近红外参数 椎弓根螺钉 CT影像 关联模型 导航 Near-infrared parameter Pedicle screw CT image Correlation model Navigation
1 北京工业职业技术学院机电工程学院，北京 100042
2 北京瑞派泰马激光科技有限公司，北京 100176
为解决耐火材料模具在使用中存在耐磨性差、寿命短、成本高的突出问题，采用对其表面进行激光熔覆处理，并对熔覆材料和工艺方法进行研究，进而对其熔覆层的深度、硬度及微观组织进行分析，并对熔覆层进行耐磨性试验。得出结论，使用镍基合金粉末对基体为Cr12MoV钢的耐火材料模具表面进行激光熔覆后，材料表面的耐磨性能得到了显著的改善，实现了使用低廉材料却可获得优质材料的使用性能的目的，从而降低了成本。
激光熔覆 耐火材料模具 镍基合金粉末 耐磨性 laser cladding refractory material mould ni-based alloy powder wear resistance
