光子学报
2023, 52(12): 1223001
浙江大学控制科学与工程学院, 工业控制技术国家重点实验室, 浙江 杭州 310058
目前, 三维荧光技术在应急性饮用水污染事件检测中的应用越来越广泛, 但其仍存在易受水环境波动影响、 低浓度污染事件检出率较低等不足。 因此针对在线检测需求, 提出了一种基于时间序列双阈值的三维荧光饮用水异常事件检测方法。 该方法采用主成分分析法提取检测样本的三维荧光光谱主元特征值, 进行线性自回归（AR）模型训练并对未来时段水质样本主元特征值进行预测, 通过与实测样本主元特征值作差得到特征值差值, 同时结合实测特征值的变化率, 设置特征值差值-特征值变化率双阈值, 最终确定污染事件的时间起始点与结束点, 从而确定整个污染事件。 研究通过模拟高浓度污染事件、 低浓度污染事件、 供水水质波动等场景对所提方法进行了验证。 实验结果表明, 该方法不仅保持了高浓度污染事件检测的准确性, 在检测低浓度污染、 高干扰环境下的低浓度污染时, 该方法相较于常规判别方法, 检测结果准确率分别提高了9.4%和20.7%。
水质异常事件检测 三维荧光光谱 时间序列双阈值 主成分分析（PCA） 线性自回归（AR） Water pollution incident detection Three dimensional fluorescence spectroscopy Time series double threshold Principal component analysis (PCA) Linear autoregression (AR) 光谱学与光谱分析
2023, 43(10): 3081
上海电子信息职业技术学院 通信与信息工程学院,上海 201411
RGB合波器作为激光扫描显示系统的关键性核心部件,其微小型化和高传输效率是应用于增强现实的必然要求。针对氮化硅、氮化镓、SU8三种可见光波段高透过率材料,对比研究了其波导的折射率差、色散曲线、单模条件,以及所构成的多模干涉型RGB波导合波器的尺寸、传输效率、光场分布。研究结果表明,氮化硅器件的各项性能介于氮化镓与SU8器件之间;氮化镓器件具有最大的芯层与包层折射率差,最小的单模截止尺寸,最短的器件长度（2 000 μm）;SU8器件具有最小的芯层与包层折射率差,最大的单模截止尺寸,但器件长度大于氮化镓,为3 600 μm。此外,氮化硅、氮化镓、SU8三种器件的RGB平均传输率分别为78%,55%和91%,可见SU8器件占有明显优势。未来,经过进一步优化设计的超紧凑氮化镓多模干涉型RGB波导合波器有望应用于激光扫描单片集成系统中,而具有良好柔性的SU8多模干涉型RGB波导合波器则在可形变系统中具有重要应用价值。这些器件为增强现实系统朝着微小型化和高传输效率的方向发展提供了技术基础。
多模干涉 RGB波导 合波器 增强现实 multi-mode interference RGB waveguide combiner augmented reality (AR)
1 上海健康医学院, 上海 201318
2 上海健康医学院附属卫生学校, 上海 200237
AR眼镜可以在应急救援中帮助救援人员更快、更准确地掌握事故现场的情况, 辅助救援行动。分析了AR眼镜在应急救援中的作用、应用场景、效果和面临的问题与挑战, 讨论了AR技术在应急救援中的发展方向。AR眼镜有望成为应急救援的重要工具, 帮助救援人员更好地应对各种紧急情况。
增强现实 AR眼镜 应急救援 应急救援装备 augmented reality AR glasses emergency rescue emergency rescue equipment
1 武汉科技大学 理学院，武汉 430065
2 江汉大学 精细爆破国家重点实验室，武汉 430056
3 武汉爆破有限公司，武汉 430056
4 中钢集团 武汉安全环保研究院有限公司，武汉 430081
金婺大桥位于浙江金华，是横跨三区的重要交通枢纽，爆破工作量大，周边环境复杂。为保障3天2夜爆破作业期间爆炸物品安全及高效可靠地在清晨低能见度情况下完成大范围爆破安全警戒疏散工作，首次结合AR（增强现实Augmented Reality）实景监控、无人机、红外热成像仪三者各自优势，将高空球机设置在制高点覆盖整个爆破警戒范围，球机设置在路口动态监控各路口情况，枪机固定监控装药部位，无人机机动地巡视，红外热成像仪搜索隐蔽部位，连同社会探头视频信号一起全部传输至AR后台。经智能化信息处理后，将所有重要信息直观展示在全局监控画面中，构建以AR实景监控为主，无人机机动监控为辅，红外热成像仪搜索补充的纵览全局和掌控细节的全方位立体实时可视爆破安全警戒监控搜索系统，配合常规方法实施爆破安全警戒。该系统实时在线60 h，监控范围373 140 m2，发现非法闯入事件18起，协助爆破安全警戒工作在1 h内完成，圆满完成爆破安全警戒工作。该系统的构建以及成功地应用于复杂环境下的城市拆除爆破安全警戒疏散工作中，解决了爆炸物品昼夜安全存放问题，解决了低能见度复杂环境下人员疏散工作的问题。
城市拆除爆破 爆破安全警戒 监控搜索系统 AR实景监控 无人机 红外热成像仪 city demolition blasting blasting security warning monitoring and searching system AR real scene monitoring UAV infrared thermal imager
Author Affiliations
Abstract
College of Optics and Photonics, University of Central Florida, Orlando, FL 32816, USA
The emission wavelength of InGaN/GaN dot-in-wire LED can be tuned by modifying the nanowire diameter, but it causes mismatched angular distributions between blue, green, and red nanowires because of the excitation of different waveguide modes. Besides, the far-field radiation patterns and light extraction efficiency are typically calculated by center dipoles, which fails to provide accurate results. To address these issues, we first compare the simulation results between central dipole and dipole cloud with experimental data. Next, we calculate and analyze the display metrics for full-color nanowire LEDs by 3D dipole cloud. Finally, we achieve unnoticeable angular color shift within ±20° viewing cone for augmented reality (AR) and virtual reality (VR) displays with an improved light extraction efficiency.The emission wavelength of InGaN/GaN dot-in-wire LED can be tuned by modifying the nanowire diameter, but it causes mismatched angular distributions between blue, green, and red nanowires because of the excitation of different waveguide modes. Besides, the far-field radiation patterns and light extraction efficiency are typically calculated by center dipoles, which fails to provide accurate results. To address these issues, we first compare the simulation results between central dipole and dipole cloud with experimental data. Next, we calculate and analyze the display metrics for full-color nanowire LEDs by 3D dipole cloud. Finally, we achieve unnoticeable angular color shift within ±20° viewing cone for augmented reality (AR) and virtual reality (VR) displays with an improved light extraction efficiency.
nanowire LED microdisplay AR/VR light engines angular color shift Opto-Electronic Science
2022, 1(12): 220021
1 Key Laboratory of Education Ministry on Luminescence and Optical Information Technology, National Physical Experiment Teaching Demonstration Center, Department of Physics, School of Science, Beijing Jiaotong University, Beijing 100044, China
2 School of Electronic and Information Engineering, Beijing Jiaotong University, Beijing 100044, China
3 Wuhan National Laboratory for Optoelectronics, Huazhong University of Science and Technology, Wuhan 430074, China
4 State Key Laboratory of Crystal Materials, Shandong University, Jinan 250100, China
Frontiers of Optoelectronics
2022, 15(1): s12200
1 哈尔滨工业大学可调谐激光技术国家级重点实验室, 黑龙江 哈尔滨 150080
2 哈尔滨工业大学空间光学工程研究中心, 黑龙江 哈尔滨 150080
探究了在毛细管内充入气压比为8∶1的Ar-He混合气体条件下,初始气压对46.9 nm激光输出特性的影响。通过测量Ar-He混合气体产生46.9 nm激光的气压范围和每个气压下对应的激光强度与光斑形态信息,总结出激光输出特性与初始气压的关系。然后,从等离子体柱的角度分析了混合气体初始气压对激光光斑的影响,得到了混合气体初始气压导致46.9 nm激光输出特性发生变化的原因。以上对激光特性的研究对于提高激光幅值和改变光斑形状有益。
光学学报
2022, 42(11): 1134022
大连理工大学 三束材料改性教育部重点实验室，辽宁 大连 116024
采用二维轴对称流体模型对比研究了3种不同电极结构下大气压Ar等离子体射流的基本特性。第一种是带绝缘介质的针电极结构（电场方向和气体流方向平行），第二种是在第一种电极结构的介质管外增加一个垂直气流方向的接地环电极，第三种是不带绝缘介质的裸针电极结构。研究结果表明，接地环电极的引入对介质管内外的射流传播影响不同。在介质管内，接地环电极使管内表面附近的径向电场增加，电子密度升高，射流传播速度加快，但对中心轴附近的电场和电子密度影响很小；然而在介质管外，接地环电极的引入导致轴向和径向电场均减小，从而引起射流的传播长度减小，射流通道径向收缩。通过带绝缘介质的针电极和裸针电极结构的对比研究发现，保持其他条件不变，去掉包裹在针电极上的介质后，由于等离子体电势升高，电场增加，射流的传播长度几乎增加一倍，峰值电子密度增加近一个数量级，而且在整个射流通道内电子密度都保持相对高的值。此外，对3种电极结构下的主要活性粒子的产生和输运进行了比较研究。
大气压Ar等离子体射流 电极结构 二维模拟 活性粒子 atmospheric pressure Ar plasma jet electrode structure 2D simulation reactive particle 强激光与粒子束
2021, 33(6): 065011
