江西师范大学物理与通信电子学院，江西 南昌 330022
提出一种基于两相交开口谐振环（TI-SRR）的超材料太赫兹带阻滤波器，通过改变TI-SRR线宽、环间间隔和半径大小，探究各参数对滤波器透射系数的影响。研究了超材料太赫兹带阻滤波器三个谐振点处的电场和表面电流分布，进而分析了滤波器的工作机理。为了验证理论模型的计算结果，采用微纳光刻技术制备滤波器的实物样品，使用太赫兹时域光谱系统进行测试。结果表明，该滤波器有3个谐振点，谐振频率分别为0.431、0.476、0.934 THz，对应的透射系数（S21）分别为42.518、40.331、14.132 dB，10 dB阻带带宽分别为0.220 THz和0.026 THz。实测曲线整体趋势与仿真曲线保持一致，阻带特性相较良好，测试结果与仿真结果较为符合。该滤波器在新型通信设备和精密仪器领域有较高的应用价值。
超材料 太赫兹 带阻滤波器 微纳光刻 太赫兹时域光谱
1 山西大学物理电子工程学院，山西 太原 030006
2 山西大学光电研究所，量子光学与光量子器件国家重点实验室，山西 太原 030006
3 山西大学极端光学协同创新中心，山西 太原 030006
基于铯原子6S1/2-6P3/2-6D5/2（852 nm+917 nm）阶梯型能级结构，以波长为852 nm圆偏振光作为泵浦光，将原子由基态6S1/2布居到中间激发态6P3/2，并将原子介质极化。波长为917 nm线偏振光作为信号光通过极化的原子介质后，其偏振面发生了旋转，从而实现了工作波长为917 nm非线性光学滤波器。实验上详细测量、分析了泵浦光功率、原子气室温度，以及泵浦光与信号光同、反向实验构型对该非线性光学滤波器性能的影响，在优化的实验参数下，该滤波器的峰值透射率可达20%，等效噪声带宽<60 MHz。超窄带宽的光学滤波器在原子钟、自由空间光通信、激光遥感系统等领域具有潜在的应用价值。
滤光器 非线性光学效应 激发态 遥感
Author Affiliations
Abstract
Key Laboratory of Intelligent Optical Sensing and Manipulation of the Ministry of Education & National Laboratory of Solid State Microstructures & College of Engineering and Applied Sciences & Institute of Optical Communication Engineering & Nanjing University-Tongding Joint Lab for Large-Scale Photonic Integrated Circuits, Nanjing University, Nanjing 210023, China
We propose and experimentally demonstrate the programmable photonic radio frequency (RF) filters based on an integrated Fabry–Pérot laser with a saturable absorber (FP-SA). Owing to the high output power and the relative flatness spectrum of the FP-SA laser, only a waveshaper and an erbium-doped fiber amplifier (EDFA) were needed, which can greatly reduce the complexity of the system. The sinc filter employed 87 taps, representing a record-high tap number and resulting in a 3-dB bandwidth of 0.27 GHz and a quality factor of 148. Furthermore, Gaussian apodization enabled the out-of-band rejection of the filter to reach 34 dB and the center frequency to be finely tuned over a wide range, spanning from 4 to 14 GHz. These results indicate that the proposed scheme could provide a promising guideline for the photonic RF filters that demand both high reconfigurability and greatly reduced size and complexity.
microwave filters microwave photonics passively mode-locked laser Chinese Optics Letters
2024, 22(2): 023901
1 上海第二工业大学智能制造与控制工程学院，上海 201209
2 上海第二工业大学计算机与信息工程学院，上海 201209
叶绿素的检测和监测在植物生理、水质状况、农业管理和生态系统健康等方面具有重要意义。笔者设计了一种基于微波光子滤波器（MPF）射频强度的叶绿素检测系统，该系统利用叶绿素质量浓度变化导致光纤端面反射率发生变化的原理，根据射频强度与叶绿素质量浓度之间的关系，实现对叶绿素的检测。该系统具有体积小、抗干扰能力强的特点，而且可以实现长距离检测。在该系统中，宽谱光源、微波信号源、掺铒光纤放大器、电光调制器、隔离器、光耦合器、光电探测器、频谱仪、光纤等构成了迈克耳孙干涉仪结构的微波光子滤波器。提取不同蔬菜的叶绿素溶液，采用该系统对叶绿素溶液进行检测，验证了其在植物叶绿素检测方面的可行性。采用该系统检测了叶绿素实验原液以及由叶绿素标准溶液配制的不同质量浓度梯度的叶绿素溶液，验证了射频强度与叶绿素质量浓度之间存在较好的线性关系，其中最大射频强度与叶绿素质量浓度的线性拟合度（R2）达到了0.9741，灵敏度为0.007881 dB/（μg·L-1），最小射频强度与叶绿素质量浓度的线性拟合度达到了0.9841，灵敏度为0.02258 dB/（μg·L-1）。上述实验结果表明该系统在高质量浓度叶绿素和低质量浓度叶绿素情况下均具有较好的传感性能。
传感 叶绿素 叶绿素质量浓度检测 微波光子滤波器 微波光子传感 光纤传感 中国激光
2023, 50(21): 2107403
1 上海电力大学自动化工程学院，上海 200090
2 新南威尔士大学电气工程与电信学院，澳大利亚 新南威尔士州悉尼 2052
借助深度学习算法的非线性处理能力，提出基于注意力机制和长短期记忆（LSTM）网络的温漂预测模型，从而对法布里-珀罗（F-P）滤波器进行温漂补偿。针对温漂数据中复杂的时空信息，采用LSTM提取时间信息，利用注意力机制分配空间权重。实验结果表明：在升温-降温-升温环境下，所提方法和LSTM模型的最大波长漂移误差分别为6.75 pm和16.64 pm；在单调降温环境下，两种方法的最大波长漂移误差分别为5.39 pm和14.09 pm。所提方法在最大绝对误差（MAXE）、均方根误差（RMSE）和平均误差（MAE）上均优于最小二乘支持向量机（LSSVM）和循环神经网络（RNN）。
光栅 光纤光栅 法布里-珀罗滤波器 温漂误差 注意力机制 长短期记忆网络 光学学报
2023, 43(22): 2205001
强激光与粒子束
2023, 35(9): 099002
1 无锡学院 物联网工程学院，江苏 无锡 214105
2 长春工业大学 计算机科学与工程学院，吉林 长春 130012
3 中国北方车辆研究所，北京 100072
4 吉林农业大学 信息技术学院，吉林 长春 130118
实时多目标跟踪算法取得了理想的跟踪性能，但大多数现有算法的跟踪速度较慢，且随着背景复杂度的增加，跟踪精度也随之降低。针对此问题，本文提出了基于在线数据关联的行人实时跟踪算法。首先，设计了核相关滤波和卡尔曼滤波双轨道预测机制，配合DeepSORT中的级联匹配形成了预测-跟踪-校准体系，使数据关联更加可靠。此外，在目标检测部分引入了注意力机制，通过强化目标对象的位置信息增强特征表示能力，从而提升跟踪的精度。该模型在MOT16数据集上的MOTA达到了66.5%、IDF1达到了64.2%、IDSW达到了641。与DeepSORT算法对比，MOTA和IDF1分别提升了13%和13.2%，IDSW下降了410。本文算法有助于解决行人实时跟踪时出现的目标误检、漏检等问题，在跟踪中对严重遮挡情况仍保持了较高的跟踪精度，在复杂环境下可以实现行人实时稳定跟踪。
多目标跟踪 实时跟踪 YOLOv5 核相关滤波算法 DeepSORT multiple object tracking online tracking YOLOv5 kernelized correlation filters DeepSORT
1 电子科技大学光电科学与工程学院，四川 成都 610000
2 陆军研究院装甲兵研究所，北京 100072
设计了一种无偏振片液晶透镜的离焦深度测量（DFD）方法。分别建立液晶透镜成像下的o光和e光的高斯模糊退化模型，将其加权求和得到自然光在液晶透镜成像下的模糊退化模型，求取自然光和e光下深度估计对噪声的偏导，并进行数值仿真，结果表明，自然光模型比e光模型抗干扰能力更强，小模糊光斑比大模糊光斑抗干扰能力更强。在无偏模糊均衡滤波器（UDE）算法的基础上，利用导向滤波对偏差进行滤波，并对置信度模型进行修正，引入实例分割对估计结果进行优化。搭建了放大率恒定的液晶透镜光学成像系统，实现了自然光条件下利用液晶透镜的深度测量。实验结果表明，本文方案和e光条件下UDE方法相比，均方根误差降低了56%。
机器视觉 无偏振片 液晶透镜 失焦深度估计 无偏滤波器 实例分割 光学学报
2023, 43(14): 1415002
国防科技大学电子科学学院ATR国防科技重点实验室，湖南 长沙 410073
针对红外图像信息维度单一且弱小目标因特征不明显而难以检测的问题，将不同结构的多滤波器融入YOLOv5n网络，根据增强弱小目标和抑制背景干扰的不同特性分别选择三个异构滤波器作用于网络的多通道输入图像，从而丰富原始图像的信息维度，有效提升后端网络对复杂背景下弱小目标的适应能力；通过添加注意力模块、采用小锚框策略、裁剪网络深层分支等改进措施，在增强YOLOv5n网络弱小目标检测能力的同时，进一步减少了计算和存储资源需求。实验结果表明，所提出的算法能够有效检测红外复杂背景中的弱小目标，同时占用存储和计算资源更少，为算法部署在资源受限的嵌入式设备上提供了基础。
机器视觉 红外弱小目标 资源受限 多异构滤波器 YOLOv5n
