1 中国民航大学电子信息与自动化学院，天津 300300
2 中国民航大学空中交通管理学院，天津 300300
为解决复杂多变环境下光纤入侵事件因噪声干扰识别困难、误报率高的问题，提出了基于改进的奇异谱分析和遗传算法优化的双向长短期记忆神经网络的入侵事件识别方法。首先，为了减少噪声对识别效果的影响采用改进的奇异谱分析法去噪，对入侵信号及其分量进行迭代奇异谱分析去噪，并利用信号贡献率的大小来确定信号重构的秩阶次，调节信号分量去噪的程度，实现光纤信号的去噪。然后，利用遗传算法优化神经网络结构参数，构建双向长短期记忆神经网络提取光纤信号空间特征，最后基于以上方法对攀爬、跑动、敲击、静态、大风、雨天6种实测信号进行入侵事件识别实验，实验结果表明，在双Mach-Zehnder光纤周界传感系统识别入侵事件过程中，改进的奇异谱分析相比普通的奇异谱分析，去噪信噪比有明显提高，平均信噪比提高了12.79 dB，平均均方根误差略有减少。遗传算法优化的双向长短期记忆神经网络较未优化神经网络平均识别率提高了5.7%，识别准确率最高可达98.1%。
光纤传感 奇异谱分析 遗传算法 长短期记忆神经网络 激光与光电子学进展
2024, 61(5): 0506001
1 北京控制与电子技术研究所，北京 102300
2 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 150001
3 哈尔滨工业大学郑州研究院，河南 郑州 450000
微波光子学频率测量技术利用光学结构和技术产生、操纵、传输和测量高速微波射频信号，将光子学的高带宽、高复用、低损耗与微波技术的高精细、灵活性和易调控等优势相融合，能够大幅提升现有动态频谱监测系统的性能，在电磁空间安全防护、雷达、高速通信等领域具有显著的优势和应用前景。本文概述了微波光子学频率测量技术的研究进展，对比了包括频谱分析型、功率映射型和信道型等3种微波光子学频率测量技术的测频速度、测频精度等关键指标，并论述了基于光学啁啾链瞬态受激布里渊散射效应的微波光子频率测量技术研究工作。
微波光子学 超快微波频率测量 频谱分析 功率频率映射 信道 光学啁啾链 激光与光电子学进展
2024, 61(1): 0112003
浙江大学光电科学与工程学院现代光学仪器国家重点实验室，浙江 杭州 310027
为了在使用相位电光调制器前能够快速准确地确定其半波电压，提出了一种基于频域互相关的干涉条纹相位差计算方法用于相位电光调制器的标定。该方法将条纹图像通过傅里叶变换转换成频谱图并对其进行滤波，将提取出的正负一级次频谱信息进行互相关操作，得到两张条纹图之间的相位差。为了验证所提方法在相位电光调制器标定中的作用，搭建实验系统，使得一路经过电光调制器的光与另一路光进行干涉后形成条纹像，改变电光调制器上施加的电压并用相机记录相位不同的干涉条纹，从而获得干涉条纹组，进而运用所提方法获得相位-电压对应关系。与轮廓法相比，所提方法快速且精度高。与迈克耳孙干涉法相比，该方法不需要重新搭建光路，操作迅速且能够达到相当的精度。
傅里叶光学 信号处理 频谱分析 相共轭 互相关 电光调制器 光学学报
2023, 43(23): 2307001
岳岩松 1,2,3张朱珊莹 1,2,3,*朱思聪 1,2,3曹汇敏 1,2,3[ ... ]谢勤岚 1,2,3
1 中南民族大学生物医学工程学院，湖北 武汉 430074
2 中南民族大学认知科学国家民委重点实验室，湖北 武汉 430074
3 医学信息分析及肿瘤诊疗湖北省重点实验室，湖北 武汉 430074
中红外衰减全反射光谱技术在人体血糖检测方面具有快速、绿色的天然优势。但人体血液中其他组分的存在会影响葡萄糖含量检测的准确度。因此，研究了人体血液中胆固醇、白蛋白以及尿素的存在对红外光谱法血糖检测的干扰程度。以117份含有不同干扰物以及不同质量浓度的葡萄糖仿体溶液为研究对象，对原始光谱进行SG（Savitzky-Golay）平滑处理后构建偏最小二乘回归模型，并构建Clarke Error Grid以及预测值与真实值对比图进行进一步分析。结果表明：全干扰物模型预测集相关系数（Rp）以及预测集均方根误差（RMSEP）分别为0.9785和40.0187，有85.7%的预测结果落在Clarke Error Grid可靠区（A区）；缺失胆固醇模型的Rp以及RMSEP分别为0.9042和175.7292，有40%的预测结果落在A区；缺失白蛋白模型的Rp以及RMSEP分别为0.9616和103.6627，有42.9%的预测结果落在A区；缺失尿素模型的Rp以及RMSEP分别为0.9742和38.6716，所有预测结果都落在A区。由此可以看出，胆固醇的干扰程度最大，白蛋白次之，尿素产生的干扰较小。本研究对提高红外光谱法葡萄糖检测的准确度具有一定帮助以及参考价值。
光谱学 光谱分析 光谱预处理 葡萄糖质量浓度 定量模型 激光与光电子学进展
2023, 60(24): 2430001
强激光与粒子束
2023, 35(9): 094002
Author Affiliations
Abstract
1 iXblue Photonics, Rue Paul Sabatier, 22300 Lannion, France
2 iXblue, 34 Rue de la Croix de Fer, 78100 Saint-Germain-en-Laye, France
3 Laboratoire Hubert Curien, UJM-CNRS-IOGS, 18 Rue Professeur Benoît Lauras, 42000 Saint-Etienne, France
A recent JEOS-RP publication proposed Comments about Dispersion of Light Waves, and we present here complementary comments for birefringence dispersion in polarization-maintaining (PM) fibers, and for its measurement techniques based on channeled spectrum analysis. We start by a study of early seminal papers, and we propose additional explanations to get a simpler understanding of the subject. A geometrical construction is described to relate phase birefringence to group birefringence, and it is applied to the measurement of several kinds of PM fibers using stress-induced photo-elasticity, or shape birefringence. These measurements confirm clearly that the difference between group birefringence and phase birefringence is limited to 15–20% in stress-induced PM fibers (bow-tie, panda, or tiger-eye), but that it can get up to a 3-fold factor with an elliptical-core (E-core) fiber. There are also surprising results with solid-core micro-structured PM fibers, that are based on shape birefringence, as E-core fibers.
Birefringence Birefringence dispersion Channeled-spectrum analysis Group birefringence Phase birefringence Polarization-maintaining fiber Polarization-mode dispersion Journal of the European Optical Society-Rapid Publications
2023, 19(1): 2022014
太原理工大学电气与动力工程学院，山西 太原 030024
表面光散射法流体界面性质传感要求既快速又准确，故需采用较小的散射角度来获取更强的散射光信号以提升测量速度，同时又需修正低散射角条件下引入的仪器加宽效应以确保测量准确性。理论上，在假定入射激光为高斯光束的条件下，发展了频域内修正低散射角条件下引入的仪器加宽效应的方法，并开发了利用参考数据获得表面光散射实验系统的仪器加宽常数算法与多波数条件下表面波的频谱修正和拟合算法。实验上，利用低黏度的制冷剂R1336mzz（Z）和高黏度的十四酸乙酯分别检验了理论的准确性。所提方法可将表面光散射法测量流体黏度和界面张力的单点测量时间从原来的10~20 min缩短至2~5 min，并保持相同的测量精度。
测量 仪器加宽效应 频谱分析 表面光散射 R1336mzz（Z） 十四酸乙酯 光学学报
2023, 43(10): 1012001
1 浙江理工大学纳米测量技术实验室，浙江 杭州 310018
2 中国计量科学研究院，北京 100029
3 中国计量大学计量测试工程学院，浙江 杭州 310018
为了解决外差干涉相位测量中多通道采样信号间的串扰误差对相位测量精度的影响，提出了一种基于采样信号频谱分析的预补偿方法来实现信号串扰误差的补偿和消除。首先建立基于锁相放大的正交鉴相法的信号串扰误差理论模型，阐明了串扰系数、输入信号幅值比和串扰信号相位偏移对相位测量误差的影响；设计仿真实验验证了该误差模型和补偿方法的有效性；然后基于紧凑型FPGA开发平台设计了相位测量实验，结果表明该补偿方法能够有效消除信号串扰误差的影响，补偿后相位测量的最大误差从0.34°下降到0.01°；最后搭建了外差干涉仪并与高精度的压电位移平台进行比对，实验结果表明补偿后的信号处理系统能够满足外差干涉测量的应用需求。
测量 外差干涉 正交鉴相 信号串扰 频谱分析 位移测量 中国激光
2023, 50(10): 1004001
1 上海交通大学 电子信息与电气工程学院, 上海200240
2 国网辽宁省电力有限公司抚顺供电公司, 辽宁 抚顺113006
3 山东安普瑞电气科技有限公司, 山东 济南250000
目前配电变压器的状态监测迫切需要一种无线无源的传感监测方式, 而声表面波(SAW)传感器是满足此需求的重要技术手段之一。该文以用于变压器出线端测温的SAW传感器为研究对象, 提出了一种SAW传感器回波信号处理流程, 设计了信号去噪、频谱分析等信号处理环节。为解决同频信号对传感器测量带来的干扰问题, 研究了基于奇异谱分析和独立分量分析的单通道盲源分离算法对SAW传感器的抗干扰作用, 利用搭建的信号采集平台验证了该算法在信号分离和干扰抑制上的有效性。
变压器 声表面波传感器 信号处理 独立分量分析 奇异谱分析 transformer surface acoustic wave sensor signal processing independent component analysis singular spectrum analysis
