丁海洋 1,2董明利 1,2,3,*刘陈华 1,2,3陆熙田 1,2,3郭晨彤 1,2,3
1 北京信息科技大学仪器科学与光电工程学院光电测试技术及仪器教育部重点实验室，北京 100192
2 北京信息科技大学光纤传感与系统北京实验室，北京 100016
3 广州南沙光子感知技术研究院，广东 广州 511462
为改善现有融合策略对源图像信息利用不够充分的问题，利用滚动引导滤波器和各向异性扩散来提取基础层和细节层，对获取的基础层和细节层分别使用视觉显著映射和权重图构建的方法进行融合，然后添加某一权重将融合后的基础层与细节层图像融合为最终图像。基于公开数据集的多个场景进行方法实验验证。实验结果表明，相比其他方法，所提方法得到的融合结果具有更好的对比度，在保持图像像素强度均匀分布的前提下在边缘细节处保留了丰富的纹理特征，具有更好的视觉效果和融合精度，同时在平均梯度、信息熵、空间频率等指标上取得了显著的进步。
图像融合 红外与可见光图像 视觉显著映射 各向异性扩散 权重图构建 激光与光电子学进展
2024, 61(10): 1037008
1 井冈山大学电子与信息工程学院，江西 吉安 343009
2 江西省农作物生长物联网技术工程实验室，江西 吉安 343009
3 吉安市农业遥感重点实验室，江西 吉安 343009
针对不同时相卫星影像匹配效果差的问题，提出基于各向异性滤波的相位一致性的卫星影像匹配方法。首先，利用各向异性滤波建立图像非线性尺度空间，再利用相位一致性模型计算每个尺度下的最大矩图。其次，在每个尺度下的最大矩图上利用分块Shi-Tomasi算法提取特征点，再通过Log-Gabor滤波器建立多尺度多方向的幅值响应，并计算图像的最大幅值响应及其最大幅值的方向索引。然后，在极坐标系下，基于OpenMP并行计算实现特征描述符加速构建，再进行影像匹配与误匹配剔除。最后，利用6组不同时相、不同视角、辐射差异明显的卫星影像进行实验，实验结果表明，所提出的匹配方法明显优于传统的尺度不变特征变换（SIFT）算法和目前较为先进的辐射变化强度特征转换（RIFT）、绝对相位一致性梯度直方图（HAPCG）等算法。
遥感 各向异性滤波 非线性辐射差异 相位一致性 非线性尺度空间 影像匹配
电子科技大学电子科学与工程学院太赫兹中心，四川 成都 611731
碘化铯（CsI）光电阴极广泛应用于超快诊断中，光电子的空间分布、能量分布、时间分布等与条纹变像管的整体性能有着密切的关联。本文联合粒子仿真软件Geant4和三维电磁软件CST实现了对CsI光电阴极的光电子产生与控制过程的全动态模拟。采用Geant4软件对CsI光电阴极的光电转换过程进行建模，分析了二次电子出射能量、时间、位置、角度等发射特性；通过数据交互，统计了出射光电子的分布规律，然后将其应用于CST中建立阴极发射模型，并在CST中设计出一款弧矢、子午方向上放大倍率皆为2的各向异性聚焦条纹变像管。
X射线光学 Geant4 联合仿真 碘化铯 光电发射特性 各向异性聚焦条纹变像管
Author Affiliations
Abstract
1 Peng Cheng Laboratory, Shenzhen 518055, China
2 Department of Electronic and Information Engineering, Harbin Institute of Technology (Shenzhen), Shenzhen 518055, China
3 Key Laboratory of Photoelectronic Imaging Technology and System of Ministry of Education of China, School of Optics and Photonics, Beijing Institute of Technology, Beijing 100081, China
Inverse design focuses on identifying photonic structures to optimize the performance of photonic devices. Conventional scalar-based inverse design approaches are insufficient to design photonic devices of anisotropic materials such as lithium niobate (LN). To the best of our knowledge, this work proposes for the first time the inverse design method for anisotropic materials to optimize the structure of anisotropic-material based photonics devices. Specifically, the orientation dependent properties of anisotropic materials are included in the adjoint method, which provides a more precise prediction of light propagation within such materials. The proposed method is used to design ultra-compact wavelength division demultiplexers in the X-cut thin-film lithium niobate (TFLN) platform. By benchmarking the device performances of our method with those of classical scalar-based inverse design, we demonstrate that this method properly addresses the critical issue of material anisotropy in the X-cut TFLN platform. This proposed method fills the gap of inverse design of anisotropic materials based photonic devices, which finds prominent applications in TFLN platforms and other anisotropic-material based photonic integration platforms.
integrated photonics inverse design for anisotropic materials adjoint method lithium niobate Opto-Electronic Science
2023, 2(11): 230038
1 宜宾学院智能制造学部, 四川宜宾 644000
2 广西科技大学广西土方机械协同创新中心, 广西柳州 545006
3 云南财经大学信息学院, 云南昆明 650221
4 中国科学院光电技术研究所, 四川成都 610209
为有效去除动态背景对弱小目标信号的干扰, 提出改进特征空间的红外弱小目标背景建模法来抑制背景。先采用改进的各向异性滤波算法从空域角度进行滤波以约束图像各个组分的差异, 紧接着取连续时间域上多帧滤波后的图像组成一个特征矩阵, 借助于主成分分析法进行特征分解, 最后将输入图像投影到特征空间上进行背景建模, 同时为了适应动态变化的背景, 在时域上以一定学习率来更新背景模型。实验结果表明, 提出的算法比传统的算法取得更好的背景估计效果, 结构相似性 SSIM、对比度增益 I和背景抑制因子 BIF分别大于 0.97、15.46和 5.25。
弱小目标 动态背景建模 各向异性滤波 主成分分析 dim and small target dynamic background modeling anisotropic filtering Principal Component Analysis 太赫兹科学与电子信息学报
2023, 21(9): 1109
1 西安理工大学自动化与信息工程学院，陕西 西安 710048
2 西安市无线光通信与网络研究重点实验室，陕西 西安 710048
3 陕西理工大学物理与电信工程学院，陕西 汉中 723001
4 陕西科技大学电子信息与人工智能学院，陕西 西安 710021
海洋湍流和光源参数对涡旋光束的信道容量有十分重要的影响。本文根据Rytov近似理论，利用有限外尺度且不稳定分层的各向异性海洋湍流功率谱，并引入xy平面上的两个各向异性因子来研究完美涡旋（PV）光束、拉盖尔高斯（LG）光束和贝塞尔高斯（BG）光束在海洋湍流下的信道容量，数值模拟了束腰半径、接收孔径直径和海洋湍流参数等对三种光束信道容量的影响。数值结果表明：当传输距离在30~70 m时，较小束腰半径（小于4 mm）的PV或者LG光束可获得比BG光束更大的信道容量；但较大束腰半径（大于12 mm）的PV或者LG光束的信道容量却大于BG光束。此外，当束腰半径小于2 mm时，PV光束的信道容量要大于LG和BG光束，表明采用窄束腰半径（小于2 mm）的PV光束相比LG和BG光束可以增大光通信系统的信道容量。本文的研究结果对海洋环境中光通信光源参数的选择具有重要意义。
海洋光学 信道容量 各向异性海洋湍流功率谱 涡旋光束 光学学报
2023, 43(24): 2401004
1 西安邮电大学电子工程学院，陕西 西安 710121
2 中国电子科技集团公司第三十九研究所，陕西 西安 710065
3 西安电子科技大学物理学院，陕西 西安 710071
基于广义洛伦兹-米理论，研究两个聚焦的高斯光束沿着任意方向入射单轴各向异性涂层球的散射特性。基于球矢量波函数的正交特性，推导得到双高斯光束的球矢量波函数展开表达式。通过引入傅里叶变换，求解得到各向异性涂层区域内的电磁场展开式，将涂层球各区域的电磁场用球矢量波函数展开，再结合边界条件，得到沿任意方向传播的双高斯光束入射到涂层球的散射系数和雷达散射截面。数值模拟了雷达散射截面随散射角变化的分布，将单轴各向异性涂层球退化为单轴各向异性球时的散射结果与文献进行对比，结果十分吻合。分析双光束的入射角、粒子内半径、涂层厚度与内半径的比值、电和磁各向异性对散射强度及其散射角分布的影响。该理论和数值分析能够为激光对涂层颗粒的探测、散射以及光学操作提供有益帮助。
散射 球矢量波函数 双光束 单轴各向异性涂层球 光学学报
2023, 43(23): 2329001
光子学报
2023, 52(10): 1052404
1 南京工业职业技术大学机械工程学院, 南京 210000
2 东南大学机械工程学院, 南京 210000
当前蓝宝石各向异性刻蚀规律还没有获得完整揭示, 其刻蚀微结构演化过程和形貌结构很难实现准确预测和控制, 给蓝宝石衬底图案化结构加工成型和质量控制带来很大的挑战。本研究基于蓝宝石全晶面刻蚀速率实验数据, 详细分析了其微结构刻蚀成型过程和刻蚀机理, 并对比分析了刻蚀条件对蓝宝石刻蚀微结构和表面形貌的影响规律, 实验结果表明: 适当提高刻蚀温度可以提高刻蚀效率, 但会引起表面质量的下降; 以磷酸为代表的弱电解质类作为刻蚀缓冲剂能够有效提高刻蚀结构面质量; (275±10) ℃, 98%H2SO4∶85%H3PO4(体积配比)=3∶1刻蚀溶液可以获得最优的刻蚀速率和表面质量。
蓝宝石 湿法刻蚀 各向异性 刻蚀条件 刻蚀机理 表面形貌 sapphire wet etching anisotropic etching condition etching mechanism surface morphology
