作者单位
摘要
1 黄冈师范学院 化学化工学院, 湖北 黄冈 438000
2 中国科学院 理化技术研究所 仿生材料与界面科学重点实验室, 北京 100190
自然界光子晶体图案为生物的生存提供了独特的功能,例如变色龙使其皮肤图案颜色适应环境以进行伪装保护,头足类动物(鱿鱼、墨鱼、章鱼等)能够产生宽波长范围的结构颜色和光学图案以利于物种间的信息交流。受自然界光学图案的特殊功能启发,胆甾相液晶的图案得以开发,并在数据存贮、传感器、柔性智能器件等方面展示了潜在应用。本文综述了胆甾相液晶图案的外场刺激响应性、功能演变及其应用。首先,总结了胆甾相液晶图案的外场刺激响应性,包括光、电、热、机械力和溶剂。其次,介绍了胆甾相液晶图案的各种应用,如具有加密和解密功能的存贮器件、信息安全防伪设备、柔性可穿戴传感器和圆偏振发光系统等。最后,介绍了胆甾相液晶图案的前景和挑战。本文为构建基于胆甾相液晶图案的新型功能材料提供了基础。
胆甾相液晶 光学图案 外场调控 cholesteric liquid crystals photonic pattern externally stimulated regulation 
液晶与显示
2024, 39(3): 349
作者单位
摘要
南京邮电大学 电子与光学工程学院、柔性电子(未来技术)学院, 江苏 南京 210023
液晶中电对流图案形成是一种奇特而又有趣的现象,同时也是光衍射研究中的一个重要问题。本文旨在探索负介电各向异性的向列相液晶中图案的形成以及相关的衍射特性。实验观察到4种不同的电对流图案,分别是软方形图案、斜条纹、静脉状图案和不规则图案。探究了不同温度下产生图案所需要的阈值电压。研究了电场对图案的周期性以及相对指向矢倾斜角的影响,并对图案相应的衍射特性进行了分析。实验结果表明,通过调节电场和温度可以改变电对流图案。产生图案所需要的阈值电压随着温度的升高而减小,随着频率的升高而增大。软方形图案的周期随着频率的升高先减小后增大,而斜条纹的周期随频率的升高而减小。当f=25~45 Hz时,斜条纹相对于初始指向呈现约44°的偏转。这种可控的电对流图案为实现基于向列相液晶的可调谐光学衍射器件提供了一种可行方案。
液晶 图案形成 衍射 电场 电对流 liquid crystal pattern formation diffractions electric field electroconvection 
液晶与显示
2024, 39(3): 312
Qi Wu 1,2,3Zhaopeng Xu 1,*Yixiao Zhu 2,*Tonghui Ji 1[ ... ]Weisheng Hu 1,2
Author Affiliations
Abstract
1 Peng Cheng Laboratory, Shenzhen, China
2 Shanghai Jiao Tong University, State Key Laboratory of Advanced Optical Communication Systems and Networks, Department of Electronic Engineering, Shanghai, China
3 University of L’Aquila, Department of Physical and Chemical Sciences, L’Aquila, Italy
We propose a joint look-up-table (LUT)-based nonlinear predistortion and digital resolution enhancement scheme to achieve high-speed and low-cost optical interconnects using low-resolution digital-to-analog converters (DACs). The LUT-based predistortion is employed to mitigate the pattern-dependent effect (PDE) of a semiconductor optical amplifier (SOA), while the digital resolution enhancer (DRE) is utilized to shape the quantization noise, lowering the requirement for the resolution of DAC. We experimentally demonstrate O-band intensity modulation and direct detection (IM/DD) transmission of 124-GBd 4 / 6-level pulse-amplitude modulation ( PAM ) -4 / 6 and 112-GBd PAM-8 signals over a 2-km standard single-mode fiber (SSMF) with 3 / 3.5 / 4-bit DACs. In the case of 40-km SSMF transmission with an SOA-based preamplifier, 124-GBd on-off-keying (OOK)/PAM-3/PAM-4 signals are successfully transmitted with 1.5 / 2 / 3-bit DACs. To the best of our knowledge, we have achieved the highest net data rates of 235.3-Gb / s PAM-4, 289.7-Gb / s PAM-6, and 294.7 Gb / s PAM-8 signals over 2-km SSMF, as well as 117.6-Gb / s OOK, 173.8-Gb / s PAM-3, and -231.8 Gb / s PAM-4 signals over 40-km SSMF, employing low-resolution DACs. The experimental results reveal that the joint LUT-based predistortion and DRE effectively mitigate the PDE and improve the signal-to-quantization noise ratio by shaping the noise. The proposed scheme can provide a powerful solution for low-cost IM/DD optical interconnects beyond 200 Gb / s.
look-up-table digital resolution enhancer quantization noise semiconductor optical amplifier pattern-dependent effect pulse-amplitude modulation 
Advanced Photonics Nexus
2024, 3(3): 036007
Author Affiliations
Abstract
College of Engineering and Applied Sciences and Collaborative Innovation Center of Advanced Microstructures, Nanjing University, Nanjing, China
Optical fiber bundles frequently serve as crucial components in flexible miniature endoscopes, transmitting end-to-end images directly for medical and industrial applications. Each core usually acts as a single pixel, and the resolution of the image is limited by the core size and core spacing. We propose a method that exploits the hidden information embedded in the pattern within each core to break the limitation and obtain high-dimensional light field information and more features of the original image including edges, texture, and color. Intra-core patterns are mainly related to the spatial angle of captured light rays and the shape of the core. A convolutional neural network is used to accelerate the extraction of in-core features containing the light field information of the whole scene, achieve the transformation of in-core features to real details, and enhance invisible texture features and image colorization of fiber bundle images.
fiber bundles image enhancement image colorization mode pattern deep learning 
Advanced Imaging
2024, 1(1): 011002
作者单位
摘要
1 上海大学 精密机械工程系,上海200444
2 中国航空工业集团公司洛阳电光设备研究所,河南洛阳47103
3 江苏永康机械有限公司,江苏无锡21420
提出一种基于目标检测算法的柔性浅埋物的声-振智能探测方法,将声波激励、激光散斑干涉测振和目标检测算法有机结合,用以柔性浅埋物的大范围快速探测。在论述YOLO系列目标检测算法原理的基础上,选择并优化柔性浅埋物的智能探测网络模型;然后,搭建声-光融合智能探测系统,构建不同柔性浅埋物的激光散斑干涉条纹图数据集;最后,对数据集进行训练和测试,验证该算法用于干涉条纹图识别的可行性。实验结果表明:在给定实验条件下,柔性浅埋物智能探测网络模型的精确率为98.39%,召回率为84.72%,平均识别精度为99.66%。该声-振智能探测方法可以在给定实验环境下对多种柔性浅埋物的激光散斑干涉条纹图进行智能识别,适用于浅层地下柔性掩埋物的大面积快速探测。
声-光融合探测 柔性浅埋物 YOLOv5 声-地震耦合 干涉条纹 sound-light fusion detection flexible shallow burial YOLOv5 acoustic-seismic coupling interference fringe pattern 
光学 精密工程
2024, 32(5): 661
作者单位
摘要
暨南大学信息科学技术学院电子工程系,广东 广州 510623
提出了基于新阈值函数的深度残差收缩网络(DRSN-NTF),用于解决分布式光纤声传感(DAS)信号噪声强、识别难的问题。DRSN-NTF基于深度残差收缩网络(DRSN),使用新阈值函数代替软阈值函数,使其更能发挥信号噪声处理和分类识别能力。使用DAS系统采集周界入侵事件的实验数据,并通过添加高斯白噪声的形式,设计了6组不同信噪比(0 dB~5 dB)的实验。对比了4个模型的实验结果,由此考察DRSN-NTF的识别效果。结果发现:在强噪声的情况下,DRSN-NTF取得的平均测试准确率比DRSN高1.05%;随着信噪比的降低,DRSN-NTF的测试准确率高于DRSN的差值增大,表明DRSN-NTF在信号噪声处理和分类识别能力方面更强,能获得相对更高的识别准确率。因此,DRSN-NTF更加适用于DAS信号识别。
光纤光学 光纤传感器 模式识别 深度残差收缩网络 新阈值函数 周界安防 
激光与光电子学进展
2024, 61(5): 0506002
靳喜博 1,2,3刘琨 1,2,3,*江俊峰 1,2,3王双 1,2,3[ ... ]刘铁根 1,2,3
作者单位
摘要
1 天津大学精密仪器与光电子工程学院,天津 300072
2 天津大学光电信息技术教育部重点实验室,天津 300072
3 天津大学光纤传感研究所,天津 300072
基于双马赫-曾德尔干涉(DMZI)型分布式光纤振动传感系统与无人机(UAV)视频监测系统,通过卷积神经网络同步对光信号和无人机视频信号进行模式识别,从多维度对多类别扰动事件进行精准检测。与传统的模式识别方法相比,所提方案将两个不同维度上的信号有效结合,实现了不同维度上模式识别方法的优势互补,将识别信号的时间维度加入识别,解决了静态信号识别事件有限、准确率较低的问题。为了验证所提方案的可行性和有效性,对常见的9种传感行为(攀爬、轰砸、剪切、脚踢、重敲击、轻敲击、拉扯、摇晃、无入侵)进行了实验测试和分析。实验结果表明,所提出的多维度模式识别方案可以对9种入侵事件达到99.58%的平均测试准确率,并且平均识别时间为0.16 s,短于系统的采样时间0.3 s,满足实际工程应用的需求。
光纤光学 分布式光纤传感 多维度传感 模式识别 卷积神经网络 
光学学报
2024, 44(1): 0106023
Author Affiliations
Abstract
1 CAS Key Laboratory of Mechanical Behavior and Design of Materials, Department of Modern Mechanics, University of Science and Technology of China, Hefei 230027, China
2 Shenzhen Key Laboratory of Intelligent Optical Measurement and Detection, College of Physics and Optoelectronic Engineering, Shenzhen University, Shenzhen 518060, China
A new electronic speckle pattern interferometry method is proposed to realize in situ deformation measurements. The feature of the method is the combination of a high-speed camera and multiple laser Doppler vibrometers (LDVs) for synchronous measurements. The high-speed camera is used to record and select effective interferograms, while the LDVs are used to measure the rigid body displacement caused by vibrations. A series of effective interferograms with known shifted phase values are obtained to calculate the deformation phase. The experimental results show that the method performs well in measuring static and dynamic deformations with high accuracy in vibrating environments.
speckle pattern interferometry laser Doppler vibrometers in situ deformation measurements 
Chinese Optics Letters
2024, 22(1): 011202
作者单位
摘要
中国航空工业集团公司雷华电子技术研究所, 江苏无锡 214063
由于缺少旁瓣匿影性能评估的统一标准, 子阵划分对旁瓣匿影性能影响研究较少。对此, 本文提出旁瓣匿影性能评估参量——旁瓣匿影率, 其本质是计算满足旁瓣匿影要求区域占整个方向图区域的比例。其中保护通道直接利用子阵级数据通过加权非相参积累方式构建, 可实现保护通道的自适应干扰抑制, 支撑干扰条件下的自适应旁瓣匿影。实验表明, 子阵划分非均匀性越强, 子阵数越多, 扫描角越小, 有源相控阵天线的旁瓣匿影率越高, 旁瓣匿影性能越好。
子阵划分 保护通道 旁瓣匿影率 方向图 subarray partition guard channel side-lobe blanking ratio pattern 
太赫兹科学与电子信息学报
2023, 21(9): 1117
赵伟 1,2,*何俊 1,2侯森林 1,2邓琥 1,2[ ... ]赵平 3
作者单位
摘要
1 西南科技大学 a.信息工程学院
2 b.极端物质特性实验室,四川绵阳 621010
3 妙仁堂医疗服务有限公司,四川绵阳 621050
确定中药品种是确保中药材质量的第一关。为探索中草药品种的快速鉴别方法,本文应用太赫兹光谱技术结合模式识别方法对 6种中草药进行分类鉴别。采集了白附片、大黄、党参、陈皮、麦冬、天麻等 6种常用中草药,共得到 420组太赫兹光谱数据,在 0.2~1.5 THz波段分别采用支持向量机 (SVM)、主成分分析 (PCA)和支持向量机相结合、线性判别分析(LDA)结合支持向量机等方法对 6种中药材进行了定性鉴别分析。结果表明,太赫兹光谱数据结合线性判别分析和支持向量机建立的 LDA-SVM中草药品种识别模型最优,模型准确率达 100%,对未知样本的鉴别准确率达 98.41%。本文的 LDA-SVM模型具有较好的鉴别能力,能快速准确地鉴别出中药材的品种,为中草药的质量控制提供了又一鉴别手段。
太赫兹光谱 模式识别 定性鉴别 中草药 terahertz spectrum pattern recognition qualitative identification Chinese herbal medicine 
太赫兹科学与电子信息学报
2023, 21(5): 586

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