1 中国科学技术大学 国家同步辐射实验室，合肥 230029
2 中国科学技术大学 核科学技术学院，合肥 230029
针对太赫兹直线加速器，开发了基于EPICS分布式系统的横向截面尺寸测量系统。该系统采用束斑检测器完成束斑到光斑的转换，并通过远心镜头将光斑成像到CCD相机，完成对光斑图像的采集，之后基于ADAravis将相机采集的图像数据汇入到EPICS数据库。由于暗电流以及环境辐射的影响，在采集到的图像中会存在椒盐噪声，因此使用卷积神经网络（CNN）对图像中的椒盐噪声进行抑制，最后对图像进行高斯拟合计算出束流截面尺寸。实验结果表明，CNN可以有效地消除椒盐噪声，并且系统的分辨率达到15.8 μm，满足系统设计要求。
EPICS ADAravis 束流截面测量 机器学习 卷积神经网络 EPICS ADAravis beam profile measurement machine learning convolutional neural network 强激光与粒子束
2024, 36(3): 034004
1 北京空间机电研究所，北京 100094
2 中国空间技术研究院 空间激光信息感知技术核心专业实验室，北京 100094
3 华中科技大学 电子信息与通信学院，湖北 武汉 430074
4 中国科学技术大学 国家同步辐射实验室，安徽 合肥 230026
海洋立体结构信息是未来实现海洋透明与海洋强国的基础，针对海洋剖面探测能力不足的问题，以及星载海洋剖面多要素同源同域一体化探测空白，开展星载海洋剖面多要素探测技术与系统方案研究，提出新型激光主被动复合、能谱复用探测技术体制，面向未来星载应用，完成星载海洋剖面多要素探测载荷系统设计。其中，激光器谱段设计为486、532 nm多波长一体化最佳配比输出，光电接收探测系统选用1 m×5 m超大口径可折叠光栅主镜，经过仿真分析，探测系统可实现大洋水深100 m深度、温度、盐度以及后向散射系数等多要素同源探测能力，同等体积包络条件下，能量收集能力提升5倍。
激光雷达 海洋剖面探测 主被动复合 大口径光栅 lidar ocean profile detection active and passive composite large aperture grating 红外与激光工程
2024, 53(1): 20230466
1 广州市突发事件预警信息发布中心, 广东 广州 511430
2 广州市气象台, 广东 广州 511430
3 广州市黄埔区气象局, 广东 广州 510700
4 广州市气象局观测预报处, 广东 广州 511430
5 安徽蓝科信息科技有限公司, 安徽 合肥 230031
6 中国科学院合肥物质科学研究院安徽光学精密机械研究所, 中国科学院大气光学重点实验室, 安徽 合肥 230031
7 先进激光技术安徽省实验室, 安徽 合肥 230000
精确观测大气风场在气象、**、航空航天等领域具有十分重要的意义。相干测风激光雷达能够实时有效地进行大气矢量风场探测。为此研制出一款基于多普勒原理的相干测风激光雷达，并进行外场观测验证了其性能。该系统可探测垂直上空45～3000 m的水平风场以及垂直气流，最大可探测风速为60 m/s。分析比对了该雷达于2021年10月16日08：00―20日00：00在广州市黄埔区气象局观测的数据与同时段同地点微波风廓线雷达的观测数据，结果表明二者具有良好的一致性。重点分析了2021年10月18日10：00―20日00：00的典型观测数据，进一步验证了该相干测风激光雷达所测数据的准确性。该雷达在风场探测上的应用将为气象参数监测和预报精度的提高以及极端灾害性天气的预警提供实时数据支撑。
激光雷达 多普勒 相干测风 风场比对 lidar Doppler coherent wind measurement wind profile comparison
1 南通大学机械工程学院，江苏 南通 226019
2 南通国尚精密机械有限公司，江苏 南通 226017
针对铝型材表面缺陷种类多、尺度差异大、小目标容易漏检等问题，提出了KCC-YOLOv5——一种基于YOLOv5s改进的铝型材表面小缺陷检测模型。首先利用IoU（intersection over union）-K-means++算法代替K-means算法聚类锚框，获得最贴合铝型材表面缺陷的锚框，提高小目标锚框的质量；其次，提出全局注意力模块C3C2F，并引入主干层，在减少参数量的同时增强小目标的语义信息和全局感知能力；最后将颈部最近邻插值上采样方式换为轻量级上采样算子CARAFE（content-aware reassembly of features），充分保留上采样特征图的小目标信息。实验结果表明，改进模型KCC-YOLOv5的均值平均精度为94.6%，相比于YOLOv5s提高了2.8个百分点，小目标漆泡和脏点的平均精度分别提高了5.2和12.4个百分点。KCC-YOLOv5模型在保持大目标检测精度小幅度提升的同时显著提升了小目标的检测精度。
机器视觉 铝型材 表面缺陷 KCC-YOLOv5 小目标检测 激光与光电子学进展
2024, 61(4): 0412002
Author Affiliations
Abstract
1 School of Future Technology, University of Chinese Academy of Sciences, Beijing 100049, China
2 Department of Engineering Science, University of Oxford, Parks Road, Oxford OX1 3PJ, UK
3 School of Science, Northwest A&F University, Yangling 712100, China
4 Department of Physics, City University of Hong Kong, Kowloon, Hong Kong 999077, SAR, China
5 School of Electrical and Electronic Engineering, Nanyang Technological University, Singapore 639798, Singapore
Mode-locked microcombs with flat spectral profiles provide the high signal-to-noise ratio and are in high demand for wavelength division multiplexing (WDM)-based applications, particularly in future high-capacity communication and parallel optical computing. Here, we present two solutions to generate local relatively flat spectral profiles. One microcavity with ultra-flat integrated dispersion is pumped to generate one relatively flat single soliton source spanning over 150 nm. Besides, one extraordinary soliton crystal with single vacancy demonstrates the local relatively flat microcomb lines when the inner soliton spacings are slightly irregular. Our work paves a new way for soliton-based applications owing to the relatively flat spectral characteristics.
ultra-flat integrated dispersion flat spectral profile soliton microcomb Opto-Electronic Science
2023, 2(12): 230024
红外与激光工程
2023, 52(12): 20230574
1 湖南省农用微生物应用工程技术研究中心, 湖南省微生物研究院, 长沙 410009
2 湖南省烟草公司长沙市公司, 长沙 410011
3 湖南农业大学植物保护学院, 长沙 410128
短短芽孢杆菌(Brevibacillus brevis)X23可产生非核糖体肽类抗生素伊短菌素, 已被广泛用于植物病害的生物防治。伊短菌素合成基因簇中, edeB基因参与调控伊短菌素的合成积累。本研究利用基因同源重组技术, 以edeB基因作为外源基因的重组片段, 构建了原核表达载体pET28a-edeB, 转化至大肠杆菌BL21(DE)中进行诱导表达; 通过转录组测序检测edeB基因在短短芽孢杆菌不同培养时间(12、18、24、30和36 h)的转录时相。结果表明: edeB基因全长为771 bp, 编码256个氨基酸。聚丙烯酰胺凝胶电泳(SDS-PAGE)显示, 在分子质量为30 kD处有一条特异条带, 与生物信息学预测的EdeB蛋白的大小一致, 且EdeB蛋白主要以包涵体的形式存在。转录时相分析结果表明, edeB基因在各个培养时间点均有表达, 表达模式为先升高后降低, 且在30 h时表达水平最高。这些结果为进一步研究edeB基因调控伊短菌素合成积累的分子机制奠定了基础, 为短短芽孢杆菌高产伊短菌素菌株的构建提供了理论依据。
短短芽孢杆菌 edeB基因 原核表达 转录时相 转录组 Brevibacillus brevis edeB gene prokaryotic expression transcription profile transcriptome
1 中国科学院国家空间科学中心微波遥感技术重点实验室，北京 100190
2 中国科学院大学，北京 100049
设计了一种基于尺寸渐变超表面的宽带高增益低剖面天线，该天线由双层超表面和一层微带缝隙组合而成。双层超表面由分别印刷在 2个介质板上的尺寸渐变六边形阵列贴片组成,贴片之间存在非等距间隙。超表面单元尺寸渐变设计能够使天线产生多个邻近的谐振点，从而展宽带宽。通过改变超表面天线尺寸结构，分析天线的宽带辐射特性。为获得最佳宽带性能，采用遗传算法优化天线几何参数。制作并测试了一款边长为 43.3 mm，厚度为 4.853 mm的样本天线用于验证仿真结果。实测结果显示，该天线-10 dB阻抗带宽达到了 54%(3.99~6.93 GHz)，最高增益达到 12.05 dB，在 4~6 GHz范围内增益保持在 8 dB以上。该天线实现了宽频带、高增益、低剖面的特点，适用于宽带高速率无线通信的诸多领域。
超表面 宽频带 高增益 低剖面 非均匀分布 尺寸渐变 遗传算法 metasurface broadband high-gain low-profile non-uniform distribution gradient size genetic algorithm 太赫兹科学与电子信息学报
2023, 21(8): 1007
中国电子科技集团公司第十一研究所, 北京100015
随着红外焦平面探测器阵列规模的不断扩大，由多层结构低温热失配形变导致的杜瓦可靠性问题愈发突出，对焦面低温形变的定量化表征需求越来越迫切。基于超长线列红外焦平面探测器冷箱组件开展焦面低温形变研究，针对多层结构粘接造成的焦面低温形变进行了理论仿真。设计了一种探测器工作温度90 K下焦面低温形变的测试方法。对比分析面形测试结果与仿真计算，低温下焦面整体下移，但变形曲线呈拱形。仿真得出两边芯片向下凹约924 m，中间位置芯片向下凹136 m。实验得出两边芯片向下凹约40 m，中间位置芯片向下凹10 m。数据差异与仿真材料的参数设置有关。验证了仿真结果的合理性，可为超长线列探测器焦面多层结构设计提供参考依据。
低温形变 理论仿真 面形测试 材料参数 红外焦平面探测器 low-temperature deformation theoretical simulation profile test material parameters infrared focal plane detector
1 华南理工大学电力学院, 广东 广州 510641
2 华南理工大学电力学院, 广东 广州 510641 中国科学院合肥物质科学研究院安徽光学精密机械研究所, 安徽 合肥 230031
针对高温条件下光谱高精度反演的需求, 对比分析了7种不同的光谱线型模型在光谱反演中的精度和稳定性, 并发展了适用于高温诊断的光谱线型选择策略。 首先测量了1 100~1 600 K温度范围的两条H2O吸收光谱, 采用七种不同的光谱线型模型分别进行分析, 获取了各测量光谱的积分吸光度, 速度依赖线宽和多普勒半高宽, 并根据双线比值法计算气体温度值。 对比分析表明, 在高温常压条件下, Gaussian线型拟合精度最差, 但通过Gaussian线型反演的气体温度精度最高; 光谱拟合过程中, 通过设置线型模型中的多普勒半高宽参数为已知量, 能有效提高光谱线参数的反演稳定性和精度, 也能有效提高各光谱线型温度反演精度。 与高阶非Voigt线型(Speed-dependent Voigt线型, Rautian线型, Speed-dependent Rautian线型和Hartman-Tran线型)对比, Voigt线型获取的积分吸光度和速度依赖线宽偏小, 计算的温度结果相对误差偏大。 最后, 对比了7种线型模型拟合程序的运行时间, 在保证精度的条件下, Speed-dependent Voigt线型拟合速度最快。 因此, 通过Gaussian线型获取气体温度, 然后根据温度计算多普勒半高宽参数并将其固定为已知量, 采用Speed-dependent Voigt线型拟合能有效提高高温光谱的反演精度, 速度和稳定性。
光谱线型 积分吸光度 速度平均线宽 多普勒半高半宽 温度 Spectral line-shape profile TDLAS TDLAS Integral absorbance Speed-averaged line-width Doppler HWHM (Half-width-at-half-maximum) Temperature 光谱学与光谱分析
2023, 43(9): 2715
