1 中国科学院半导体研究所 光电系统实验室，北京 100083
2 中国科学院大学，北京 100049
激光麦克风是一种利用光学多普勒效应获取远场语音信息的技术，其语音质量受到探测系统自身特性、光探测路径以及目标物等多个方面的影响。为了从远距离声场下的目标物获取更高质量的语音信息，文中通过单频声激励实验获得了4种典型目标物（A4纸片、A4纸盒、瓦楞盒、塑料瓶）的声致振动频率响应，发现了其在频率上的非均匀性。在此基础上，提出了一种基于ResUnet和TFGAN网络的激光语音增强方法，其通过ResUnet网络预测去噪梅尔谱图，并利用TFGAN网络由预测的梅尔谱图恢复出激光语音的时域波形。然后，利用实验室自制的激光麦克风在4种目标物上进行了远距离语音采集实验，采用文中提出的方法对采集到的激光麦克风语音进行了处理，并与非线性函数谐波重构法、DNN+谐波重构法进行了比较。最后利用客观语音质量评估（PESQ）和时域分段信噪比（SNRseg）对处理后的激光语音进行了量化评估。实验结果表明，在4种目标物上采集到的激光语音，经过非线性函数谐波重构方法和DNN+谐波重构方法处理后，语音质量均无明显提升，其相应的PESQ和SNRseg分值无明显提高。而经过文中所提的ResUnet+TFGAN网络方法处理后，激光语音取得了更高的PESQ和SNRseg分值，语音质量明显提升。因此，文中提出的方法在激光麦克风应用中具有更好的激光语音增强效果。此外，由实验结果可知，此方法在频率响应一致性较差的目标物上，仍然可以较好地重建频谱，恢复出高质量的语音信息。
外差干涉 语音增强 神经网络 声致振动 heterodyne interference speech enhancement neural network acoustic vibration 红外与激光工程
2023, 52(10): 20230051
1 山西大学物理电子工程学院, 山西 太原 030006
2 量子光学与光量子器件国家重点实验室, 山西大学光电研究所, 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
对于输出频率易受环境干扰的光栅外腔反馈半导体激光器,在利用光栅和电流两通道反馈并进行动态特性优化后,基于原子偏振光谱的无调制稳频系统可极大地抑制低频随机干扰引起的激光频率波动,并使闭环谐振频率扩展到155 kHz。 此时稳频系统可将特征频率在120 Hz处的激光器频率干扰,抑制到开环时的1/13570。利用偏振光谱,还可以测量原子跃迁线中心频率附近小范围内激光频率的起伏,获得激光器对不同频率声致振动激励的声音响应特性,并可对比研究激光器隔音机壳的隔音效果。实验表明,隔音机壳对于不同频率的声音激励,隔音效果可从12.8下降到0.14。这可为机械结构和隔音系统的设计提供实验依据,并可促进声音精密测量的发展。
测量 声致振动 隔音特性 激光稳频 声音传感
