强激光与粒子束
2022, 34(12): 121003
在全息三维显示领域，计算全息图的快速生成算法是重要的研究内容。波前记录平面法是一种基于点云加速计算全息图生成的方法，能有效减少计算时间。对波前记录平面计算全息图生成方法及应用的最新进展进行分析讨论，首先介绍波前记录平面方法的原理，然后详细分析波前记录的最新研究方法，从加快计算全息图的生成速度、提高三维重建图像质量及一些特殊应用如曲面全息成像等方面进行总结分析。详细分析各种波前记录平面方法在增加计算速度、提高重建像质量、减少查找表占用内存、增大视场角、去除混叠噪声等方面的改进及应用，并分析该方法在实时、动态、高质量、大视角全息三维显示中的作用。最后分析了各种方法的优劣，对波前记录平面方法的未来发展方向进行展望。
计算全息图 波前记录平面 图像重建 查找表 激光与光电子学进展
2022, 59(24): 2400001
1 北京信息科技大学 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
针对调制光栅Y分支（Modulated Grating Y-branch，MG-Y）激光器难以实现特定波长稳定准连续调谐问题，提出一种基于K近邻模型的MG-Y激光器波长查找表构建方法。该方法基于K近邻模型，快速分类得到左、右光栅准连续调谐区域，依据MG-Y激光器相位调谐特性，采用牛顿非均匀插值方法实现了MG-Y激光器波长精细调谐。实验结果表明，按照该表控制激光器的输出光波长准确度为2 pm，稳定性为0.7 pm，F-P标准具解调波长稳定性为1.73 pm，FBG解调波长稳定性为1.75 pm，FBG解调波长相关系数R大于0.952 5。该方法可控制MG-Y激光器实现稳定的波长准连续调谐，满足光纤传感解调应用需求。
MG-Y激光器 波长控制 K近邻 查找表 连续调谐 MG-Y laser Wavelength control K nearest neighbor Look up table Continuous tuning
1 安徽师范大学 物理与电子信息学院, 安徽 芜湖
2 中航华东光电有限公司, 安徽 芜湖
针对视频信号不兼容, 显示分辨率不匹配的问题, 设计了一种基于FPGA的视频信号转换硬件结构系统。首先通过信号解码模块将输入的视频信号解码, 然后采用地址复用的方式进行控制两片外部存储器件DDR2进行帧频转换, 最后使用查找表的方式实现双三次插值算法对图像进行放缩。提高了代码的复用率, 降低了计算复杂度, 最终实现了将输入信号分辨率范围为640×480到1 920×1 200, 传输协议为VGA、AV、DVI的视频信号, 统一转换成LVDS输出的分辨率为1 600×1 200, 刷新频率为60 Hz, 像素时钟为162 MHz的输出信号。经实验测试, 本系统能够充分满足视频格式转化和分辨率提升的需求, 能够在广泛的应用领域里解决数据传输的格式不兼容问题。
帧频转换 外部存储器 双三次插值 查找表 field programmable gate array (FPGA) FPGA frame rate conversion external storage bicubic interpolation lookup tables
1 辽宁科技大学电子与信息工程学院, 辽宁 鞍山 114051
2 辽宁科技大学计算机与软件工程学院, 辽宁 鞍山 114051
由于光源的相关色温与色偏差计算一直是备受研究者们关注的问题,故提出了一种基于三角形法、抛物线法和三次多项式法的高效混合光源相关色温与色偏差计算方法。在色温为2000~20000 K, 1 K步长的18001条等温线上,并在色偏差范围为-0.03~0.03内以0.015间隔选取90005个测试样本,测试并比较了所提方法、Ohno方法与Robertson方法的精确度。测试结果表明,所提方法的性能优于Ohno方法与Robertson方法,且其色温和色偏差的最大绝对误差分别为0.3858 K和3.33×10 -6,故所提方法可被直接用于LED光谱优化与设计中。
颜色 相关色温 色偏差 查找表 三次多项式法 三角形法 抛物线法
合肥工业大学 微电子设计研究所, 合肥 230009
基于gm/Id查找表方法,设计了一种用于14位100 MS/s流水线逐次逼近寄存器模数转换器(Pipelined-SAR ADC)的余量放大器。该余量放大器采用高增益宽带宽的增益自举运算放大器(OTA)结构。该方法通过lookup函数查找器件直流工作点,克服了传统方法对短沟道器件参数无法准确设计的问题。通过迭代算法来选择核心器件的gm/Id,使电路在满足性能要求的同时实现功耗的优化设计,且具有很好的工艺移植性。基于SMIC 55 nm CMOS工艺,对设计的OTA性能进行了仿真验证,实现了在92 dB直流增益、180 MHz闭环-3 dB带宽、1.44 mVrms噪声等多维约束条件下电路功耗为1.9 mW的最优化设计。
gm/Id查找表 流水线逐次逼近寄存器模数转换器 增益自举运算放大器 最优化设计 gm/Id lookup table pipelined-SAR ADC gain-boosted OTA optimum design
为了解决高阶线性FIR滤波器占用查找表资源过多的问题, 提出了一种采用对称查找表的分布式结构。利用线性FIR滤波器系数对称的特点, 设计了深度更小的对称查找表。采用时分复用技术和流水线技术, 有效节约了查找表资源, 提高了FIR滤波器的运行频率。在Xilinx XC5VLX110T FPGA芯片上, 实现了1 023阶的基于对称查找表的FIR滤波器。结果表明, 相比于分段查找表结构, 对称查找表结构的FIR滤波器节约了48%的Block Rom资源, 提升了15%的最高时钟频率。
线性FIR滤波器 分布式算法 查找表 linear FIR filter distributed arithmetic look-up table
1 暨南大学光子技术研究院，广东 广州 510632
2 广东省科学院半导体研究所，广东 广州 510651
信道线性及非线性失真会降低基于四电平脉冲幅度调制（PAM4）的短距离光互联系统的性能，利用PAM4发射芯片对信号进行预补偿能缓解信道失真带来的影响。因此，研究了一种适用于短距离光互联的PAM4发射芯片架构。该架构基于查找表（LUT）均衡器和源串联终端数模转换器灵活补偿光信道失真，利用流水线结构的选择器进行高速LUT读取；同时，采用电阻反馈的预驱动电路减少高速数模转换器信号输出时的码间干扰。后仿真结果表明，55 nm工艺制程PAM4发射芯片的速率可达到40 Gbit/s，能实现灵活配置的均衡模式，满足下一代数据中心、接入等光互联网络的需求。
光通信 四电平脉冲幅度调制 数模转换器 查找表 非线性均衡 激光与光电子学进展
2021, 58(21): 2106004
1 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, 中国科学院环境光学与技术重点实验室, 安徽 合肥 230031
2 中国科学技术大学, 安徽 合肥 230036
3 安徽大学物质科学与信息技术研究院, 安徽 合肥 230601
利用差分吸收光谱技术 (DOAS) 反演了我国首个星载大气痕量气体差分吸收光谱仪 (EMI) 的臭氧斜柱浓度 (SCD), 通过 SCIATRAN 辐射传输模型建立了大气质量因子 (AMF) 的查找表, 最终得到 EMI 的臭氧垂直柱浓度 (即臭氧柱总量)。将 EMI、OMI 和 TROPOMI 于 2018 年 11 月 2 日获得的南极区域臭氧柱总量进行了对比分析, 三者均观测到南极中高纬度 (30° S～70° S) 的臭氧高值区域与南极内陆 (75° S～90° S) 的臭氧低值区域, 且 EMI 与 OMI、TROPOMI 的臭氧柱总量相关性 (R2) 分别为 0.977 和 0.979。进一步将 EMI 反演的臭氧柱总量与南极长城站 (62.22 S, 58.96 W) 地基天顶散射光差分吸收光谱仪 (ZSL-DOAS) 反演的臭氧柱总量进行对比, 二者相关性 (R2) 为 0.926。
大气痕量气体差分吸收光谱仪 差分吸收光谱技术 南极 臭氧柱总量 查找表 environmental trace gases monitoring instrument differential optical absorption spectroscopy Antarctica total ozone columns lookup table 大气与环境光学学报
2021, 16(3): 215
1 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
2 中国科学技术大学, 安徽 合肥 230026
3 中国气象局中国遥感卫星辐射测量和定标重点开放实验室, 北京 100081
4 中国气象局国家卫星气象中心, 北京 100081
吸收性气溶胶指数(AAI)可用于表征紫外波段吸收性气溶胶成分占比,是卫星遥感探测的重要数据产品之一。通过SCIATRAN辐射传输模型设置太阳天顶角、观测天顶角、相对方位角、地表高度、云高等参数,创建大气层顶反射率的查找表,结合TROPOMI的数据,反演吸收性气溶胶指数。由于仪器本身的特性,直接反演的AAI不能完全表征吸收性气溶胶的分布特征,需要扣除背景值,本研究通过统计法获取太平洋区域AAI的背景值。采用2020年9月美国加利福尼亚州山火时期数据进行分析, 研究山火烟雾羽流的传输。结果显示了气溶胶的分布特征,取得的背景校正效果良好。反演结果与TROPOMI官方发布产品的空间分布特征基本一致,两者的平均相关系数达到0.963。最后比较了卫星遥感AAI数据与地面AERONET站点气溶胶光学厚度(AOT)数据,可以看出两者的气溶胶变化趋势一致。
大气光学 气溶胶 吸收性气溶胶指数 辐射传输模型 反射率 查找表 背景值 光学学报
2021, 41(16): 1601001
