期刊基本信息
创刊:
1972年 • 月刊
名称:
光子学报
英文:
ACTA PHOTONICA SINICA
主管单位:
中国科学院
主办单位:
中国科学院西安光学精密机械研究所;中国光学学会
出版单位:
科学出版社
主编:
郝跃
ISSN:
1004-4213
刊号:
CN 61-1235/O4
电话:
029-88887564
邮箱:
地址:
陕西省西安市长安区新型工业园信息大道17号47分箱
邮编:
710119
定价:
120元/期

本期栏目 2014, 43(5)

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光子学报 第43卷 第5期

作者单位
摘要
浙江工商大学 信息与电子工程学院, 杭州 310018
提出一个无信息泄露的受控双向量子安全直接通信协议.协议中合法通信双方Alice和Bob在控制者Charlie的控制下实现彼此秘密信息的安全交换,利用3个Bell态纠缠交换后的测量相关性来克服信息泄露问题.由于该协议仅利用Bell态作为量子资源,而且仅需要进行Bell测量,所以方便实现.安全性分析表明,该协议不仅能检测到外部窃听者的主动攻击,而且还能检测到控制者Charlie的不诚实行为,因此,具备良好的安全性.
受控双向量子安全直接通信 信息泄露 纠缠交换 Bell态 Bell测量 Controlled bidirectional quantum secure direct com Information leakage Entanglement swapping Bell state Bell measurement 
光子学报
2014, 43(5): 0502701
作者单位
摘要
1 西安电子科技大学 物理与光电工程学院, 西安 710071
2 渭南师范学院 物理与电气工程学院,渭南 714099
设计了末敏弹红外敏感器室内半实物仿真系统, 研究了末敏弹在攻击目标过程中的姿态控制以及对目标的识别率.系统采用半实物仿真技术, 利用Multi-Gen Creator软件生成战场环境中所需要的场景和目标的三维可见光模型,并附上相应红外纹理.通过虚拟视场样机模拟生成红外敏感器扫描视场所产生的场景的红外数字信号.将末敏弹的探测系统——红外敏感器作为实体引入到仿真系统中参与试验,并和其它物理模型、数学模型构成闭合回路,完成了末敏弹的实时仿真功能.仿真结果表明,红外敏感器能够对目标进行完全识别,并具有误检率和漏检率低的优点.
末敏弹 半实物仿真 红外敏感器 光学系统 三维建模 实时 Terminal sensing projectile Hardware-in-loop simulation Infrared sensor Optical system Three-dimensional modeling Real time 
光子学报
2014, 43(5): 0504001
余建 1,2,*李军 2易涛 2刘慎业 2[ ... ]郑建华 2
作者单位
摘要
1 重庆大学 光电工程学院,重庆 400044
2 中国工程物理研究院 激光聚变研究中心,四川 绵阳 621900
为了提高螺旋波带片用于相衬成像的分辨率和成像对比度,因此本文将螺旋波带片的透光环带替换为透光微孔,以类-贝塞尔函数作为螺旋光子筛透过率的振幅调制窗函数设计了一种螺旋光子筛.在相同的特征尺寸下,螺旋光子筛比螺旋波带片具有更大的数值孔径,因此分辨率更高.同时基于光瞳切趾原理,经过类-贝塞尔振幅调制窗函数对螺旋光子筛透光微孔的分布进行调制,螺旋光子筛的成像对比度将高于螺旋波带片.通过数值计算和仿真分析表明:螺旋光子筛的点扩展函数主瓣宽度相对于螺旋波带片更窄,旁瓣幅值也相对更低.在相衬成像中,螺旋光子筛不仅能够消除螺旋波带片对圆盘状位相物体成像时图像的“浮雕”效应而且能够更为清晰地分辨出位相跳变更为密集的周期矩形条状物体.因此,螺旋光子筛用于相衬成像中将具有更高的成像分辨率和成像对比度,其在医学领域将具有广阔的运用前景.
螺旋波带片 螺旋光子筛 振幅调制 相衬成像 类-贝塞尔函数 径向希尔伯特变换 边沿增强 分辨率 对比度 浮雕效应 The spiral zone plate Spiral photon sieve Amplitude modulation Phase contrast imaging Bessel-like function Radial Hilbert transform Edge enhancement resolution Contrast Relief effect 
光子学报
2014, 43(5): 0504002
作者单位
摘要
1 北京理工大学 光电学院 光电成像技术与系统教育部国家重点实验室, 北京 100081
2 北京利云技术开发公司, 北京 100191
理论上分析了CIDC1816型直耦增强数码相机在采集静态图像过程中像增强器阴极电压衰减时间对电子光学系统横向位移的影响.实验证明了阴极电压衰减时间会对荧光屏亮度衰减时间产生影响.提出了利用电子开关的高速响应特性来减小阴极电压衰减时间,以改善该类型相机时间响应特性的方法.研究表明,当外界光照条件大于10-4 lx时,阴极电压衰减时间由80~130 ms减小到50~60 ns,电子光学系统的横向位移受阴极电压衰减特性的影响减小,荧光屏亮度衰减时间由12~26 ms减小到了3~4 ms.研究结果证明了该方法能够有效地减小像增强器阴极电压衰减时间和荧光屏亮度衰减时间,为提高该类型相机静态成像质量提供参考.
微光夜视 像增强器直耦 像增强器 阴极电压 衰减时间 电子开关 Low light level night vision Image intensifier direct coupling Image intensifier Cathode voltage Attenuation characteristics Electronic switch 
光子学报
2014, 43(5): 0504003
作者单位
摘要
合肥工业大学 仪器科学与光电工程学院, 合肥 230009
提出一种利用光纤布喇格光栅温度传感器测量物体表面法向局域内温度场分布的新方法.将多个毛细管封装的波分复用光纤光栅温度传感器串接,沿待测位置法线方向平行于表面等间距放置,对法向局域内的温度进行准分布式监测,封装后的传感器响应时间为2.74 s.利用ANSYS软件对空气的热稳态层流进行分析,获得温度场分布的等值线图.实验得到温度随高度变化的一阶变化率为-24.262,二阶变化率为10.117 2,而ANSYS仿真结果给出的分别为-22.842和8.613,两者基本相符,验证了此测量方法的可靠性.该技术为了解温度场的局域分布提供了技术支撑,为航空器选材和构型的确定提供新的测试方案.
光纤光学 光纤布喇格光栅 波分复用 温度分布 传感器 分布式传感 流场 Fiber optics Fiber Bragg gratings Wavelength division multiplexing Temperature distribution Sensors Distributed sensing Flow fields 
光子学报
2014, 43(5): 0506001
作者单位
摘要
天津理工大学 薄膜电子与通信器件重点实验室,天津 300384
针对相干光正交频分复用系统中出现的高峰值平均功率比问题,提出分数阶傅里叶变换与高峰值平均功率比抑制算法相结合的方法.计算表明:随着分数阶傅里叶变换阶数的减小,信号的峰值平均功率比逐渐降低;与抑制算法结合后可进一步降低系统的峰值平均功率比,并解决抑制算法影响系统性能的问题.从结合的兼容性、抑制高峰值平均功率比效果及改善引入抑制算法后对系统的负面影响三方面进行仿真分析,结果表明:采用选择性映射算法与分数阶傅里叶变换结合后,旋转因子同为4时,峰值平均功率比高于6.6 dB的概率较单一选择性映射算法低104;选取高峰值平均功率比抑制情况相近时,结合算法的时间复杂度比单一选择性映射算法降低了8倍;采用限幅算法与分数阶傅里叶变换结合的仿真情况也较单一限幅算法有很大提高,表明该算法结合的兼容性良好.
光正交频分复用 分数阶傅里叶变换 峰均功率比抑制算法 Optical Orthogonal Frequency Division Multiplexing Fractional Fourier transform Peak to average power ratio 
光子学报
2014, 43(5): 0506002
作者单位
摘要
湖南大学 信息科学与工程学院 微纳光电器件及应用教育部重点实验室, 长沙 410082
针对偏振复用相位调制信号的全光波长变换特性问题,基于半导体光放大器中四波混频效应,建立了对偏振复用正交相移键控信号的全光波长变换理论模型.根据理论分析,建立了仿真系统,仿真结果表明:泵浦光与信号光之间的频率间隔、偏振复用信号中的一个信号与一号泵浦光的偏振夹角对系统转换效率和信号质量有影响;波长转换过程中交叉相位调制产生的相位噪音会对信号质量有影响,且当泵浦光功率较大、泵浦光功率远大于信号光功率时,交叉相位调制效应的影响较小,仿真结果与理论分析一致.本文研究方法和相关结论对其它偏振复用信号基于半导体光放大器四波混频效应的波长变换研究有一定的参考价值.
光通信技术 正交相移键控 全光波长变换 四波混频 半导体光放大器 Optical communication Quadrature Phase Shift Keying (QPSK) All-optical wavelength conversion Four-Wave Mixing (FWM) Semiconductor Optical Amplifier (SOA) 
光子学报
2014, 43(5): 0506003
作者单位
摘要
1 南京理工大学 信息物理与工程系, 南京 210094
2 盐城师范学院 物电学院,江苏 盐城 224002
针对光纤微缺陷检测问题,提出了一种基于激光的光纤微缺陷检测方法,分析了光纤微缺陷的基本结构以及激光检测法的原理,并以此搭建了实验装置,进行了缺陷检测实验.实验中用准直氦氖激光束横向入射光纤,在光屏上得到光纤前向散射图样的分布图像,然后对图像进行处理.通过与显微镜观察法的实验结果比较,发现激光检测方法可有效地进行缺陷检测,其检测结果与显微镜直接观察法一致,可以作为光纤拉制后、涂覆层前的缺陷复测.
光纤光学 物理光学 光学检测 强弯曲 散射图样 缺陷检测 Fiber optics Physical optics Optical detection Strong bending Scattering pattern Defect-inspection 
光子学报
2014, 43(5): 0506004
作者单位
摘要
电子科技大学 光纤传感与通信教育部重点实验室, 成都 611731
基于高灵敏度光纤布喇格光栅振动传感器,提出了一种光纤围栏入侵监测系统及其模式识别方法.该方法通过具有自适应动态阈值的时域统计特征提取算法对异常事件信号进行特征提取,将特征矢量输入到一个基于三层BP神经网络而设计的分类器中对目标事件进行识别和分类.通过仿真目标信号和实际采样数据进行测试,对系统的报警识别率进行了验证,结果表明:对于仿真信号,系统的平均正确识别率达到了100%;对于实际采样数据,系统的平均正确识别率可以达到96.83%.
信号处理 光纤传感器 模式识别 入侵检测 光纤布喇格光栅 准分布式光纤围栏 事件分类 Signal processing Fiber optic sensors Pattern recognition Intrusion detection Fiber Bragg Grating (FBG) Quasi-distributed fiber-optical fence Event classification 
光子学报
2014, 43(5): 0506005
作者单位
摘要
1 华南农业大学 理学院, 广州 510640
2 广州大学 物理与电子工程学院, 广州 510006
3 宁波工程学院 电子与信息工程学院, 浙江 宁波 315211
提出了主动锁模联合非线性偏振旋转光纤激光器中基于偏振控制器的脉宽可调平顶光脉冲生成技术.光纤激光器由主动锁模部分和一根掺Bi的高非线性光纤联合两个偏振控制器及光纤检偏器构成的非线性偏振旋转结构组成.分析了该实验装置在不同状态下的工作机制,通过调节激光器中的两个偏振控制器,实验获得了10 GHz的脉宽可调平顶光脉冲,脉宽调节范围在12~19 ps之间,调节激光腔中的宽带滤波器,可在不同波长处获得平顶光脉冲.实验表明:输出的平顶光脉冲性能稳定,边模抑制比为65 dB,定时抖动145 fs.
平顶光脉冲整形 脉宽可调 偏振控制器 主动锁模 非线性偏振旋转 Flat-top pulse shaping Pulsewidth tunable Polarization controller Active mode locking Nonlinear polarization rotation 
光子学报
2014, 43(5): 0506006
作者单位
摘要
北京航空航天大学 仪器科学与光电工程学院, 北京 100191
基于激光干涉原理,建立了基于Mach-Zehnder干涉仪的光纤分布式扰动传感器多点同时扰动的信号模型.在此基础上,通过数值模拟研究了多点同时扰动对传感器定位准确度的影响,明确了多个扰动信号同时作用时扰动的幅值比和位置差不同情况下传感器的定位准确度.仿真结果表明:当多点同时扰动的信号幅度差别大于等于20倍时,可以给出较强扰动的定位信息;当多点同时扰动的空间距离小于等于100 m时,可以近似看成单点扰动.在光路中增加偏振分束器来抑制偏振衰落的影响,并采用信号发生器对实验光路中的两个压电换能器同时施加正弦信号来模拟扰动进行实验.实验结果表明:在5 km和10 km的位置同时施加扰动,当两个扰动的幅值比大于等于20时,距离较强扰动点的最大定位误差的最大值为200 m;在5 km和5.05 km位置同时施加幅值比为1的扰动,距离5 km位置的最大定位误差为200 m,验证了仿真结果的正确性.该研究为多点同时扰动条件下光纤分布式扰动传感器定位准确度的提高和误报率的降低提供了理论指导.
传感器技术 多点扰动 相关方法 光纤传感器 马赫-泽德干涉仪 定位 入侵检测 Sensors Multiple disturbances Correlation methods Optical fiber sensor Mach-Zehnder interferometers Location Intrusion detection 
光子学报
2014, 43(5): 0506007
作者单位
摘要
1 上海理工大学 上海现代光学系统重点实验室,上海 200093
2 苏州大学 信息光学工程研究所,江苏 苏州 215006
3 国家卫星气象中心,北京 100081
为了简化三维物体计算全息数据和加快计算时间,提出了一种三维点云物体频谱获取方法.在分析频谱获取方法模型的基础上,由不同视角的投影图像(视图)与对应的平面波因子相乘积分的方法得到了三维点云物体频谱;介绍了视图获取算法,使用Matlab并行计算得到了一个三维‘鸟’的视图序列;根据实际物体频谱分布情况,采用高阶高斯概率分布减少视图获取数量;通过视图序列得到三维物体的频谱,采用傅里叶逆变换得到物空间内一个平面的复振幅分布,将其衍射一段距离,编码为菲涅尔全息,并进行了模拟再现和实验验证.模拟再现和实验结果表明:只需要原总视图的17.75%可以获得高质量的再现效果,验证了频谱获取方法的可行性及视图获取简化模型的正确性.所获取的三维物体频谱可以通过一定方式编码成多种全息进行三维显示,拓宽了该频谱获取方法的应用范围.
全息 计算全息 三维频谱 傅里叶变换 三维点云物体 视图 Holography Computer-generated hologram 3D spectrum Fourier transform 3D object with object points Perspectives 
光子学报
2014, 43(5): 0509001
作者单位
摘要
安徽大学 计算智能与信号处理教育部重点实验室, 合肥 230039
研究了基于菲涅耳相位透镜实现多平面全息投影的方法,采用硅基液晶相位调制器建立了多平面全息投影系统.首先,利用可编程菲涅耳相位透镜代替傅里叶透镜,将计算机生成的相位全息图与菲涅耳透镜的相位结合;其次,基于时分复用和空分复用原理提出了加载菲涅耳相位透镜与相位全息图到相位空间光调制器上的两种方法;最后,讨论了在多平面全息投影中每个单一平面实现旋转物体动态360°视角显示的方法.实验结果表明:在距离硅基液晶分别为500、800、1 100和1 400 mm处的四个重构平面可以获得全息投影图像;通过动态地改变菲涅耳相位透镜的焦距,可以实现多平面全息投影.
信息光学 全息显示 傅里叶变换 菲涅耳相位透镜 空间光调制器 相位全息图 硅基液晶 Information optics Holographic displays Fourier transform Fresnel phase lenses Spatial light modulators Phase hologram Liquid crystal on silicon 
光子学报
2014, 43(5): 0509002
作者单位
摘要
安徽大学 计算智能与信号处理教育部重点实验室,合肥 230039
研究了纯相位菲涅尔计算全息图的制作方法,给出了一种生成纯相位菲涅尔计算全息图的算法.首先研究了菲涅尔衍射的数值模拟算法,分析了两种数值模拟算法的计算速度.将计算速度较快的菲涅尔衍射数值模拟算法和迭代算法相结合,并引入比例反馈,得到纯相位菲涅尔计算全息图的反馈迭代算法.其次,对比例反馈系数的选取进行了实验研究,得到其最优经验值范围,然后进行了仿真实验.仿真结果表明,该算法降低了重构误差,提高了全息图重构质量.最后基于新型空间光调制器反射型硅基液晶,建立了全息显示光电实验系统,对该算法进行了验证.
全息显示 纯相位全息图 反馈迭代算法 菲涅尔衍射 硅基液晶 Holographic display Phase-only hologram Iterative feedback algorithm Fresnel diffraction Liquid Crystal On Silicon (LCOS) 
光子学报
2014, 43(5): 0509003
吴一全 1,2,3,*沈毅 1殷骏 1
作者单位
摘要
1 南京航空航天大学 电子信息工程学院, 南京 210016
2 农业部农业信息技术重点实验室,北京 100081
3 浙江省信号处理重点实验室, 杭州 310023
为了尽可能地保留全色图像的空间信息和多光谱图像的光谱信息,提出了一种基于改进梯度投影非负矩阵分解和复Contourlet变换的遥感图像融合方法.首先,以多光谱图像的强度分量图像为标准,对全色图像做直方图匹配,得到新的全色图像;然后,利用复Contourlet变换分别分解多光谱图像的强度分量图像和新的全色图像,得到各自对应的低频分量和高频分量;接着,对两幅低频分量图像采用改进梯度投影的非负矩阵分解作为融合规则获取新的低频分量,并对两幅高频分量图像使用系数绝对值较大法获取新的高频分量;最后,通过逆复Contourlet变换和逆色调-饱和度-强度变换获得融合后的图像.大量实验结果表明,与HSI方法、NMF与无下采样Contourlet变换结合的方法以及提升小波变换与HSI结合的方法相比,本文方法获得的融合图像具有更高的空间分辨率和更多的光谱信息.
图像处理 遥感图像融合 多光谱图像 非负矩阵分解(NMF) 梯度投影 复Contourlet变换 HSI变换 Image processing Remote sensing image fusion Multispectral image Non-negative matrix factorization Gradient projection Complex contourlet transform Hue-Saturation-Intensity (HSI) transform 
光子学报
2014, 43(5): 0510001
作者单位
摘要
西安电子科技大学 综合业务网国家重点实验室,西安 710071
提出一种压缩感知成像框架结构.该结构采样端用新建的采样矩阵实现数字微镜阵列分区控制,可增强信息获取的准确性,测量得到与新数字微镜阵列对应的压缩采样值;重构端由采样值优化重构出低分辨率图像后,根据分区控制过程建立压缩感知理论框架下的超分辨重建模型,利用梯度稀疏约束优化算法进行求解,恢复出原高分辨率图像.实验结果表明: 数字微镜阵列分区控制与超分辨重建相结合的方法可以明显降低压缩感知成像系统的计算量,缩短成像时间,并且具有较高的图像重构质量.
光学成像 成像系统 压缩感知 超分辨重建 总变差算法 数字微镜阵列 优化 Optical imaging Imaging systems Compressive Sensing (CS) Super-Resolution (SR) Total Variation (TV) Digital Micromirror Device (DMD) Optimization 
光子学报
2014, 43(5): 0510002
作者单位
摘要
中国电子科技集团第二十八研究所,南京 210007
当目标尺度发生变化时,传统均值漂移跟踪因窗口尺寸不变导致跟踪目标丢失.为解决该问题,提出一种带宽自适应的均值漂移跟踪算法.该算法在均值漂移框架下提取目标的形状特征,根据目标形状变化自适应的修正核函数带宽,并更新目标模板.实验结果表明,改进算法能很好地适应尺寸变化的目标,能有效提高红外目标的跟踪准确度.
红外 图像处理 均值漂移 海面目标 目标跟踪 带宽 形状特征 自适应 Infrared Image processing Mean shift Sea targets Target tracking Bandwidth Shape characteristics Adaptive 
光子学报
2014, 43(5): 0510003
作者单位
摘要
河海大学 计算机与信息学院, 南京 211100
提出了一种分级多尺度融合的水下偏振图像处理方法.首先,利用非负矩阵分解对偏振参量图像进行融合增强,得到所含局部特征信息完整且冗余度低的偏振参量融合图像;在此基础上,基于二维经验模式分解分别将偏振参量融合图像与偏振强度图像进行多尺度变换,对得到的高低频子图像分别进行加权平均融合,融合权重是采用穷举搜索法计算得到;最后,将高低频融合结果反变换得到最终融合图像.实验仿真结果表明该融合方法在增强图像细节信息及提高水下偏振图像对比度方面具有显著效果.
偏振成像 偏振参数计算 图像融合 非负矩阵分解 二维经验模式分解 穷举搜索法 水下目标检测 Polarization imaging Polarization parameter calculation Image fusion Non-negative matrix factorization Two-dimensional empirical mode decomposition Exhaustive search method Underwater targets detection 
光子学报
2014, 43(5): 0510004
作者单位
摘要
1 四川大学 物理科学与技术学院 微电子学系,成都 610064
2 中国科学院光电技术研究所,成都 610209
3 中国科学院重庆绿色智能技术研究院,重庆 401122
针对多维子眼成像通道曲面排布组成的大视场复眼结构,提出了一种切割-旋转-映射的图像处理算法来实现多通道图像的大视场拼接.通过确定复眼结构的排布特征,分析了各成像通道捕获的子眼图像之间的相互关系,去除相邻子眼图像之间的冗余部分,并运用几何光学及成像光学原理,研究了子眼图像与三维映射空间之间的关系,从而实现了二维子眼图像在三维空间的大视场拼接.实验制备了包含37个镜头且视场角可达118°的人工复眼结构,并运用提出的图像处理算法处理制备的复眼结构捕获的子眼图像.结果表明:算法处理图像过程中不损失图像的分辨率,可以有效地实现多通道图像的大视场拼接,且获得的图像可视性强,满足实用化要求,可进一步推进曲面复眼成像系统的应用.
多通道成像 复眼 大视场 图像处理 机器视觉 阵列化 光学设计与制备 Multiple imaging Compound eye Large field of view Image processing Machine vision Arrays Optical design and fabrication 
光子学报
2014, 43(5): 0510005
作者单位
摘要
1 天津大学 电子信息工程学院,天津 300072
2 天津科技大学 电子信息与自动化学院,天津 300222
对多视点自由立体显示的串扰成因进行了分析,推导出了无串扰观看点与光栅参数之间的关系;然后分别对垂直于显示器方向和平行于显示器方向的串扰进行了分析与计算,得到了屏前三维空间的串扰分布情况.仿真结果表明,沿显示屏幕垂直方向的视区范围大于水平方向的视区范围,而且在水平平行于屏幕的方向上,每一个视点存在多个理论无串扰观测点,但在垂直于屏幕方向上,每个视点只存在一个理论无串扰观测点.最后通过对屏前三维区域视点光强进行仿真,进一步验证了串扰计算的准确性,为自由立体显示系统的最佳设计与具体实现奠定了仿真基础.
多视点 自由立体显示 液晶显示器 串扰 狭缝光栅 建模 视区仿真 Multi-view Autostereoscopic display Liquid crystal displays Crosstalk Parallax barrier Modeling Viewing zone simulation 
光子学报
2014, 43(5): 0512001
作者单位
摘要
1 中国科学院光电技术研究所,成都 610209
2 中国科学院大学,北京100049
为了准确获取空间目标跟踪、视觉导航等领域中目标的三维姿态,进行了目标三维姿态单目视觉测量方法研究.提取图像目标的典型特征点构造出直角三角形,并通过其边长比例先验信息以及弱透视成像模型推导出目标三维姿态的单目解算算法.与传统测姿方法相比,该算法在相机焦距等内参量未知条件下依然可解算姿态,增大了测姿应用范围;与传统迭代测姿方法相比,避免了循环迭代求解过程,无需设置迭代初值,提高了解算效率.数值仿真试验结果表明目标在离相机1~3 km成像时姿态测量误差低于1.5°;实际图像序列测量结果表明目标俯仰角和偏航角测量结果拟合残差小于1°,翻滚角拟合残差小于2°.实验验证了算法的正确性和稳定性,表明该算法在内参量未知条件下能有效测量中远距离成像目标三维姿态.
弱透视 特征点检测 三维姿态 单目视觉 Weak perspective Feature point detection 3D pose Mono-view 
光子学报
2014, 43(5): 0512002
作者单位
摘要
1 哈尔滨工业大学 电气工程系,哈尔滨 150001
2 哈尔滨工业大学 控制与仿真中心,哈尔滨 150001
为了克服单目视觉测量中景深信息缺失的问题,运用改进的两段式迭代算法,对刚体位姿测量解算模型进行了优化.给出了特征标靶最优化布局,理论分析了标靶尺寸大小、标靶基线长度及特征圆点大小和解算准确度的关系.实验结果表明,优化的特征标靶布局、较大的特征标靶基线长度及较小的特征圆点靶标能够提高测量解算准确度.该研究对提高实际测量系统解算准确度具有一定的理论指导意义.
位姿测量 单目视觉 景深估计 共面特征点 坐标统一化 Pose measurement Monocular vision Depth estimation Coplanar feature points Coordinate unification 
光子学报
2014, 43(5): 0512003
作者单位
摘要
1 海军工程大学 动力工程学院,武汉 430033
2 海装武汉局,武汉 430064
3 海军92196部队,山东 青岛 266001
基于蒙特卡洛法,对水雾遮蔽热辐射衰减建立了光子状态序列的追踪模型.利用该模型对水雾粒子的多重散射进行模拟,分析了影响水雾消光性能的消光系数、水雾浓度、不对称因子等参数,发现不对称因子也是影响水雾隐身性能的重要参数.研究表明:对于消光系数相同的介质,不对称因子越小越有利于衰减目标热辐射强度,而采用朗伯比尔定律则不能获得此结论;在雾粒子半径远大于红外波长的情况下,提高水雾的浓度并减小粒子半径可有效提高水雾的衰减作用.
红外辐射 透射场 细水雾 蒙特卡洛法 不对称因子 模拟 Infrared radiation Transmission field Water fogs Monte-Carlo method Asymmetry Simulation 
光子学报
2014, 43(5): 0512004
王拯洲 1,2,*王维 1,2胡炳樑 1王伟 1[ ... ]李东坚 1
作者单位
摘要
1 中国科学院西安光学精密机械研究所, 西安 710119
2 中国科学院大学,北京 100039
为了实现综合诊断光路全程快速准直,从并行处理、快速收敛电机运动模型和最小外切圆特征点提取三个方面对自动准直系统进行了总体设计.首先,对全部准直步骤采取并行、串并结合的方式执行,并将关键准直任务归纳成单元准直模型;其次,使用准直数学模型,实现单元准直模型中电机的快速收敛;最后,针对小孔图像灰度对比低、分布极不均匀、光斑很不完整的特点,提出在最小外切圆的圆环上,取两两距离最大的100个点为特征点,使用最小二乘法进行圆拟合法计算小孔图像圆心.研究表明优化后系统的准直时间从优化前40 min减少到8 min,小孔图像圆心误差在2个像素之内,满足打靶实验的要求.
快速准直 电机运动模型 最小外切圆 特征点提取 最小二乘法 圆拟合 Fast automatic alignment Motor model The smallest outer circle Extract characteristic points Least square method Circle fitting 
光子学报
2014, 43(5): 0512005
作者单位
摘要
浙江师范大学 信息光学研究所,浙江 金华 321004
采用离焦二值条纹投影技术进行三维面形测量可以克服数字投影仪的非线性响应,同时有利于提高投影速度,实现高速测量.通过理论分析和实验研究了采用数字投影仪时二值条纹的基频、高次谐波能量分布与条纹周期的关系.结合相移算法,以相位测量误差为指标,衡量各种二值条纹的性能.研究结果表明:在周期小时,罗奇光栅和二维误差扩散算法生成的二值条纹离焦后能产生正弦性较好的条纹;在采用满周期等间隔奇数次相移时,罗奇光栅离焦能获得更高的测量准确度;在周期大时,采用优化脉宽调制方法得到的二值光栅离焦测量准确度最高.研究结果为离焦条纹投影三维测量中二值光栅的选择提供了依据.
光学三维测量 二值条纹 低通滤波 正弦条纹 Optical 3D measurement Binary fringe Low-pass filtering Sinusoidal fringe 
光子学报
2014, 43(5): 0512006
作者单位
摘要
1 湖南大学 信息科学与工程学院,微纳光电器件及应用教育部重点实验室,长沙 410082
2 长沙学院 电子与通信工程系,长沙 410003
研究了有限能量Airy光束在克尔介质中的非线性传输过程及整体自聚焦(特别是小尺度自聚焦)特性.研究发现相对于整体自聚焦,有限能量Airy光束主峰的小尺度自聚焦更容易发生,而且其噪音调制的增长速度随着截断系数的增加而变慢.通过对比研究不同截断系数小尺度自聚焦的增益谱,发现截断系数也极大地影响有限能量Airy光束的增益谱,截断系数越小Airy光束受噪音影响分裂的可能性就越大;对于较大的截断系数,有限能量Airy光束增益谱和由它主瓣拟合的高斯光束的增益谱越来越接近.研究结果对于有限能量Airy光束的潜在应用有一定的指导作用.
非线性光学 非线性薛定谔方程 自聚焦 无衍射光束 Airy光束 非线性传输 小尺度自聚焦 增益谱 Nonliner optics Nonlinear Schrdinger equation Self-focusing Non-diffracting beam Airy beam Nonlinear propagation Small-scale self-focusing Gain spectrum 
光子学报
2014, 43(5): 0519001
曾海军 1,2,*郑淼 1,2韩俊鹤 1,2顾玉宗 1,2
作者单位
摘要
1 河南大学 物理与电子学院
2 微系统物理研究所,河南 开封 475004
通过湿化学方法制备了具有三阶非线性光学性质的硒化铅/聚乙烯醇复合物薄膜.采用透射电镜和扫描电镜对硒化铅量子点的尺寸和薄膜的形貌进行表征.运用Z扫描方法,研究了薄膜在波长为532 nm,脉冲宽度为38 ps条件下的三阶非线性光学性质.实验结果表明:合成的硒化铅量子点尺寸在10 nm左右,属于强量子受限,制备的薄膜表面粗糙度比较好;薄膜在皮秒脉冲激光作用下呈现负的非线性折射效应和反饱和吸收性质,其三阶非线性极化率χ(3)为3.6×10-11 esu.
三阶非线性光学性质 薄膜 Z扫描 量子点 硒化铅 Third-order optical nonlinerity Thin film Z-scan Quantum dot PbSe 
光子学报
2014, 43(5): 0519002
作者单位
摘要
中国科学院半导体研究所 集成技术工程研究中心,北京 100083
针对应用于薄膜太阳能电池的一种混合陷光结构进行了分析研究,该结构由位于电池正面的电介质颗粒和位于电池背面的金属颗粒构成.运用有限时域差分法模拟分析了正面电介质颗粒与背面金属颗粒对光吸收增强的不同作用范围.运用电场图分析了其对光吸收增强的机制,包括两种颗粒的散射作用和金属纳米颗粒的表面等离子体近场增强作用.分别优化了正面电介质颗粒和背面金属颗粒的材料、大小等参量,获得了一种优化后的混合陷光结构.实验表明带有这种混合陷光结构的电池短路电流密度相对于参考电池提高了30.3%,该方法为提高薄膜太阳能电池效率提供了新思路.
太阳能电池 混合陷光结构 时域有限差分法 电介质颗粒 金属颗粒 光吸收 模拟 Solar cells Hybrid light trapping structure Finite-difference time-domain method Dielectric nanoparticles Metal nanoparticles Light absorption Simulation 
光子学报
2014, 43(5): 0523001
作者单位
摘要
1 中北大学仪器科学与动态测试教育部重点实验室
2 中北大学电子测试技术重点实验室,太原 030051
基于量子相干效应中的电磁诱导透明,设计了一种四环级联谐振腔结构,并对其产生的耦合诱导透明现象进行了理论分析.利用时域有限差分法和束传输法对结构的关键参量进行了仿真模拟,采用电子束光刻与感应耦合等离子刻蚀工艺相结合的方式完成了结构的加工制备.实验中利用垂直光栅耦合法对结构进行测试,测试结果表明:由于相消干涉,该结构可以引起一个狭窄的透明峰;每个环形腔之间相互干涉,产生了两个透射峰,从而实现对光传输的延迟,其中一个透射谱半高全宽为0.022 nm,对应的品质因数为0.72×105,且两个谐振峰之间的距离相隔0.084 nm.波导直通端与下载端的谐振谱线吻合,与理论分析相符.
光波导 色散 谐振诱导透明 四阶环形腔结构 品质因数 Optical waveguide Dispersion Coupled-Resonator-Induced-Transparency (CRIT) Fourth-order ring resonator Quality factor (Q) 
光子学报
2014, 43(5): 0523002
肖华 1,2,*吕毅军 1,2朱丽虹 1,2王阳夏 3[ ... ]徐云鑫 1,2
作者单位
摘要
1 厦门大学 电子科学系
2 福建省半导体照明工程技术研究中心,福建 厦门 361005
3 厦门华联电子有限公司,福建,厦门 361003
研究了高色温和低色温两种球冠状远程荧光粉白光LED在不同电流、不同热沉温度下的发光性能差异.结果表明:在大电流下,LED有源层内由于量子限制斯塔克效应使其峰值波长向短波方向移动,偏离了高色温荧光粉的最佳激发波长,更加接近低色温荧光粉的最佳激发波长.高色温LED的相关色温随电流增加呈上升趋势,低色温LED的相关色温随电流增加呈下降趋势,与它们的量子效率变化引起的色坐标漂移有很大关系.两种LED量子效率和发光效能随热沉温度的升高均呈略微增大的趋势;其中,高色温LED的量子效率和发光效能随电流的增大而减小,而低色温LED的量子效率和发光效能则随电流的增大而升高;高色温LED发光性质较低色温LED好,但色特性的稳定程度不如低色温LED.
荧光粉 相关色温 量子效率 发光效能 LED LED Phosphor Correlated Color Temperature(CCT) Quantum efficiency Luminous efficacy 
光子学报
2014, 43(5): 0523003
作者单位
摘要
华中科技大学 国家光电实验室,武汉 430074
对基于光学Kerr效应的微环谐振腔延时器件进行了研究.采用耦合模式理论计算了波导与微环谐振腔间的耦合系数,给出了所研究器件的材料及各层组分,提出不同阶数微环的情况下延时数值的控制方法.结果表明:微环谐振腔半径为300 μm, 波导截面尺寸为450×1 000 nm2,在小于±5 ps抖动的条件下, 每个通道达到超过130 ps的延时数值, 同时延时带宽达20 GHz, 自由光谱范围达50 GHz, 工作波段在1 550 nm附近, 满足密集波分复用系统的要求.整个结构全光控制,且能耗不超过0.8 dBm, 响应速度达到ps量级, 体积不超过3 mm3, 便于集成,满足多信道光学延时的要求,为全光通信网络中延时线的研究提供了参考.
集成光学 微环谐振腔 光学Kerr效应 延时线 高密度波分多路复用 Integrated optics Microring resonator Time delay Optical Kerr effect Dense Wavelength Division Multiplexing (DWDM) 
光子学报
2014, 43(5): 0523004
许吉仁 1,2,*董霁红 1,2杨源譞 1,2谭琨 1,2程伟 1,2
作者单位
摘要
1 中国矿业大学 环境与测绘学院,江苏 徐州 221116
2 江苏省资源环境信息工程重点实验室,江苏 徐州 221116
以徐州柳新矿区复垦农田土壤-小麦为研究对象,采用传统采样检测方法分析土壤-小麦中重金属镉含量,借助ASD FieldSpec 3型便携式高光谱仪测量样品反射光谱,对光谱进行加权移动平滑、一阶微分变换、包络线去除以及倒数的对数变换,据此选择具有显著相关的土壤和小麦镉污染胁迫敏感波段作为相关因子,建立基于支持向量机的矿区复垦农田土壤-小麦镉含量高光谱估测模型.结果表明: 以粉煤灰和煤矸石作为充填物料的复垦场地镉含量在土壤环境质量三级标准值之下,但是其上种植的小麦镉含量均超标,受到严重的镉胁迫;建立的模型能够较理想地进行土壤-小麦镉含量估测,土壤的估测模型相关系数为0.947,小麦的估测模型相关系数为0.782.该研究为监测复垦农田土壤及作物重金属污染提供新方法,为保障矿区粮食安全提供技术手段.
高光谱遥感 支持向量机 相关性分析 矿区复垦 土壤 小麦  重金属 Hyperspectral remote sensing Support vector machine Correlation analysis Land reclamation in mining area Soil Wheat Cadmium Heavy metal 
光子学报
2014, 43(5): 0530001
作者单位
摘要
西安电子科技大学 物理与光电工程学院,西安 710071
针对高光谱图像溢油检测过程中云背景的干扰问题,提出一种高光谱场景云背景抑制方法.首先,分析了海面溢油的光谱反射率特性,根据海面溢油中C-H键的光谱特征,介绍了基于伪彩图像的溢油检测方法.其次,比较了高光谱场景中海水、溢油和云背景的辐射特性,依据云背景辐射特性的特点,设计了一种新的云背景辐射光谱特征提取模型,在此基础上,进一步考虑云、海面与溢油的差异,选取云辐射最大的波段图像,结合云背景辐射光谱特征生成云背景抑制图.最后,将云背景抑制图与溢油伪彩图像相乘,得到云背景抑制结果.将本文提出的方法应用于实际墨西哥湾Airborne Visible InfraRed Imaging Spectrometer高光谱遥感影像的海面溢油的检测,结果表明本文提出的方法能够在不影响溢油检测条件下,有效地消除高光谱溢油检测过程中云背景的影响.
遥感 光谱 海洋污染 溢油  云背景抑制 反射特性 Remote sensing Spectroscopy Marine pollution Oil spills Clouds Cloud background suppression Reflectance spectra 
光子学报
2014, 43(5): 0530002
作者单位
摘要
长春理工大学 光电工程学院, 长春 130022
黄光激光器作为一种接近人眼敏感区域的激光器在诸多领域都发挥着重要的作用,而谐振腔又是激光器中重要组成部分.本文以Nd∶YVO4 (c-cut)晶体为基底,利用真空镀膜设备研制出四波段腔面膜.通过分析膜系设计过程中膜层电场强度和优化膜系,使膜层中驻波场强得到合理分布,从而在理论上减小膜层损伤的可能性;通过TFCalc软件对测试结果进行工艺反馈分析,经过多次模拟实验,发现在不同控制波长下,采用相同监控方法监测不同的膜厚比例系数,通过调整工具因子解决了光谱曲线漂移的问题,制备出膜层牢固、化学性能稳定、满足四个波段光谱输出的黄光激光器腔面膜.
薄膜光学 腔面膜 膜系设计 黄光激光器 掺钕钒酸钇晶体 Thin films Cavity surface film Interference cut-off filter film Yellow laser Nd∶YVO4 
光子学报
2014, 43(5): 0531001
作者单位
摘要
1 长春理工大学, 长春 130022
2 中国科学院长春光学精密机械与物理研究所, 长春 130033
3 哈尔滨工业大学, 哈尔滨 150001
采用脉冲激光沉积方法在单晶MgO基片上外延生长了BaTiO3晶体薄膜.为改善薄膜的结晶质量和表面粗糙度, 研究并优化了生长工艺中生长温度和激光能量两个参量, 并对薄膜样片实行原位退火.找到了BaTiO3薄膜在优先方向上的结晶效果, 分析了结晶质量对生长温度的依赖关系和不同激光能量对结晶薄膜的表面粗糙度的影响.利用X射线衍射仪测定结晶效果与特性, 原子力显微镜表征BaTiO3薄膜的结晶表面形貌与粗糙度.测试结果表明, 在c轴取向生长BaTiO3薄膜, 在(001)和(002)方向上都出现强度很高的尖锐衍射峰, 具有较好的结晶质量和较小的表面粗糙度, 原子力显微镜测定出薄膜的表面粗糙度为0.563 nm.
光学薄膜 光谱分析 真空镀膜 光学特性 生长温度 激光能量 结晶质量 表面粗糙度 Optical film Spectral analysis Vacuum coating Optical character Growth temperature Laser energy Crystalline quality Surface roughness 
光子学报
2014, 43(5): 0531002
作者单位
摘要
盐城师范学院 物理科学与电子技术学院,江苏 盐城 224000
用连续波光致吸收光谱研究了3-己基取代聚噻吩和富勒烯混合薄膜中的长寿命离域极化子和局域化极化子,不同泵浦光强度下和不同样品温度下依赖于调制频率的光致吸收信号,结果表明:在毫秒时间级离域极化子和局域化极化子均显示出受缺陷态影响的分散的双分子复合过程;离域极化子和局域化极化子的复合是热活化过程,在激光强度近似为一个太阳常量时,离域极化子和局域化极化子复合的热活化能分别是25 meV和13 meV.
聚合物太阳能电池 光致吸收 极化子 Polymer solar cell Photoinduced absorption Polarons RR-P3HT RR-P3HT PCBM PCBM 
光子学报
2014, 43(5): 0531003
作者单位
摘要
中国科学院西安光学精密机械研究所 瞬态光学与光子技术国家重点实验室,西安 710119
采用四象限探测器和功率谱密度法,搭建了一套快速标定光镊三维光阱刚度的测量系统.实验中,用四象限探测器记录微粒做受限布朗运动时的位置信息,用功率谱密度法标定光阱刚度,测得了直径0.97 μm SiO2小球和直径1 μm PMMA小球的光阱刚度与激光功率的关系.结果表明:对于SiO2小球,当激光功率为50~120 mW时,光阱刚度与激光功率成正比;对于PMMA小球,当激光功率为80~130 mW时,光阱刚度与激光功率成正比.该光镊系统可用于生物、物理等微观领域研究的高准确度测力系统.
光镊 光阱刚度 布朗运动 功率谱密度法 四象限探测器 Optical tweezers Stiffness Brownian motion Power spectral density method Quadrant photodiode detector 
光子学报
2014, 43(5): 0535001