期刊基本信息
创刊:
1964年 • 半月刊
名称:
激光与光电子学进展
英文:
Laser & Optoelectronics Progress
主管单位:
中国科学院
主办单位:
中科院上海光机所
出版单位:
中国激光杂志社
主编:
范滇元
执行主编:
邱建荣
副主编:
戴琼海 张龙 张雨东 曹良才
ISSN:
1006-4125
刊号:
CN 31-1690/TN
电话:
021-69918427
邮箱:
地址:
上海市嘉定区清河路390号
邮编:
201800
定价:
120元/期

本期栏目 2018, 55(4)

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激光与光电子学进展 第55卷 第4期

作者单位
摘要
天津大学精密仪器与光电子工程学院超快激光研究室, 光电信息技术教育部重点实验室, 天津 300072
最近十几年来,随着飞秒激光技术及非线性晶体制备技术的逐渐成熟,非线性光学频率变换技术得到了飞速发展。非线性光学频率变换技术的研究旨在突破激光增益介质发射谱线的限制,使激光器输出波长拓展至传统激光器所无法直接输出的波段范围,以满足更加广泛的科研及应用需求。到目前为止,非线性频率变换技术是获得多波长和可调谐飞秒激光的最简捷有效的途径。近些年来,本研究室在研究光纤飞秒激光器的基础上,开展了基于掺Yb 3+光子晶体光纤飞秒激光系统抽运不同介质的非线性频率变换研究,主要包括:基于块状晶体的光学参量振荡(OPO)技术、基于砷化镓(GaAs)纳米线的频率上转换、基于高非线性光子晶体光纤的超连续谱及三次谐波的产生。简要介绍国内外相关研究成果,重点综述了本研究室近五年来在上述研究领域的科研成果,分别介绍了OPO技术、砷化镓(GaAs)纳米线的频率上转换和基于高非线性光子晶体光纤的超连续谱及三次谐波的产生技术的基本原理、研究进展以及前沿应用。
非线性光学 非线性光学频率变换 光子晶体光纤飞秒激光 光学参量振荡器 砷化镓纳米线 高非线性光子晶体光纤 
激光与光电子学进展
2018, 55(4): 040001
作者单位
摘要
南京理工大学电子工程与光电技术学院, 江苏 南京 210094
为研究拉盖尔-高斯(LG)光束在经过凸台周围流场后的气动光学效应,采用二阶紧致差分和四阶龙格库塔积分对抛物型的复振幅方程进行求解,比较了具有不同拓扑荷数的LG光束在同一流场环境下的光强分布、同一光束在同一流场中数值仿真的光程差(OPD)分布与沿光束路径积分的OPD分布,以及不同拓扑荷数的LG光束与高斯光束在不同马赫数、不同攻角、不同海拔下的Strehl比(SR)以及成像偏移。仿真结果表明,在同一流场中,LG光束的拓扑荷数越大,振幅形态保持越好,但光强衰减越大,成像偏移越大。而同一流场下拓扑荷数对LG光束的SR数值几乎无影响,LG光束的相位稳定性均优于高斯光束。在振幅稳定性方面,与高斯光束相比,LG光束受海拔和攻角变化的影响更大。
大气光学 气动光学 传输特性 数值仿真 拉盖尔-高斯光束 凸台 
激光与光电子学进展
2018, 55(4): 040101
作者单位
摘要
天津大学电气自动化与信息工程学院光纤通信实验室, 天津 300072
基于Edlen公式法理论精度高的特点,采用小型数字传感器测量温度、湿度、大气压等参数,间接计算了空气折射率的值。针对传统方法精度不足的问题,提出利用二等标准铂电阻温度计和气压传感器对数字传感器测量值进行校准和修正的方法,并利用温度值对大气压值进行修正,提高了空气折射率的计算精度。使用修正后的传感器进行测量,结果表明空气折射率的精度达到±5.13×10 -8,接近Edlen公式所提的10 -8量级的理论精度。与测距法相比,Edlen公式法的空气折射率测量值的准确度为10 -7量级,该方法可广泛用于需求小型化空气折射率测量装置的场合。
大气光学 空气折射率 测量值修正 Edlen公式法 高精度 
激光与光电子学进展
2018, 55(4): 040102
作者单位
摘要
中北大学仪器科学与动态测试教育部重点实验室, 山西 太原 030051
利用感应耦合等离子体深硅刻蚀机与阳极键合机,制备出了应用于芯片原子钟的碱金属气室。以AZ4620光刻胶为硅片掩模,研究了深硅刻蚀后硅表面的形貌特征,对比了不同结构下深硅刻蚀速率。经过阳极键合,获得了三明治结构的微碱金属气室,并检测其饱和吸收谱线。实验结果表明:制备出的微碱金属气室在温度为80 ℃条件下出现明显的饱和吸收现象。
原子与分子物理学 芯片原子钟 碱金属气室 饱和吸收 感应耦合等离子体 阳极键合 
激光与光电子学进展
2018, 55(4): 040201
作者单位
摘要
1 西安电子科技大学微电子学院, 陕西 西安 710126
2 西安工业大学光电工程学院, 陕西 西安 710032
一束光通过屋脊棱镜,在镜内会被分为两条路径传播。两条路径偏振传输特性的差异,导致了零级衍射光斑的分裂现象,严重影响了光学系统的成像质量。为了弄清楚这种分裂现象,利用相干偏振理论,全面研究了不同偏振态的光束通过Schmidt棱镜后的光强分布。此光强分布同时包含了棱镜的结构参数。通过对此光强分布进行分析,得到了对准单色光的如下结论:1) 均匀态偏振光通过棱镜后的分裂双峰间距随着偏振度的增加而增加,且双峰极大值的光强差也随之增加;2) 矫正屋脊棱镜衍射光斑分裂现象的最理想条件为偏振矩阵因子B=0。通过改变单一界面入射角的方式获得不同偏振度的单色偏振光。检测该单色偏振光经过Schmidt棱镜后的衍射分布,得到与相干偏振统一理论分析一致的结果。
相干光学 偏振 相干 棱镜 偏振传输特性 
激光与光电子学进展
2018, 55(4): 040301
作者单位
摘要
江南大学理学院江苏省轻工光电工程技术研究中心, 江苏 无锡 214122
对于暗弱目标探测,现有的方法仍然存在探测误差较大的问题,为了提高夏克-哈特曼波前探测器的质心探测精度,提出了一种改进的距离-幂指数质心探测算法。在不同情况下将所提算法与现有的几种质心算法进行对比,仿真结果表明,在不同信噪比、不同光斑直径、子区域不同像素等因素影响下,所提算法的质心探测误差低于其他算法的误差,且更为稳定。
探测器 信息处理 夏克-哈特曼波前探测器 质心探测算法 
激光与光电子学进展
2018, 55(4): 040401
作者单位
摘要
长春理工大学光电工程学院, 吉林 长春 130022
衍射光学元件具有小型化、轻量化等优点。依据传统轴棱锥的相位函数,设计了衍射轴棱锥、螺旋轴棱锥和轴棱锥阵列三种衍射光学元件的相位函数;根据角谱衍射理论,建立了平行光入射衍射光学元件的光场分析模型,数值分析了三种衍射光学元件在单色高斯激光束照射下的光场分布特性。模拟结果表明,衍射轴棱锥与传统轴棱锥相比具有相同的光束传输特性,可以在聚焦深度内产生无衍射贝塞尔光束;螺旋轴棱锥产生贝塞尔光束的阶数与拓扑电荷数相同;轴棱锥阵列可以产生无衍射贝塞尔光束阵列。所提衍射光学元件可以应用于激光加工以及成像等领域。
衍射 衍射轴棱锥 螺旋轴棱锥 轴棱锥阵列 无衍射贝塞尔光束 
激光与光电子学进展
2018, 55(4): 040501
作者单位
摘要
西安理工大学自动化与信息工程学院, 陕西 西安 710048
针对相干光通信中载波频率漂移的问题,根据实际相干光通信系统,分别采用二进制相移键控(BPSK)和四相相移键控(QPSK)的调制方式,仿真分析了频率漂移引起的星座图周向旋转和误码率的升高。依据激光器频率调节和控制的原理,采用在信号输出端外接鉴相器、单片机和压电陶瓷驱动放大器的方法,设计了一种基于反馈判决控制回路的电路,实现本振激光器的频率对信号激光器的频率的跟踪,稳定载波频率。实验结果表明:当中频载波以100 MHz为基准时,反馈判决电路可将频率漂移稳定在±2 MHz的范围内,频率漂移补偿范围可达到吉赫兹量级,利于后续信号解调。该方案简单切实可行,适用于实际相干光通信系统。
光通信 相干光通信 自动频率控制 判决控制回路 窄线宽激光器 
激光与光电子学进展
2018, 55(4): 040601
作者单位
摘要
3
与普通光纤布拉格光栅(FBG)应变传感器相比,低温敏FBG应变传感器对温度灵敏性低、对应变灵敏性高。故将低温敏FBG应变传感器应用于静压PHC管桩贯入过程中,监测了PHC管桩静压贯入过程中的桩身应力、桩端阻力和桩侧摩阻力的变化。实验结果表明:低温敏FBG应变传感器可以较好地对静压PHC管桩贯入过程进行监测,为静压PHC管桩贯入过程监测及分析提供了新的测试器件。
传感器 低温敏 FBG应变传感器 静压PHC管桩 贯入实验 
激光与光电子学进展
2018, 55(4): 040602
作者单位
摘要
1 西安理工大学自动化与信息工程学院, 陕西 西安 710048
2 西安工业大学光电工程学院, 陕西 西安 710021
针对激光器线宽对空间相干光通信系统性能的影响,提出了激光器线宽影响空间相干光通信链路传输误码率的计算方法。研究了湍流大气中激光器线宽对链路传输误码率的影响,建立了大气湍流中空间相干光通信链路传输误码率模型。分析了不同参数影响下激光器线宽对误码率的影响,通过计算发现,线宽增大1倍,误码率增加2.7倍左右;线宽增大一个数量级,相应的误码率也增大近一个数量级。
光通信 激光器线宽 大气湍流 外差探测 误码率 
激光与光电子学进展
2018, 55(4): 040603
作者单位
摘要
深圳海油工程水下技术有限公司, 广东 深圳 100027
为了实现大范围的光纤复合架空地线(OPGW)舞动探测,提出了一种基于后向瑞利散射空间差分干涉的光纤分布式振动测量技术。舞动引起单模传感光纤中的后向瑞利散射光的变化,将含有振动信息的后向瑞利散射光注入到非平衡迈克耳孙干涉仪,利用干涉仪的臂长差实现相邻空间段的后向瑞利散射光干涉,采用3×3耦合器解调技术解调出相位信息,实现对振动信号的准确测量。在输电线路舞动实验室进行了OPGW的舞动测试,实现了0.9 Hz舞动、2.3 Hz非舞动的检测。
光纤光学 后向瑞利散射 空间差分干涉 非平衡迈克耳孙干涉仪 光纤复合架空地线 
激光与光电子学进展
2018, 55(4): 040604
作者单位
摘要
兰州交通大学电子信息与工程学院, 甘肃 兰州 730070
在传统的并联微环结构中,可通过改变相干距离来实现慢光效应的调谐,但动态调谐无法实现。在包层中嵌入加热器的改进型微环阵列,利用热光调谐相邻环之间的相移器,实现连续调节任意信道的慢光效应。利用传输矩阵法建立密集波分复用器(DWDM)的函数模型,Matlab仿真分析1×4密集波分复用器的慢光效应。仿真结果表明:改变相应微环之间的附加相移,DWDM具有可调谐光延迟信道的特性,输出信道频谱强度的半峰全宽(FWHM)约为0.05 nm,信道间隔为100 GHz。该方法具有光延迟信道可切换、可动态调谐的特性,增强了光学器件的灵活性。
光纤光学 相干距离 密集波分复用器 矩阵传输法 附加相移 
激光与光电子学进展
2018, 55(4): 040605
作者单位
摘要
重庆三峡学院智能信息处理与控制重点实验室, 重庆 404100
为实现对微小位移的精确测量,提高位移精度,提出了基于表面等离子体共振的微位移光纤传感器。利用渐变折射率多模光纤中光束的传播角度随入射光位置的变化而变化的特性,结合表面等离子体共振传感器的共振波长对共振角度变化具有很高灵敏度的特性,实现对微小位移的精确测量。为满足共振条件,将渐变折射率多模光纤研磨成具有合适角度的楔形,精确控制渐变折射率多模光纤的长度,并将光纤探针浸入到一定折射率的液体中。通过630 nm单模光纤将白光光源从渐变折射率多模光纤的端面耦合到光纤探针中,搭建位移平台,精确控制单模光纤和渐变折射率多模光纤的径向相对位置,通过光谱仪检测共振波长随相对位置的变化规律。实验结果表明:当光纤研磨角度为12°,且液体折射率为1.350时,该传感器具有高达10.32 nm·μm -1的灵敏度,位移分辨率高达1.9 nm。
光纤光学 微小位移测量 表面等离子体共振 渐变折射率多模光纤 光纤研磨技术 
激光与光电子学进展
2018, 55(4): 040606
作者单位
摘要
天津 300072
利用相位敏感光时域反射计(Φ-OTDR)分布式光纤测试系统对城市输水管道安全预警与泄漏定位方法进行研究。通过分析所获得的时域信号、信号功率谱、信息熵、空频能量分布、高通滤波等不同特性,对输水管道进行安全预警与泄漏定位。在对上述各种信号参数进行深入分析和比较的基础上,提出利用空频能量分布这一参数进行输水管道安全预警与泄漏定位是较为有效可靠的方法。实验表明,这一方法在2 km的测量范围内定位的误差小于10 m。
传感器 分布式光纤 相位敏感光时域反射计 空频能量分布 安全预警 泄漏定位 
激光与光电子学进展
2018, 55(4): 040607
杨萌 1,2,*张葆 1宋玉龙 1
作者单位
摘要
1 中国科学院长春光学精密机械与物理研究所航空光学成像与测量重点实验室, 吉林 长春 130033
2 中国科学院大学, 北京 100049
针对行人检测在实时和准确率方面的要求,提出基于优化核函数支持向量机的行人检测方法,以梯度方向直方图算法提取行人特征,以支持向量机算法作为分类器。在传统算法的基础上,提出以组合核函数作为分类器核函数,并设置松弛变量,引入惩罚因子,结合遗传算法与K重交叉验证进行组合系数和参数的优化与选择,根据优化后的参数构成最终分类器进行行人检测。其检测达到较好效果,满足对实时性和准确性的要求。
图像处理 行人检测 支持向量机 核函数 惩罚因子 参数优化 
激光与光电子学进展
2018, 55(4): 041001
作者单位
摘要
天津大学电气自动化与信息工程学院, 天津 300072
传统全变差(TV)正则化图像复原仅考虑图像的一阶梯度特征,具有图像噪声敏感、平坦区域阶梯效应明显等缺点。针对此类问题,将广义全变差(TGV)应用于图像去模糊领域,提出自适应加权的TGV图像去模糊模型,该模型能够根据图像局部结构自适应调整权值,在去模糊的同时避免阶梯效应,有效保持图像边缘并抑制噪声。提出基于原始-对偶的自适应加权TGV去模糊模型的迭代求解算法,实验结果表明,利用本文算法可获得高质量复原图像,且时间复杂度低,求解速度快。
图像处理 图像复原 广义全变差 原始-对偶算法 图像去模糊 
激光与光电子学进展
2018, 55(4): 041003
作者单位
摘要
武汉理工大学资源与环境工程学院, 湖北 武汉 430070
三维块匹配(BM3D)算法能够有效抑制平稳信号中的噪声。对于具有随机特性的合成孔径雷达影像斑点噪声,受限于三维变换阈值单一和在局部邻域寻找相似块,BM3D算法的滤波效果不佳。提出了基于K-Means聚类的BM3D算法,并将其应用于合成孔径雷达影像斑点噪声抑制。对图像块集合根据均值、方差和极差值构建的特征向量进行聚类,估计每一类块的噪声方差,根据类噪声方差估计自适应三维变换阈值;在每一个图像块类内部寻找相似块,实现全局相似块的快速查找。实验结果表明,同BM3D算法和非局部均值算法相比,所提算法具有更好的视觉效果和更高的峰值信噪比。
图像处理 合成孔径雷达 斑点噪声抑制 三维块匹配 图像块聚类 自适应阈值 
激光与光电子学进展
2018, 55(4): 041004
作者单位
摘要
1 咸阳师范学院教育科学学院, 陕西 咸阳 712000
2 西北大学信息科学与技术学院, 陕西 西安 710127
针对秦俑碎块存在缺损、匹配精度低、速度慢等问题,提出一种基于内部形态描述子(ISS)特征点的碎块断裂面匹配方法。对碎块进行外表面分割,并提取碎块的断裂面;提取断裂面上的ISS特征点,计算特征点的特征序列,并通过特征序列的匹配来实现断裂面的粗匹配;采用一种基于模拟退火的改进迭代最近点算法对断裂面的特征点集进行再次匹配,实现断裂面的细匹配,以达到碎块精确匹配的目的。对4组秦俑碎块进行匹配实验,结果表明,该方法比现有方法具有更高的匹配精度和速度,是一种有效的秦俑碎块匹配方法。
图像处理 点云配准 断裂面匹配 特征点 秦俑 模拟退火 迭代最近点 
激光与光电子学进展
2018, 55(4): 041005
葛乐 1,2钟兴 1,2,3,*
作者单位
摘要
1 中国科学院长春光学精密机械与物理研究所, 吉林 长春 130033
2 中国科学院大学, 北京 100049
3 吉林省卫星遥感应用技术重点实验室, 吉林 长春 130102
针对高分辨率遥感影像中建筑物阴影检测的需求,通过主成分变换和色调、色饱和度和强度(HSI)空间中阴影的光谱特性提取,开展了基于阴影概率约束的阴影检测方法研究。根据主成分变换结果与地物在HSI空间光谱特性的差异,消除暗色地物的影响,并用阴影概率检测存在于水体中的建筑物阴影,避免了传统方法由于水体与建筑物阴影光谱特征相近而引起的误检和漏检现象。基于吉林一号卫星影像的实验结果证明,所提方法的误检率和漏检率低于6%,总体分类精度和Kappa系数高于0.9,水体对阴影检测结果的影响明显降低,影像中阴影的整体检测效果得到提升。
图像处理 阴影概率 阴影检测 阴影指数 高分辨率遥感影像 吉林一号 
激光与光电子学进展
2018, 55(4): 041006
作者单位
摘要
河北工业大学电子信息工程学院, 天津市电子材料与器件重点实验室, 天津 300401
四维块匹配协同滤波(BM4D)用于地震信号去噪时,虽然性能良好,但需要预知噪声标准差。针对上述问题,提出结合主成分分析(PCA)噪声估计的BM4D三维地震信号去噪算法。该算法首先用PCA对地震信号进行噪声估计,然后将估计结果用于BM4D去噪。对人工合成与实际三维地震信号的去噪实验结果表明,本文算法具有可行性,既能取得很好的去噪效果,又能规避BM4D对噪声水平预估值敏感的局限性。与5种噪声估计算法的对比实验表明,本文方法在噪声估计时间和精度方面均具有优势。
图像处理 三维地震信号去噪 块匹配协同滤波 噪声估计 主成分分析 均方根误差 
激光与光电子学进展
2018, 55(4): 041007
作者单位
摘要
湘潭大学物理与光电工程学院, 湖南 湘潭 411105
针对差值局部方向模式(DLDP)识别效果不理想的问题,提出一种基于正交梯度差局部方向模式(OGDLDP)的人脸识别方法。分别将3 pixel×3 pixel和5 pixel×5 pixel领域的像素灰度值与两组不同的8个Kirsch算子卷积,将两组边缘响应值按照对应编号相互作差并取绝对值,得到8个水平和垂直方向的边缘响应差值;若将3 pixel×3 pixel领域得到的近邻边缘响应值,按逆时针方向前后作差并取绝对值,同样会得到8个水平和垂直方向的边缘响应差值。取两组边缘响应差值的最大值对应的方向下标,组成一个二位八进制数,形成OGDLDP码。在YALE和AR人脸库进行实验的结果表明:所提算法提高了识别率,且对光照、表情和遮挡变化有较好的稳健性。
图像处理 人脸识别 正交梯度差局部方向模式 差值局部方向模式 Kirsch算子 
激光与光电子学进展
2018, 55(4): 041008
作者单位
摘要
广东交通职业技术学院轨道交通学院, 广东 广州 510650
滤波器在提取高光谱图像空间纹理信息时往往容易陷入局部的特征提取。针对这一问题,提出一种自适应流形滤波的高光谱图像分类算法(AMF-SVM)。该方法采用自适应寻优,先计算第一个流形,然后根据流形树高度进行递归投射、平滑和聚合处理,结合处理结果对高光谱进行线性滤波,得到较好的空间特征,并由支持向量机(SVM)完成分类,最后获得最优的分类结果。实验表明,相比使用光谱信息、高光谱降维、空谱信息结合的SVM分类方法,边缘保持滤波以及递归滤波的方法,AMF-SVM对高光谱图像的分类精度有较大提高,充分说明了该方法的有效性。
图像处理 高光谱图像 自适应流形滤波 空间纹理信息 全局寻优 分类 
激光与光电子学进展
2018, 55(4): 041010
作者单位
摘要
江南大学物联网工程学院, 江苏 无锡 214122
传统的火焰检测方法大多基于火焰的物理信号手动设计火焰特征,根据其使用模式进行识别。这类方法容易被外部环境干扰,且手动设计的火焰特征泛化性不强,当火焰形态或场景变化剧烈时,会降低识别精度。针对这一问题,提出了一种基于区域全卷积网络(R-FCN)结合残差网络(ResNet)的深度学习方法对火焰进行检测。通过特征提取网络自动提取特征,利用R-FCN确定火焰位置,并使用ResNet对该位置的火焰进行二次分类,以进一步降低误报率。该方法实现了端到端自动获取火焰特征并进行相应检测的过程,省去了传统火焰特征提取的过程。本文方法在Bilkent大学的火焰视频数据集上平均识别精度达到98.25%。
图像处理 火焰检测 深度学习 区域全卷积网络 残差网络 
激光与光电子学进展
2018, 55(4): 041011
作者单位
摘要
中北大学信息与通信工程学院, 山西 太原 030051
复杂结构件内部零件装配正确性检测是工业产品检测必不可少的流程之一,但目前仍缺少一种系统稳健性较高的检测方法以完善整个检测流程。针对这个问题,综合计算机断层扫描(CT)检测技术与卷积神经网络分类识别算法,改变以往以连通区域为特征的检测方法,自动识别图像中的感兴趣区域,使合格品的判断标准由区域特征变为个体特征。将CT系统采集的投影数据序列输入卷积神经网络,对工件内部零件进行精确定位并分类,以产品内部零件分类结果作为零件漏装检测的判断标准,以标准工件投影匹配检测工件投影,通过对比完成零件位移检测。通过实验验证可得,所提方法在模拟工件产品和实际产品检测中可完成对工件内部零件漏缺和换位的识别,整个系统对工件内部零件的相互遮挡等因素具有一定的稳健性。
图像处理 激光技术 无损检测 装配检测 卷积神经网络 分类识别 角度匹配 
激光与光电子学进展
2018, 55(4): 041012
作者单位
摘要
1 合肥工业大学计算机与信息学院 情感计算与先进智能机器安徽省重点实验室, 安徽 合肥 230009
2 德岛大学先端技术科学教育部, 日本 德岛 7708502
针对非约束环境下,局部遮挡可能会对表情识别造成干扰并影响最终判别结果的问题,提出一种基于非对称邻域韦伯局部描述子(AR-WLD)和分块相似度加权的表情识别算法。在特征描述上,相比传统的韦伯局部描述子 (WLD),AR-WLD将原有的方形邻域扩展成非对称邻域,并进行了多尺度分析,增强了算子的表征能力。在分类判别时,为了区分不同面部区域对表情识别的贡献度,对表情区域进行了不重叠分块;引入了信息熵来衡量不同子块包含的不确定信息,依据信息量定义相似性距离的权重;通过分块相似度加权求和,实现表情判别。在JAFFE库和CK库上的实验结果表明:当表情图像存在遮挡时,AR-WLD可以有效地提高WLD的分类能力和稳健性,分块相似度加权的分类算法则进一步降低遮挡区域对表情识别的干扰。
图像处理 遮挡表情识别 非对称邻域韦伯局部描述子 分块相似度 信息熵加权 
激光与光电子学进展
2018, 55(4): 041013
作者单位
摘要
天津大学微电子学院, 天津 300072
高动态范围(HDR)图像指的是具有更高的能被人眼识别的亮度动态范围的图像,它能够更加全面地展现场景的细节信息。针对单幅低动态范围(LDR)图像,提出一种基于多层伽马变换融合的HDR图像生成方法。对LDR图像统计特性进行分析,将其分成4个亮度等级区域,每个区域自适应生成伽马变换参数;将得到的4个伽马变换参数依次作用在原图像上,得到强调不同区域细节信息的4幅图像;将4幅伽马变换后的图像融合生成HDR图像。展示利用本文方法生成的HDR图像色调映射结果,并与基于多幅伪曝光图像融合生成HDR图像的算法进行对比,结果表明,本文方法所生成的图像具有更高的信息熵,且算法运行时间更短。
图像处理 高动态范围图像 伽马变换 图像融合 
激光与光电子学进展
2018, 55(4): 041014
王灿 1,2杨帆 1,2,*李靖 1,2
作者单位
摘要
1 河北工业大学电子信息工程学院, 天津 300401
2 天津市电子材料与器件重点实验室, 天津 300401
为了实现运动模糊图像的盲复原,提出了一种基于l1/l2的高低阶全变差图像盲复原方法。利用具有更强稀疏表达能力的l1/l2范式正则化先验项,加入高低阶混合全变差正则化模型。高阶全变差正则化模型可以抑制图像非边缘部分可能出现的阶梯及振铃效应,低阶全变差正则化模型可以保护自然图像的边缘稀疏特性。分别给出了清晰图像和模糊核的求解算法,两者的求解过程采用分裂Bregman迭代算法将目标函数分裂成多个子问题进行优化求解。实验结果表明,提出的方法能够很好地抑制振铃效应并保护图像的边缘细节,通过与其他盲复原方法进行比较,在视觉质量与客观质量评价上均说明本文算法具有更好的稳健性。
图像处理 图像盲复原 去模糊 l1/l2范数 高低阶全变差 分裂Bregman迭代 
激光与光电子学进展
2018, 55(4): 041015
作者单位
摘要
河南大学图像处理与模式识别研究所, 河南 开封 475000
由于血管边界形态复杂,像素级狭窄检测难以有效地反映血管的细节信息。提出了一种基于数字减影血管造影(DSA)的影像血管狭窄的亚像素级自动检测方法,通过亚像素级分析可以更加准确地辨别狭窄位置并得到更加精确的狭窄程度量化结果。基于自适应多尺度滤波及形态学运算得出血管中轴线,利用泽尼克矩的旋转不变性对血管管壁进行亚像素级检测,采用基于动态球的直径测量算法量化直径,实现了基于DSA的影像血管狭窄的亚像素级自动检测。
图像处理 数字减影血管造影 亚像素 狭窄检测 泽尼克矩 
激光与光电子学进展
2018, 55(4): 041101
王涛 1,2,*张明皓 1郭玲 1李文良 1[ ... ]李玉翔 1
作者单位
摘要
1 河北工业大学机械学院, 天津 300130
2 天津大学精密仪器与光电子工程学院激光与光电子研究所, 天津 300072
为了提高光学分子影像与计算机断层扫描(CT)影像的耦合图像质量,基于自由曲面光学技术建立了光学分子影像与CT影像肿瘤病灶组织的自由曲面光学通道,实现了双模态影像融合显示。采用肿瘤病灶组织的微进、多空间、多焦点自由曲面光学曲面镜头与成像面的设计方法,建立双模态影像融合镜头与成像面的微分方程,解出病灶组织自由曲面的光学曲面光焦度变化曲线。采用反求工程中的自由曲面光学重构技术,对病灶组织自由曲面的光学通道曲面进行离散和重建,提高了光学分子影像与CT影像双模态融合的图像质量。采用自由曲面光学通道技术融合显示光学分子影像与CT影像双模态影像的方法合理可行,提高了融合影像信号的清晰度与信噪比。
成像系统 生物医学成像 双模态影像融合 自由曲面光学 肿瘤病灶组织 光学分子影像 计算机断层扫描影像 
激光与光电子学进展
2018, 55(4): 041102
作者单位
摘要
中国民航大学中欧航空工程师学院, 天津 300300
针对民航发动机叶片面型的精密检测问题,提出了一种基于条纹级次识别的民航发动机叶片测量方法。首先设计了组合结构光三维测量系统,并采用圆心拟合的方法对系统的旋转轴进行了标定,接下来采用数字条纹投影法对航空发动机叶片进行了测量。在相位解包裹过程中,采用投射二维码图样结合双目视觉的方式,实现了对投影条纹级次的识别,并且对叶片的前后表面分别进行了重建。在叶片点云拼接过程中,提出了旋转轴与迭代最近点算法相结合的三维拼接方法。实验结果表明,该方法不依赖于特征提取,有效解决了叶片表面特征不足的问题,能够实现叶片结构快速准确的三维重建。
测量 三维重建 条纹投影 条纹级次识别 航空发动机叶片 
激光与光电子学进展
2018, 55(4): 041201
吴华明 1,2,*肖文波 1,2肖永生 1黄丽贞 1[ ... ]傅建平 1,2
作者单位
摘要
1 无损检测与光电传感技术及应用国家地方联合工程实验室, 无损检测技术教育部重点实验室, 江西 南昌 330063
2 江西省光电检测技术工程实验室, 南昌航空大学测试与光电工程学院, 江西 南昌 330063
通过严格耦合波分析方法考察了宽带偏振无关多齿谐振光栅反射镜的工艺容差性。理论分析显示,在1.62~1.76 μm波段范围内,当微纳谐振光栅的周期和厚度、调制形状、中间层厚度及缓冲层厚度等关键结构参数变化20 nm时,其对器件反射谱的影响几乎可以忽略不计。该结果表明此结构在现有工艺误差范围内表现出比较好的工艺容差性,从而有利于该器件的加工制备。
集成光学 偏振无关反射镜 亚波长多齿光栅 结构参数分析 
激光与光电子学进展
2018, 55(4): 041301
作者单位
摘要
湖州师范学院理学院, 浙江 湖州 313000
对含各向异性左手材料劈形平面波导中的TE振荡模进行了相关研究。从Maxwell方程组出发,采用变量分离法,根据切向电磁场连续的边界条件,得到该模的色散方程以及功率流方程。基于上述方程,采用曲线拟合方法,画出了相关的特性曲线。结果显示:电场强度同时考虑了xz方向的影响,功率流随波导长度增加而周期性振荡变化;当劈形平面波导的斜率k=0.1,导模传输的波导长度小于2.5 mm;当频率较低时(f=5.0 GHz)以及k=0.01,对于不同的模阶数,波导厚度的变化对功率流在波导中传输的影响不大。这些特性将有助于未来波导的小型化以及波导加工精度的降低。
集成光学 平面波导 各向异性左手材料 色散曲线 归一化功率流 
激光与光电子学进展
2018, 55(4): 041302
作者单位
摘要
清华大学计算机科学与技术系, 北京 100084
作为全光计算的基本逻辑单元的重要结构,全光开关的研究进展影响着整个全光计算甚至集成光学领域的发展。设计了一种硅基二氧化硅结构的超快全光开关,并通过双色抽运探测实验对光控光开关的消光比以及开关响应时间进行了测试,实现了开关强度比为7∶1、开关时间约为500 fs的超快全光开关的设计。
集成光学 硅基二氧化硅 全光开关 响应时间 超快光学 
激光与光电子学进展
2018, 55(4): 041303
作者单位
摘要
华中科技大学武汉光电国家实验室, 湖北 武汉 430074
离焦量和激光能量的空间分布对激光加工质量有着重要的影响,通过调节扩束镜镜间距来满足不同加工材料对离焦量的不同需求是激光加工中常用的方法。通过使用ZEMAX软件分别在序列模式和非序列模式下对激光加工的光路系统进行建模,其中扩束镜是由双透镜组成的伽利略透射式系统,在仿真环境下测量了扩束镜不同镜间距和倾斜度对应的焦点位置和工作面光斑能量分布情况。结果表明:离焦量与镜间距变化量呈线性关系,离焦量随镜间距变化量的减小而减小;负离焦量随倾斜度的增大而增大。工作面上光斑的峰值功率随着扩束镜镜间距和倾斜度的增大而减小,镜间距改变带来的影响远大于倾斜度的影响。工作面上光斑位置的偏移量与倾斜角呈线性关系。光斑模式始终为基模高斯分布。实验测量了扩束镜不同镜间距下的离焦量和工作面光斑能量分布情况,实验结果与仿真结果较好得吻合。
激光技术 激光扩束系统 ZEMAX 聚焦特性 激光加工 镜间距 
激光与光电子学进展
2018, 55(4): 041401
作者单位
摘要
1 辽宁工程技术大学机械工程学院, 辽宁 阜新 123000
2 辽宁工程技术大学先进制造技术研究院, 辽宁 阜新 123000
以磨损失效扁平链为研究对象,采用铁基合金粉末对基体进行了激光熔覆试验,在不同的熔覆工艺参数下,进行了金相组织、显微硬度和耐磨性分析。结果表明,激光功率1600 W、扫描速度600 mm·min -1、送粉率4.0 rad·min -1、熔覆层数3的组合为最优工艺参数组合。在此工艺参数组合下,熔覆层与基体形成良好的冶金结合,无气孔等缺陷,且硬度和耐磨性均优于基体的。
激光技术 扁平链 激光熔覆 显微组织 硬度 耐磨性 
激光与光电子学进展
2018, 55(4): 041402
作者单位
摘要
安徽工程大学高性能有色金属材料省级重点实验室, 安徽 芜湖 241000
利用激光成型技术制备了Fe基合金样品,研究了激光扫描速度对成型的Fe基合金组织与晶化行为的影响。结果表明,在一定激光功率下,随着扫描速度的增大,熔化区和热影响区内均发生了大面积的晶化,熔化区内的析出相的形貌和尺寸未发生明显的变化,而热影响区内的析出相的尺寸不断减小。采用Marc有限元软件模拟了激光快速成型过程,得到了各扫描速度下合金的熔化区和热影响区内的热循环曲线,分析了Fe基合金未能获得非晶相的原因。
激光技术 激光成型 Fe基合金 熔化区 热影响区 热循环 
激光与光电子学进展
2018, 55(4): 041403
作者单位
摘要
江西理工大学机电工程学院, 江西 赣州 341000
通过等离子喷涂方法在45 #钢表面涂覆了Fe基Ni/WC金属陶瓷涂层,采用4种激光重熔轨迹对涂层进行了重熔处理,分析了激光重熔轨迹对涂层组织和性能的影响。结果表明,圆形激光重熔轨迹对涂层性能改善效果最显著,在对流传质作用下基体和重熔层之间发生元素转移,基体与重熔层之间的结合方式由机械结合转变为冶金结合;WC、W2C等硬质相在熔覆层中起到弥散强化作用,圆形激光重熔轨迹涂层的显微硬度和磨损失重分别是打点激光重熔轨迹涂层的1.4倍和33.7%;圆形激光重熔轨迹涂层中的孔隙率最小。
激光技术 激光重熔 等离子喷涂 Fe基Ni/WC涂层 扫描轨迹 
激光与光电子学进展
2018, 55(4): 041404
作者单位
摘要
西南交通大学牵引动力国家重点实验室, 四川 成都 610031
对H13钢粉末材料进行了激光选区熔化(SLM)成形,通过改变激光功率、扫描速度、扫描间距、扫描方式等参数,对比研究了工艺参数对试件成形缺陷的影响规律。结果表明,在一定激光功率和扫描速度范围内,增大激光功率或减小扫描速度有利于试件的成形;过大或过小的扫描间距都会影响成形质量,形成气孔或未熔合缺陷;相对于Z型正交扫描和单X方向扫描, S型正交扫描的成形件质量最好。
激光技术 激光选区熔化 工艺参数 成形缺陷 H13钢 
激光与光电子学进展
2018, 55(4): 041405
作者单位
摘要
江南大学轻工过程先进控制教育部重点实验室, 江苏 无锡 214122
针对传统跟踪方法难以实时准确适应目标尺度变化这一问题,基于核相关滤波跟踪框并采用尺度估计方法,提出一种自适应尺度的目标跟踪算法。对正则化最小二乘分类器进行求解,获得滤波模板,并对候选样本进行检测,估计出目标的位置;利用尺度估计方法,在已确定目标位置处根据前一帧目标的大小对当前帧目标尺度进行检测,由最大的响应值确定当前帧目标的尺度;根据遮挡检测机制,在线更新目标和尺度模型参数。实验结果表明,所提出的算法与其他跟踪算法中的最优者相比,距离精度提高了17.12%,成功率提高了10.77%;在目标发生背景干扰、严重遮挡以及在光照、姿态和尺度变化等复杂场景下,该算法仍具有较好的跟踪效果。
机器视觉 目标跟踪 核相关滤波 最小二乘分类器 尺度估计 遮挡检测 
激光与光电子学进展
2018, 55(4): 041501
作者单位
摘要
贵州大学大数据与信息工程学院, 贵州 贵阳 550025
采用基于密度泛函理论的第一性原理和分子动力学理论,验证了二维GaAs类石墨烯结构的稳定性,计算了二维GaAs的基态电子结构、态密度和光学性质参数。结果表明,不同于三维GaAs,二维GaAs最高的两个能带相互交叠,显示出金属性;维度的降低使得As的s态和p态电子相互作用增强,产生较多的态密度峰,且峰位向低能方向移动;低能带主要由Ga-d态、As-s态和As-p态构成;高能带主要由As-s态和As-p态构成;二维GaAs静态介电常数为3.67,对紫外光具有较强的吸收作用,在光子能量3.90~4.71 eV和5.69~6.90 eV范围表现出金属反射特性。
材料 纳米材料 二维GaAs 第一性原理 电子结构 光学性质 
激光与光电子学进展
2018, 55(4): 041601
作者单位
摘要
首都师范大学物理系太赫兹光电子学教育部重点实验室, 北京 100048
提出了一种基于L形微结构单元阵列的太赫兹波段宽带反射式偏振转换器,数值分析了由L形微结构单元阵列超材料、电介质层和金属板组成的偏振转换器的特性。结果表明,所提偏振转换器可以将线偏振波转换为交叉偏振波,还可以在两个特殊频率下将线偏振波转换成圆偏振波。在0.64~1.19 THz的频率范围内,可以实现大于80%转换率的偏振转换,最大偏振转换率达到95%以上。此外,在一定的斜入射条件下,所提偏振转换器可以保持良好的偏振转换性能。
材料 太赫兹 宽带 偏振转换 L形 
激光与光电子学进展
2018, 55(4): 041602
作者单位
摘要
贵州大学大数据与信息工程学院, 贵州 贵阳 550025
通过在衬底材料单侧周期性排列金属线与方形开口谐振环,设计了一种新型左手结构。通过理论分析和软件仿真,提取了该左手材料的有效电参数。结果表明,在11.7~20.5 GHz频段内,该左手结构表现出良好的负折射效应与双负特性,绝对带宽达8.8 GHz,对Ku波段(8~12 GHz)实现了全覆盖,单元损耗小于0.4 dB。加工制作了实物并对其进行了测试,验证了其左手特性。与传统左手材料相比,所设计的左手材料实现了低损耗和宽频带。
材料 负磁导率 负介电常数 宽频带 绝对带宽 
激光与光电子学进展
2018, 55(4): 041603
作者单位
摘要
南京理工大学电子工程与光电技术学院, 江苏 南京 210094
光学相干层析(OCT)技术在活体成像应用中的无损、高速、超高分辨率特性使其在生物医学领域有着广阔的发展空间。通常情况下,OCT系统的数据采集量巨大,图像重建中包含的快速傅里叶变换(FFT)需要大量的计算时间,中央处理器(CPU)串行数据处理模式难以满足实时成像的需求。针对这一问题,将统一计算设备架构(CUDA)并行编程技术应用到皮肤组织成像的谱域相干光断层成像(SD-OCT)系统数据处理过程中,并在图形处理器(GPU)上予以实现。详述了系统算法并行化拆分以及对系统采集到的数据进行并行化处理等以提高成像速度的方法。利用搭建的SD-OCT系统对手指部位的皮肤组织进行成像并采集数据,用实验室现有数据处理平台MATLAB以及GPU分别对采集到的数据进行处理,对比了不同数据处理平台的成像速度和成像质量。结果表明,在保证成像质量不变的前提下,GPU+CPU混合编程技术比MATLAB数据处理平台的成像速率提高了10倍,满足了临床中对实时成像的实际要求。
医用光学 医学成像 图形处理器(GPU) 并行计算 谱域相干光断层成像(SD-OCT) 二维实时成像 
激光与光电子学进展
2018, 55(4): 041701
作者单位
摘要
成都师范学院物理与工程技术学院, 四川 成都 611130
研究了小角度情况下基于光谱角色散(ASD)方式的非共线光参量啁啾脉冲放大(OPCPA)实现啁啾激光脉冲频谱整形的方法。详细讨论了角色散率对信号光各频率成分相位失配量、转换效率及放大后频谱分布的影响。当信号光中心波长为800 nm,带宽为20 nm,在532 nm抽运作用下,对耦合波方程组进行了数值模拟。其结果显示:在最佳角色散率情况下,采用ASD方式的光参量放大后,得到了约28 nm带宽的双峰整形频谱。计算结果也表明:角色散率对整体的转换效率以及放大后整形的频谱分布有较大影响,适当调节抽运光与信号光之间的时延可调整放大后信号光频谱的频移。整形后的频谱分布可在一定程度上克服增益窄化、光谱红移等效应。
非线性光学 光谱角色散 光参量啁啾脉冲放大 频谱整形 相位匹配 
激光与光电子学进展
2018, 55(4): 041901
作者单位
摘要
2湖南城市学院信息与电子工程学院, 湖南 益阳 413002
利用分步傅里叶方法,数值模拟了强非局域非线性介质中两种空间位置相反的Airy光束在不同振幅、截断系数和非局域程度条件下产生的脱落孤子演化。研究结果发现:当光束的振幅增大、截断系数减小和介质的非局域系数减小时,正Airy光束不但主峰能够产生脱落孤子,其旁瓣也能产生脱落孤子,从而导致孤子数目进一步增加。无论振幅、截断系数和非局域系数如何变化,反Airy光束只能在主峰处产生一个脱落孤子,其旁瓣都不能产生脱落孤子。通过调控Airy光束的振幅、截断系数和介质的非局域系数可控制脱落孤子的产生和数目。
非线性光学 Airy光束 强非局域 高非线性 演化 
激光与光电子学进展
2018, 55(4): 041902
作者单位
摘要
1 中国科学院重庆绿色智能技术研究院集成光电技术研究中心, 重庆 400714
2 中国科学院大学, 北京 100049
大面积平行光曝光机是印刷线路板(PCB)、显示面板和触摸屏等电子产品重要的制造设备,由于采用复眼结合反射镜的非轴对称科勒照明光路,其曝光均匀度只有0.85左右,难以满足高精度加工制造的需求。针对此问题,提出了采用自由曲面复眼替代传统的球面复眼,建立了高均匀度复眼单元的自由曲面面型设计方法。光线追迹仿真实验结果显示,采用所提方法后曝光均匀度提高到了0.91以上,满足高精度加工制造所需的高曝光均匀度的要求。所设计的自由曲面复眼的面型连续,可以通过金刚石车削进行精密加工,有望在大面积平行光曝光机照明光路中得到广泛应用。
光学设计 高均匀度 自由曲面 曝光机 复眼透镜 
激光与光电子学进展
2018, 55(4): 042201
作者单位
摘要
江苏大学机械工程学院, 江苏 镇江 212013
构建了一种介质层与磁性层交替排列的一维磁光光子晶体,结构中间缺陷层采用介质材料。在缺陷层两侧分别施加方向相反的磁场,该结构能实现电磁波的非互易性传输。运用修正后的传输矩阵法计算分析结构的透射谱,研究结果表明,当缺陷层的厚度变化时,在一定的波长范围内,光子晶体光子禁带中会出现多个非互易通道,且缺陷层的厚度越大,相邻通道的间距越小,禁带中所能容纳的通道数目越多。当缺陷层厚度为7500 nm时,光子禁带中非互易通道数可达7。所设计的光子晶体结构有望用来制作多通道光隔离器,在密集波分复用光通信技术以及集成光路等领域得到应用。
光学器件 磁光光子晶体 光隔离器 传输矩阵法 非互易性 
激光与光电子学进展
2018, 55(4): 042301
作者单位
摘要
长春理工大学高功率半导体激光国家重点实验室, 吉林 长春 130022
主要研究了不同结构参数对金属纳米表面等离子激元辐射增强的影响,以提高入射电磁波与金属表面自由电子的耦合效率。对Au、Ag纳米颗粒进行了数值模拟,比较了不同形状金属纳米颗粒的局域场增强。与其他结构相比,球形金属纳米颗粒具有更显著的局域场增强效应。通过改变球形金属纳米颗粒的各个参数进行Purcell分析,结果表明:沿极化方向的长轴尺寸、垂直于极化方向的短轴尺寸、环境材料的折射率以及光源距纳米颗粒的距离都会极大地改变金属纳米表面等离子激元共振辐射增强的效果,且会对共振波长的位置产生极大影响。最后对具有椭球壳结构的金属纳米颗粒进行了模拟,发现随着椭球壳内填充介质的折射率和椭球壳厚度改变,辐射强度都表现出不同程度的增强。
物理光学 辐射增强 Purcell效应 表面等离子激元 金属纳米颗粒 局域场 核壳结构 
激光与光电子学进展
2018, 55(4): 042601
作者单位
摘要
海军工程大学电子工程学院, 湖北 武汉 430033
海面泡沫信道对量子通信中光子的偏振散射提高了偏振误码率。采用波分复用的偏振补偿方案对其进行补偿。在验证波分复用偏振补偿方案可行性的基础上,针对海面泡沫信道中波长间隔带来的偏振误差问题,提出了单参考光误差校准偏振补偿改进方案和双参考光偏振补偿改进方案。分别仿真了不同波长间隔下补偿后信号光的偏向角分布。结果显示,两种方案均可以有效地消除波长间隔带来的影响误差,其中双参考光偏振补偿方案性能更优,补偿效果更明显,但多参考光对实验设备提出更多的要求;波长间隔取值越小,补偿后信号光的偏向角越小,对应的偏振误码率越低。
量子光学 海面泡沫信道 波分复用 偏振误差 偏向角分布 
激光与光电子学进展
2018, 55(4): 042701
作者单位
摘要
中北大学信息与通信工程学院, 山西 太原 030051
针对现有激光雷达(LiDAR)点云滤波方法无法有效排除数字表面模型(DSM)中数据空洞干扰的问题,提出了基于多光谱数据指导的偏度平衡点云滤波方法。该方法将多光谱数据引入点云滤波并将其作为引导图像,实现了与噪声点光谱相似点的快速去噪。实验结果表明,该方法有效排除了数据空洞对点云滤波造成的干扰,所得到的滤波误差与原有偏度平衡点云滤波方法相比减少了0.4%~0.8%;与目前流行的基于支持向量机(SVM)的滤波算法相比,该方法的误差减少了0.1%~0.4%。
遥感 点云滤波 偏度平衡 激光雷达 
激光与光电子学进展
2018, 55(4): 042801
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
针对双Kinect扫描大型物体过程中双Kinect外参标定问题,利用改进的随机采样一致性方法提取了点云球体及平面模型的关键参数,分析了不同Kinect坐标系下的球心坐标及平面法向量间的关系,提出了一种基于球体及平面模型的双Kinect空间位置的标定方法,实现了视角位移变化较大的平移旋转矩阵的标定。相对于利用传统迭代最近点(ICP)算法及改进的ICP算法标定两个Kinect外参的方法,所提方法的速度、精度均有较大幅度提高。最后,利用实际模型的配准结果验证了所提方法的可行性,所提方法为视角位移变化较大的双Kinect外参的标定提供了一种快捷、准确的标定方案。
测量 标定 随机采样一致性算法 深度传感器 点云 
激光与光电子学进展
2018, 55(4): 042802
作者单位
摘要
空军工程大学信息与导航学院, 陕西 西安 710077
机载LiDAR点云系统由于获取三维立体信息方便、快捷,已被广泛应用到城区目标的提取与识别中,但LiDAR点云数据缺乏光谱特征,对建筑物提取识别时常在植被茂密的树冠处出现错检现象。针对这一问题,提出了融合航空影像光谱特征与LiDAR点云几何特征的建筑物提取算法。通过LiDAR点云数据与航空影像数据的配准,实现了点云数据光谱信息的提取;通过改进传统的张量投票机制,融合光谱特征与空间几何特征形成了新的融合分类特征;运用随机森林算法实现了建筑物点的提取。仿真实验基于ISPRS提供的测试数据集进行,通过对比融合光谱特征前后的实验结果可知,所提算法的精度明显提高,提取质量达到94.26%,证明了融合光谱特征对于建筑物提取精度提升的重要作用。
遥感 LiDAR 建筑物提取 张量投票 航空影像 随机森林 
激光与光电子学进展
2018, 55(4): 042803
作者单位
摘要
1安徽理工大学电气与信息工程学院, 安徽 淮南 232000
假酒的快速识别在食品安全领域具有重要意义,但现有的白酒检测技术无法既快速又准确地识别市售假酒。提出一种快速辨识白酒真假的方法,即利用激光诱导荧光技术获取待测白酒的荧光光谱,调整其大小后输入深度学习算法,进而辨识其真假。实验酒样选取4个样本,包括3个品牌的2种度数的白酒,每种酒样采集100个荧光光谱,然后从每种酒样的100个光谱中随机选取80个用于深度学习算法模型的训练,剩余20个用于测试训练好的模型。结果表明:品牌不同、度数不同的白酒,其荧光光谱都存在明显差异。在模型测试中,4种酒样荧光光谱的识别率为98.44%。激光诱导荧光技术结合深度学习能准确识别出白酒的品牌与度数。
光谱学 荧光光谱 激光诱导荧光 假酒识别 深度学习 
激光与光电子学进展
2018, 55(4): 043001
作者单位
摘要
1 中国科学院光电研究院计算光学成像技术重点实验室, 北京 100094
2 中国科学院大学材料科学与光电技术学院, 北京 100049
对于宽谱段、高分辨率的光谱测量场景,在探测面阵像素与像元尺寸受限的情况下,提出了双向剪切干涉的倾斜记录干涉图方式,以进行面阵探测器的多行像素拼接,在提高长波谱段分辨率的同时,避免单位剪切量增加造成的短波信息截止。以Wollaston棱镜偏振干涉具验证旋转像面的双向剪切干涉方式,计算剪切量在探测器二维空间上的载频关系,由等相位倾斜条纹衔接多列像素构成完整的干涉图。通过FRED软件模拟偏光干涉过程,以方解石晶体、C-RED ONE型探测器为例,验证等强度的1064,1550,1970 nm准单色谱线,结果显示:转角斜率为1/3时,双向剪切干涉复原谱线的位置误差小于1 nm,幅度比例达到0.9958∶0.9759∶1,1970 nm光谱分辨率提高至13 nm,为原值的2.38倍;对比复原棕榈蜡的近红外反射率光谱,768 pixel的扩展光程差反演的光谱显示出更多吸收特征,较320 pixel光程差反演的光谱分辨率增强,但因拼接误差在短波方向引入了一定的高频扰动。对影响拼接精度的剪切量进行误差分析,给出成像放大率一定时,转角误差容限与像面转角、观测波长、剪切角与分段光程差间的关系。基于像面旋转的双向剪切干涉光谱仪,解决了单纯提高剪切量带来的分辨率增强与高频截止的矛盾,拓展了系统参数的求解范围以及相关的误差容限,为宽谱段、高分辨率测量提供了选择。
光谱学 光谱分辨率增强 二维剪切干涉 Wollaston棱镜 干涉图拼接 
激光与光电子学进展
2018, 55(4): 043002
作者单位
摘要
南京航空航天大学理学院, 江苏 南京 210016
法莫替丁是组织胺H2受体拮抗剂,具有减弱胃酸生成的作用。通过分析荧光光谱和紫外可见吸收光谱探寻了法莫替丁与牛血清蛋白(BSA)的猝灭作用,并阐明两者间的作用机制。通过分析可知,法莫替丁能有效猝灭BSA的内源荧光,猝灭机制为静态猝灭。测定了法莫替丁与BSA在306 K和314 K下的表观结合常数KA,分别为9.861×10 4,3.891×10 4 L/mol。通过对猝灭过程中的热力学参数进行分析,得出法莫替丁与BSA的作用力主要是氢键和范德瓦耳斯力。凭借F rster非辐射能量转移理论计算得到了法莫替丁和BSA的相互作用距离为1.25 nm,发生了非辐射能量转移。
光谱学 生物医学光子学 法莫替丁 荧光光谱 牛血清白蛋白 紫外吸收光谱 
激光与光电子学进展
2018, 55(4): 043003
作者单位
摘要
武汉光迅科技股份有限公司, 湖北 武汉 430205
提出了一种薄膜本征应力的模拟方法,数值仿真分析了多层薄膜沉积过程中的热应力和本征应力。通过引入本征应力系数,并借助现有的热应力有限元分析程序,模拟了薄膜的本征应力,并从理论上证明了该方法的合理性。采用模型重构-应力初始化的方法模拟了材料增长,建立了多层薄膜应力分析模型。工程实例分析结果表明,采用该方法和流程可以方便地模拟出多层薄膜在每个沉积阶段的本征应力和热应力。
薄膜 膜应力 有限元 材料增长 
激光与光电子学进展
2018, 55(4): 043101
作者单位
摘要
西南石油大学材料科学与工程学院, 四川 成都 610500
采用连续半导体激光器在Q235钢表面制备了Ni-Cr-Mo合金涂层,在不同脉冲电流处理时间下对涂层进行了辅助热处理,提高了涂层的质量及性能,并研究了涂层的显微组织、相组成、力学及耐腐蚀性能。结果表明,脉冲电流处理促进了激光熔覆层表面晶界处共晶组织的析出;随着处理时间的增大,共晶组织的析出量增大,距涂层表面约0.1 mm范围内的硬度也增大,而涂层的耐腐蚀性先增大后减小。
薄膜 激光熔覆 脉冲电流 Ni-Cr-Mo合金涂层 硬度 耐腐蚀性能 
激光与光电子学进展
2018, 55(4): 043102