崔宇龙   周智越   黄威   李智贤   王泽锋  

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报道了一种基于充二氧化碳气体反共振空芯光纤的新型中红外光纤激光器。用一个掺铥光纤放大的可调谐2 μm半导体激光器泵浦一段长为5 m、充低压二氧化碳的低损耗反共振空芯光纤，基于粒子束反转实现了单程结构4.3 μm光纤激光输出，为已经报道的常温下连续波光纤激光输出的最长波长（超连续谱激光除外）。气压为5 mbar时，R（30）吸收线对应的最大激光输出功率为82 mW，斜率效率约为6.8%（相对耦合进入空芯光纤的泵浦功率）；R（28）吸收线对应的最大输出功率为63 mW，斜率效率约为5%。本文为实现高效紧凑的4 μm中红外激光器提供了一条简单可行的技术途径。

       PDF全文        光学学报 ，2019年第39卷第12期 pp.1214002      

欧阳春宝   王艺   熊瑛   刘刚   田扬超  

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moire放大器，一般为由作为显示层的微透镜阵列及作为基底层的微图形阵列组成的光学成像装置，透过该装置，可观察到具有立体动态效果的放大moire图案。目前相关研究主要关注于moire放大器的1阶moire成像，发展的moire放大器设计分析方法还只停留于1阶moire分析。实际上，高阶moire是moire放大器的重要成像特征，因此有必要进一步开展高阶moire成像的方法研究。本文分析了高阶moire成像的放大叠合原理，并在1阶几何变换moire方法的基础上，通过将moire单元放大与周期放大过程相分离，提出一种改进的moire放大器设计分析方法。基于该方法，本文采用Matlab对高阶moire成像进行了模拟分析，并设计制作了多种阶次的高阶moire放大器，对高阶moire成像进行了实验分析，结果体现了高阶moire放大叠合效果，验证了本文方法的有效性。 关键词 moire放大器；高阶moire成像特征；moire方法；放大叠合

       PDF全文        光学学报 ，2019年第39卷第12期 pp.1223006      

毛林   赵利强   于明安   魏莹   王颖  

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针对甲状旁腺超声图像灰度分布不均匀、甲状旁腺病灶多样化的特点，本文利用图像全局和局部信息，采用基于图像局部熵的混合水平集模型进行甲状旁腺超声图像分割。针对不同超声图像灰度分布差异大的难题，提出利用图像局部熵确定全局项权重，提高模型的自适应能力。为避免局部项区域尺度设定大易出现过分割，区域尺度设定小计算效率低的问题，利用两尺度进行曲线演化。实验结果表明，本文提出的混合水平集模型对差异性大的甲状旁腺超声图像具有较强的自适应能力，能使演化曲线自动收敛于目标轮廓，具有更高的分割准确率和计算效率。

       PDF全文        光学学报 ，2019年第39卷第12期 pp.1217001      

付秀华   赵迪   卢成   马国俊   鲍刚华  

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基于非余弦膜厚计算公式，提出了用极坐标简化表征膜厚分布的方法，对单源电子束蒸发的光学薄膜膜厚均匀性控制进行了研究。同时，对修正板的放置位置进行了计算，相对于传统修正板置于蒸发源正上方的做法，采用极坐标法计算的修正板位置，更有利于控制膜厚分布的均匀性。以蒸发H4/MgF2组合为例，对高低折射率材料的修正板位置和形状进行了计算，并用这两种材料分别制备了单层膜，实测光谱均匀性偏差优于0.3%，证明了这种方法的正确性和可行性。

       PDF全文        光学学报 ，2019年第39卷第12期 pp.1231001      

茅言杰   李思坤   王向朝   韦亚一  

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提出了一种基于差分进化算法和微反射镜阵列光源模型的光刻机匹配方法。本方法在光刻机匹配中加入微反射镜阵列光源模型，利用差分进化算法优化微反射镜光斑分布以实现光刻机匹配。与通常用于含自由照明系统的光刻机匹配方法相比，本方法直接优化微反射镜阵列参数，有效减小了微反射镜阵列产生照明光源的过程导致的匹配误差。以一维线空掩模为匹配目标，分别对四极照明和自由照明光源进行匹配，匹配后关键尺寸误差的均方根下降了80%以上，与基于遗传算法和粒子群优化算法光源优化的匹配方法相比，本方法的匹配结果更优并具有更快的收敛速度。此外，本方法还可以有效的控制生成光源的光瞳填充比例，使匹配前后光源的光瞳填充比例保持一致。

       PDF全文        光学学报 ，2019年第39卷第12期 pp.1222002      

汪文涛   周骛   蔡小舒   秦金为   黄玉虎   石爱军  

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针对建筑工地等开放性无组织排放源排放的颗粒物浓度尚无有效测量方法的问题，提出了基于后向散射的无组织排放颗粒物浓度远程测量方法。建立了后向散射光能与颗粒物质量浓度、测量距离的理论模型；研发了以半导体激光器为光源和互补金属氧化物半导体（CMOS）图像传感器为探测器的便携式测量装置，并开发了图像处理程序。通过标定实验验证了颗粒物浓度与系统输出值的线性关系，得到了标定曲线；比较分析了较大颗粒粒径及测量距离在100m内变化对测量结果的影响；同时选取无组织排放源进行实际测量。结果表明：该方法可有效地用于开放场地的无组织排放气团中颗粒物浓度的远程测量。

       PDF全文        光学学报 ，2019年第39卷第12期 pp.1201001      

杜凯翔   邓书康   陈小波   葛文   李学铭   杨德威   李赛   杨培志  

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黑磷(BP)作为一种新兴的二维材料，在半导体及光电领域都有广阔的应用前景。本文采用矿化法以锡和碘为矿化剂，成功地在石英管中制备出最大直径为1.3cm的正交黑磷单晶；通过不同升降温工艺，研究了无气相输运条件下的黑磷单晶生长过程。结果表明：采用矿化法，可制备出高质量的正交黑磷单晶；降温过程中，于620-500℃生成紫磷；500℃是黑磷生长的关键温度，适当延长其保温时间，有利于黑磷单晶的生长。阐明了无气相输运条件下黑磷的生长过程。

       PDF全文        光学学报 ，2019年第39卷第12期 pp.1216001      

辛伟   尹洪武   额尔敦朝鲁  

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采用Pekar变分法研究了双参量非对称高斯势二能级体系中电子态的几率密度、跃迁频率及体纵光学声子自发辐射率，并讨论了其单参量抛物势近似。数值结果表明，选用双参量非对称高斯势描写量子点中电子的受限效应能够更恰当的反映电子态的波动性、电子运动的统计规律性及声子自发辐射率的量子化特性，而其单参量抛物势近似给出的结果较为单调和粗糙。而材料的色散及电声耦合对二能级体系中电子态的概率分布、量子跃迁频率和体纵光学声子自发辐射率的影响不能忽略。

       PDF全文        光学学报 ，2019年第39卷第12期 pp.1223002      

张晓   刘凯   王明娣   倪玉吉   潘煜   刘金聪   倪超   张文杰  

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针对传统电路板集成方式的局限性，提出了基于飞秒激光的覆铜板线路成形技术。采用飞秒激光对覆铜板进行了单因素实验和正交实验，得出在激光功率、频率、扫描速度、扫描次数以及离焦量等因素中扫描次数对刻蚀深度和表面粗糙度的影响是最大的，激光频率对两者的影响是最小的。采用优化后的激光参数进行刻蚀，可以将表面铜层完全除去得到高质量的刻蚀区域而不伤及底层的基材。

       PDF全文        光学学报 ，2019年第39卷第12期 pp.1214003      

朱天佑   董峰   龚惠兴  

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针对遥感建筑物实时检测中深度卷积网络资源消耗大和硬件移植难的问题，提出一种基于二值与浮点数混用方法的语义分割网络MBU-Net(Mixed Binary U-shape Network)。对FU-Net(Float U-shape Network)网络全局权重进行二值化处理来压缩模型大小(Global Binary U-shape Network，GBU-Net)，并将占少量参数的网络输出层权重替换成浮点型(MBU-Net)，解决了全局二值网络(GBU-Net)检测精度变差、训练缓慢的问题。在快鸟卫星遥感数据集上进行实验， MBU-Net的像素准确率为82.33%，F1分数(召回率和精确率的调和平均数)为73.15%，结果表明，相比于FU-Net，在保证检测精度前提下，模型大小压缩了30.99倍，检测速度提升了6.29倍，功耗降为37.78%，且优于其他同类方法(Deeplab、ENet)，对遥感建筑物实时检测有重要的实际工程价值。

       PDF全文        光学学报 ，2019年第39卷第12期 pp.1228002      

郑杰   沈中华   倪辰荫  

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近些年来，基于激光激发/检测的非线性激光超声裂纹检测技术作为一种高精度、非接触的裂纹检测技术被提出和广泛研究。这一技术的核心在于使用机械/激光辐照的方式在样品/裂纹上施加载荷，并使裂纹实现周期性开合。但由于真实裂纹形貌复杂，裂纹壁粗糙等诸多因素会对结果产生影响。针对这一问题，用一黑玻璃平面与一平凸透镜的凸面模拟两裂纹壁，通过改变两者之间的距离模拟真实裂纹在载荷施加时的闭合过程。采用脉冲点激光源作为超声激发源，在黑玻璃中激发多模态的超声波，用激光测振仪探测超声，定量推进黑玻璃模拟裂纹的闭合过程，记录并研究不同推进距离下各模态信号峰峰值的变化。实验结果表明，在黑玻璃和平凸透镜完全不接触的状态下推动黑玻璃，随着黑玻璃推进距离的增大，黑玻璃与平凸透镜之间的挤压力度增大，直达纵波信号峰峰值直达横波信号峰峰值有变大的趋势；此外，在黑玻璃与平凸透镜挤压力度较小时，纵波转横波的模式转换信号峰峰值先增大后减小，反射纵波信号峰峰值有减小的趋势。

       PDF全文        光学学报 ，2019年第39卷第12期 pp.1212003      

李莉霞   李荣强   王彪   邓涛   韩天成  

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提出了一种柔性超薄吸透一体化电磁窗结构的设计方法，能够在宽入射角范围内吸收任意极化的电磁波，并且在特定频段具有几乎透明的透射窗口。测试结果表明，该结构在4.46 GHz的吸收为93%，在2.86 GHz的透射率为98%，对应的插损为0.09 dB。样品的整体厚度为0.288 mm，超薄的厚度使得结构柔性可弯曲，易与曲面目标共形。在此基础上，提出了宽带吸透一体化电磁窗结构的设计方法，仿真结果表明在7.7-12.2 GHz吸收都能达到90%，在4.35 GHz的透射率为90%，且具有宽入射角特性。

       PDF全文        光学学报 ，2019年第39卷第12期 pp.1223005      

陈云斌   刘清华   王远   张成鑫  

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探测器偏置扫描作为扩大CT扫描视野的常用手段，得到了较为广泛的应用，比如大尺寸工件扫描，以及近年来兴起的锥束口腔CT。探测器偏置扫描的常用重建算法是根据投影的冗余性，对投影数据进行归一化函数加权，再采用标准滤波反投影算法重建。但是，在加权区域过窄的情况下，加权函数衰减过快，导致在重建图像的中心区域出现圆形状加权伪影。本文针对这种情况，提出了一种针对加权伪影的校正方法。首先，通过增加虚拟探测器来拓展加权区域长度。然后，对虚拟探测器缺失的投影数据进行补齐。这里提出了两种数据插值方法，分别是共轭法和正投影方法。最后，对插值后的投影数据进行探测器偏置重建。本文分别对不同长度加权区域的探测器偏置扫描投影数据进行重建，实验结果显示，当加权区域过窄时，采用本文提出的校正方法能够对加权伪影进行有效抑制。

       PDF全文        光学学报 ，2019年第39卷第12期 pp.1234001      

朱飞鹏   陆润之   白鹏翔   雷冬  

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受离面刚体位移的影响，普通二维数字图像相关(DIC)测得的应变结果往往精度较差。为了提高二维DIC的全场应变测量精度，结合双45°反射镜成像与普通二维DIC，提出改进的二维DIC方法。利用双反射镜成像，将试样正、反面散斑图案记录到同一张图像中；然后对左、右图像中对应点的应变取平均值，便可自动消除试样离面刚体位移的影响，得到准确的全场应变。为了验证该方法的可行性，开展了两组不锈钢试样的拉伸试验。实验结果表明：对均匀变形而言，由改进的二维DIC得到的双向应变与电测法的结果非常吻合；对于非均匀变形，相应结果与有限元结果相一致。因此，本文提出的二维DIC具有较高的应变测量精度，是一种便捷、有效、高精度的应变测量方法。

       PDF全文        光学学报 ，2019年第39卷第12期 pp.1212002      

陈敏   殷高方   赵南京   甘婷婷   王翔   华卉   冯春   刘建国  

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微藻作为水生生态系统的初级生产者，具有对毒性敏感、易于培养等特点，是毒性分析的理想受试生物。本文以蛋白核小球藻为受试对象，以藻类光合活性参数为毒性评价指标，研究了苯酚急性毒性作用下72h与70min内不同光合活性参数的响应规律。结果显示：（1）苯酚对光合活性参数Fv/Fm、rP、α、Ek、JVPⅡ抑制效应显著；（2）苯酚急性毒性作用下，上述光合活性参数的毒性响应在短时间内达到稳定，5min可作为苯酚毒性分析的响应时间；（3）Fv/Fm、rP、Ek、JVPⅡ参数对苯酚毒性具有良好的剂量响应关系，不同光合活性参数对苯酚的毒性响应程度不同，苯酚浓度范围为0.2～1.2g/L，对Fv/Fm、rP、Ek、JVPⅡ的抑制率范围分别为-3%～19%、9%～67%、15%～74%、17%～37%。

       PDF全文        光学学报 ，2019年第39卷第12期 pp.1230001      

彭传迪   郑俊哲   朱晓松   常超   石艺尉  

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神经科学的兴起需要新型的光电器件，实现对深层组织的光电刺激。现阶段的光电器件主要适用于可见及近红外光，中远红外波段由于缺乏有效的技术手段而鲜有研究。本文提出了一种基于空芯光纤(HF)的兼具导电和中远红外传光性能的生物探针，实现了波长5~10μm光的低损耗传输，为神经科学研究和生物医学应用提供了更多的途径和手段。采用环烯烃聚合物(COP)对探针前端进行水密封，并设计优化了封口工艺。采用波长5.1μm的光源测得长度20cm、内径/外径(ID/OD)0.7/1.5mm探针的损耗为1.38dB。通过控制封口工艺，制备了不同形状的COP封口窗片，实现了对输出光束的调控。通过测量不同形状封口窗片的输出光斑，分析了探针的焦距及光束远场发散角。

       PDF全文        光学学报 ，2019年第39卷第12期 pp.1223004      

史镜名   郑狄   潘炜   邹喜华  

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提出了一种基于耦合锥结构的光纤光栅超声波传感器，对超声波耦合锥的结构进行了数值仿真及优化，并分析了光纤光栅长度对传感器灵敏度和频率响应范围的影响。在此基础上，将所设计超声波传感器与光谱边带滤波解调技术相结合，用于对6061型铝合金板中缺陷进行识别。结果表明：所设计超声波传感器能有效探测铝合金板中传输的兰姆波，通过分析兰姆波时域信号和S0模式幅值的变化量，可以准确判决铝合金板中有无缺陷及缺陷大小。所设计超声波传感器具有测量灵敏度高、布置位置灵活可调、可重复利用的优点，在结构体损伤识别等领域具有潜在的应用价值。

       PDF全文        光学学报 ，2019年第39卷第12期 pp.1206004      

高迎东   王宏力   由四海   何贻洋   冯磊  

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在利用小波变换解决脉冲星含噪信号去噪问题时，阈值的选择以及阈值函数的构建决定了去噪效果的优劣。本文首先结合小波变换的性质分析了噪声小波分解系数的分布特性，并结合软、硬阈值函数的构造特点构建了一种非线性的双参数阈值函数，通过粒子群算法优化参数大小以使阈值函数可自适应的改变位置和弯曲程度，进而得到良好的阈值函数去噪模型。在分析噪声小波分解系数随分解层变化特点的基础上，改进了统一阈值选取策略，引入梯度衰减因子构造了一种基于各分解层噪声均方差的阈值选取方法。实验结果表明，相比于传统小波域消噪方法，本文方法可以明显改善X射线脉冲星含噪信号的信噪比、峰值信噪比以及峰位误差，为X射线脉冲星信号去噪提供了新思路。

       PDF全文        光学学报 ，2019年第39卷第12期 pp.1204001      

张昆   余卿   邵尊桂   张一   程方   傅师伟  

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彩色共聚焦测量技术因其具有亚微米至纳米级轴向分辨率，且无需轴向扫描等优势，被广泛应用于微观检测、生物医疗等领域，然而该技术普遍使用的数据接收装置（光谱仪）因为单点测量的原因，无法适用于快速彩色共聚焦检测系统。基于彩色相机的彩色共聚焦测量方法，使用面阵彩色相机代替光谱仪，通过一次拍照就可以获得成像面内多点的高度信息。通过仿真，提出了相应的颜色转换算法，并对该算法进行了优化，建立了轴向高度与颜色的对应关系。实验结果表明：该颜色转换算法能够在轴向高度与颜色之间建立良好的线性关系，满足了彩色共聚焦测量需求；同时，对100μm高度的台阶进行了测量，测量精度达到了亚微米级；最后，对硬币表面进行了测量，能够较好地还原硬币表面三维形貌轮廓。

       PDF全文        光学学报 ，2019年第39卷第12期 pp.1212001      

徐超   金光   杨秀彬   徐婷婷   常琳  

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为了解决卫星摆扫获得的遥感影像存在畸变和像质退化的问题，本文提出一种分辨率反演与深度卷积网络相结合的几何校正与图像增强方法。摆扫过程中，空间相机的摆扫角和单位视场角恒定，探测器像面的像素与相机光轴指向的地面景物一一对应。根据这两点，像面上畸变的景物可以被精确地反演恢复。其次，文中采用真实的遥感影像作为样本，训练了针对遥感影像的深度卷积网络框架，解决了反演恢复过程中的影像模糊问题，增强了校正后影像的视觉效果。实验中，畸变校正后的影像很大程度地恢复了地面景物的原有几何特性；本文提出的网络结构、在传统图像集上训练的网络结构以及插值方法，采用基于人眼感受的无参考图像质量评价方法得到的数值指标分别为84.3469、87.8337和89.4362，所提网络结构的图像增强结果更佳。结果表明：所提算法能较为有效地恢复遥感摆扫影像。

       PDF全文        光学学报 ，2019年第39卷第12期 pp.1228001      

王玺   胡昌华   裴洪   庞哲楠   熊薇  

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针对新研发光电产品存在先验信息不足、缺乏历史数据等问题，提出了一种基于期望最大化（EM）算法的剩余寿命（RUL）自适应预测方法。然而，现有大多数剩余寿命预测方法中普遍存在两个方面问题：1）在退化建模中存在一个潜在的假设是当前时刻估计的随机参数与上一时刻随机参数的后验估计完全相等。2）在参数估计中假定存在多组同类型光电产品的历史退化数据，用于离线地确定模型初始参数，致使剩余寿命预测的精度受限于数据量。鉴于此，本文首先在状态空间模型的框架下构造了一个新的退化模型，进一步推导出剩余寿命分布的解析解。然后，提出了一种基于EM算法的自适应参数估计方法，以克服先验信息不足、缺乏历史数据等问题。最后，通过GaAs激光器和光纤陀螺的实际退化数据进行实验研究，结果表明本文方法不仅可以提高剩余寿命预测的精度，而且可以有效地应用于新研发的光电产品。

       PDF全文        光学学报 ，2019年第39卷第12期 pp.1223003      

蒋磊   张学智   王进   樊晓军   李雨晴   褚悦   徐棒田   刘铁根  

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本文针对目前现有的刀头磨损检测方法检测难度大，不能实时监测的缺点，提出了一种基于FBG阵列的刀具磨损检测的新方法。在实验上搭建了多路光纤光栅磨损检测系统，对光纤光栅的定位和波分复用能力进行分析，得到了可应用于刀头磨损领域的嵌入式光学传感器，4根栅区长度为3mm的FBG阵列等间隔分立布置，并同时解调。实现磨损长度的在线实时监测，磨损检测误差在0.23mm以内。

       PDF全文        光学学报 ，2019年第39卷第12期 pp.1206003      

宋恩茂   朱广志   王海林   李征远   Kozlov Aleksei   朱晓  

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薄片多程激光放大器使种子光多次通过片状增益介质提取能量，可实现高平均功率、高脉冲能量、高光束质量的激光输出，是高功率短脉冲激光系统的重要组成部分。本文基于Yb:YAG片状晶体，设计并搭建了可实现种子光20次放大的薄片多程激光放大器。通过对高重频种子光进行放大，认为该碟片多程激光放大器可有效保证输出光的光束质量特性，而且光谱不匹配会影响脉冲光的单程增益。

       PDF全文        光学学报 ，2019年第39卷第12期 pp.1214001      

梁增凯   孙殿柱   李延瑞   沈江华   张硕  

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针对现有的曲面采样点云法向传播方法难以快速处理大规模数据这一问题，提出一种在多层黎曼图中统一点云法向的方法。该方法对点云进行子集递归划分得到核心点集，以核心点集的曲面变分程度控制递归次数，为点云构造树状多分辨率模型。自上而下遍历点云多分辨率模型的结点，为非叶结点所包含的子集构建黎曼图，从而构成点云的多层黎曼图。以先序遍历的方法将顶层黎曼图中样点法向一致性向下逐层传递，在各个黎曼图单元之内，则以最小生成树算法实现样点法向的一致性传播。实验结果表明，对于大规模点云，该方法能有效提高计算效率与内存利用率，且能保证样点法向在复杂特征区域的传播准确性。

       PDF全文        光学学报 ，2019年第39卷第12期 pp.1211001      

曹明华   宋梨花   王惠琴   王道斌  

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针对传统光空间调制频谱效率较低，且要求其激光器数目必须是2的整数次幂的问题。通过同时激活多个激光器并结合脉冲位置调制提出了一种广义无线光空间调制（GWOSM）方案。同时，针对最大似然译码（ML）算法复杂度较高的问题，依据GWOSM信号的特点对排序块最小均方误差（OB-MMSE）信号检测方法的权值进行了修正，提出了一种适合于GWOSM的OB-MMSE信号检测算法，并推导了对数正态湍流信道中阈值的选取方法。最后，采用仿真实验验证了算法的性能，并与经典的ML、MMSE算法下的误码性能和计算复杂度进行了对比。结果表明：所提方案能有效地提高系统的频谱效率，与ML算法相比，该算法在牺牲较小误码性能的情况下，能有效降低算法的复杂度；与MMSE算法相比，虽然所提算法的复杂度略有增大，但可有效地降低误码率，而且还适用于接收机数目少于发射机数目的系统。

       PDF全文        光学学报 ，2019年第39卷第12期 pp.1206002      

王一婷   杨苏辉   李卓   郝凯子   王欣  

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提出了一种用于点对点通信的自由空间光/毫米波(FSO/MMW)复合天线设计方法。提出传输线-射线追踪(TLT-RTM)混合算法用于快速高效模拟包含有损介质的电大尺寸复合天线的传输特性，并利用该算法对复合天线进行了优化设计。复合天线的光学波段工作波长为1550 nm，毫米波频率为28 GHz。复合天线口径为200 mm，有效焦距为816.86 mm，对于光波，对比度调制传递函数下降到0.7时对应空间频率为30 lp/mm。对于毫米波，复合天线增益为32.97 dBi，半功率宽度为3.29 °。该复合天线可用于5G通信中点对点地面链接的光学信号和毫米波信号共口径复合传输。

       PDF全文        光学学报 ，2019年第39卷第12期 pp.1206001      

汪杰君   梁磊   李树   叶松   王方原  

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针对传统水下偏振差分成像模型在图像处理过程中出现失真进行改进，该方法通过增加目标透射光辐射强度的反演过程，同时引入修正参数对目标透射光辐射强度进行校正，有效避免传统水下偏振差分成像模型中由全局参量直接反演场景图像造成的图像失真和局部灰度值为负数的情况。利用FD-1665偏振成像仪，开展基于线偏振光主动照明的水下目标成像探测实验，获取偏振图像数据，并利用客观图像质量评估参数对处理结果进行对比分析。结果表明，改进后的模型成像效果相较于传统偏振差分模型，图像对比度提高了40%以上，表明改进后的偏振差分成像模型能更有效识别水下目标。

       PDF全文        光学学报 ，2019年第39卷第11期 pp.1111003      

张永峰   鲜浩  

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下一代地基或天基大型望远镜系统多采用拼接式主镜实现。受多个误差源的干扰，拼接式主镜中的子镜面容易偏离设计位置而发生刚性失调，其中，子镜沿着光轴方向的平移误差和绕子镜面内旋转轴的旋转误差尤为突出，将对拼接式主镜系统的成像质量产生严重的影响。本文从统计的角度出发，解析研究了由平移误差及旋转误差导致的失调非连续波前的统计特性；并推导了失调拼接式光学系统的像场质心；基于Maréchal近似，结合失调波前的统计特性，计算了斯特列尔比。研究结果进一步丰富了对拼接式成像系统性能的理解。

       PDF全文        光学学报 ，2019年第39卷第11期 pp.1111004      

明瑞锋   蒋运涛   董立松   韦亚一  

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13.5nm波长的极紫外（EUV）光刻机作为最有潜力的下一代光刻设备，较传统193浸没式光刻机，虽然分辨率大大提高，但因波长减小使得设备对像差的容忍度降低，有必要研究像差对EUV光刻成像的影响，针对四类典型的像差的波前特征，选取了对像差最敏感的四种测试图形，研究像差对光刻成像特征尺寸（CD）和最佳聚焦点（best focus）偏差量的影响。在满足焦深（depth of focus，简称DOF）要求的条件下，给出各单类像差的最大允许范围，最后，将四类像差总值控制在40mλ内，从仿真分析的角度研究了实际工艺生产对像差的要求，即总像差需控制在25mλ以内，约3.375nm。

       PDF全文        光学学报 ，2019年第39卷第12期 pp.1222001      

付秀华   马国俊   吕景文   刘冬梅   张静   赵迪  

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为了提高开放型回归器件在808nm波长处的反射性能，理论分析了玻璃微珠折射率对定向回归反射的影响。利用光学仿真软件Tracepro对三种不同折射率（1.93、2.0和2.2）回归反射器件结构单元的回归反射性能进行模拟分析。得到，理论中，当光线垂直入射时传统开放型回归器件结构单元的理论反射率仅为23.6%，采用高反射光学薄膜基底时，理论最高反射率可达98.1%，比传统回归器件的反光性能高4倍；在808nm波长处设计研制了反射率为99.3%的高反射光学薄膜，并制备了高反射回归器件；对两种基底回归器件进行了测试，结果表明1.93折射率玻璃微珠具有最佳回归反射率；在垂直入射时，回归反射率分别为46.2%和12.8%。

       PDF全文        光学学报 ，2019年第39卷第11期 pp.1131003      

季渊   高钦   余云森   陈文栋   穆廷洲   冉峰  

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随着用户对显示画面分辨率和刷新率的要求不断提高，近眼显示系统面临着数据传输带宽过高的瓶颈。针对此问题，本文借鉴高斯尺度空间，通过构建多尺度金字塔模型实现人眼视觉区域的多分辨率显示，将人眼视觉区域空间变化率的特性应用到数据传输的过程中；根据多尺度金字塔模型设计了面向近眼显示系统的微显示控制器，以FPGA为核心，实现了对视频图像的编解码处理，并在分辨率为1600×3×1600的全彩高清硅基OLED微显示器上验证了控制器的可行性。实验结果表明，基于多尺度金字塔的多分辨率图像传输算法，符合人眼的直观感受，良好的去除了下采样过程中出现的边界线效应，有效降低了数据的传输带宽，能够满足近眼显示领域对微显示器实时渲染性能的要求。

       PDF全文        光学学报 ，2019年第39卷第12期 pp.1223001      

李昕颖   钱晓凡   孟妮妮  

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用几何映射理论计算衍射光学元件的初始相位分布可以有效抑制散斑，但几何理论不考虑衍射效应，因而无法得到精确的输出光束，且输出光束存在严重的振铃效应。针对这个问题提出了一种设计衍射光学元件的新算法，该算法设置了一个用于反映衍射效应的参量，通过迭代的方法确定该参量的最佳取值，再用改进的Gerchberg–Saxton算法对初始相位进行修正，最终得到所需衍射光学元件的相位分布。该算法与传统GS算法相比，能有效抑制散斑和振铃效应，得到均匀性更好的输出光束。

       PDF全文        光学学报 ，2019年第39卷第11期 pp.1105003      

魏茹雪   王延伟   江丽雯   孙旭晴   刘虹遥   王畅   路鑫超   卢维尔   夏洋   黄成军  

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文章提出一种对化学气相沉积法生长石墨烯缺陷的快速检测方法。应用化学气相沉积法生长石墨烯薄膜并转移到目标基底上，制备出应用于表面等离激元成像的石墨烯-金基底。表面等离激元对界面处折射率变化具有高灵敏度，并且石墨烯表面缺陷会引起表面等离激元作用场的变化，利用表面等离激元泄漏辐射效应将界面处表面等离激元作用场变化传输至远场，使用CCD进行快速成像，可实现对转移后石墨烯的快速成像与检测。该方法检测到石墨烯边缘与表面的形貌信息，并且检测到颗粒污染物，突破了传统的检测方法灵敏度低、速度慢、有损检测等弊端，实现了对石墨烯缺陷的快速、无损检测。

       PDF全文        光学学报 ，2019年第39卷第11期 pp.1124002      

谭伯仲   阳庆国   杜亮亮   安然   刘冬兵   孟立民  

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本文提出了一种基于球面晶体的高光谱分辨全视场X射线荧光成像仪，并分析了该成像系统的空间分辨率、视场、能谱带宽、荧光收集效率。根据理论分析设计了一套用于V-Zn等典型中等原子序数金属的Kα线荧光成像系统，并采用解析的理论和自己编写的蒙特卡洛光线追迹程序对该系统性能进行了计算和仿真。理论分析和数值仿真的结果表明，这种X射线荧光成像技术具有较高空间分辨率（优于80 μm）、较大的视场（大于6.5 mm）、极高的光谱（能谱）分辨率（优于16.5 eV@ 4.6 keV~9 keV）等优点。

       PDF全文        光学学报 ，2019年第39卷第11期 pp.1134001      

杨天杭   胡秀清   徐寒列   吴春强   漆成莉   顾明剑  

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红外高光谱探测仪高精度辐射定标是其定量化应用的关键，本文采用欧洲气象卫星MetOp-A/B星红外大气探测干涉仪IASI与FY-3D星下点瞬时交叉SNO观测方法，评估红外高光谱大气探测仪HIRAS辐射定标的相对偏差。根据两个仪器严格的空间和时间匹配观测数据，并采用FY-3D同一平台空间分辨率更高的中分辨率光谱成像仪MERSI-II数据，筛选匹配样本均匀背景。在交叉比对前，将IASI数据光谱分辨率用正逆傅里叶变换转换为和HIRAS相同的光谱分辨率。由于满足匹配规则的比对样本基本分布在目标温度较低的南北极地地区，用光谱亮温的平均偏差和偏差标准差评价交叉比对结果。结果表明，HIRAS与两个卫星（MetOp-A/B）的IASI比对结果相似，相对温度较高的北极地区一致性整体优于南极地区。低温环境下长波、中波红外平均偏差小于1K，多数通道小于0.5K，一致性良好，各通道无明显温度依赖，偏差标准差小于2K，随光谱通道变化，吸收线位置稍大。短波红外HIRAS光谱亮温整体低于IASI光谱亮温，平均偏差多数通道小于1.5K，偏差随温度依赖较明显,偏差标准差随目标温度升高而减小。亮温偏差长期趋势（2018年4月-12月）分析表明仪器长期整体稳定，短波偏差在较低目标温度情况下稍大。

       PDF全文        光学学报 ，2019年第39卷第11期 pp.1130003      

吴元杰   叶慧琪   韩建   肖东  

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光子晶体光纤(PCF)因其色散可控的特性，自其被发明以来，被广泛应用于展宽激光的光谱。特别是对光子晶体光纤进行拉锥，可以二次设计光纤的色散特征曲线，且更小的纤芯直径更有利于非线性效应的产生，从而在较短几何长度的光纤中即可实现激光光谱的有效展宽。当使用中心波长520nm的GHz级高重频激光光源时，拉锥光子晶体光纤的光谱展宽性能会在较短的时间内产生可观的损伤。本文利用一套光谱展宽演化监测系统，观察到光纤出射光的偏振特性与光谱展宽的相关性。通过测量、比较和分析三根拉锥光子晶体光纤的寿命，确认了光纤纤芯对泵浦光的四光子吸收过程。从而验证了拉锥光子晶体光纤光谱展宽性能退化的原因是光纤纤芯中由多光子吸收效应产生色心的理论。提出改用低光子能量的光源以大幅减缓多光子吸收效应的方案，并通过实验证实了使用1040 nm波长的泵浦光可以有效延长拉锥光子晶体光纤的光谱展宽寿命。

       PDF全文        光学学报 ，2019年第39卷第11期 pp.1106006      

李浩宁   张大成   朱江峰   田文龙   刘寒   康仁铸   魏志义  

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中红外可调谐激光广泛应用于医疗、军事、环保等领域。本文利用1064 nm激光抽运磷酸钛氧钾(KTP)晶体光参量振荡器(OPO)产生2.6 μm波长可调谐参量激光。该光参量振荡器采用腔外单谐振结构，利用Ⅱ类相位匹配的方式以获得最大的非线性系数。实验实现了2.4-2.8 μm的波长调谐范围，并且在155 mJ泵浦能量下，获得最大单脉冲能量12.6 mJ，转化效率达到8.1%，光束质量为5倍的衍射极限。

       PDF全文        光学学报 ，2019年第39卷第11期 pp.1114002      

周哓玲   江泽涛  

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针对红外与可见光图像融合细节信息不够丰富、易出现伪影等问题，本文提出了一种结合脉冲耦合神经网络PCNN与引导滤波的红外与可见光图像融合方法。首先，改进传统PCNN模型结构，在脉冲产生单元加入抑制项，避免像素重复点火，给点火时间矩阵带来噪声；其次，以原图为引导图像对点火时间矩阵T进行引导滤波，得到兼具显著信息与边缘细节信息的多区域加权划分矩阵；最后，基于该多区域加权划分矩阵，对红外与可见光图像进行加权融合。同时，文中根据PCNN数学模型点火行为分析，提出了一种包含约束的PCNN模型参数设置方法，可降低PCNN模型参数设置的复杂度。实验结果表明该融合方法具有较高的融合效率，同时融合图像细节信息丰富，无明显伪影，交叉熵、空间频率指标相对于当前常用融合方法均较优。

       PDF全文        光学学报 ，2019年第39卷第11期 pp.1110003      

乔凯   智喜洋   杨冬   于頔   王达伟  

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提出了一种基于相位差异法的衍射光学系统波前反演误差分析方法。首先从衍射光学系统波前反演模型出发，分析了产生波前反演误差的物理因素，然后对各影响要素进行了理论建模，建立了衍射光学系统波前反演误差分析方法。最后以某衍射光学系统为应用实例，分析了各误差因素对波前反演误差的影响规律，并验证了误差分析模型与方法。实验结果表明：模型分析结果与实际误差之间的平均偏差小于13.5%，可为衍射光学系统的空间应用提供支撑。

       PDF全文        光学学报 ，2019年第39卷第11期 pp.1105002      

杨飒   周仁龙   刘丹   赵永明   李爽   林洽武  

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构建了一种单层石墨烯条周期阵列结构，采用表面电流边界条件的时域有限差分法和耦合模理论对周期性阵列石墨烯条的光电特性进行了研究。研究结果表明石墨烯阵列在中红外波段具有典型的表面等离子体双共振效应，周期性阵列结构可增强石墨烯表面等离子体局域场的共振效应。本文对石墨烯表面等离子体共振模式的谐振波长、电场能量、衰减率和寿命进行了分析，仿真结果表明，当石墨烯费米能级从0.4 eV上升到0.8 eV时，可实现谐振波长从16.81 μm到11.13 μm的调谐，当石墨烯载流子迁移率从0.1 m2/(V.s)变化到1 m2/(V.s)时，可实现等离子体寿命从21 fs到223 fs的调控。通过改变石墨烯覆盖物的折射率，探究了石墨烯条周期性阵列在传感上的应用，当覆盖物折射率从1变化到2时，品质因数FOM从0.192线性下降到0.143。本文的研究方法和结论可以为石墨烯等离子体器件的设计提供参考。

       PDF全文        光学学报 ，2019年第39卷第11期 pp.1124001      

邵梦旗   张雷   魏磊   贾学志  

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为抑制杂散光对空间相机成像性能的影响，并且满足其严苛的质量和稳定性的要求，提出了一种主遮光罩的优化设计方法。基于图形法分析了遮光罩挡光环的位置分布，以结构柔顺度和质量为目标，以基频为约束，建立了遮光罩的多目标优化模型，并对遮光罩进行了尺寸优化设计。最终，遮光罩质量为0.24kg，轻量化率达到38.6%。另外，进行了遮光罩的振动试验和整机的杂散光分析。结果显示：遮光罩的杂散光抑制性能良好，有限元分析结果与试验数据相对误差低于15%，表明了设计的遮光罩的性能参数满足要求，验证了所采用优化方法的可行性。

       PDF全文        光学学报 ，2019年第39卷第11期 pp.1122002      

代晴   孙平   类智方   唐钰欣  

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提出了一种运用条纹光流实现物体面形测量的新技术。测量系统由一个投影仪和一个CCD摄像机组成，采用小角度投影的方式，由变形前后的两帧条纹图像即可高精度恢复面形信息。本文介绍了光流法测量面形的原理，从光流的视角分析了投影条纹的变化，建立了平行投影条件下光流与被测面形高度以及高度相位分布之间的理论关系。对建立的球冠几何模型进行了数值模拟，验证了光流法直接计算面形高度的可行性；对实际物体面形的测量以及与相移法测量结果的对比，证明光流法能够准确恢复物面相位，并且对物面空洞区引入的噪声有较好的鲁棒性。不同于传统的面形测量技术，光流法仅需要二帧图像就可以精确恢复高度分布或相位分布。由于投影条纹是近似垂直投影，避免了阴影和遮挡问题。由于光流法方法本身含有时间因子，且仅需两幅图像直接得到面形分布，所以比相移法更适合动态测量。

       PDF全文        光学学报 ，2019年第39卷第11期 pp.1112004      

刘杰平   杨业长   陈敏园   马丽红  

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为了有效估计雾霾图像的透射率并改善去雾图像偏暗的问题，本文提出一种结合卷积神经网络与动态环境光的图像去雾算法。首先构建包含配对的真实雾霾图像与透射率图的图像库，然后对其进行随机块采样，得到配对的雾霾图像块与透射率图像块作为训练集，训练透射率估计网络，再使用训练好的网络估计雾霾图像的透射率，并进行平滑滤波。同时考虑到图像成像时光照不均的问题，使用动态环境光替代全局大气光，最后使用平滑滤波后的透射率和动态环境光进行图像去雾。实验结果表明，该算法不仅可以有效实现图像去雾，而且提高了去雾图像的亮度、饱和度。

       PDF全文        光学学报 ，2019年第39卷第11期 pp.1110002      

叶松   史新政   李树   汪杰君   王新强  

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提出了一种棱镜型空间外差光谱技术设计方案，基于其结构原理分析开展系统参数设计。该技术将传统空间外差光谱仪中的衍射光栅替换为色散棱镜和平面反射镜，根据系统轴上光光路分析，给出了元件参数之间的匹配关系。利用仿真软件对干涉图进行了理论仿真，并分析了色散棱镜的折射率和顶角角度对光谱分辨率的影响。设计并搭建了棱镜型空间外差光谱技术验证平台，采用635nm和650nm波长的光源初步验证实验平台的可行性。实验结果表明，在色散棱镜采用BK7玻璃(650nm波长下折射率为1.51452)和顶角角度设置为30°的参数下，得到光谱分辨率为1.07nm，通过仿真计算可以得到光线的能量利用率为94.43%。实验结果与理论仿真基本一致，设计方法的可行性与科学性得到了验证，为空间外差光谱技术的研究提供了一个新的思路。另外，通过选用更高折射率的色散棱镜和增大顶角角度等手段，还可以进一步提高光谱分辨率。

       PDF全文        光学学报 ，2019年第39卷第11期 pp.1130002      

王小军   蒙丽丽   梁利芳   杨国辉   陈凯  

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采用高温固相法合成了Sr5MgLa2-x-y(BO3)6: xBi3+, yM (M=Eu3+, Y3+) (0≤x, y≤1)系列荧光粉。用扫描电镜和X射线粉末衍射仪（XRD）表征样品的形貌和结构，用紫外可见分光光度计和荧光光谱仪表征样品的发光性能。结果表明：在该掺杂浓度范围内，样品为纯相。在340 nm光激发下，Sr5MgLa2-x(BO3)6: xBi3+具有峰值位于434 nm的单峰蓝光发射，其为掺杂Bi3+离子的3P1→1S0跃迁，猝灭浓度为x=0.24。随着Y3+离子浓度增加，Sr5MgLa1.76-y(BO3)6: 0.24Bi3+, yY3+荧光粉发射峰强度增加，激发峰发生红移。在紫外光激发下，Sr5MgLa2-x-y(BO3)6: xBi3+, yEu3+荧光粉存在Bi3+离子的蓝光发射和Eu3+离子的红光发射，存在Bi3+离子到Eu3+离子的能量传递，通过荧光衰减曲线计算出能量传递效率。改变Sr5MgLa2-x-y(BO3)6: xBi3+, yEu3+荧光粉中Bi3+和 Eu3+离子的掺杂量或改变激发波长，均可得到可调节的蓝光到红光发射。

       PDF全文        光学学报 ，2019年第39卷第11期 pp.1116001      

李世隆   田彦婷   刘超  

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本文提出了一种基于电润湿驱动的反射镜式光导航。器件由一个透明的长方体腔体，橡胶环和反射镜组成。当对腔体内两侧导电液体同时施加电压时，两侧导电液体向中间涌动，使中间液体高度发生变化，反射镜由此形成倾斜角，从而改变入射光束的偏折方向，实现光束导航功能。实验表明，该器件的光束导航角度范围可以达到0°-9°，有较快的响应时间，约90ms。本文研制的器件在空间光通信和雷达探测等领域具有潜在应用的可能性。

       PDF全文        光学学报 ，2019年第39卷第11期 pp.1123003      

陈红芩   南楠   张茜   陈子阳   蒲继雄   佐佐木修己   王向朝  

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我们提出了一种基于差分相位解析的复频域多普勒光学相干层析成像技术，利用相邻干涉层析信号的差分相位重建复层析信号，再对其进行相位解调得到全深度层析图像和多普勒图像。这种技术降低了时间频谱各分量的展宽，提高了最大可探测速度，同时降低了最小可探测相位差，从而得到了更高的速度灵敏度和更大速度探测的动态范围。 关键词 光学相干层析成像；多普勒成像；差分相位；正弦相位调制

       PDF全文        光学学报 ，2019年第39卷第11期 pp.1111002      

郭镭力   王明军  

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为了给激光辐射以大天顶角入射冰云大气时提供更为精确的理论依据，因此需要考虑冰云大气边界的球形几何特性。本文利用矢量辐射传输的蒙特卡罗法，比较了球形和平面平行冰云大气的反射率差异随天顶角的变化关系，并且计算了三种波长(0.65μm, 0.85μm,1.55μm)激光在大天顶角(85°)入射时,冰云大气的偏振辐射传输特性随不同冰晶粒子模型、光学厚度、有效半径、冰水含量、相对方位角、地面反照率变化关系。结果表明：冰云大气反射率在两种大气模式下的误差随天顶角的增加而增大。在大天顶角入射时，随光学厚度、冰水含量和地表反照率的增加冰云大气反射率增加，偏振度减少；而随有效半径的增加冰云大气反射率减少，偏振度增加；不同冰晶粒子模型、相对方位角和波长对冰云大气反射率和偏振度的影响较为复杂，在实际应用中需要根据真实环境做出选择。本文对激光在球形冰云大气的偏振传输特性的研究为大气探测、激光通信、卫星遥感等领域中的应用提供理论参考。

       PDF全文        光学学报 ，2019年第39卷第11期 pp.1101002      

刘志明   张雪菲   匡海鹏   李清军   乔川  

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重要目标区域的精确定位对于航空成像有着重要的意义。由于受激光测距机的作用距离和脉冲频率等限制，主动测距方法无法在高空斜视远距离大区域成像模式中得以应用。针对该问题提出了一种对同一目标区域进行多次立体成像测量的定位算法，根据机载定位系统（POS）测出平台位置、姿态信息以及相机框架轴角信息，建立目标区域地理坐标与图像像素点间的映射关系，利用地球椭球模型求解目标初始地理信息，应用卡尔曼滤波器对数据进行了自回归预测，采用蒙特卡洛法仿真分析误差对定位精度的影响。仿真结果表明，立体成像40次后的目标的定位精度优于20m，立体成像180次后的目标的定位精度优于10m。 采用飞行试验数据验证了该目标定位算法的有效性，在飞行高度9800m，倾斜角为78°时，立体成像40次后的目标的定位精度优于35m，满足工程应用需求。

       PDF全文        光学学报 ，2019年第39卷第11期 pp.1112003      

徐雪朦   郑鹏飞   李静   洪红   杨惠敏   张若虎   恽斌峰  

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低损耗、可调谐氮化硅微环作为一种集成可调延时器件，被广泛应用于微波光子波束形成系统中实现连续可调的延时。通过高频率分辨率的光矢量网络分析法测试氮化硅微环的相位特性可以实现对其延时量的间接测试。但氮化硅微环芯片延时谱的测量稳定度受测试系统中的相位噪声、激光载波频率波动、信噪比等因素影响。本文实验分析了这些因素对氮化硅微环延时谱测量的影响，并通过优化测试系统和数据处理实现了延时分辨率为10ps、消光比分辨率为0.04dB的高分辨率测量。为氮化硅微环在微波光子波束形成系统中的应用奠定的测试基础。

       PDF全文        光学学报 ，2019年第39卷第11期 pp.1113001      

赵鹏玮   张金平   叶璐   郑列华  

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为解决凸双曲面检验中辅助反射镜口径过大导致加工困难的问题，提出了一种新的检验凸双曲面反射镜的方法。该方法在Hindle法的基础上，利用校正透镜和球面反射镜组成消像差系统，产生入射到待检非球面上的光线，并缩短辅助反射镜与待检双曲面镜的距离。在辅助反射镜的口径减小的同时，待检双曲面镜的有效口径不会减小。根据三级像差理论推导公式，设计了口径800mm，顶点曲率半径1800mm，二次曲线常数为-2.25的大口径凸双曲面的检验光路并进行了分析。其残余像差峰谷值为0.0003λ（λ=632.8nm），均方根误差为0.0001λ。分析表明这一方法可以用于检验大口径、大相对口径凸双曲面，并且具有辅助面口径小，检验系统的长度较短的优点。

       PDF全文        光学学报 ，2019年第39卷第11期 pp.1122003      

姚群力   胡显   雷宏  

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摘 要 针对现有遥感图像目标检测算法对于复杂场景下的多尺度目标检测精度较低、泛化能力不足的问题，本文提出了一种多尺度卷积神经网络遥感目标检测框架MSCNN。该方法通过构造一种深度特征金字塔EFPN，增强网络对多尺度目标特征的提取能力；然后，设计了一种目标检测子网络DSN，对多尺度遥感目标进行预测。所提方法在NWPU VHR-10公开数据集上取得了96.0%的平均检测精度(mean average precision, mAP)，相较于RetinaNet检测框架，MSCNN对中小尺度目标的平均检测精度分别提高了0.085和0.019，实现了多尺度目标的高精度鲁棒检测。

       PDF全文        光学学报 ，2019年第39卷第11期 pp.1128002      

韦号   崔海华   程筱胜   张小迪  

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由于获取被测量物体表面准确的深度信息极其困难，所以很难对聚焦形貌恢复算法做出准确的评估。为了提高聚焦形貌恢复技术的重建精度，寻找最优的聚焦形貌恢复算法，本文提出了一种图像离焦仿真技术，用于对聚焦形貌恢复算法的精度进行评估。绘制一个三维模型并选择一副纹理图，然后根据图像分辨率对模型表面进行等间距点采样，生成有序点云数据。对通过点采样获取的数据进行处理并映射纹理，生成一组理想的或者包含噪声的序列仿真图像。在得到的序列图像上实验聚焦形貌恢复算法，将生成的深度数据与点采样得到的真实深度数据进行对比以准确地评价算法的质量。研究结果表明，图像离焦仿真技术能够有效评价聚焦形貌恢复算法的质量并有助于寻找更稳定，精度更高的算法。

       PDF全文        光学学报 ，2019年第39卷第11期 pp.1111001      

李耀祖   王目光   郭玉箫   牟宏谦  

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提出一种基于简化扩展卡尔曼滤波(EKF)的低复杂度、双偏振载波相位恢复算法。该算法通过估计并补偿两个偏振态之间的相位偏移，减少卡尔曼滤波所需的信号分量，只利用X偏振态的实部(虚部)和Y偏振态的虚部(实部)进行两个偏振态的相位恢复，保持估计准确度的前提下降低了算法的复杂度，记为XY-EKF算法。将算法应用于224Gb/s双偏振16-QAM相干光传输系统，仿真结果表明，当激光器线宽和信号码元周期乘积分别为10-5和10-4时，XY-EKF与经典EKF算法具有等同的性能表现，而复杂度降低了1/3。在光信噪比一定，误码率为3.8×10-3时，XY-EKF算法相比于经典EKF算法有1MHz的线宽容忍度提升。

       PDF全文        光学学报 ，2019年第39卷第11期 pp.1106005      

庾金涛   李清灵   李磊   尹达一  

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针对目前在指纹遗留时间的研究中常用的化学方法会破坏样本的情况，提出了一种紫外成像的光学方法。首先，根据氨基酸和尿素相对浓度关系结合其散射光谱曲线理论推导了指纹在不同紫外波段辐亮度比值与时间关系的数学模型。然后研制了一套紫外多光谱成像设备，从三个紫外波段对指纹进行无损提取。最后，对不同波段指纹图像DN值（Digital number，像元亮度值）进行反演分析，得到不同波段DN值之比与指纹遗留时间的关系。实验结果表明，各紫外波段的DN值之比仅与时间有关，与指纹个体差异无关；其中280nm-315nm波段与240nm-280nm波段的DN值之比从第1天的74%降低到第7天的55%，315nm-340nm波段与240nm-280nm波段的DN值之比从第1天的41%降低到第7天的20%，且指纹老化曲线拟合的表达式与推导的数学模型一致，验证了紫外多光谱成像对指纹遗留时间评估的可行性，为公安刑侦无损指纹测龄提供了一种重要的分析方法。

       PDF全文        光学学报 ，2019年第39卷第05期 pp.0530001      

杨振   樊湘芳   邱长军   李勇   柳宁  

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采用光纤激光器在卷取机卷筒主轴40CrNiMoA钢母材上进行了激光淬火实验。利用金相显微镜观察试样表面的显微组织；利用维氏硬度计测试相变硬化区的显微硬度值；利用立式万能摩擦磨损试验机评估试样的摩擦磨损性能；利用体视显微镜观察试样截面的宏观组织及磨损后形貌；利用电化学工作站测试试样的耐腐蚀性能。结果表明：40CrNiMoA钢经激光淬火后，表面出现一层相变硬化区，其显微组织主要表现为细小马氏体、少量残留奥氏体以及部分弥散的碳化物；硬化层深度约为200μm，硬度值可达638.3HV0.2~711.2HV0.2，约为基体的2.6~2.8倍；平均摩擦系数为0.506，与基体相比下降了42.5%，磨损量1.3mg，仅为基体的36.1%，其主要磨损机制为磨粒磨损；腐蚀电压为-0.497 V，自腐蚀电流密度为2.16789E-9 A/cm2，与基材相比均有所降低，耐腐蚀性能得到较大提升。

       PDF全文        光学学报 ，2020年第57卷第01期 pp.011405      

刘琨   翁凌锋   江俊峰   马鹏飞   孙振世   张立旺   刘铁根  

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摘 要 基于Michelson干涉仪的分布式光纤周界安防系统如何对多类别入侵信号进行准确而快速的识别，是其进行有效实际应用的关键因素之一。本文提出了一种基于过零率特征提取的多类别入侵事件识别方法，该方法通过对入侵信号的过零率进行多段有效切分作为模式分类器的输入特征向量。使用Matlab编写支持向量机(support vector machine, SVM)分类识别算法对大量入侵数据进行分类训练并保存模型参数，当外界有入侵时对新的未知事件进行特征向量提取并馈入训练好的支持向量机模型中实现高效率高准确度模式识别。我们搭建了Michelson光纤周界安防系统，在户外围栏敷设2km长的光缆进行实验验证。对剪切光缆、攀爬围栏、晃动围栏、敲击光缆和无入侵等五种不同的事件各取120组共600组实验。经实验验证，本方法可以快速并准确的识别这五种常见的事件信号。平均识别率达到97%，识别响应时间在0.1s以内。

       PDF全文        光学学报 ，2019年第39卷第11期 pp.1106002      

李瑞金   张黎明   徐伟伟   司孝龙   李佳伟   胡运优   王先华   王戟翔  

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在轨绝对辐射定标是遥感信息定量化应用的关键技术之一，针对以凸面镜作为反射式点光源的系统建模不够完善，限制其指向精度提高的问题，提出了以太阳矢量为参照基准的系统建模方法，提高了系统指向精度，通过实验数据的线性度拟合分析R2=0.999以上确保实验数据的可靠性，以最小二乘法解算模型求解系统固有安置几何误差，最后,通过反解模型求解目标值方法和太阳图像质心比对法，分别来验证标校后模型的正确性，实验结果表明，其目标编码器角度与实际测量角度值基本一致，俯仰角度误差标准偏差为0.0043，方位角度误差标准差为0.00299，误差范围保持在0.04°以内，图像质心比对法像素差值在2个像素左右，对应的像素角分辨率误差在0.036上下，系统综合指向精度优于0.1°，验证了此种方法建模的正确性与可行性，为实现多空间分辨率的高分辨率光学遥感卫星传感器高精度、高频次、业务化、全动态范围的在轨绝对辐射定标奠定基础

       PDF全文        光学学报 ，2019年第39卷第11期 pp.1128001      

刘冬梅   曹洪玉   付秀华   张静   刘文成   濮继虎  

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基于Zernike相衬法原理和相衬板设计理论，利用金属材料Ag具有宽角度、消偏振的特性，设计了一种低偏振效应的移相膜。采用光刻以及镀膜的方法，研制了可用于相衬显微镜中的新型结构相衬板。通过控制介质膜和金属膜的物理厚度，分别调节相衬板的相位和透过率，提高了相衬度；通过优化光刻及薄膜工艺的工艺参数，得到高质量的圆环结构。最终获得振幅透过率为18.03%，相移量为0.49 π的相衬板。

       PDF全文        光学学报 ，2019年第39卷第11期 pp.1131001      

刘宁武   许林广   周胜   何天博   李劲松  

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全球碳氮循环的研究表明土壤呼吸是地气之间碳氮流通的主要途径。实时原位测量不同土壤生态环境中的气体排放，是研究大气温室气体的形成、转移和消耗等动态过程的有力手段，进而为揭示碳、氮生态系统循环与环境演化的主要过程及其驱动机制提供关键科学依据。本文以室温连续量子级联激光器(RT-CW-QCL)作为激光光源，结合长程光学吸收池和直接吸收光谱探测技术，建立了一套高灵敏度、高精度激光光谱系统，以不同生态环境下土壤样品为研究对象，开展了土壤和空气中CO和N2O气体交换过程的实时监测分析研究。实验结果表明，四种不同生态环境下(芦苇丛、池塘、有机培土和草地)土壤呈现出不同的CO和N2O释放和吸收过程。

       PDF全文        光学学报 ，2019年第39卷第11期 pp.1130001      

郭振   高侃   杨辉   代志国   吴昺炎   张俊  

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本文基于干涉型光纤水听器技术，实现了外径20mm的光纤光栅型拖曳水听器阵列。首先利用多波长光纤光栅连续刻写技术实现了单纤“无熔点”的光纤水听器阵列，水听器单元的平均声压灵敏度达到-143.9dB (re 1rad/μPa)，起伏幅度小于3dB。利用弱反光栅组阵技术抑制光栅阵列中的串扰噪声，串扰噪声抑制达到53dB；利用三路偏振分集接收技术消除阵列中的偏振衰落噪声。最终制作了外径20mm的32元光纤光栅阵列。

       PDF全文        光学学报 ，2019年第39卷第11期 pp.1106003      

朱双双   杨洪春   李朕阳   雷雪枫   邹鹏   刘振海   洪津  

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鉴于偏振探测具有比辐射测量更大的优势，可以大幅度增加遥感信息。对我国自主研发的偏振扫描仪（POSP）开展了偏振探测试验，主要包括地面试验和航空校飞试验 。其中，地面试验是对天空扫描,获取天空的偏振度和辐亮度数据；航空校飞试验是对地表扫描，获取地表的偏振度和辐亮度数据。为了和POSP获取的偏振辐射数据进行对比分析，试验过程中同时配置了一台三分束同时偏振相机进行偏振探测。对地面试验和航空校飞试验数据进行处理分析，结果表明，两台偏振仪器获得的偏振、辐射数据具有较好的一致性，初步验证了POSP偏振探测试验数据的有效性，同时，试验获取的偏振辐射数据可为后期大气气溶胶参数反演提供有效的依据。

       PDF全文        光学学报 ，2019年第39卷第11期 pp.1112002      

尹宽   李均利   李丽   储诚曦  

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为提高复杂情况下目标跟踪的鲁棒性，提出一种复杂情况下自适应特征更新的目标跟踪算法。首先，对目标提取分级深度特征和手工设计特征，通过不同线性组合方式进行多特征融合构建多个融合特征器；然后，对不同融合特征器进行可信度判定，选择可信度最高的融合特征作为当前帧的跟踪特征，构建位置相关滤波器预测出当前帧的目标位置。最后，对跟踪结果进行可靠性检测，可靠性低于阈值，则启动融合特征器更新机制，加入时序信息和语义信息，进行重跟踪，降低了模型的误差累积。在OTB-2013和OTB-2015数据库上进行测试，结果表明，本文提出的算法与近年来比较流行的几个算法对比在快速运动、背景杂波、运动模糊、形变等复杂情况下具有较好的成功率和鲁棒性。

       PDF全文        光学学报 ，2019年第39卷第11期 pp.1115002      

刘冬梅   岳鹏飞   付秀华   张静   曹洪玉   李爽  

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随着图像识别技术的不断发展，人脸识别系统对虹膜识别滤光片的要求不断提高，在大角度入射时，往往由于光谱偏移量大导致识别失败，因此急需一种低角度效应良好的带通滤光片。本文利用光谱拆分原理设计了一种大角度小偏移量的带通滤光片。通过调节氢气充气量，使SiH在提高折射率的同时仍能保持较低的吸收，改善了虹膜识别滤光片的角度效应。根据对薄膜材料沉积工艺的研究，并采用一种特殊的膜系结构，解决了因薄膜内部结构疏松而发生的脱膜问题。经过测试，满足虹膜识别滤光片的各项技术要求。

       PDF全文        光学学报 ，2019年第39卷第11期 pp.1131002      

魏莉   刘壮   李恒春   姜达洲  

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采用一种“士”字形梁增敏结构，通过改变质量块的质量和重心位置，设计了两种规格的光纤光栅(FBG)振动传感器。对其灵敏度与谐振频率进行了推导，并在此基础上进行了结构优化设计和有限元仿真。根据理论和仿真分析制作了传感器实物，对其进行了实验测试。实验结果表明：传感器1的稳定工作频带为10~120Hz，加速度灵敏度为120pm/g，谐振频率为237.5Hz；传感器2的稳定工作频带为20~400Hz，加速度灵敏度为32pm/g，谐振频率为639Hz。这两种传感器的线性度均在99%以上且有较强的横向抗干扰能力，能满足不同频段对振动加速度检测的要求。

       PDF全文        光学学报 ，2019年第39卷第11期 pp.1106004      

黄彪   黄永梅   彭真明  

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基于本地本振光的连续变量量子密钥分发（LLO-CVQKD）在不安全的量子信道中传输参考脉冲存在相位攻击的安全问题。一种窃听和篡改参考脉冲相位的攻击方法被提出，该攻击方法可增大接收端的相位补偿误差，从而降低实际系统的安全密钥率。基于相位补偿噪声模型，实际系统在参考脉冲相位攻击下的安全密钥率被分析。同时，一种基于监听相位补偿噪声方差的相位攻击探测方法被提出。仿真结果表明，通过训练信号估计得到的安全密钥率与理论分析结果一致，并且通过监听训练信号和参考脉冲的相位补偿噪声方差可以有效判断相位攻击是否存在。

       PDF全文        光学学报 ，2019年第39卷第11期 pp.1127001      

王宇   杨金晓   刘乐   朴燕  

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针对集成成像技术视角窄的问题，提出一种在集成成像计算重构中增大视角的方法。传统的计算重构方法是从每个微透镜对应的元素图像区域中提取像素来重构视点图像，如果观看方向偏离光轴过大,经过某个微透镜在元素图像中提取像素的位置，超出了该微透镜对应的元素图像区域，就会在相邻的元素图像中提取像素，导致重构视图不正确。本文在计算重构时，首先根据集成成像原理，利用相邻元素图像之间的相似性，对相邻元素图像单元进行配准、拼接，扩大每个微透镜对应的元素图像区域，这样可以减少重构时所提取像素超过 元素图像区域的情况发生，从而扩大了计算重构完整3D图像的视角。

       PDF全文        光学学报 ，2019年第39卷第11期 pp.1110001      

王书新   郎婷婷   宋广益   何建军  

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通过在阵列波导的出口末端之间加入辅助波导，我们实现了一种7×7的，通道间隔为400GHz的提高了损耗均匀性的氮氧化硅阵列波导光栅路由器（Arrayed waveguide grating router，简称AWGR）。芯层和包层之间的相对折射率差为9.75％，且波导结构经深刻蚀得到。利用引入的辅助波导可以调节在输出自由传输区（Free propagation region，简称FPR）的像平面处的场分布，即可以通过优化其结构参数在像平面获得平顶形状的场分布，从而实现了最终所有信道的损耗均匀性的提升。我们使用常用的半导体CMOS制作工艺同时制备了具有辅助波导的AWGR和按常规设计的AWGR作为参考。与传统的AWGR相比，当光从中心输入通道输入时，带有辅助波导的AWGR所测得的输出损耗不均匀性从2.09 dB减少到0.76 dB；而当光从边缘输入通道输入时，输出的损耗不均匀性从1.99 dB降低到0.88 dB，可满足实际光通信、光互连等系统的需求。由于辅助波导的引入，中心通道的最小插入损耗从2.99 dB增加到3.82 dB，边缘通道的最小插入损耗从4.83 dB增加到5.46 dB。所有通道的串扰约为18 dB。

       PDF全文        光学学报 ，2019年第39卷第11期 pp.1123001      

赵威驰   赵其杰   江俊晔   卢建霞  

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针对人脸面部特征点检测时，在头部姿态变化较大、脸部遮挡等情况下，面部特征类型多样和尺度不同造成面部特征点检测准确度较低的问题。提出了一种面部分组特征线条化和点热图回归相结合的人脸特征点检测方法，并设计了两段式堆叠沙漏网络深度学习模型实现图像特征分析及特征点定位。利用提出的方法开发了检测算法进行了实验验证，实验中分别利用本领域内几个典型的公共图像数据集，将本文提出的方法与其他方法进行了实验对比分析，实验结果表明，提出的方法可以适应姿态变化和脸部部分遮挡的应用，相比其他方法本文提出的检测方法检测误差较小，人脸面部特征点的检测准确度较高。

       PDF全文        光学学报 ，2019年第39卷第11期 pp.1115003      

李天松   阳荣凯   高翔   黄艳虎  

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针对海洋信道中多重散射导致以脉冲响应为特征的激光脉冲时延展宽问题，采用蒙特卡洛模拟和Gamma函数建模方法，研究水下无线激光传输脉冲响应建模。分析了海水的光学特性，并提出了一种多Gamma函数的闭合表达式来模拟水下信道脉冲响应。理论分析和建模结果表明：该模型采用4个Gamma函数可以表示激光脉冲在水下的传输过程，即由于散射作用强弱的差异而通过了4条不同长度的路径。其中前3条以散射次数低、光程较短的准弹道光路径为主，最后1条为散射级数高且多重散射光占主体的路径。同时通过对比验证了其建模的准确性和优异性，并采用该模型对不同系统参数下激光传输脉冲响应进行了建模，其结果很好地描述了激光脉冲水下散射特性和脉冲时延展宽特性。

       PDF全文        光学学报 ，2019年第39卷第11期 pp.1101001      

孙成明   袁艳   吕群波  

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为了提高天基空间目标光学散射特性的计算精度，提出了一种天基空间目标光学散射特性的精确建模与验证方法。综合考虑目标的背景辐射环境、表面材料属性、几何结构尺寸、运行轨道要素等因素，通过有限元分析和矢量坐标变换，利用双向反射分布函数建立了目标光学散射特性的数学模型。基于目标光学散射特性测量平台，进行了低温真空环境下的目标光学散射特性数学模型的实验验证。结果表明，目标散射辐照度的理论建模结果与实验测量结果趋近一致，均方误差优于9.57%。实验结果验证了建模方法的正确性。

       PDF全文        光学学报 ，2019年第39卷第11期 pp.1129001      

操超   廖志远   白瑜   陈炳旭   范真节   廖胜  

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与非制冷探测器相比，制冷型探测器具有灵敏度高、响应速度快和探测距离远等优点，被广泛应用于红外光学系统中。为了有效地抑制杂散光，制冷型探测器冷光阑位置需要与光学系统实出瞳位置重合。本文提出了一种制冷型离轴反射光学系统设计方法，通过光瞳离轴和视场离轴实现无遮拦设计，利用矢量像差理论直接获得了制冷型离轴反射光学系统的初始结构。针对长波红外制冷型探测器，设计了一个自由曲面离轴三反光学系统，满足冷光阑匹配条件。光学系统F数2.5，焦距300 mm，视场角3° × 5 °。通过使用自由曲面校正光学系统像差，光学系统成像质量好，反射镜无倾斜和偏心，光学系统易于装调。

       PDF全文        光学学报 ，2019年第39卷第11期 pp.1122001      

陈颖   高新贝   许扬眉   曹景刚   谢进朝   朱奇光   李少华  

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基于Fano共振原理，提出了光子晶体纳米梁(Photonic Crystal Nanobeam, PCN)侧耦合孔径啁啾光子晶体纳米梁腔(Photonic Crystal Nanobeam Cavity, PCNC)结构。由光子晶体纳米梁所产生的宽的连续态与由光子晶体纳米梁腔所产生的窄的离散态干涉相消从而实现Fano共振。基于耦合模理论，定性分析该结构中Fano共振的产生机制，利用时域有限差分(finite-difference time-domain, FDTD)法对该结构进行模拟仿真，定量分析结构参数对折射率传感特性的影响，并对结构参数进行优化分析。结果表明，优化后的结构品质因子(Figure of Merit, FOM)值可高达5.0×103，这将为集成光子晶体波导传感器件设计提供有效的理论参考和技术指导。

       PDF全文        光学学报 ，2019年第39卷第11期 pp.1123002      

赵峰   蔡卫童   张龙龙   芦雨   武申申  

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通过抑制微波光子链路中的非线性失真因子可以提高微波光子链路的带宽和无杂散动态范围。提出了一种基于双电极马赫-曾德尔调制器和平衡探测的线性化方案，该方案结合了相位控制，优化偏置电压以及平衡探测的方法，理论分析显示，系统可消除二阶谐波失真和抑制三阶、五阶交调失真。利用Optisystem软件进行了仿真分析，结果显示：二阶交调失真和二阶谐波失真被完全消除，三阶交调失真和五阶交调失真被抑制在基底噪声以下，其中，三阶交调失真被抑制约45.76dB，三阶无杂散动态范围达到114dB.Hz ，五阶无杂散动态范围达到137.97dB.Hz 。

       PDF全文        光学学报 ，2019年第39卷第11期 pp.1104001      

刘山峰   袁沭娟   孙钰淇   杨茜   刘扬眉   刘宁   陆云清   许吉  

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本文研究了亚波长负折射光栅透镜的柱矢量光束聚焦效应，探索并分析了光栅的材料、几何参数等对聚焦效果的影响。亚波长光栅的－1级衍射效应可实现等效负折射现象，结合等光程原理可设计出聚焦平凹镜。利用柱对称坐标系下的有限元算法，计算分析了不同材料折射率、不同等效负折射率、不同预设焦距，对实际聚焦效果的影响。结果表明，材料折射率较强地影响了焦场的能量效率；等效负折射率为－1时，焦点尺寸最小；预设焦距较小，焦点尺寸越小。焦场中纵向电场的比例是影响焦场横向尺寸的决定性因素。因此，合理设定光栅负折射率、选择材料折射率，优化负折射光栅平凹镜设计，能够获优化聚焦效果。本工作为柱矢量光束焦场调控及相关领域的微纳结构设计提供参考。

       PDF全文        光学学报 ，2019年第39卷第11期 pp.1105001      

赵新亮   王海霞   张永涛   李同海  

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根据非稳态场的散射理论，在一级波恩近似条件下，研究了部分相干余弦-高斯相关（CGSM)）脉冲光束经准均匀介质散射的相干特性，得到了远场处散射场时间相干度的解析表达式。讨论了脉冲参数和介质特性对散射场时间相干度的影响。数值计算结果表明，余弦阶数对散射场时间相干度分布有着重要影响。对比研究了高斯谢尔模型脉冲光束和CGSM脉冲光束经准均匀介质的散射，详细分析了两者间的异同点。

       PDF全文        光学学报 ，2019年第39卷第11期 pp.1103001      

井李强   郑刚   张雄星   孙彬   白浪   王欢  

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针对半导体激光光源连续调频时光学频率非线性变化问题，提出了电流节点校正的方法。首先建立激光器驱动电流节点与实际拍频信号极小值点位置的关系，然后根据实际信号各极小值点与理想极值点位置之间的偏差，对电流节点参数进行补偿，经过多次迭代实现激光器的调频非线性校正。通过搭建光纤调频连续波激光干涉测距系统，利用电流节点校正法实现了DFB半导体激光器的调频线性化输出，并利用该系统进行了测距实验。实验结果表明，该校正方法简单，实用性强，且测距结果标准差小于11um，最大误差小于70um和0.9998的线性度，可实现高分辨率绝对距离测量。

       PDF全文        光学学报 ，2019年第39卷第11期 pp.1114001      

王玉锋   王宏伟   于光   杨明权   袁昱纬   全吉成  

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对于基于深度学习的立体匹配而言，模型的网络结构对算法精度至关重要，而算法运行效率也是实际应用中需要考虑的重要因素。提出一种使用视差维度上稀疏的损失体进行立体匹配的方法。采用宽步长平移右视角特征图构建稀疏的三维损失体，使三维卷积模块所需的显存和计算资源均得到成倍的降低。以多类别输出的方式对匹配损失在视差维度上进行非线性上采样，并结合两种损失函数训练模型，在保证运行效率的同时改善算法精度。在KITTI评价集上，与基准算法相比，所提算法不仅提高了精度，而且运行时间降低了约40%。

       PDF全文        光学学报 ，2019年第39卷第11期 pp.1115001      

杨国伟   叶玮胜   毕美华   滕旭阳   曾然   胡淼  

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本文提出了一种用于相干光正交频分复用系统中的公共相位噪声补偿算法。该算法采用二维投影直方图的公共相位噪声盲估计方法并充分结合了基于导频的相位噪声估计方法，实现了对公共相位噪声的有效补偿。首先，利用少量的梳状导频对频域符号的公共相位噪声进行初始估计并补偿。然后，将初始补偿后的频域符号的星座图映射到二维数字图像，利用二维投影直方图进行更精细的公共相位噪声补偿。最后，本文在此基础上搭建了基于MATLAB和OptiSystem的仿真系统。结果表明，该算法能有效解决投影直方图盲补偿算法以π/2为周期的偏差问题，并且仅需少量的导频就能达到相比传统的导频辅助算法更高的误码性能。

       PDF全文        光学学报 ，2019年第39卷第11期 pp.1106001      

闫庆   袁萌   何甜甜   陈宁   刘晶晶   辛文辉   王骏   华灯鑫  

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高光谱激光雷达因其在探测高度、时空分辨率和时间连续性等方面具有很好的优势，因此广泛应用于地球科学、气象学、物理学和天文学等领域[1]。但作为一种主动探测设备，其输出的激光频率的稳定性直接决定其探测的精度和数据的可靠性。为满足瑞利高光谱测温激光雷达对其激光发射系统频率稳定性的要求，搭建了一套基于碘分子吸收光谱鉴频的脉冲激光锁频系统，实现25分钟内脉冲激光的频率漂移小于±2.2 MHz，满足高光谱激光雷达对发射激光频率稳定性的要求，实现测风误差小于0.6 m/s，测温误差小于0.5 K。

       PDF全文        光学学报 ，2019年第39卷第10期 pp.1028005      

高升   王巧华   付丹丹   李庆旭  

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红提的糖度和硬度是评价红提品质的重要指标，本文探究基于高光谱成像技术的红提糖度和硬度的无损检测方法及最佳预测模型。分别在红提果粒的三种放置模式（横放、果柄侧朝下、果柄侧朝上）下，采集213个样本在波长400~1000nm范围内的高光谱图像，对比分析光谱采集的最优模式；并在最优模式下对光谱进行预处理；应用遗传算法（GA）、连续投影算法（SPA）、竞争性正自适应加权（CARS）和无信息变量消除法（UVE）算法对原始光谱提取特征波长；结合化学计量学方法分别建立了基于全光谱和特征波长的偏最小二乘回归（PLSR）、最小二乘支持向量机（LSSVM）和随机森林 (RF)的红提糖度和硬度无损预测模型。结果表明，基于RF建立的糖度和硬度模型效果较优；预测糖度的最优模型为GA-RF，其Rc、Rp分别为0.969、0.928，RMSEC、RESEP分别为0.266、0.254；预测硬度的最优模型为MA-SPA-RF，其Rc、Rp分别为0.961、0.932，RMSEC、RESEP分别2.119、1.634；研究结果表明基于高光谱成像技术预测红提糖度和硬度是可行的。

       PDF全文        光学学报 ，2019年第39卷第10期 pp.1030004      

周润   张新   王仁浩  

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传统的光子筛设计需要对每个小孔的光场进行逐一计算之后叠加，这将花费大量的时间和资源用于数据计算，这个问题在大口径光子筛的设计过程中表现尤为突出。本文将同一菲涅尔环带上的所有小孔看做一个整体，在非近轴小孔远场衍射模型的基础上通过近似和变换推导出单一小孔环带的光场公式，以用来快速实现大口径光子筛设计。在描述了大口径光子筛小孔环带衍射模型的推导过程之后，本文重点讨论了小孔环带模型所需要满足的内部结构条件，这将对大口径光子筛的设计提供有利的指导。数据计算表明，小孔环带衍射模型计算所得的光子筛焦平面光场分布与传统的远场小孔衍射模型计算所得结果基本一致，并且使用小孔环带衍射模型所设计的大口径光子筛在焦平面上的聚焦特性较好，计算效率得到了极大地提高。这种新的设计方法将有助于完善光子筛衍射的理论，为大口径光子筛的优化设计提供了一种全新的形式。

       PDF全文        光学学报 ，2019年第39卷第10期 pp.1005003      

王冠利   宁提纲   郑晶晶   李晶   许建   魏淮   裴丽   马绍朔  

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本文提出了一种新型的抗弯曲大模场面积光纤方案——双沟槽辅助扇形瓣状光纤。与传统的扇形瓣状光纤及单沟槽辅助扇形瓣状光纤相比，这种结构具有更大的模场面积和更好的高阶模抑制能力。研究结果表明：在弯曲半径为20cm，波长1.55μm时，光纤的有效模场面积可达1096μm2，高阶模与基模损耗比大于100。此外，所提出的光纤对弯曲方向不敏感，弯曲方向在[-180°，180°]范围内变化时，光纤性能保持稳定。这种光纤在高功率光纤激光器和放大器领域具有巨大的潜力。

       PDF全文        光学学报 ，2019年第39卷第10期 pp.1006008      

杨晓晖   王琦   肖泽武   吴小龑   任杰   吴燕婷  

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有机-无机金属卤化物钙钛矿材料具有可溶液加工性、良好色纯度和发光波长易调节等优点有望制备低成本高分辨率的发光显示器件。我们研究包含甲基胺和乙基胺的混合阳离子钙钛矿材料，其发光波长可以通过改变甲基胺和乙基胺阳离子的比例进行调节。混合乙基胺阳离子显著降低材料缺陷态密度，提高辐射跃迁几率和光稳定性。采用该材料制备的绿光器件的最大外量子效率为7.7%，功率效率为25.1 lm W-1，分别为MAPbBr3器件外量子效率和功率效率的1.9和1.7倍，器件稳定性也有一定程度的提高。

       PDF全文        光学学报 ，2019年第39卷第10期 pp.1016002      

李俊琴   陈振华   赵子龙   邹鹰   王勇   邰仁忠  

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基于部分荧光产额（PFY）的吸收谱方法在获取体相信息，低含量元素，不良导电样品等方面具有优势。而对于低原子序数的元素，由于其荧光产额率较低，在软X射线荧光吸收谱方面的研究较少。为摸索该方法在软凝聚态领域（生物有机样品，主要包含低原子序数元素,Z<10）和半导体领域的可行性及适用性，本工作基于上海同步辐射光源扫描显微光束线站（08U1A）搭建了一套基于荧光发射的低原子序数吸收谱的测量系统。以含低原子序数元素的四氟化碳(CF4)气体和半导体样品甲胺铅碘验证了PFY吸收谱在该套装置上的可行性，并确定了其样品浓度的测量下限。

       PDF全文        光学学报 ，2019年第39卷第10期 pp.1034002      

陈元恺   李瑶   王晨   白剑   杨甬英  

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衍射波前是决定针孔点衍射干涉仪检测精度的核心因素，因而本文提出了一种基于波导理论的针孔点衍射波前分析方法。该方法将针孔作为圆形波导，采用解析法求解波导的模式进而得到针孔后端面电场分布，然后根据矢量衍射理论推导出衍射波前的远场分布，最后详细分析了针孔透光率、衍射波前的强度与相位。结果表明，波导边界条件使针孔后端面各电场分量旋转不对称，进而导致像散成为衍射波前的主要像差。为使透光率大于0，针孔直径必须大于0.6λ以保证针孔中存在满足波导传输条件的模式。衍射波前两电场分量振幅分布的不同使衍射波前强度分布不具有旋转对称性，两者的相位差使衍射波前为椭圆偏振光。该方法所得解析解物理意义明晰且易于分析，充分考虑了针孔后端面和衍射波前的各电场分量对针孔透光率及衍射波前强度与相位的影响，所得仿真结果为点衍射干涉仪中针孔结构的设计提供了重要的参考，不失为一种研究针孔衍射的有效手段。

       PDF全文        光学学报 ，2019年第39卷第11期 pp.1112001      

张允祥   李新   韦玮   张艳娜   翟文超   郑小兵  

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敦煌辐射校正场的场地温度和发射率是用于表征其场地热红外特性的两个重要参数，也是利用辐射校正场进行卫星遥感器热红外波段绝对辐射定标的两个关键因子。本文采用多通道式热红外辐射计CE312开展敦煌辐射校正场红外特性的研究，通过测量场地目标和红外标准板获取地表辐射亮度和大气下行辐射亮度，再采用多通道温度与发射率分离算法计算得到场地通道发射率和场地温度，最后利用最优偏移量法得到场地发射率光谱。与利用102F傅里叶变换红外光谱仪对相同目标区域进行测量，并采用光谱迭代平滑温度与发射率分离算法分离出的结果进行比较分析，两种算法获得的通道发射率最大偏差在0.011以内，场地温度偏差在0.104K以内，说明采用多通道式热红外辐射计可以实现场地温度和发射率的分离，获得高精度的热红外场地参数。本试验为基于敦煌辐射校正场开展卫星遥感器热红外波段场地自动化观测绝对辐射定标提供参考。

       PDF全文        光学学报 ，2019年第39卷第10期 pp.1028003      

徐伟伟   张黎明   李鑫   杨宝云  

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场地辐射定标方法难以覆盖遥感器动态范围，提出基于多种反射率呈线性的宽动态目标的高分辨率光学卫星传感器在轨辐射定标方法。以地面同步的实际测量代替气溶胶散射特性假设，线性回归法分离宽动态目标反射辐射与程辐射、地-气耦合辐射及暗电流等背景辐射，简化辐射传输计算的同时降低对背景环境的要求，实现星载高分辨率遥感器全动态范围定标与响应线性检测。试验结果表明：光学卫星传感器基于宽动态目标的在轨辐射定标方法的不确定度小于3.6%，与反射率基法定标结果差异小于5.5%，反演的地物反射率及辐亮度与实测值相比误差均小于6%，验证了在轨辐射定标方法的有效性，适用于复杂环境条件下高精度在轨定标的应用需求。

       PDF全文        光学学报 ，2019年第39卷第10期 pp.1028004      

兰燕平   赖松陶   施逸乐   任志君   钱义先  

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通过谱相位调制的方法，理论上提出并实验上产生可调谐非傍轴自加速光束。利用驻相近似和光学焦散线原理建立了谱相位与光束传输轨迹之间的数学模型。理论模拟和实验结果表明提出的方法突破传统傍轴近似的限制，产生非傍轴自加速光束。这类轨迹灵活可控的自加速光束在光学微粒操纵、微粒运输和引导、超分辨成像等领域具有潜在的应用价值。

       PDF全文        光学学报 ，2019年第39卷第10期 pp.1026001      

严俊   叶南   李廷成   祝鸿宇  

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现有的工业摄影测量系统一般需要在被测物表面布设一定数量的编码点，不仅需要繁琐的人工布点劳动，且有些物体表面并不具备布点条件。本文提出了一种无需布设编码点的工业摄影测量技术实现方法，只需利用一台纹理投射装置向被测物投射散斑纹理，并在测量场景中放置标尺，接着利用单相机对被测物体进行多角度自由拍照。为了完成高精度的多视图几何框架的求解，本文采用了一种“由粗到精”的两步重建策略，并提出了一种带旋转补偿的数字图像相关方法解决大旋转图像间的高精度匹配问题。通过实验验证，本文方法对标尺长度测量误差小于0.01mm/m，与最新的三维测量系统点云重建对比误差约为0.055mm，满足工业摄影测量的精度要求。

       PDF全文        光学学报 ，2019年第39卷第10期 pp.1015002      

陈雪旗   姜爱民  

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具有高刷新率、高成像质量的动态目标模拟装置能够为太阳观测中稳像及自适应光学系统的研究提供极大便利。通常的阴极射线管和液晶显示器由于光强闪烁等原因无法采用，数字微镜器件（DMD）因其高分辨、高刷新等特性成为较理想的选择。动态目标模拟装置不仅对显示帧频有很高的要求，对显示图像的畸变也有较高要求。本文建立了用DMD作为显示器件的目标模拟系统，对成像畸变进行了研究，首先进行系统总体设计，利用几何光学计算了DMD不同姿态方位引起的物空间深度及变形量，确定了最佳姿态。然后针对DMD装调问题，利用光学软件对系统进行仿真，建立畸变检测模板和算法，分析DMD姿态角的装调误差，得到0.3°俯仰角或方位角偏差引入约1.3%的畸变的结论。最后在设计和仿真结果的指导下完成了系统实验光路的建立，实验结果显示系统最大视场的平均畸变为0.385%。

       PDF全文        光学学报 ，2019年第39卷第10期 pp.1011003      

张振振   郭骋   张一弛   崔亮   杜城   李小英  

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模分复用技术是突破单模光纤通信系统容量极限的潜在途径。在未来可能存在的模分复用+波分复用系统中，不同空间模式和波长上的增益差将会制约系统容量和速率。为实现模式增益均衡和波长增益平坦，利用1480 nm LP11模式泵浦光泵浦44.5 km超低损少模光纤，进行分布式少模光纤拉曼放大，残余泵浦光泵浦少模掺铒光纤，进行集中式少模掺铒光纤放大，实验演示远程遥泵少模光纤放大器。实验得到在1560~1600 nm增益平坦带宽范围内，LP01和LP11两个模式等效开关增益大于15 dB，模间增益差约2 dB。

       PDF全文        光学学报 ，2019年第39卷第10期 pp.1006004      

方子叶   余景景  

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重建算法的发展是推动生物发光断层成像(Bioluminescence Tomography，BLT)这一光学分子成像模态广泛应用的关键。本文将BLT光源重建建模为一个L1/2范数正则化问题，在迭代半阈值算法(Half Thresholding Algorithm，HTA)的基础上，结合子空间跟踪(Subspace pursuit，SP)和百分位数阈值法对其求解，并在数字鼠模型上设计了多组仿真实验对改进的半阈值算法进行了有效性和稳健性的评估。仿真结果表明，与原有的HTA和迭代重赋权算法相比，所提出的百分位半阈值匹配追踪算法，在不同光源设置下都得到了更为准确的重建结果。

       PDF全文        光学学报 ，2019年第39卷第10期 pp.1017001      

黄敏   习永惠   李修   郭春丽   何瑞丽  

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为了方便、快捷的进行素面镭射材料的光栅常数测量，选用了颜色测量领域常用的分光光度计和扫描设备，在0°-90°范围，固定测量点，旋转镭射材料，进行不同素面镭射材料的光谱能量信息和图像信息采集。研究发现随着旋转角度的变化，在0°-45°和45°-90°两个范围内采集到素面镭射材料的光谱能量和图像颜色信息呈周期对称变化。由光栅方程的计算得出，在素面镭射材料其正方形栅格的沿着边长和对角线方向具有两个不同的有效光栅常数。研究结果与高倍数显微设备测量结果具有较好的一致性，推荐使用测量条件为45/0(环形光照明)的分光光度计进行素面镭射材料的光栅常数测量。测量结果可为检验光柱和素面镭射材料的微观结构提供一种理论计算依据。

       PDF全文        光学学报 ，2019年第39卷第10期 pp.1033003      

杨善初   喻虹   陆荣华   谈志杰   韩申生  

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X射线强度关联干涉测量为实现高分辨率脉冲星信息获取提供了一条可行的技术途径，但现有的X射线探测器能量分辨率有限，探测到的X射线信号有一定能谱展宽，从而导致测量精度降低。为了解决这一问题，基于不同能量相干曲线之间的缩放关系，提出了强度关联干涉测量能谱展宽校正方法，通过仿真分析了校正前后的测量误差，探讨了噪声对该校正方法的影响，并进行了可见光波段的模拟干涉测量实验，结果表明校正后的测量值与实际情况相符，从而验证了方法的有效性。

       PDF全文        光学学报 ，2019年第39卷第10期 pp.1034001      

宋祥磊   李舒   顾梦涛   张彪   许传龙  

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现有三维显微粒子图像测速系统在获取示踪粒子空间位置时需要扫描或多视角成像,导致系统复杂、无法实现微尺度流场瞬态测量等问题，为此本文提出一种基于微透镜阵列的光场显微成像粒子图像测速技术（Light Field Micro-PIV）。该技术利用单个相机一次曝光即可获取微流场中示踪粒子的瞬时光场信息，进一步结合基于波动光学理论的光场显微成像的点扩散函数模型，反卷积算法可重建出微尺度流场中的示踪粒子瞬时空间位置分布。文中分析讨论了重建分辨率和空间位置误差。开展了微尺度流场重建试验研究，验证了光场显微成像微尺度流场重建方法的可行性。

       PDF全文        光学学报 ，2019年第39卷第10期 pp.1011002      

李明杰   贺铸  

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针对传统重建算法对火焰重建精度低，重建速度慢的现状，本文提出了基于正则先验的全变分代数迭代（ARTTV）算法来提高对称与非对称火焰的重建精度，同时，为了提高重建速度，我们建立了基于“ARTTV-PSO（粒子群算法）内核”的极限学习机（ELM）神经网络，该神经网络具有与迭代算法近乎相同的重建能力，同时又具有超过迭代算法约300倍的重建速度。

       PDF全文        光学学报 ，2019年第39卷第10期 pp.1012002      

毕晓君   周泽宇  

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针对现有高光谱图像生成式对抗网络(Generative Adversarial Network, GAN)分类算法中存在不能充分提取光谱特征和空谱联合特征而导致高光谱图像分类精度降低的问题，提出一种基于双通道GAN的高光谱图像分类算法。通过搭建改进的一维GAN分类框架和二维GAN分类框架来分别提取完整的光谱特征和空间特征，并将光谱特征和空间特征进行非线性融合形成更为全面的空谱联合特征送入到分类器中进行分类。通过对常用的高光谱图像数据集进行实验，结果表明本文算法得到了最好的分类精度，验证了本文算法的有效性和先进性。

       PDF全文        光学学报 ，2019年第39卷第10期 pp.1028002      

李铜铜   张鸣杰   田康振   张翔   袁孝   杨安平   杨志勇  

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以超短脉冲抽运高非线性硫系玻璃光波导是产生宽带中红外超连续谱（supercontinuum, SC）的重要途径，SC的输出平均功率主要受材料激光损伤阈值的限制。为了阐明硫系玻璃激光损伤阈值（laser damage threshold, LDT）与玻璃化学组成的关系，以及不同重复频率超短脉冲辐照下对应的损伤机理，以脉冲宽度216 fs、中心波长1030 nm、重复频率1-1000 kHz的激光为辐照源，研究了Ge-Sb-S硫系玻璃的激光损伤特性。研究发现，玻璃的LDT随辐照源重复频率的增大而减小；具有较高平均键能的玻璃显示出较高的LDT，化学计量配比的玻璃具有最优的抗激光损伤性能；当辐照脉冲工作在10 kHz以下时，损伤主要由雪崩电离引起；相比之下，当辐照脉冲重复频率超过10 kHz时，热积累变得显著，会促进玻璃的损伤。

       PDF全文        光学学报 ，2019年第39卷第10期 pp.1016001      

黄乐程   王光毅   薛玉雄   杨生胜  

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根据光子晶体提升闪烁体光输出的作用原理，向高度为h=5um的硅酸钇镥闪烁体(LYSO)的光出射面引入了四种不同结构的光子晶体(Photonic Crystal, PhC)，以期提升闪烁体探测器的探测性能。四种PhC构型分别为六边晶格孔型、正方晶格孔型、正方晶格圆柱型、正方晶格长方体型。结合Rsoft和Matlab软件，通过对光子晶体的周期、比例、高度三个参量的扫描，得到了四组光子晶体最佳的结构参数。模拟结果表明，在LYSO中心波长420 nm的光波下，每种最佳结构的光子晶体对LYSO的光输出都有一定程度的提升，且六边晶格孔型光子晶体对光输出提升最大，高达17.1945%。

       PDF全文        光学学报 ，2019年第39卷第10期 pp.1031001      

陈永   郭红光   艾亚鹏  

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针对传统的单幅图像去雾算法容易受到雾图先验知识制约，颜色失真等问题，本文提出了一种基于深度学习的多尺度卷积神经网络单幅图像去雾方法，即通过学习雾天图像与大气透射率之间的映射关系实现图像去雾。根据大气散射模型形成雾图机理，首先设计了一个端到端的多尺度全卷积神经网络模型，通过卷积层运算提取有雾图像的浅层特征，接着利用多尺度卷积核并行提取得到有雾图像的深层特征，然后将浅层特征和深层特征进行跳跃连接融合，最后通过非线性回归得到雾图对应透射率图特征，并根据大气散射模型恢复出无雾图像。采用雾图数据集对该模型进行训练测试，实验结果表明，本文方法在合成有雾图像和真实自然雾天图像的实验中均能取得良好的去雾效果，在主观评价和客观评价上均优于其它对比算法。

       PDF全文        光学学报 ，2019年第39卷第10期 pp.1010001      

江泽涛   何玉婷  

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为了在红外与可见光图像融合中充分利用中间层提取的信息，防止信息过度丢失，本文提出了一种新的基于卷积自编码器和残差块的红外与可见光图像融合方法，该方法采用由编码器，融合层和解码器三部分组成的网络结构；首先，将残差网络引入编码器中，红外与可见光图像分别送入编码器后，通过卷积层和残差块来获取图像的特征图；之后，将得到的特征图采用改进的基于L1-norm相似度融合策略进行融合，从而整合为一个包含源图像显著特征的特征图；最后，重新设计了损失函数，利用解码器对融合后的图像进行重构。实验结果表明，与其它融合方法相比，该方法有效的提取并保留了源图像的深层信息，使得融合结果在主观和客观评价中都有着一定的优势。

       PDF全文        光学学报 ，2019年第39卷第10期 pp.1015001      

杨洪春   洪津   邹鹏   宋茂新   杨本永   刘振海  

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偏振扫描仪是一台同时偏振探测的星载光学遥感器，用于获取全球大气气溶胶的辐射和偏振信息。为了实现偏振扫描仪的偏振测量精度的高要求，本文研究了偏振扫描仪的星上偏振定标器和精确测量标准偏振态数值的方法。首先介绍了偏振扫描仪的技术特点、测量原理和偏振定标模型；其次结合仪器分孔径的特性，提出了地球反照光+线偏振定标器/非偏振定标器作为在轨偏振定标的已知偏振态标准源；然后详细设计了线偏振定标器和非偏振定标器的核心参数和关键布局；最后提出了利用马吕斯定律确定线偏振定标器的偏振态数值，利用第一次太阳漫射板观测数据确定在轨初期的相对通道增益系数，采用星下点数据筛选出线偏振度小于0.4的下垫面作为非偏振定标器的有效光源，以获取符合要求的非偏振光。所设计的定标器符合全光路、全孔径、端到端的定标要求，满足地面实验和在轨飞行两个阶段全过程定标的高级需求，以保障长期在轨偏振测量精度为0.005的应用需求。为将来我国星载偏振遥感器星上定标和数据应用提供理论基础和工程支撑。

       PDF全文        光学学报 ，2019年第39卷第09期 pp.0912005      

贾孟   薛常喜  

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设计了一个可同时在3~5μm（中波红外）和8~11μm（长波红外）成像的非制冷双波段红外光学系统。系统由四片透镜组成，有效焦距为21mm，F/#为2.6，其中第4表面为Q-type非球面，采用Ge和Ge10As40Se50制备的硫系玻璃两种红外材料，通过优化设计达到无热化效果。设计结果显示此系统在-40℃～60℃的温度范围内成像质量良好，光学调制传递函数接近衍射极限。同时在设计参数和初始结构相同的情况下，设计了一个包含偶次非球面的光学系统，并对二者进行比较分析。结果表明Q-type非球面在光学系统设计过程中有较大的优势，其校正像差的能力更强，面形与最佳拟合球面的偏离量更小，有利于提高加工面形精度和效率。

       PDF全文        光学学报 ，2019年第39卷第10期 pp.1022001      

段帅军   樊桂花   张来线   刘瑞丰  

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以基于猫眼效应的逆向调制激光通信为应用背景，将猫眼镜头的角失调量转化为线失调量，在柯林斯衍射公式的基础上建立了大视场猫眼回波功率分布模型。仿真分析了离焦量、入射角、猫眼口径和焦距对回波功率分布的影响及猫眼回波光束的原路返回特性，并进行了实验验证。结果表明：入射角越大，回波光斑的面积越小，衍射越强烈，且相同入射角下，猫眼的口径越大，焦距越小，回波光斑受入射角的影响就越小；同等离焦量下正离焦回波光斑的发散角小于负离焦；猫眼回波的中心偏移量与入射角和离焦量都呈线性关系，且存在一个正离焦量值使回波光束原路返回。

       PDF全文        光学学报 ，2019年第39卷第10期 pp.1006001      

徐曼   裘溯   金伟其   杨洁   郭宏  

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针对在光电偏振成像模式下缺乏行之有效的水下运动目标探测方法的问题，提出了一种基于水面波纹特征的水下运动目标检测算法。通过海面风生重力波模型和水下运动目标的水面特征波纹模型，仿真得到不同状态下的海面混合波纹图像，用于算法的研究及证明；采用Radon变换提取波纹的线性特征，并通过均值滤波及标准归一化处理消除Radon变换对检测的影响；采用双邻域自适应门限法提取Radon变换域中的局部峰值点，利用连续小波变换进行特征提取，并用支持向量机（SVM）判断峰值点真伪，提高检测的准确率。实验结果表明算法对特征波纹检测的可行性，为水下运动目标的探测提供了一种新的有效途径。

       PDF全文        光学学报 ，2019年第39卷第10期 pp.1001003      

徐伟伟   张黎明   李鑫   司孝龙   许永平  

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辐射定标是光学遥感卫星数据定量化应用的关键技术之一。高分辨率光学遥感卫星基于亚像元目标的在轨定标方法，以反射点源作为检测参照，并以地面同步测量为主，通过简化辐射传输计算获取大气透过率与遥感器入瞳辐亮度；根据多能量等级的亚像元目标设置与系统点扩散函数检测，有效地分离亚像元目标辐射与程辐射、地气耦合辐射及背景辐射；突破时空及天气条件限制，在复杂环境条件下实现光学遥感卫星全动态范围的高精度定标。初步试验结果表明，基于亚像元目标的高分辨率光学遥感卫星在轨辐射定标不确定度优于3.2%，与基于大面积多反射率灰阶靶标的定标结果差异3%，轻小型的亚像元目标适应于光学遥感卫星的高频次在轨定标应用需求。

       PDF全文        光学学报 ，2019年第39卷第10期 pp.1001001      

郜飞飞   何涌   李梓润   王孝艳   庄其仁  

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为了克服指向光源裸眼3D显示器的光源结构复杂问题，研究了一种侧面发光塑料光纤（POF）阵列背光源的设计和制作方法。通过分析侧面发光POF阵列和柱面微透镜阵列组成的定向成像光路，得到了侧面发光POF阵列的排布公式。实验制作了一种用于指向光源的侧面发光POF阵列，测量了指向光源的串扰度，结果表明在设计的视区最佳距离530mm处横向-200mm~200mm区域内的最低串扰度可达1%以下。最后分析了柱面透镜像差、POF阵列光纤错位和视区视角增大对POF阵列指向光源串扰度的影响。

       PDF全文        光学学报 ，2019年第39卷第10期 pp.1011001      

宫剑   吕俊伟   刘亮  

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针对低对比度，岸岛背景，前景遮挡等复杂背景下前视红外图像在检测识别海面弱小目标困难，本文提出一种基于红外偏振图像的海面弱小目标增强方法。提出一种符合人视觉系统感知色彩的改进HSI融合算法，融合海面图像中的红外偏振信息与红外强度信息；设计一种基于红外偏振图像的海面区域分割方法，分割海面区域作为候选目标增强区域；利用上下文显著性算法计算海面HSI融合图像显著性，根据显著图修正海面HSI融合图像得到目标增强图像。采用目标与背景对比度和局部信噪比的图像评价指标融合图像增强效果，结果表明，与现有方法相比本文方法在不同场景下能增强目标并抑制背景干扰，评价指标高于现有方法，为海面舰船目标检测与识别提供支持。

       PDF全文        光学学报 ，2019年第39卷第10期 pp.1001002      

曾伟森   郑锦泽   周晓明  

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提出了一种基于非视觉和视觉效应的光谱重构解决方案，以实现健康照明的理念。建立了四通道光谱重构计算模型，该模型根据生理节律因子、色品坐标和照度直接求解脉冲宽度调制的占空比。设计了一种可远程控制的光谱可重构的发光二极管光源，用以实验验证。讨论了生理节律因子和显色性指数的可调谐性，为相关参数的选择提供理论指导。实验结果表明，测量值与理论值之间的相对误差较小。此外，计算模型能够指导同一色品坐标上的光谱重构，以实现生理节律因子和显色性指数的调控。因此，计算模型能良好地指导光谱重构。该研究为下一代健康照明光源的设计提供了有益参考。

       PDF全文        光学学报 ，2019年第39卷第10期 pp.1033001      

汪夏   张雅声   徐灿   李鹏   张峰  

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由于受到外界环境的影响，卫星表面常常成不规则褶皱状，会对其光学特性产生一定影响。故空间目标光学特性建模研究需要将表面褶皱考虑在内，但大量褶皱面元的存在会导致运算量剧增。本文将褶皱看作一种材质，提出基于宏观光学散射截面(OCS)测量的双向反射分布函数(BRDF)生成方法，求得褶皱材质的BRDF数据，进一步利用误差逆传播(BP)神经网络建立了褶皱材质的BRDF模型，代替了复杂的褶皱建模过程，大大简化了计算，在保证精度的前提下解决了其实时性差的问题。同时，通过实验与仿真相结合的方式，将本文设计的BRDF模型与传统BRDF模型对比，验证了本文所设计模型的误差远小于传统模型。

       PDF全文        光学学报 ，2019年第39卷第10期 pp.1024001      

江灏   周清旭   陈静   缪希仁  

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光纤布拉格光栅 (FBG) 传感网络作为新一代传感技术，在结构健康监测领域具有广泛的应用前景。然而在长期在线监测过程中，FBG传感网络不可避免会受到外部因素影响而出现性能退化并导致光谱发生畸变。针对FBG传感网络畸变光谱难以解调的问题，本文在超高斯光谱函数的基础上构造畸变光谱的理论函数，提出了基于分布式估计算法的波长解调技术：将畸变FBG传感网络光谱的解调问题转化为函数优化问题，利用理论光谱与畸变光谱之间的差异构建优化模型，通过分布式估计算法对该优化模型进行求解得到各畸变FBG的波长值。作为一种新型的进化计算算法，分布式估计算法采用高斯混合模型构建描述畸变FBG传感网络的解空间概率分布，由概率模型采样产生新的种群个体，通过反复进化最终得到最优解。本文采用上述方法对已发生畸变的FBG传感网络进行解调实验。结果表明，分布式估计算法解调算法不仅能够在光谱畸变情况下保持较高的解调精度，其平均误差均控制在1pm以内；而且能够对光谱畸变的程度做出定量的估计。与传统峰值检测解调技术相比，该方法解决了FBG传感网络畸变光谱的波长解调问题。这为延长FBG传感网络使用寿命提供了新的途径，对提升FBG传感网络可靠性具有重要意义。

       PDF全文        光学学报 ，2019年第39卷第10期 pp.1006002      

吴涛   杨传音   商景诚   何兴道   陈忠平  

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温度是大气科学研究中一个十分重要的气象参量，也是描述气体状态的重要物理参数之一。对流层温度的探测通常使用转动拉曼激光雷达，但是由于拉曼散射截面小，需要通过复杂的滤波器件实现温度的准确测量，因此利用瑞利-布里渊散射技术实现气体温度的准确测量具有重要的科学和实际意义。此外，瑞利-布里渊散射可作为一种温度诊断技术，其在现代航空发动机燃烧室以及尾焰温度的精准测量存在重要意义。为了准确的反演温度，本文首先通过仿真研究了温度为298K，压强在0.2atm-8atm下的法布里珀罗干涉仪（FPI）的仪器函数线宽、散射光与入射光之间的散射角、气体体黏滞系数和气体压强等参数，以及存在气溶胶时米氏散射的干扰对温度反演结果的影响。仿真结果表明温度反演的主要参数仪器函数线宽的偏差≤5MHz，散射角的偏差≤0.2°，体黏滞系数的偏差≤0.2×10-5 kg m-1s-1，以及压强的相对误差≤3%，导致温度反演的绝对误差最大为2K，且在低压时（≤3atm）温度反演结果基本不受上述参数的影响，最大温度绝对误差低于0.1K。在米氏散射峰强度与瑞利散射峰强度比值低于2.5的条件下，米氏散射的存在对温度反演的准确性影响较小，但的确降低了温度反演结果的准确性，同样低压比高压下温度反演的误差波动小，但米氏散射的强度与温度反演的准确性不严格成正比。此外，开展了温度为298K，0.7atm-7atm压强范围内的侧向90°的氮气自发瑞利-布里渊散射实验，经参数优化后对温度进行反演。结果表明，实验结果与仿真分析结论具有较好的一致性。在与仿真相同的参数误差条件下，实验获得的温度绝对误差小于1.2K。该研究对实现不同压强条件下温度的高精度绝对探测以及准确的分析气体状态具有重要的参考意义。

       PDF全文        光学学报 ，2019年第39卷第09期 pp.0912006      

孙锐   黄启恒   陆伟明   高隽  

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针对目前视频行人再识别中存在视角、光线变化，背景干扰与遮挡，行人外观、行为相似，和多特征表示行人时相同行人之间在不同特征下距离的差异性而导致匹配不正确的问题，本文提出一种联合多级深度特征表示和有序加权距离融合的视频行人再识别方法。在行人特征表示阶段，本文算法提出的行人多级深度特征表示网络中，不仅能学习视频序列中行人的空时特征、还能获取行人的全局外观特征和局部外观特征。在有序加权距离融合算法阶段，本文将行人的特征表示分别输入到距离测度学习中，计算行人在三类特征下的独立距离，并将距离排序后，根据距离的排名优化距离权值，最后融合三类距离得到最终距离，从而准确匹配行人。通过在公共数据集中的实验表明，与相关方法对比后，不仅提高视频行人再识别的识别率，还具有丰富和完整的行人特征表示能力。

       PDF全文        光学学报 ，2019年第39卷第09期 pp.0915006      

陶淑苹   张续严   冯钦评   宋明珠   吴勇  

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为了解决现有电子式像移补偿方法存在的，在扫描方向像移可补偿范围有限的问题，提出一种适用于沿扫描方向广域像移大小变化的数字时间延迟积分（TDI）方法。首先基于像移计算结果判断像移大小是否在电子行频可补偿范围内，当在不可补偿范围时，利用图像插值和配准像素对位累加来调整像移失配量的思想，构建任意像移大小的数字TDI算法模型。然后对提出算法进行实验验证。实验结果表明，当96级积分的总像移量远小于像元尺寸时，本文算法与逐行累加的传统TDI方法成像结果相当；当96级积分的总像移量大于像元尺寸时，此时超出电子式像移可补偿范围，传统TDI方法扫描图像发生严重混叠，成像质量急剧下降，而本文算法获取图像的像移传函和相似相关性测度均提高0.11，可以有效地控制成像质量不会急剧恶化。

       PDF全文        光学学报 ，2019年第39卷第09期 pp.0911001      

王昭阳   陈园园  

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由于实验可以成功地在超冷原子中制备自旋轨道耦合，自旋轨道耦合的超冷原子成为模拟Zitterbewegung效应的优秀平台。目前实验对Zitterbewegung的研究限制在两组分系统中，而已有的相关三组分理论针对的自旋轨道耦合不利于实验实现，在本文中，我们将基于实验已经实现的三组分自旋轨道耦合系统分析Zitterbewegung。我们揭示了Zitterbewegung具有多个振荡频率，当存在简谐束缚势时，该震颤表现出丰富的物理内容。

       PDF全文        光学学报 ，2019年第39卷第09期 pp.0902001      

吴越   朱之贞   方勇华   张蕾蕾   杨文康   宁志强   陶孟琪  

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辐射定标是研制红外光谱仪器的一项重要环节。非制冷型长波红外光谱仪对红外辐射的测量会因环境温度变化而存在较大的误差。本文提出了一种根据环境温度变化量补偿红外光谱仪系统输出灰度值的辐射定标方法。首先分析了在辐射定标和测量过程中，红外光谱仪系统输出灰度值漂移的原因，研究了漂移变化量和环境温度辐射度变化量函数关系，接着利用自主研发的非制冷型长波红外光栅光谱仪进行了实验辐射定标确定了实验室辐射定标方程和环境温度改变后通过补偿得到的辐射定标方程，同时通过实验验证了在不同环境温度下利用补偿后的辐射定标方程进行辐射测量的准确性。分析表明：在不同环境温度下通过漂移补偿可使光谱仪系统输出灰度值误差明显减小，误差不超过2.4%，大大提高了非制冷型长波红外光谱仪对红外辐射的测量精度。

       PDF全文        光学学报 ，2019年第39卷第09期 pp.0904001      

李承林   房丹   张健   高佳旭   方铉   王登魁   唐吉龙  

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本文利用分子束外延（MBE）技术，基于控制快门开关顺序的生长中断法，在GaSb衬底上生长10周期和20周期的InAs (10ML) /GaSb(10ML)Ⅱ型超晶格材料。实验中，基于软件模拟对生长参数进行调控分析，实现了As-Sb高效的置换，有效的降低了界面的应力。通过双晶X射线衍射(XRD)和原子力显微镜（AFM）对超晶格样品表面形貌进行测试和表征，应力分别减少到0.64%和0.56%，均方根粗糙度仅为0.81nm和0.45nm，为后续器件的制备奠定了基础。

       PDF全文        光学学报 ，2019年第39卷第09期 pp.0916001      

陈怀宇   尹达一  

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为了提高动态环境下精细导星仪(Fine Guidance Sensor，FGS)的质心定位精度，提出一种两步复原方法来解决因载体角运动和小幅度随机振动引起的星斑拖尾问题。根据模糊星斑两次傅里叶变换检测出的模糊核函数，采用约束最小二乘方（Constrained Least Squares，CLS）滤波消除由载体角运动带来的星斑长拖尾。针对残余的载体小幅度随机振动导致的星斑模糊，将清晰星斑梯度分布先验作为正则约束对星斑粗复原结果进行迭代盲复原，并引入半二次优化算法(Half-quadratic)求解非凸代价函数来提高迭代收敛速度。实验结果表明，经文中方法复原后的星斑已接近于高斯分布，峰值信噪比（PSNR）相比于反卷积复原方法及R-L复原方法分别提高73.2%、38.7%，质心定位误差减小了66.3%、49.8%。

       PDF全文        光学学报 ，2019年第39卷第09期 pp.0912002      

郝勇   吴文辉   商庆园   耿佩  

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近红外光谱分析技术结合化学计量学方法用于山茶油中油酸和亚油酸含量的快速检测。分别采用NW一阶导数（NWD1st）、NW二阶导数（NWD2nd）、标准正态变量变换（SNV）、多元散射校正（MSC）以及NWD1st-MSC5种预处理方法对光谱背景信息进行扣除以减小基线漂移；蒙特卡罗无信息变量消除（MCUVE）和变量组合集群分析（VCPA）2种变量选择方法用于2种脂肪酸近红外特征光谱变量的优选；采用PLSR模型的校正相关系数（Rc）和交叉验证均方根误差（RMSECV）对不同光谱预处理方法和变量优选方法的PLSR模型结果进行评价。结果表明：2种脂肪酸近红外光谱经NWD1st-MSC预处理后均得到最好的校正结果；对于油酸模型，光谱采用NWD1st-MSC预处理后经MCUVE优选变量的PLSR模型校正结果得到进一步提高，而采用VCPA优选变量后，虽然模型的精度稍有降低，但是模型得到极大简化，建模变量由1501减小为7，其RMSECV和Rc分别为1.107和0.984，RMSEP和Rp分别为1.178和0.981；对于亚油酸模型，光谱采用NWD1st-MSC预处理后经MCUVE和VCPA优选变量后精度均得到提高，建模变量均减少，分别由1501减小为500和8，其中经VCPA优选变量后的RMSECV和Rc分别为0.089和0.987，RMSEP和Rp分别为0.105和0.982。对于2种脂肪酸模型，VCPA方法在保证定量分析精度的前提下都得到了较精简的模型，变量的压缩率均小于0.6%。该研究为山茶油中脂肪酸含量提供了一种快速、高效、绿色的分析方法。

       PDF全文        光学学报 ，2019年第39卷第09期 pp.0930004      

张诗鲲   黎龙辉   孙建宁   金戈   顾燕   吕峰   张振   姜博文   徐昭   陈托   廖亦戴   郭右利   凌志兴   张臣  

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针对Angel型龙虾眼X射线镜片面型测量问题，研制了一套结构简单、易于操作的条纹反射测量系统。首先，通过CCD相机拍摄40 mm×40 mm口径的龙虾眼镜片的条纹反射图像，计算得到龙虾眼镜片面型的斜率误差分布，进而积分得到龙虾眼镜片的面型误差均方根及峰谷值分别为0.81 μm和6.34 μm。测量结果与Zygo干涉仪相比，面型分布规律大体一致。基于条纹反射方法重复测量面型得到的均方差和峰谷值的标准差分别为0.017 μm和0.11μm，验证了条纹反射方法测量龙虾眼镜片面型的可行性。其次，利用蒙特卡洛方法对待测龙虾眼镜片的面型误差进行X射线聚焦成像模拟，得到面型误差引起的弥散十字焦斑的半高宽为0.23 mm，对应的角分辨率为2.11角分。该光学测量系统的建立为龙虾眼镜片的球面热成型提供了参考依据。

       PDF全文        光学学报 ，2019年第39卷第09期 pp.0934001      

王俊伟   胡秀清   何玉青   高昆  

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本文提出了一种智能方法来分析风云三号A星（FY-3A）中分辨率光谱成像仪（MERSI）长期仪器响应衰变。该方法通过使用迭代加权多元变化检测（IR-MAD）算法识别同一区域不同时相卫星图像中的不变像元，基于这些不变像元的信号变化来评估仪器在该时段内响应衰变。这种方法无需地理区域的先验知识，并且能够全球陆地适用。它先用IR-MAD方法分析出图像场景中不变像元，通过两幅图像不变像元的辐射回归获取仪器相对衰变，再通过多个图像对进行长时间序列分析，采用多项式拟合获得传感器衰变随时间的变化曲线。本文以FY-3A/MERSI北非区域和中国西北部地区数据作为实例实施了这一过程，并与其他相关研究得到的仪器衰变结果进行比对，结果显示：本文方法与其他方法获取仪器衰减规律具有很好的一致性（2%以内），而且采用北非区域与中国西北区域得到的结果相吻合（大部分通道差异在1%以内），验证了本方法的通用性与可复现性。

       PDF全文        光学学报 ，2019年第39卷第09期 pp.0912001      

严雪俊   严俊   方飚   陶金波   盛嘉伟   张俭  

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以液氮温度(～77 K)至室温为渐变的样品温度，通过紫外-可见-近红外(Ultraviolet-Visible-Near Infrared, UV-Vis-NIR)吸收光谱、405 nm激发光源的光致发光(Photoluminescence, PL)光谱结合傅里叶变换红外光谱(Fourier transform infrared spectroscopy)与钻石观测仪(DiamondViewTM)分别对典型的经后期高温高压或辐照处理的天然钻石、高温高压或化学气相沉积合成钻石进行光谱学特征研究。结果表明：在不同的激发光源或样品被测温度下，钻石的UV-Vis-NIR与PL光谱中具有指向性的特征吸收与前人报道存在一定的差异。更为重要的是，钻石的指纹及其经优化处理的特征吸收较多出现明显的温敏特性，且随着样品温度的升高，吸收峰的强度逐渐降低，部分吸收峰则消失。上述光谱的温敏特征吸收可为钻石的检测、筛选与定性提供重要的技术支撑与理论依据，同时对其新的功能化应用具有重要的借鉴意义。

       PDF全文        光学学报 ，2019年第39卷第09期 pp.0930005      

冯佳睿   马晓丹   关海鸥   朱可心   于菘  

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株高作为大豆品种的重要农艺性状，对选种育种及大豆产量和质量具有重要意义。本研究以抗线9号、13号和富豆6号寒地大豆为实验样本，提出基于深度信息的个体和群体大豆株高计算方法。首先，设计了基于Kinect V 2.0的大豆冠层同步采集平台，顶式法采集不同生长阶段大豆冠层彩色和深度信息的多源图像。然后，基于针孔成像原理，实现了彩色传感器和深度传感器的标定，重建了具有颜色特征的大豆冠层三维模型，并采用最大类间距法对三维重建后的冠层深度信息进行分割。最后，实现了个体及群体大豆的株高计算。实验结果表明：与实测值相比，个体和群体大豆株高计算方法平均误差分别为0.14cm和0.54cm。三个品种的决定系数R2依次为0.9717、0.973、0.9697。实验结果表明：该方法能够精确计算大豆植株的株高特征，为选育大豆优良种质资源及高通量、快速、无损检测农作物其他相关表型参数提供了有利手段。

       PDF全文        光学学报 ，2019年第39卷第06期 pp.0615003      

陈晓龙   楼风光   何宇   王孟   徐中巍   郭晓晨   叶韧   张磊   于春雷   胡丽丽   何兵   周军（大）  

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在基于主振荡放大结构的光纤放大器中，提升放大级光光转换效率、降低非线性效应对获得万瓦单纤激光输出至关重要。本文基于自研光纤和器件，采用双端泵浦放大结构，实现10.14 kW，中心波长1070.36 nm，3 dB带宽5.32 nm全光纤激光输出，放大级最大光光转换效率87.9%，斜率效率89.1%，是目前国内报道的效率最高的单纤万瓦光纤激光器。

       PDF全文        光学学报 ，2019年第39卷第03期 pp.0314003      

王与烨   任宇琛   陈霖宇   李长昭   张超   徐德刚   姚建铨  

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压缩感知技术能够打破奈奎斯特采样定律的限制，以25%甚至更低的采样率精确重构信号，这使其在需要处理大量原始信号的成像领域有着极大的应用潜力。然而，在高分辨率成像的情况下，重构算法计算效率的约束会极大地增加计算时间，导致成像的速度减慢并削弱快速成像的优势。针对压缩感知成像技术所存在的问题，本文提出了一种基于分块压缩感知理论的太赫兹波宽光束成像技术。理论模拟结果显示，该方法可以实现对于成像物体高分辨率、高质量的快速成像。实验中，采用CO2泵浦高功率连续太赫兹辐射源对不同物体进行了基于宽光束矩阵调制采样的分块压缩感知成像，并与基于单像素随机采样的分块压缩感知方法进行对比，结果表明，基于分块压缩感知的太赫兹波宽光束成像具有更高的成像稳定性，且采样过程对于不同成像物体的普适性更强。该研究对分块压缩感知理论在太赫兹成像领域的应用具有促进作用。

       PDF全文        光学学报 ，2019年第39卷第04期 pp.0411008      

乔要宾   陈辛   郭正玉  

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近红外光学成像技术是目前辐射反问题的研究热点，广泛应用于火焰燃烧诊断、无损探伤、生物医学成像等领域。目前的近红外光学成像技术存在重建精度差和初值依赖性等问题，需要发展新的算法进行解决。本文利用时域辐射传输方程模拟脉冲激光在弥散介质内的传输，利用广义Guess-Markov随机场模型构建的正则化项来克服反问题的病态特性，采用步长加速法和序列二次规划算法相结合来求解反问题，构建了一种不依赖初值的光学成像算法，重建了二维弥散介质内的吸收系数和散射系数分布，并模拟了癌变生物组织的近红外光学成像。计算结果表明，本文提出的算法能够很好的解决初值依赖性且具备高精度，重建得到的图像能够清晰的分辨出介质内部的结构。

       PDF全文        光学学报 ，2019年第39卷第04期 pp.0411007      

程虎   李微   郭文平   杨克成  

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本文介绍一种基于高斯过程回归，对距离选通成像系统的距离分辨能力进行在线优化的方法。成像系统距离分辨能力由李萨如型眼图参数表征，可被视为一个随系统可调参数变化的随机变量。本文采用高斯过程回归方法拟合此变化关系，并在拟合中引入参数优化步骤，从而在更快速地从高维参数空间中学习到随机过程变化特征的同时，优化系统参数配置。实验结果证明了基于高斯过程回归的机器学习方法对在线优化系统参数配置，提高距离分辨能力的有效性；揭示了距离选通成像系统中各模块参数配置对距离分辨能力的影响关系，为系统设计选择提供了依据。

       PDF全文        光学学报 ，2019年第39卷第04期 pp.0411006      

王岩   付璐   陈平   刘希芸   刘伟伟   林列  

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光谱仪的光谱分辨率与其光学系统的像差相关。本文针对光谱仪普遍存在像差的问题，基于施密特系统的基本原理，设计了用于消光谱仪像差的施密特校正板，校正板的面形方程为x= ?2.515×10?9y4，绘出了施密特校正板的面形图。在此基础上，在ZEMAX 环境下模拟和分析了加入施密特校正板前后光谱仪系统的成像特性。结果显示，原始光谱仪像面点斑的RMS 半径为563.074 μm，带有施密特校正板光谱仪像面点斑的RMS半径为252.774 μm，施密特校正板消除了55.11%的光谱仪像差。本文的施密特校正板设计方法及其在一款特定光谱仪中的应用，为改善光谱仪的分辨率提供了一种技术参考。

       PDF全文        光学学报 ，2019年第39卷第04期 pp.0411005      

扎西巴毛   范伟如   胡显声   陈子阳   蒲继雄  

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相干光经过多模光纤（MMF）传输，在出射端会形成一个随机的散斑场。对于非保偏多模光纤，还将出现退偏现象，使得入射的线偏振光不再保持线偏振分布。因此，非保偏多模光纤的散斑场的随机性不仅表现在光强方面，也表现在偏振方面。本文基于反馈波前整形技术，实现了对多模光纤出射端无序散斑场的光强和偏振的调控，获得了光强集中的聚焦线，并且在可以有效控制聚焦线的偏振分布。

       PDF全文        光学学报 ，2019年第39卷第03期 pp.0303001      

范保华   徐鹏柏   董永康  

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本文基于布里渊光时域分析技术对镀金光纤进行了分布式应变测量，当应变量小于1300 με时，镀金光纤局部存在应变不敏感区域，这是由于镀金光纤涂覆层厚度的不均匀性导致的；当应变量大于1300 με时，整条镀金光纤的布里渊频移随应变线性增加。通过分布式测量选取涂覆层相对较均匀的镀金光纤，在8000 με范围内对其进行应变测量。镀金光纤在首次测量应变时先发生塑性变形，再发生弹性变形，这是由于镀金光纤在涂覆过程中产生的残余应力导致的。充分释放残余应力后，3次重复应变测量表明镀金光纤的应变系数变化范围小于0.5%，整条光纤的应变系数在4.85×10?2至5.05×10?2 MHz/με之间。

       PDF全文        光学学报 ，2019年第39卷第02期 pp.0219002      

蒋晓东   于纪言   黄建森   朱立坤  

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为了解决坦克、装甲车等特种车辆现有观察技术中观察视场狭窄、观察方式不便、软硬件升级困难等问题，扩大载具观察系统的观察视场并提高其观察便捷性，提出了一种基于视角显示的特种车辆舱外观察系统。该系统以舱内900nm红外发光二极管发光点在位置敏感探测器敏感面上成像点作为定位基准，结合MPU9250九轴传感器测量驾驶人员头部姿态信息，推导出驾驶人员实时视角信息。利用Zynq SoC处理器实现硬件SIFT算法，对视角所对应的视频图像进行实时拼接，并送头盔透视显示器显示。同时针对人员视角起伏波动，提出一种基于图像特征的快速电子稳像算法。实验结果表明：该系统对视角解算误差不超过1°；电子稳像算法可以有效降低图像晃动；硬件SIFT算法可将图像特征拼接计算耗时加速至ms量级。该系统满足精度和实时性要求，可实现驾驶人员便捷、全面、连续地观察舱外环境，增强驾驶人员的态势感知能力。

       PDF全文        光学学报 ，2019年第39卷第02期 pp.0200001      

张国强   杨燕   岳辉  

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摘要：针对暗通道先验算法存在块状效应和明亮区域透射率估计过小的问题，提出一种基于高斯权重衰减的自适应补偿图像去雾算法，该方法利用边缘检测算子获取边缘信息构造高斯函数来逼近暗通道操作；然后用逼近结果与其高斯函数之间的比值关系，通过多尺度亮度分量自适应补偿估计明亮区域，从而得到粗透射率；其次,使用Kirsch和Laplacian算子构成的一组高阶滤波器进行迭代处理得到细化透射率；最后，结合大气散射模型复原无雾图像。实验结果表明，本文算法不仅能够消除块状效应，改善明亮区域色彩失真问题，而且复原的图像细节明显，明亮度适宜。

       PDF全文        光学学报 ，2019年第39卷第02期 pp.0210005      

王煜   姜梦华   惠勇凌   雷訇   李强  

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报道了一种稳定的小时间抖动、高重复频率Nd:YAG/Cr4+:YAG被动调Q微型激光器。本文利用[001]切割Cr4+:YAG晶体在一定的入射光功率密度下的极化取向特性，采用偏振泵浦的方式，通过让泵浦光偏振方向与晶轴方向平行，Nd:YAG晶体吸收剩余的泵浦光全部用于Cr4+:YAG晶体该晶轴方向电偶极子的漂白，增加了每个脉冲期间Q开关的开关速度，实现了小时间抖动线偏振脉冲激光输出。激光器采用808 nm单管激光二极管作为泵浦源，在重复频率为100 kHz时，实现了输出脉冲时间抖动0.1 μs，即时间抖动不稳定度小于±0.5%，幅值不稳定度小于±0.67%，脉冲宽度为2.6 ns，单脉冲能量为4.8 μJ，光束质量M2为1.17，消光比为300:1的脉冲激光输出。实验结果表明，采用偏振泵浦的方式，通过优化[001]切割Cr4+:YAG晶体取向可以有效减小Nd:YAG/Cr4+:YAG被动调Q微型激光器输出脉冲时间抖动。

       PDF全文        光学学报 ，2018年第38卷第10期 pp.1014004      

王森   伍星   张印辉   陈庆  

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为实现复杂背景下裂纹目标的有效检测，将多尺度结构化森林引入表面裂纹检测领域，并从提高裂纹检测鲁棒性的角度出发提出一种融合小波边缘检测于多尺度结构化森林的裂纹检测方法。首先利用多幅裂纹图像和相应人工标注的标准结果进行裂纹图像特征通道提取和标准结果的离散化映射，其次利用滤波和降采样特征通道后形成的常规性、相关性候选特征以及离散化后的标签进行结构化森林分类器的训练和验证，最后利用结构化森林分类器对测试的裂纹图像进行多个尺度的裂纹检测。在776幅结构体裂纹图像数据集和600幅钢量裂纹图像数据集上对文中方法、多尺度结构化森林方法以及其他检测方法进行实验的结果表明，本文方法能够在较短的时间内获得最高的检测精度。

       PDF全文        光学学报 ，2018年第38卷第09期 pp.0910003      

李康文   李享成   陈平安   程用志   朱伯铨  

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摘 要 本文研究设计了具有异质结构且适用于3~5 μm红外光区的一维光子晶体高反射镜。系统地分析了光波在一维周期性光子晶体中的反射特性，通过传输矩阵理论计算和仿真验证了λ/4介质膜系的反射率和最佳禁带宽度。在此基础上，选取Si和Y2O3两种材料，构造了24层一维光子晶体的双异质结构，仿真结果表明在3~5μm红外波段其反射率介于97.418%与99.999%之间。为了降低制备难度和成本，以金属银为衬底，设计了Si和Y2O3为介质层结构的一维金属增强型光子晶体，总层数为9层，仿真结果表明在3~5μm红外波段其反射率介于98.943%与99.979%之间。

       PDF全文        光学学报 ，2018年第38卷第9期 pp.0922001      

王卓   张云伟   喻勇   樊阳阳  

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针对管道内壁缺陷深度检测问题，建立了一种基于电涡流主动热激励的红外热成像管道缺陷深度检测方法。首先阐述了红外热成像管道缺陷深度检测机理，针对埋地管道检测对热激励的特殊要求，设计了参数可调控的电涡流热激励实验装置，按照管道内壁形状制作了检测试件，通过基于电涡流的主动热激励实验，分析了谐振频率、提离高度、输入电功率等3个重要参数对热激励效率的影响，得出其优化值。在此基础上，对预先设计带有不同深度缺陷的检测试件进行主动热激励并获取红外热图像，通过热图像数据分析发现，缺陷与非缺陷区域间灰度均值的差值随缺陷深度值的变化而变化，一定条件下二者呈单值对应关系，且具有较好的线性度。利用这一规律，通过实验数据拟合建立了槽形和圆形缺陷的缺陷深度检测模型，实验测试显示所建立的模型具有一定的检测精度。论文研究结果表明，在优化的电涡流主动热激励条件下，可以通过红外热图像计算出缺陷深度，所提出的基于电涡流主动热激励的红外热成像管道缺陷深度检测方法具有可行性。

       PDF全文        光学学报 ，2018年第38卷第9期 pp.0912003      

蒋芸   叶函函   王先华   段锋华   吴浩   吕松  

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大气CO2反演建立在光辐射量遥感基础上，准确地认识不同辐射源及其传输特性是高精度反演的基础。用于气候研究的大气CO2反演，是一种要求优于0.5％（2(10^-6)）的高精度反演，对光辐射量地准确把握尤为重要。作为最常用的全物理反演方法，利用的是O2 A的0.76μm与CO2的1.6μm、2.06μm光谱之间的关系。然而,O2 A吸收带的光辐射中存在的植物叶绿素荧光会在不同程度影响CO2的反演精度。由于叶绿素荧光信号较弱，在以往CO2反演中没有引起足够重视。本文在调研全球植被荧光分布的基础上，模拟分析了荧光对大气CO2柱含量（XCO2）的影响。模拟计算表明，当忽略荧光的影响时，在极端情况下可导致CO2 15(10^-6)的高估；但是同步反演0.755μm处的荧光时，可把反演误差校正到0.5(10^-6)以内。用TCCON (The Total Carbon Column Observing Network)站点Park Falls附近的GOSAT (Greenhouse Gases Observing Satellite)夏季的数据进行反演，发现同步反演荧光可以把误差从6(10^-6)校正到2(10^-6)以内。上述实验结果表明，在高精度需求情况下，植物叶绿素荧光是一个不可忽略的因素。

       PDF全文        光学学报 ，2018年第38卷第9期 pp.0901004      

郭艳城   刘艳格   王志   姚卓坤  

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本文报道了在少模光纤中写制的纤芯LP01向纤芯LP11模式耦合的长周期光纤光栅具有双谐振耦合现象，且该双谐振耦合峰表现出对温度或应变相反的响应特性，理论和实验上揭示了该现象产生的机理，并基于该现象及特性设计了温度、应变双参量传感器。该传感器与传统的基于纤芯基模与包层模耦合的长周期光纤光栅传感器相比，具有折射率不敏感、光谱稳定、灵敏度高等优势。

       PDF全文        光学学报 ，2018年第38卷第9期 pp.0906003      

许云鹏   吴婷   李之通   姜梦华   惠勇凌   雷訇   李强  

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空间光束在增益介质中相干涉，产生空间烧孔现象，形成增益光栅，通过四波混频作用形成的增益光栅具有自适应性，自调Q性和空间滤波能力，能够得到全息的共轭输出。但其都起始于腔内的自发辐射，自发辐射容易受到泵浦的影响，而且其带宽很宽，导致输出的频率会有一定的波动。本文通过实验得到了在基于增益光栅的自启动单频调Q激光器中，采用外部注入单频窄线宽的种子源引导形成增益光栅，获得锁定在种子光频谱范围内的稳定的单频的调Q脉冲输出，实验对比了在相同的观察时间内注入输出的频谱稳定程度远高于自启动输出的频谱稳定程度。这一现象也证明了通过外部种子注入形成光栅，利用增益光栅的自适应性能够得到稳频输出的可行性。

       PDF全文        光学学报 ，2018年第38卷第9期 pp.0914002      

项长铖   周常河  

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本文介绍了TE、TM偏振的布拉格角入射下光栅模式方程的分解，同时严格证明了分解得到的方程与光栅模式对称性的等价关系。光栅模式的对称性对阐释光栅内部衍射过程的物理图像起到重要的作用。本文还讨论了该方程的根的分布性质，这一性质有利于提高计算模式有效折射率的效率。

       PDF全文        光学学报 ，2018年第38卷第9期 pp.0905001      

白云波   周游   刘世杰   邵建达   徐隆波  

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摘要：为解决应用于高功率激光装置中大口径激光玻璃全口径光学非均匀性难以检测的问题，提出了基于Φ600mm干涉仪的一维子孔径拼接测量技术，基于像素错位误差模拟分析结果，设计并研制了一维大行程气浮型精密扫描拼接平台，实现了对角线接近1m的大口径激光玻璃的全口径光学非均匀性拼接检测，并且对该技术的拼接测量精度和重复性进行了验证。实验结果表明，拼接结果平滑无“接痕”，均匀性拼接测量与直接测量结果相对误差优于0.2×10-6，全口径均匀性重复性优于0.4×10-7，单口径均匀性测量结果与拼接后相同区域的均匀性结果最大差异为0.2×10-6。

       PDF全文        光学学报 ，2018年第38卷第9期 pp.0912004      

王鹏威   龚文林  

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照明方式对光学成像系统的分辨率有重大影响。本文从光场的相干性理论出发，研究了影响多帧散斑照明下一阶自相关成像和强度涨落二阶自相关成像分辨率的主要因素，理论和数值模拟结果表明：辐照于物面上的散斑横向相干长度大小与一阶自相关成像和强度涨落二阶自相关成像的分辨率呈非单调关系；此外，与传统非相干成像相比，一阶自相关成像和强度涨落二阶自相关成像仅能轻微地提高成像分辨率，而强度涨落二阶自相关成像只是对一阶自相关成像的结果起锐化作用，并不能提高成像分辨率。

       PDF全文        光学学报 ，2018年第38卷第9期 pp.0911003      

王文锋   张焱鑫   陈瑜   丁伟利  

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针对现有光场深度重建算法只能获取单一视角深度信息，三维建模应用受限的问题，本文提出了大视野图像拼接算法。算法基于3D光场重建的深度图像序列，首先利用双边滤波及插值算法对图像进行去除噪声，然后提出了基于边缘曲率极值的角点检测算法，并通过最小曲率偏差的列间度量匹配实现了图像之间的精确配准，最后采用改进的加权平均方法对重叠区域进行融合操作，既保持了光的连续性和保留了图像中足够的细节，又拓展了图像的视野。实验结果表明，提出的算法有效地实现了光场深度图像序列的平滑拼接，有利于形成大视野深度数据，从而为大场景的三维重建奠定了基础。

       PDF全文        光学学报 ，2018年第38卷第9期 pp.0915003      

代亮亮   闫连山   易安林   盘艳   蒋林   葛军   潘炜   罗斌  

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本文针对偏振复用16QAM传输系统（PDM-16QAM）提出了一种更低复杂度，线宽容忍性更高的并行载波相位恢复算法，使用两个偏振态内环和外环的符号信息对两个偏振态同时进行相位噪声估计。仿真结果表明，在224 Gb/s传输速率下，本文提出的算法（最大线宽容忍2800 kHz）相比于单偏振卡尔曼滤波器算法（最大线宽容忍300 kHz）线宽的容忍性提高了9倍。此外，相比于传统算法，本文算法并行处理符号个数提升了4倍左右，复杂度更低。最后，在224 Gb/s PDM-16QAM传输实验中对本文算法进行了验证。

       PDF全文        光学学报 ，2018年第38卷第9期 pp.0906004      

何明芳   陈开鑫   胡哲峰  

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随着在微环谐振腔中观察到克尔光频梳实验的相继报道，相应的理论也逐步完善。目前微环产生光频梳的理论分析方法主要有两种：非线性耦合模理论和非线性LLE模型。在这些理论研究中，一般只考虑了色散和光学非线性效应，而忽略了强泵浦作用下微环谐振腔中热效应的影响。本文主要通过对微环热效应的分析，在非线性LLE方程的基础上加入热效应作用的相移对方程进行修正，仿真了在固定和调节初失谐量两种情况下耗散腔光孤子/光频梳在微环谐振腔内产生的整个过程，分析了两种不同方式产生克尔光频梳的机理，并对比分析了两种方式下克尔光频梳性能和造成性能差异的原因。

       PDF全文        光学学报 ，2018年第55卷第9期 pp.091901      

刘峰   樊梦琦   王向军   陈晓昀  

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针对无人机在飞行过程中对飞行高度自主测量的需求，提出了一种借助于单个特征点的异步视觉自主测高方法。方法将内外参分离标定，即在无人机起飞前完成内参标定，外参标定则在透射成像模型的基础上，选取在高空不同位置对地面的同一目标进行拍摄，利用前后获得的图像信息，并结合飞参，最终求解出相对高度数据。该方法计算效率高，为应用型的机上自主、快速测高提供了一种新方法，并在构建的6自由度飞行模拟实验装置上进行了验证。实验结果表明：在测试高度2m以内时，测量的绝对误差小于0.02m，相对误差优于1.5%。该种算法对计算负载的要求低，特别适合于机上快速解算的应用场合，也可拓展至对地目标定位的测量应用中。

       PDF全文        光学学报 ，2018年第55卷第9期 pp.091206      

郭志坚  

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利用基于Coulomb-Volkov近似的方法分析了长程势以及短程势在阈上电离能谱中的贡献，确定了能谱中低能结构的起因。同时，为了确定在计算电子与分子离子散射截面时用纯分子代替分子离子是否合理，估算了电子和原子离子弹性散射的微分散射截面，发现在入射电子能量较大时，长程势在激光诱导的电子离子大角度背向散射时的影响可以忽略，证明了在大角度散射时，将原子离子用纯原子来处理是合理的。

       PDF全文        光学学报 ，2018年第55卷第9期 pp.090201      

茅正冲   陈强  

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针对AGV视觉引导过程中多分支路径识别与跟踪的实时性与鲁棒性要求，提出一种PCA-LDA与支持向量机相结合的路径识别算法.首先对AGV行驶过程中拍摄的图像进行预处理，并用PCA与LDA对处理后的图像进行降维和特征提取，再利用灰狼算法(GWO)优化后的SVM分类器对图像进行识别。在路径跟踪方面，利用最小二乘拟合方法计算横向偏差与航向偏差。实验表明，PCA-LDA与SVM相结合能够使路径识别率达到99.3%，并且满足实时性要求，路径跟踪误差在20mm以内，满足一般工业环境需求。

       PDF全文        光学学报 ，2018年第55卷第9期 pp.091005      

严阳   华文深   崔子浩   伍锡山   刘恂  

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为求解高光谱图像中各物质的分布及含量，将高光谱分类引入端元提取，提出一种新的端元提取方法。首先利用虚拟维度评估端元数目；然后引入高光谱分类的思想，通过k-means聚类算法对高光谱图像进行非监督分类，将各类物质大致分类；在每类物质中提取出光谱值最大的像元，构成端元候选集；最后，依据单形体理论，高光谱图像像元点在高维空间中构成单形体，体积最大的单形体的顶点即是端元。通过模拟和真实高光谱数据证明，此端元提取方法相对传统方法具有高效、准确的优点。

       PDF全文        光学学报 ，2018年第55卷第9期 pp.093004      

刘辉   彭力   闻继伟  

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当前行人检测的一个主要挑战是在复杂的场景中检测出不同尺度的行人，尤其是远尺度的行人。由于不同尺度的行人会表现出不同的视觉外观特征，因此本文提出了一种多尺度感知的行人检测算法。首先，通过在全卷积网络结构中引进可形变卷积层，扩大特征图的感受野；其次，通过级联RPN提取多尺度行人建议区域，引入多尺度判别策略，定义尺度判别层，判别行人建议区域的尺度类别；最后构建一个多尺度感知网络，引进Soft-NMS检测算法，融合每个网络输出的分类值和回归值，获取最终的行人检测结果。实验表明，本文的检测算法在基准数据集Caltech和ETH上产生较低的检测误差，优于当前数据集中所有检测算法的精度，并适用于检测远尺度的行人。

       PDF全文        光学学报 ，2018年第55卷第9期 pp.091504      

童艳   李丹   李晶晶  

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全光逻辑信号处理是实现全光网的必要技术，而PPLN波导以其独特优势被广泛应用于全光数字信号处理领域。全光或门是全光逻辑信号处理中必不可少的一项基础技术，以往采用PPLN波导实现的全光或门的输出光波均是混频波。本文基于PPLN波导的和频+差频效应（SFG+DFG），在准相位匹配条件下，通过三个PPLN波导的级联设计并实现了单波长输出的全光或门。通过数值计算和仿真得到了信号波形和眼图，并通过计算消光比、脉冲宽度以及峰值功率的延迟时间分析了单波长全光或门的性能。结果表明，本方案能很好地实现单波长输出的全光或门，其输出光波能在光域上直接被使用，从而改善光逻辑器件的衔接，提高处理速度，并为研发新型全光逻辑器件提供了重要基础。

       PDF全文        光学学报 ，2018年第55卷第9期 pp.092301      

刘一凡   蔡振江  

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目前常见的多角度融合三维重构算法主要包括ICP算法与SFM算法。针对两种算法的不足，并结合双目相机特点，本文提出了一种基于ICP与SMF结合的双目立体视觉多角度融合三维重构算法。首先采用SFM算法通过双目相机在目标周围拍摄n组图像对，并在每组双目图像对中手动选取目标的初始匹配特征点，并计算其三维坐标生成n组三维点云。接着通过ICP算法计算并优化n组三维点云之间的旋转矩阵与平移向量，完成融合并通过Delaunay三角剖分与插值恢复出目标的立体几何形状，通过纹理映射实现运动目标的信息可视化三维重构。实验结果表明：基于ICP与SMF算法的双目立体视觉多角度融合三维重构算法根据双目相机特点，结合ICP算法与SFM算法的优点，并最大程度克服了两种算法的不足，重构效果良好。

       PDF全文        光学学报 ，2018年第55卷第9期 pp.091503      

尹明   粟荣涛   王小林   马阎星   马鹏飞  

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对非保偏光纤放大器进行偏振控制是获得高功率线偏振光纤激光输出的有效途径。介绍了光纤放大器偏振控制的原理，对基于随机并行梯度下降算法（SPGD）的偏振控制进行了理论仿真，分析了算法性能评价函数、扰动电压分布类型、增益步进、扰动幅度等参数对偏振控制效果的影响。利用现场可编程门逻辑阵列（FPGA）执行SPGD算法，控制输出光的偏振态，获得了消光比大于11dB的激光输出。

       PDF全文        光学学报 ，2018年第55卷第9期 pp.090602      

王小娟   刘丙才  

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针对股骨假体关节面复杂表面轮廓的检测问题，设计并实现了基于投影光刀的关节面三维轮廓旋转检测系统。本文采用摄像机针孔模型实现检测系统的快速标定；通过优化的重心算法，提取出投影光刀的中心线，并准确获取关节面的截面轮廓线；通过分析投影光刀平面与转轴之间的夹角，完成截面轮廓线的倾斜校正。通过实验，本文计算了检测系统的标定矩阵、截面轮廓线数据以及投影光刀平面与转轴的夹角，最终实现关节面三维轮廓数据的准确重建。实验表明该检测系统具有非接触、高精度等特点，可有效解决股骨假体关节面的轮廓检测问题。

       PDF全文        光学学报 ，2018年第55卷第9期 pp.091205      

梅亮  

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沙氏大气激光雷达技术是近几年来发展起来的一种新型大气激光雷达技术。该技术以高功率连续光二极管激光器作为光源，图像传感器作为探测器，在满足沙氏成像原理的条件下实现了对大气回波信号的距离分辨探测。本文介绍了沙氏大气激光雷达技术的基本原理、技术特点、系统结构及其大气回波信号处理的一般方法。总结了近年来沙氏大气激光雷达技术在大气气溶胶及大气气体浓度分布探测等方面的研究进展，并分析了当前所面临的主要挑战。最后，对下一步研究工作及未来发展进行了展望。

       PDF全文        光学学报 ，2018年第55卷第9期 pp.090004      

饶刚福   黄林   刘木华   陈添兵   陈金印   罗子奕   许方豪   何秀文   周华茂   林金龙   姚明印  

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为了对脐橙产地进行快速绿色鉴别，提出了LIBS全光学诊断方法。选取江西赣州四区县及湖北、四川等六省市共10产地纽荷尔脐橙清洗表皮后直接采集等离子体羽时间演变形貌图及LIBS光谱，定性分析了脐橙产地鉴别可行性；采用SM15R+MSC预处理脐橙LIBS光谱，分别运用PCA、PCA-MLP鉴别脐橙产地。试验结果显示采用一定的数据预处理方法结合PCA-MLP对全国7省市大地域范围脐橙产地鉴别训练集总准确率97.8%，预测集总准确率95.3%；对赣州4区县小地域范围脐橙产地鉴别训练集总准确率100.0%，预测集总准确率96.2%。试验表明采用合适的数据预处理及分类模型，对脐橙产地绿色快速鉴别具有一定可行性。

       PDF全文        光学学报 ，2018年第55卷第9期 pp.093003      

陈高杨   马鹏   李杰   孙立朋   武创   关柏鸥  

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本文实现一种新型取样布拉格光纤光栅传感器，用于温度和轴向应变的传感。为了制作该传感器，我们首先利用特种光纤熔接机在单模光纤上制造出单螺旋扭转结构，然后在该单螺旋结构上利用紫外激光侧写和相位掩模板技术刻写布拉格光纤光栅。该取样光栅反射谱具有等间距、窄带宽的特点，并且可通过调整单螺旋扭转率，来自由改变取样周期。我们通过实验研究了这种传感器对温度和光纤轴向应变的响应，结果表明：当单螺旋扭转周期P=504.0m（扭转率=12.47 rad/mm），布拉格光栅周期=544.6nm，器件长度L=5.0mm时，温度和轴向应变灵敏度分别为10.12pm/℃和1.12pm/με。相较于之前报道过的同类型取样光栅传感器，该传感器具有制作简单、灵活性高、稳定性高、和低成本的优点，且在光纤激光器、传感器、光纤通讯领域展现出应用潜力。

       PDF全文        光学学报 ，2018年第55卷第9期 pp.090601      

刘立新   孙罗庚   李梦珠   祝铭  

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激光诱导击穿光谱技术（LIBS）是一种基于原子发射光谱和等离子体发射光谱的物质成分分析技术，具有无需预制样、快速实时、高灵敏度、无损检测等技术优势，在食品安全、环境监测、化学化工、新能源、生物医药等领域获得了广泛的应用。本文利用LIBS 技术对水中铅（Pb）污染进行检测，选择Pb元素的最强峰405.8 nm作为分析线，以Si（390.6 nm）为内标元素，经线性拟合得到Pb的检出限为7.40 ppm。建立了基于生物地理学优化（BBO）算法的定量分析模型，分别测定了不同Pb元素浓度的35份样品的LIBS谱线，其中30组数据被用来训练BBO定量分析模型，剩余5组数据作为测试集以评估模型的分析能力。结果表明，在利用BBO算法模型对水体中铅元素浓度进行预测时，模型的相对标准偏差（RSD）及平均绝对百分比误差（MAPE）指标都相当优异。

       PDF全文        光学学报 ，2018年第55卷第9期 pp.093005      

时文俊  

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为了克服图像超分辨重建中四阶全变分正则化模型存在的“斑点”现象和稀疏正则化模型中最优解不唯一的缺点，结合红外遥感图像超分辨率重建的实际需求，提出了一种基于总广义变分正则化的红外遥感图像超分辨重建模型。利用零阶张量空间和松弛解的相关概念，分析了模型的优点和可行性。结合该模型的自身分裂性，采用交替方向乘数法将模型分裂为两个子问题，分别利用共轭梯度法和快速傅里叶变换方法进行数值求解。从测试结果分析，不论模拟图像还是真实图像，提出的模型重建后的图像分辨率有明显提升；客观评价中的不同指标值都优于最近文献中的方法，其中PSNR大约能够提高2dB，SNR大约能够提高1个单位，SSIM大约能够提高0.02个单位，信息熵大约能提高0.1个单位。

       PDF全文        光学学报 ，2018年第55卷第9期 pp.091004      

朱磊磊   徐冰冰   金尚忠   刘开元   王杰  

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拉曼光谱分析技术在食品、医学、考古、宝石鉴定、刑事侦查、环境保护等众多领域已得到广泛应用。但拉曼光谱分析中，由于样品及污染物等常会产生强的荧光信号，严重影响样品拉曼光谱信号的检测，从而限制了该项技术的应用。近些年来，发展了多种解决荧光干扰问题的方法。本文综述了各种方法的原理、实现方式、性能特点，对几种常见的荧光抑制方法（荧光淬灭法、光漂白法、紫外/红外光激发法、移频激发法、小波变换法）在不同领域的应用进行具体分析。包括激发波长、荧光来源、荧光信号的变化、荧光抑制效果、对拉曼信号的影响等。不仅展现出每种方法的优势，也说明了其局限性。

       PDF全文        光学学报 ，2018年第55卷第9期 pp.090005      

陈溶   陶传义  

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研究了一种通过在掺铒光纤中形成的动态粒子数光栅实现激光振动检测的方法。根据动态粒子数光栅形成机理，设计一种线性双波混频结构的光纤系统。此系统中1490 nm波长DFB光源发出的连续激光通过环形器进入一根3 m长掺铒光纤作为注入光，它被与掺铒光纤另一端光学耦合的压电振动镜反射后形成反射光，掺铒光纤中注入光与后向传播的反射光干涉形成驻波场，通过空间烧孔效应沿光纤纵向形成动态粒子数光栅。压电振动镜对反射光波进行相位调制时，环形器的反射端口输出的双波混频信号可视作输出光波的强度调制。实验中通过此双波混频系统对压电换能器产生的机械振动进行了检测，结果表明：光纤双波混频检测系统具有良好的动态响应特性，能够测量50 Hz~10 kHz 的振动信号，采集到的输出信号频率与压电驱动信号频率吻合很好。

       PDF全文        光学学报 ，2018年第38卷第9期 pp.0906001      

叶旭辉   吴功平   黄乐  

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野外复杂环境下地线检测是高压输电线路巡检机器人自主越障的关键技术之一，而光照变化和地线表面新旧程度是影响架空地线检测准确率的关键因素，基于此提出了一种基于离线学习的野外架空地线检测算法。离线训练阶段首先采用自适应同态滤波器对输入样本进行光照补偿，然后提取样本的LBP直方图特征，结合离线学习算法SVM训练得到二类分类器；在线检测阶段首先对样本分块，对其分类得到候选地线样本块，然后采用RANSAC算法去除误检块，拟合得到地线在图像坐标系中的位置参数。野外新旧程度不同的试验线路上进行的大量实验表明，该方法对光照变化有良好的适应性，能较准地检测不同新旧程度的架空地线，为后续的地线空间定位与抓线控制奠定了基础。

       PDF全文        光学学报 ，2018年第38卷第9期 pp.0915001      

汪伟   张黎明   黄文薪   杨宝云   王戟翔   许和鱼   包诗薇  

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太阳漫反射板前端增加太阳光衰减屏的方式解决了定标的动态范围问题。为了实现高精度星上定标，发射前精确测量出太阳光衰减屏透过率是关键因素之一。本文介绍了一套测量太阳光衰减屏透过率的测量装置。该装置需要测量两组数据：安装太阳光衰减屏和不安装太阳光衰减屏透过的信号值，通过求两者在相同几何条件下的比值的方式得出了衰减屏的透过率。提出了采用多项式拟合插值的方式解决在轨角度密集的问题，并计算了拟合插值引入的不确定度优于0.04%。数据结果显示，衰减屏的平均透过率为13.3%，结果的总不确定性优于0.54%(k=2）。结果表明，该装置能够为太阳光衰减屏在轨使用提供数据支持。

       PDF全文        光学学报 ，2018年第38卷第9期 pp.0928001      

何西   刘诚   朱健强  

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本文提出一种分束调制技术来实现高精度单次曝光相位恢复成像，将待测光束用二维光栅分成由一组彼此相同的衍射光束簇，并同时入射到一个结构已知的调制板上，当调制板为弱衍射物体时，在探测器上形成一组彼此相分开的衍射斑阵列。通过将这些衍射光斑和弱衍射物体的透射函数联合使用，可通过一次曝光迭代计算出待测量光束的强度和相位信息，同时具有GS算法等单次曝光方法的成像速度快和PIE等扫描成像技术的高信噪比和高精度等优点，对ｘ射线成像和高功率激光光束在线监测等领域有重要的实用价值。

       PDF全文        光学学报 ，2018年第38卷第9期 pp.0911002      

段晨   宗明成   范伟   孟璐璐  

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随着大规模集成电路芯片制造步入1x nm技术节点时代，光刻机的对焦控制变得越来越困难，其精度需要达到几十纳米。本文基于实际的光刻机对焦控制系统架构和光刻对焦原理，开展了浸没光刻对焦控制统计分析方法研究。根据系统结构分析出一系列误差源，研究了这些误差对总离焦误差的贡献方式和关系。研究表明：（1）由于光刻对焦误差中存在非正态分布的误差贡献项，常规正态统计分布使用的3σ原则无法满足99.7%的对焦成功率要求；（2）在28nm、14nm、7nm技术节点集成电路芯片制造过程中，分别采用3σ和4σ原则，浸没光刻工艺总对焦成功率的差别分别高达28.4%、55.1%、62.9%。（3）为了达到99.7%的对焦成功率，浸没光刻机对焦控制应采用4σ原则。

       PDF全文        光学学报 ，2018年第38卷第9期 pp.0912002      

张小兵   刘海江  

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表面形貌测量是研究密封平面的加工工艺、加工质量及密封性的前提条件。为基于数字全息测量技术实现密封平面表面形貌的在线测量，并针对工业现场对测量结果的可视化显示及三维模型输出等特殊的技术需求，本文将结合数字全息测量技术与虚拟制造技术提出一种密封平面表面形貌的测量方法。首先基于数字全息技术测量密封平面的表面形貌并将测量结果转化为点云；再基于点云生成三维模型，最后利用平面度协同模型间距离分布的方法来评价测量及模型重建精度。此外，本文方法亦可间接测量装配后密封平面上表面形貌间的配合关系。为验证上述方法的可行性，本文分别以某法兰面和某发动机缸体缸盖结合面为例进行了实验，结果说明本文方法能够实现密封平面表面形貌的快速测量并将测量结果以三维模型的形式输出，这满足工业现场对密封平面表面形貌测量的需求。

       PDF全文        光学学报 ，2018年第38卷第9期 pp.0912001      

张元涛   柴孟阳   孙德新   刘银年  

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为实现高分辨率大动态范围的空间微光成像，提出了基于全局快门科学级互补金属氧化物半导体（sCMOS）图像传感器数字域时间延迟积分（TDI）微光成像方法，推导了数字域TDI成像数据处理方法。然后分析并测试了数字域TDI成像系统信号与噪声传输特性，建立了系统信噪比（SNR）模型。最后开展了数字域TDI微光成像实验，结果表明，本文提出的方法能够明显提高微光成像质量，当数字域TDI积分级数为30时，系统信噪比由未积分的5.04dB提高到19.78dB，同时，所提出的数字域TDI信噪比模型也得到了验证。数字域TDI微光成像技术使得全局快门sCMOS图像传感器具备积分级数连续可调的TDI功能，可实现高分辨率大动态范围微光成像，为空间微光成像系统设计提供了新思路。

       PDF全文        光学学报 ，2018年第38卷第9期 pp.0911001      

任志君   胡海华   王彦强   李晓东   陈跃  

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提出了一种精确、高效的产生一簇无衍射马丢光束的方案。首先利用稳相技术，给出了振幅调制合并锥镜，能产生马丢光束的理论机制。随后，利用Propalette 8000胶片输出仪，制作了具有角向马丢函数分布的振幅调制胶片，通过胶片紧贴锥镜入瞳面，实验上精准产生了一簇马丢光束。理论和实验结果均表明，本文给出的基于“锥镜和振幅调制”产生马丢光束的方法，具有简单、高效、灵活等特点。

       PDF全文        光学学报 ，2018年第38卷第9期 pp.0926001      

蒋小波   陈丹平   邹雅   韩帅   杨秋红  

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测试研究了在还原气氛下制备的Sn2+掺杂的SiO2-B2O3-Gd2O3-La2O3玻璃的密度、吸收光谱、光致发光、荧光寿命和X射线激发下的辐照发光。在SiO2-B2O3-La2O3玻璃系统中，随着Sn2+浓度的增加，玻璃的紫外吸收截止波长发生红移，荧光强度增强，且在0.3 mol%时达到最大，随后由于浓度淬灭而降低。随着Gd2O3逐渐取代La2O3，玻璃的密度增大，Sn2+的荧光寿命变短，但没有发现Gd3+离子对Sn2+离子有敏化增强作用。而在X射线激发下，出现了与光致发光完全不同的组成相关性，Sn2+离子的辐照发光强度随着Gd2O3的增加而增强，光谱积分强度从相当于BGO晶体的22%增加到84%，并且不随着Gd3+离子浓度淬灭而减小，显示了在X射线激发下Gd3+和Sn2+之间可能存在能量传递。

       PDF全文        光学学报 ，2018年第38卷第8期 pp.0816002      

张苗苗   孟炳寰   骆冬根   杨本永   提汝芳   洪津  

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定标精度的检验是确定遥感器性能和开展定量化应用的基础。星载多角度偏振成像仪是一种超广角画幅式的偏振传感器，可以获取目标的多角度偏振成像信息，探测精度是其重要的技术指标。为了检验仪器在自然目标下的偏振、辐射定标精度，设计了测量精度验证试验。通过在晴朗天气对天空成像，得到天空偏振度和辐亮度数据，与同时观测的CE318型太阳-天空偏振辐射计数据进行比对。初步比对结果显示：三个偏振波段平均偏振度差异小于0.02，满足多角度偏振成像仪偏振测量精度的指标要求；但辐亮度差异较大。分析了辐亮度测量结果偏差的影响因素，并校正了定标光源与测量目标间光谱非匹配的影响以及两台仪器观测波段、观测视场非一致性的影响。通过在实验室观测同一均匀稳定的积分球光源，发现两台仪器绝对辐亮度测量的系统偏差为4%~6%，可能与辐射标准不统一、标准传递的不确定度及仪器性能衰变有关。最后修正此系统偏差后，两台仪器490nm、670nm通道的平均辐亮度差异小于1%，865nm通道小于2%，此结果验证了多角度偏振成像仪定标数据的有效性和仪器的测量精度。

       PDF全文        光学学报 ，2018年第38卷第8期 pp.0812004      

何聪聪   吴雅婷   韩梦欣   孙彦赞   张倩武  

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如何抑制高峰均功率比（PAPR）是强度调制/直接检测（IM/DD）光正交频分复用（O-OFDM）系统面临的一个挑战，选择性映射（SLM）是能有效降低PAPR值的经典算法。本文提出一种改进的SLM方案，该方案利用离散多音调制（DMT），通过一次逆快速傅里叶变换（IFFT）和循环移位相加运算获得多个候选信号，达到降低计算复杂度的目的。仿真和实验结果表明，所提出的SLM方案在保证获得较好的PAPR抑制性能的前提下，显著地降低了计算复杂度，同时提高了系统接收灵敏度。

       PDF全文        光学学报 ，2018年第38卷第8期 pp.0806003      

安宁   陈煜丰   刘承志   范存波   刘源   宋清丽   温冠宇  

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作为评价卫星激光测距系统（Satellite Laser Ranging，SLR）的一个重要参数，系统的最大探测距离（Maximum Detection Range，MDR）代表着该系统测距能力的强弱，对SLR结构设计具有重要意义。基于激光在大气的传输特性，提出了利用斜程传输理论计算激光在大气的衰减程度，结合激光雷达公式，建立了SLR系统的斜程传输最大测距模型，通过分析数值仿真结果及长春站SLR系统MDR实测值，对SLR系统的最大传输距离进行了系统性研究。结果表明，在一定范围内，SLR系统的MDR值随着望远镜发射仰角的增大而增大。与其他常见的模型相比，利用斜程传输最大测距模型得到的MDR值更接近实验值，其误差率减小了一个数量级，仅为4.3%，表明了该模型可有效计算SLR系统的最大探测距离，这为研究SLR系统特性和结构设计提供了新的研究思路及方案。

       PDF全文        光学学报 ，2018年第38卷第9期 pp.0901003      

陈艳   李中梁   南楠   步扬   王瑄   潘柳华   王向朝  

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偏振频域光学相干层析成像（OCT）中图像质量受散斑噪声影响较大，散斑噪声会使图像细节变模糊，降低图像清晰度。针对此问题，本文提出了一种分光谱降低偏振频域OCT散斑噪声的方法。该方法将系统的全光谱信号分为多个光谱信号，对每个分立的光谱信号进行窗函数滤波，单独进行常规数据处理，然后将处理后的各个分光谱进行平均合成，达到降低散斑噪声的目的。用Matlab对该方法进行了仿真，同时搭建了实验系统对离体生物样品鸡胸肉进行检测。仿真计算和鸡胸肉样品实验结果表明，该方法可有效降低散斑噪声，提高偏振图像质量。

       PDF全文        光学学报 ，2018年第38卷第8期 pp.0811004      

于志亮   姜晓明   王岩   李松   曹开锐  

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由于空间激光通信精瞄系统中压电式快速倾斜镜(FSM)存在着迟滞非线性特性，不仅降低精瞄系统定位精度，而且对信标光的捕获以及链路的稳定性造成影响，针对这一问题，本文通过分析压电陶瓷执行器迟滞特性，提出一种基于PLAY迟滞算子改进Prandtl-Ishlinskii（P-I）数学模型及参数辨识方法，并利用该模型对迟滞特性进行前馈线性化逆补偿。为进一步提高系统跟踪精度，在线性化的基础上，设计了静态输出反馈控制器，形成复合控制方法。并以已在轨运行的“实践十三号”卫星所搭载的激光通信终端精瞄系统为基础设计了实验，来验证该复合方法的有效性，对系统输入不同频率下等幅和减幅正弦控制信号进行测试，实验结果表明，改进P-I模型最大拟合误差在1%之内，前馈模型逆补偿使压电陶瓷驱动的线性度误差由5%减小到1%以内，复合控制方法系统跟踪误差降低了80%。

       PDF全文        光学学报 ，2018年第38卷第8期 pp.0814002      

刘航   卢麟   朱勇   吴传信   张宝富  

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针对大气折射分布对双波长空间激光授时系统引入的授时偏差问题，利用实测气象数据建立了大气折射率分布对授时偏差的影响模型，以此为基础仿真研究了地面终端捕获模式和星上终端捕获模式下双向链路不对称时延差和收发终端位置偏差随不同地区、不同月份和不同天顶角的变化规律。结果表明：大气压强越低，大气温度越高，不对称时延差和位置偏差越小；星上终端捕获模式下的授时偏差达到百皮秒量级；地面终端捕获模式下的授时偏差达到纳秒量级，通过进一步的双向精密对准可将其减少到十皮秒量级。在卫星过顶时间内，不对称时延差和位置偏差随天顶角的变化而变化，并且存在地面终端地理位置差异，需利用模型实时校消不对称时延差和收发终端位置偏差。

       PDF全文        光学学报 ，2018年第38卷第9期 pp.0901001      

时家明   赵大鹏   刘瑞煌   董海龙  

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现代探测系统从单一工作模式向复合工作模式的转变，对隐身材料提出了某些特殊的要求，而传统材料尚难以实现新的突破。作为一种新型人工结构材料，光子晶体基于光子带隙的高反射特性可以实现热红外隐身。为了研究环境辐照对高反射红外隐身材料隐身效果的影响，本文采用传输矩阵法和蒸发镀膜工艺，设计并制备了中、远红外双波段兼容隐身的光子晶体薄膜。采用电子扫描透镜和傅立叶红外光谱仪分别测量出该光子晶体膜层的实际厚度和中、远红外光谱反射率，所得结果与理论设计相吻合。以该光子晶体薄膜、红外隐身涂层和常规迷彩布作为待测样品进行红外隐身实验，在内部热源和外部环境辐射的共同作用下，测试了这三种隐身材料的辐射温度。结果表明，光子晶体薄膜在中、远红外双波段抑制红外辐射的能力最强，室外环境辐照对光子晶体薄膜对远红外波段隐身效果的影响较小，以及在绝大部分角度范围内对光子晶体薄膜对中红外波段隐身效果的影响较小，其实际隐身效果仍然优于红外隐身涂层和常规迷彩布。

       PDF全文        光学学报 ，2018年第38卷第8期 pp.0816001      

张海娇   孔慧华   孙永刚  

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能谱CT在数据采集过程中可以区分光子能量，并同时得到多个能量通道的投影。由于单个能量通道只包含了总光子数的一小部分，且大多数光子计数探测器只能承受有限的计数率，所以多通道投影通常含有较大的噪声。为了从噪声投影中重建出高质量的能谱图像，利用不同能量通道下重建图像具有结构相似性，提出一种基于结构先验的加权NLTV（non-local total variation）重建算法。本文设计了简单和复杂两种模型进行仿真，通过比较TV（total-variation），NLTV，加权NLTV，基于结构先验的加权NLTV四种去噪算法的重建效果，表明本文提出的算法对复杂模型和高噪声模型具有明显优势。

       PDF全文        光学学报 ，2018年第38卷第8期 pp.0811003      

谢臣瑜   李健军   袁银麟   康晴   朱冰清   李孟凡   郑小兵  

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成像区域大气校正仪内部杂散辐射是光学设计以及性能评估的一项重要指标，尤其针对红外波段的光学系统，其内部的杂散辐射不可忽略。为定量测量仪器内部的杂散辐射输出，本文提出了一种基于辐射定标的方法来获取仪器内部的杂散辐射。通过控制变量得到仪器输入与输出之间的线性关系，建立辐射定标的模型，用实验的方法测量了仪器在不同环境温度下的本底信号值，并与理论计算的内部杂散辐射相比较，最大偏差为4.45%，验证了该方法的有效性。该方法可以计算大气校正仪在不同环境温度以及不同增益下的杂散辐射，不仅简化了实验过程，也可以对大气校正仪内部杂散辐射指标进行评估。

       PDF全文        光学学报 ，2018年第38卷第9期 pp.0901002      

陈琪   张华  

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本文基于新的多形状冰云参数化方案和BCC-RAD辐射传输模式，详细分析了在辐射传输算法中通常使用的HG (Henye-Greenstein)近似对冰云短波辐射传输过程的影响。对于单个冰晶粒子光学性质，HG近似对相函数勒让德展开式第3和第4项系数计算造成了较大误差，最大误差分别为-0.28和-0.33，最大相对误差分别为-55.7%和-73.8%。第4项系数的误差绝对值和相对值均高于第3项系数。进一步分析发现，HG近似在可见光区造成的误差高于近红外区。对于冰云体积光学性质，HG近似同样对第3和第4项系数造成了较大的误差，最大误差分别为-0.18和-0.22，最大相对误差分别为-27.9%和-37.1%。第4项系数的误差高于第3项系数,可见光区误差高于近红外区，与对单个冰晶粒子光学性质的影响一致。HG近似也对有云大气的辐射传输过程计算造成了较大的误差。对短波向下辐射通量造成的最大误差为-2.78W/m2，对短波向上辐射通量造成的最大误差为-1.06W/m2，对短波加热率造成的最大误差为0.27K/d。HG近似低估了短波辐射通量量，高估了云内加热率。因此，在冰云辐射传输计算中需精确描述相函数。

       PDF全文        光学学报 ，2018年第38卷第8期 pp.0801001      

吴金达   卢瑾   任宏亮   覃亚丽   郭淑琴   胡卫生  

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针对高阶正交幅度调制 (32QAM) 和大线宽相干光正交频分复用(CO-OFDM)系统，提出了一种基于广义回归神经网络(GRNN)的非线性均衡算法。对接收端进行相位噪声恢复之后的一定样本的训练数据，进行训练学习得到GRNN网络的唯一参数平滑因子，然后对测试数据进行非线性均衡。基于传输速率50Gb/s，传输距离为100km的CO-OFDM系统进行了仿真验证。仿真结果表明，在大线宽下和高阶调制下，GRNN对系统的非线性损伤补偿效果优于相应BPNN网络，且其训练运行时间远远小于BPNN网络。该非线性均衡算法能极大促进CO-OFDM系统在中长距离光纤传输中的应用。

       PDF全文        光学学报 ，2018年第38卷第9期 pp.0906002      

李竺强   朱瑞飞   高放   孟祥玉   安源   钟兴  

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高光谱遥感影像分类通常基于地物光谱特征，但影像中同时还存在丰富的空间信息，许多研究表明空间信息的有效利用能够显著提高图像分类效果。卷积神经网络(CNN)已成功地应用在图像分类领域，因为卷积网络的特殊结构，对于二维图像分类具有很好的效果。那么如何将卷积网络应用到高光谱遥感影像中成为了技术关键。结合高光谱影像中的空间特征与光谱信息，我们提出一种适合于高光谱像素级分类的深度学习三维卷积神经网络模型（3D-CNN），并在初始分类的基础上利用多标签条件随机场进行优化。实验选取了三个通用公开高光谱数据集(Indian Pines数据集、Pavia University、Pavia Center数据集)进行测试。实验表明分类优化后精度上得到很大提升，总体精度可达98%，Kappa系数达到97.2%.

       PDF全文        光学学报 ，2018年第38卷第8期 pp.0828001      

王迪   李璇   皮浩洋   杨飞   叶青   蔡海文  

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理论分析了紫外准分子激光相位掩模法刻写光纤布拉格光栅时相位掩模板干涉场的形式以及对比度特征，并结合干涉光场对比度与光纤光栅折射率调制度的关系，通过实验测量证明了随着光纤与相位掩模板距离的增加，相位掩模板形成的干涉光场对比度会越来越低，这种对比度的降低导致了光纤布拉格光栅损耗的增加。进一步的分析显示非±1级衍射能量的增加、紫外光束斜入射角度增加、紫外激光时空相干性的恶化等因素也会导致干涉场对比度降低，因此实验上要尽量避免这些不利因素的影响。本文的研究结果为高功率FBG刻写装置的光源、相位掩模板的选择以及光路调试等具有重要的指导意义。

       PDF全文        光学学报 ，2018年第38卷第8期 pp.0806002      

胡佳洁   李素梅   常永莉   侯春萍  

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视差是影响立体内容视觉舒适度的主要因素之一。论文首次结合视觉显著特性，通过大量主观实验定量研究视差因素对立体图像舒适度的影响。首先利用立体显著区域提取算法获得显著立体图像，并用眼动仪验证其合理性；然后采用像素平移法对显著立体图像进行视差变换，得到实验素材并进行大量主观实验；处理实验数据，得到舒适视差的定量范围。实验结果表明：人眼对水平视差和对垂直视差的舒适度响应差异很大，水平视差舒适范围为（-0.394°，0.610°），可接受的垂直视差范围为（-0.09°，0.11°）。验证实验的正确率在90%以上，表明本文所得舒适视差范围很好地反映了立体图像的主观舒适度，能为制作立体内容提供更符合人眼视觉特性的定量标准。

       PDF全文        光学学报 ，2018年第38卷第8期 pp.0811001      

李小龙   王静鸽   张利平   李新忠  

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为研究半球形空腔对等离子体辐射的增强作用，利用不同直径的半球形空腔对激光烧蚀合金钢产生的等离子体进行约束，发现半球形空腔对等离子体辐射的最佳增强倍数随着半球形空腔直径的增大呈现先增大后减小再增大最后减小的规律，且最佳增强倍数对应的延迟时间与半球形空腔直径存在线性关系。分析结果表明最佳半球形空腔直径为10mm，延迟时间为10μs时采用该直径的半球形空腔对等离子体辐射具有最优增强效果；对无约束和半球空腔约束下的等离子体辐射光谱进行了空间分辨测量，研究发现无约束情况下随着膨胀扩张等离子体演变为尺寸较大且强度较低的辐射源，而半球形空腔约束情况下等离子体尺寸较小但是强度较高。研究结果表明，等离子体的辐射增强是半球形空腔对等离子体的三维空间压缩效应引起的，且增强效果受半球形空腔直径的影响。

       PDF全文        光学学报 ，2018年第38卷第8期 pp.0830001      

张文颖   劳达宝   周维虎   朱浩然  

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针对测角系统在线校准问题，提出了一种基于多读数头布局的自校准方法。通过多组传感器的测量数据，利用圆封闭原则和傅里叶级数的性质，建立测量值与误差之间的函数关系，并基于多读数头布局原理，对自校准读数头布局进行了优化，提高了校准方法对误差的抑制能力，实现单读数头测角传感器的自校准。设计了单轴转台，搭建了自校准测角系统，并进行了实验验证，实验结果表明，测角系统采用自校准方法后，单读数头测角传感器测角误差为6.10″，在相同测量环境下，其校准精度接近借助外部参考标准的传统谐波标定方法。研究表明自校准方法可有效抑制测角误差，提高测量精度效果明显。

       PDF全文        光学学报 ，2018年第38卷第8期 pp.0812001      

王健   钟哲强   张彬   孙年春  

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惯性约束聚变；复合型光栅；扫动速度；功率谱密度；成丝

       PDF全文        光学学报 ，2018年第38卷第8期 pp.0814001      

邓杨春   赵军磊   戴云   张雨东  

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在早期的研究中，研究者认为采用出入瞳直径相等的双通系统进行人眼像差测量时，由于两个通道的奇像差相互抵消，造成奇像差(例如：彗差)无法测量。本文建立全新的模拟眼模型进行实验，验证双通系统在波前测量时，是否存在人眼奇像差抵消的现象。采用典型双通系统——哈特曼波前探测系统进行实验，出瞳光阑大小固定为6mm，改变系统入瞳光阑大小（1mm-8mm）。实验表明，双通系统中，人眼奇像差在出入瞳直径相等时可测，且人眼奇像差测量与出入瞳直径差异无关，最终得到人眼奇像差测量在双通系统中不抵消的结论。

       PDF全文        光学学报 ，2018年第38卷第8期 pp.0811002      

郭凤霞   乌云   李滨   戚俊  

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亮光构件表面缺陷引起的微小形状突变能够通过反射条纹的畸变凸显，因此反射条纹技术可应用于反光物体的表面质量检测。本文提出了一种基于反射条纹图像的冷冲压阀片表面压痕机器视觉检测方法，通过该方法提取阀片条纹图像信息，并进行缺陷特征自动识别。采用滤波去噪和多尺度Retinex算法等系列预处理方法提高图像质量，通过条纹中心线、子窗口像素和及投影向量等特征参量的选择降低计算的复杂度并增加计算系统的鲁棒性。实验表明，基于反射条纹图像的阀片表面压痕检测方法具有高精度、高效率等特点，实现了阀片表面细微压痕的有效识别，识别精度可达0.1毫米，检测效率(单张检测目标耗时2s)满足阀片生产线的实际在线检测需求。

       PDF全文        光学学报 ，2018年第38卷第8期 pp.0812003      

宋牟平   尹聪   陆燕   朱伟基   吴媖   庄守望  

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相位敏感光时域反射计（φ-OTDR）使用相干性较好的窄线宽光源，传感光纤中激励光脉冲产生的散射光发生干涉，利用干涉光的变化对外界扰动进行检测，具有较高的灵敏度。但传统的幅度检测φ-OTDR的结果难以实现定量检测，需要进行相位解调。基于3×3迈克尔逊干涉仪的相位解调系统是一种较好的解调方案，但直接解调的结果存在空间分辨能力小于传统幅度检测φ-OTDR的问题。采用四路检测方法来保持φ-OTDR的空间分辨能力，只需在系统结构中增加一路检测。同时考虑到窄线宽光源产生的脉冲内干涉对解调造成的不利影响，在提出四路检测相位解调φ-OTDR的基础上，从瑞利后向散射光的角度对基于3×3迈克尔逊干涉仪的相位解调φ-OTDR进行分析,并通过实验进行验证。完成了对5km传感光纤上扰动信号的定量检测，检测线性度为0.9956，解调相位的幅度达到31.85rad，解调系统的空间分辨率与传统的幅度检测φ-OTDR相同。

       PDF全文        光学学报 ，2018年第38卷第8期 pp.0806001      

郑成林   何顶顶   费庆国  

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为了提高数字图像相关法的抗噪声能力，分析了灰度梯度计算误差对数字图像相关法测量精度的影响，提出了采用Tikhonov正则化方法计算图像灰度梯度，进而通过IC-GN法计算图像亚像素位移的改进算法。首先，基于数值仿真散斑图，研究了灰度梯度的相对计算误差。并分析了采用Tikhonov正则化方法计算图像灰度梯度后，改进数字图像相关法的测量精度。随后结合试验验证了本文方法在实际噪声环境中的抗噪声能力。数值仿真和试验结果表明：灰度梯度对数字图像相关法测量精度有较大影响，而采用Tikhonov正则化方法后，可以有效提高数字图像相关法的测量精度与抗噪声能力。

       PDF全文        光学学报 ，2018年第38卷第8期 pp.0812002      

张春悦   徐抒岩   许博谦   齐鑫   鞠国浩  

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色散条纹共相误差检测技术需要以一定的方法对采集的色散条纹图像进行处理、分析才能得到所对应平移误差值。与其他色散条纹分析方法相比，主峰位移提取法能够同时适用于大量程与一个波长以内小量程平移误差探测。但是，其探测精度容易受到条纹中心线标定误差的影响。为对该影响进行修正，本文首先通过分析平移误差对双孔衍射图样的影响，提出了一种色散中心线位置自适应提取办法；在此基础上，结合主峰位移提取法基本原理，提出了修正条纹中心线标定误差影响的办法。最后搭建实验光路，验证了所提出修正方法的有效性。实验结果表明，在存在中心线标定误差的情况下，能够取得小于30nm的测量精度，相比修正之前精度大大提高。本方法将有效提高主峰位移提取法的抗干扰能力与工程实用性，对于基于色散条纹图像的共相位误差检测技术具有重要意义。

       PDF全文        光学学报 ，2018年第38卷第7期 pp.0711003      

李雪艳   蒋燕义   姚远   毕志毅   马龙生  

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通过将光学腔与外围热屏蔽层之间的热传递模型等效为多级RC积分电路，计算得到光学腔的温度对外界环境温度变化的响应特性。用此方法探讨了当热屏蔽层的质量限定时，热屏蔽层与光学腔的距离、热屏蔽层的层数和厚度对光学腔的温度响应特性的影响。计算分析结果表明，热屏蔽层与光学腔的距离从40 mm减小至5 mm、可使光学腔的温度响应时间增加一倍；热屏蔽层的层数从一层增加至三层时，且增加光学腔的最内层热屏蔽层的厚度，可使光学腔的温度对快速环境温度变化的敏感度减小一个数量级以上。通过采取优化后的光学腔的热屏蔽层设计，有望提高锁定于光学腔的稳频激光的频率稳定度。

       PDF全文        光学学报 ，2018年第38卷第7期 pp.0714002      

王文秀   傅雨田   董峰   李锋  

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针对红外船只图像较模糊导致的目标准确率低、速度慢等问题，提出了一种基于深度卷积神经网络的分类算法。首先采用基于标记分水岭分割算法，提取红外船只图像中的连通区域，并对原图相应的目标位置进行标记和归一化处理，提取候选区域。然后，采用深度CNN网络（改进的AlexNet）进行船只目标识别，将提取的候选区域送入改进的AlexNet进行特征提取和预测，得到最终检测结果。分水岭方法可大大减少候选区域检测时间，减少深度CNN网络识别时间。利用实验室自制的红外成像系统获取近千张红外船只数据，并对其平移缩放形成的数据集进行仿真实验，结果表明，标记分水岭与深度CNN网络的结合，可有效识别船只目标，本文方法具有良好的性能，能够更加快速、准确地识别红外船只目标。

       PDF全文        光学学报 ，2018年第38卷第7期 pp.0712006      

杜虎兵   张少锋   宇建红   李军宁  

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相移阴影莫尔是一项成熟的物体表面三维轮廓测量技术。但是该技术的性能还有优化的空间。为了提高阴影莫尔技术的精度且不增加装置的复杂性，本文提出了一种随机相移阴影莫尔三维轮廓测量技术。提出的方法采用立体视觉方法对阴影莫尔装置结构参数进行标定，运用三帧随机相移算法提取测量相位，从而大大简化了现有阴影莫尔技术的测量过程。由于基于随机相移思想，假定相邻帧条纹图间引入的相移不等且未知，提出的方法可以有效地降低相移器的应用要求。另外，提出的方法在相位解调过程中不受背景光影响，且对条纹图非正弦光强分布不敏感，具有精度高，应用容易的特点。实验表明，提出的方法精度高，速度快，优于现有的典型算法。

       PDF全文        光学学报 ，2018年第38卷第8期 pp.0815004      

武伟   王世刚   赵岩   钟诚  

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集成成像需从不同角度记录3D物体的空间信息，因此计算量大，时间长。针对这一问题，本文提出窗截取的立体元图像阵列快速生成方法。模拟真实透镜阵列的结构，建立采样模型，根据显示平台光学参数计算得出虚拟3D物体对应每个虚拟透镜元中的图像即立体元图像，然后采用窗截取的方式生成立体元图像阵列。改变采样点和窗函数可以生成任意孔径任意排列结构的立体元图像阵列。实验搭建基于LED的集成成像显示平台，设计了与LED匹配的方形、六边形、圆形孔径的透镜阵列，选取不同类型的3D模型对比立体元图像阵列的计算时间和立体显示效果，其结果表明：在不改变立体显示效果的前提下，当立体元图像的分辨率高于透镜阵列的采样率时，本文所提方法更快。

       PDF全文        光学学报 ，2018年第38卷第7期 pp.0710002      

吴嘉宝   张示城   胡依奇   林功伟   钮月萍   龚尚庆  

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基于腔内极化子的量子理论，本文从实验上研究了腔内电磁诱导透明现象。采用铷原子气体，通过升高铷气室温度，使原子数目大量增加。当集体强耦合满足时，弱的控制场也能实现腔内电磁诱导透明以及线宽的显著压窄。随着温度的继续升高，即耦合效应的增强，腔线宽被进一步压窄。

       PDF全文        光学学报 ，2018年第38卷第7期 pp.0727002      

常永莉   李素梅   胡佳洁   韩旭  

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对影响立体图像观看舒适度的因素进行研究是立体成像技术领域的关键问题之一。本文结合视觉注意机制特性，定量研究饱和度因素对立体图像舒适度的影响。首先，得到立体显著度图，利用模糊隶属度原理和掩膜对其优化获得最终的显著立体图像，并用眼动仪对所得立体图像显著区域的正确性进行验证；然后，采用改进的逐级逼近法进行主观实验，通过大量的实验数据得到显著立体图像的舒适饱和度匹配图和差异图。实验结果表明，双目视图舒适饱和度平均差异值最大可为0.29，即左右视图饱和度差异不能过大。验证实验表明本文所得舒适饱和度范围能够更好地反映立体图像的舒适与否，该成果不仅为立体图像舒适度的研究提供了新的依据而且为立体内容的制作商提供了技术标准。

       PDF全文        光学学报 ，2018年第38卷第7期 pp.0710003      

冯凤珍   白丽华   郑晓晓  

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使用经典系综模型研究了Mg原子在低于重碰撞阈值激光强度下的非序列双电离（NSDI）。周期量级线偏振激光脉冲条件下，当激光强度为1×1013 W/cm2时，末态关联电子动量谱（CMD）中的电子对主要分布在第二、四象限，这与之前实验上低强度激光脉冲驱动惰性气体原子NSDI中观察到的反关联情形一致。当激光强度为3×1013 W/cm2时，CMD中的电子对主要分布在第一、二、四象限，在第一象限出现的电子对呈现了明显的关联行为。分析重碰撞和双电离之间的延迟时间显示，不同的延迟时间对应着不同的电离过程。对于延迟时间小于半个周期的双电离事件，两个电子倾向于反方向出射。而对于延迟时间大于半个周期的双电离事件，存在同方向出射的电子。延迟时间在电子出射过程中扮演了重要的作用。

       PDF全文        光学学报 ，2018年第38卷第7期 pp.0702003      

侯立飞   杜华冰   车兴森   韦敏习   余波   杨国洪   刘慎业  

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本文在微带结构CVD探测器的基础上，利用同轴结构输出部件结合RC隔离直流电路，制作了单端连接同轴探测器。该探测器主要用于激光等离子体的X射线测量。探测器采用圆柱体CVD金刚石，直径为4mm。金刚石一个端面镀有网格状电极，另一端镀有圆盘状电极。网格状电极既可保证偏压正常施加，也可使X射线可直接照射至金刚石表面。探测器的时间响应特性实验是在短脉冲激光装置上开展的，实验结果显示探测器上升时间为61ps。CVD金刚石探测器的时间性能研究为探测器的优化改进提供了基础。

       PDF全文        光学学报 ，2018年第38卷第7期 pp.0704001      

朱冰青   袁银麟   康晴   张梦雅   郑小兵   方勇华   李健军   吴浩宇   丁蕾   李孟凡  

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带内相对光谱响应度是检测和评估偏振遥感器带内响应非一致性的基本参数。本文采用基于激光泵浦氙灯光源的单色仪、消偏器、参考探测器和45°分束镜，搭建了一套偏振遥感器相对光谱响应度测量装置。该装置采用消偏器消除单色仪输出的偏振特性，通过光谱偏振分析仪进行消偏精度测量和验证。采用分束镜同步测量的方法，降低光源的非稳定性影响，提高测量精度和效率。采用大气校正仪490nm和870nm偏振通道作为应用案例，开展了带内相对光谱响应度的整机测试实验。实验结果表明大气校正仪中心波长测量极差值与带宽均值的比值精度在0.25%以内，满足带内响应非一致性优于0.6%的定标要求。

       PDF全文        光学学报 ，2018年第38卷第7期 pp.0712005      

高岗   李俊   刘旭安   史博   汤玉泉   庞涛   郑青   孙礼明   董凤忠  

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本文针对水泥行业中袋式除尘器破袋检漏定位问题，提出了基于分布式光纤振动传感的检漏定位方法。分布式光纤振动传感系统灵敏度高，可以检测到布袋破损后粉尘气流对光纤产生的微振动信号，以此判断布袋是否破损，并通过时域差分法来定位破袋。搭建了一套相位敏感型光时域反射仪(φ-OTDR)，通过室内模拟实验得出该系统最大信噪比为10dB，实际空间分辨率23.7m，同时验证了该系统能够响应低频粉尘气流扰动信号。在现场平台实验基础上，结合支持向量机(SVM)算法对现场测试数据识别分类，平均破袋识别准确率可达97.8%。结合φ-OTDR分布式系统与SVM算法可以有效解决袋式除尘器破袋检漏定位问题。

       PDF全文        光学学报 ，2018年第38卷第7期 pp.0706001      

孙晶   黄普明   幺周石  

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大气湍流引起的光强闪烁使得空间光通信系统性能恶化，而分集接收技术可有效改善这一影响。为进一步分析其对相干接收系统性能的影响，基于BPSK调制、外差相干接收，建立了Gamma-Gamma湍流信道模型下自由空间光通信分集接收系统模型。分析了不同湍流强度和接收天线数下，分别采取最大比合并(maximum ratio combining, MRC)、选择合并(selection combing, SC)和等增益合并(equal gain combining, EGC)时对应的系统误码率和通信中断概率，并与相同接收口径下的传统单天线接收系统进行了性能比较。研究表明：MRC、EGC分集接收对大气湍流下的相干通信系统性能有明显改善，而SC分集接收仅当平均信噪比低于某一阈值时对系统性能有所优化。

       PDF全文        光学学报 ，2018年第38卷第7期 pp.0706002      

安喆   徐熙平   杨进华   刘洋  

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为了提高驾驶员在行驶车辆过程中的安全性，设计了一种结合图像语义分割的增强现实型平视显示系统（AR-HUD）。本文首先提出了一种改进的SSD网络对道路场景图像进行语义分割，网络前端采用VGG-16对图像进行特征提取，网络后端对获取的特征图进行上采样，从而对特征图进行像素分割。通过对网络的训练，得到了场景目标的像素级分类结果，即环境的语义内容信息。随后通过分析真实场景、光学显示系统、驾驶员之间的关系，将计算机产生的虚拟信息叠加到真实场景，并将显示内容注册到驾驶员视野中，从而提高了行车安全。实验结果表明，语义分割算法的准确率能达到77.8%，本文算法对每帧图像处理的时间平均为45ms，大约22fps。

       PDF全文        光学学报 ，2018年第38卷第7期 pp.0710004      

韩宇   张启灿   吴应山  

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在现有的各种先进的计量技术，如光学干涉测量、光学三维传感、卫星雷达干涉测量（SAR）以及核磁共振成像（MRI）中，二维相位展开是后期数据处理的关键步骤。本文通过仿真模拟存在噪声干扰的情况，比较了空间相位展开常用方法中的枝切法、最小不连续法、快速相位展开三种算法的抗噪性能。结果显示相对于另外两种算法，最小不连续法具有较好的抗噪性能，但其耗时却远大于其他两种算法。综合三种算法的优缺点，提出枝切法和快速相位展开算法分别与最小不连续法融合的两种算法。新算法既利用了枝切法与快速相位展开算法展开速度快的优点，又利用了最小不连续法抗噪性能强的优点，使得融合后的两种算法展开速度提升的同时，又保证了相位展开的准确性。仿真模拟和实际实验结果验证了新算法的有效性。

       PDF全文        光学学报 ，2018年第38卷第7期 pp.0720001      

朱斌   王国利   李小勇   周效信  

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采用精确的依赖角动量量子数的模型势，通过求解三维含时薛定谔方程，提出了实现He原子在激光脉冲驱动下从基态跃迁到较低激发态(n≤3)的途径。研究结果表明，通过优化可以获得合适的激光脉冲参数（如波长、峰值强度和脉宽等），利用这些激光脉冲驱动He原子可以制备得到布居数可控的激发态。对于2s、2p、3p激发态，激光脉冲结束时的布居可以达到100%。而对于3s、3d态来说，由于它们的能级差很小，最终的布居可分别达到0.8和0.86。本文研究结果为实验上制备低激发态He原子提供详细的激光参数，同时为研究He原子在强激光场中的高效发射高次谐波提供重要的参考。

       PDF全文        光学学报 ，2018年第38卷第7期 pp.0702002      

褚金金   崔桂华   柳耀武   徐婷   阮秀凯   蔡启博   谈燕花  

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针对传统多光谱成像颜色测量系统存在的光谱反射率重建算法复杂计算量大、操作繁琐耗时、成本高等缺点，本文提出一种采用LED主动照明光源和黑白高速相机构建多光谱成像颜色测量系统的新方法。与类似的多光谱成像颜色测量系统不同，该方法采用多个单色LED组合拟合出相对光谱功率分布与相机光谱灵敏度曲线成倒数关系的照明光源，并利用黑白相机的输出响应直接重建物体的光谱反射率。实验结果表明与分光光度计测量结果相比较，该方法测量Macbeth ColorChecker 24标准色卡的光谱反射率的平均误差在2.3个CIELAB色差左右。该系统具有原理简单可行、不需要滤光片，并且光谱反射率重建算法简单快速等优点。

       PDF全文        光学学报 ，2018年第38卷第8期 pp.0833001      

诸波尔   李思坤   王向朝   戴凤钊   唐锋   段立峰  

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提出了一种基于多偏振照明的浸没式光刻机投影物镜高阶波像差快速检测技术。通过采用一元线性采样方式，在不同偏振照明条件下采集浸没式光刻机投影物镜的空间像进行主成分分析，提升了建模速度，在快速建模的同时完成了高阶波像差的高精度检测。与基于Box-Behnken Design统计抽样方法的超高NA光刻投影物镜高阶波像差检测方法相比，本技术有效降低了采样数，提高了采样效率，提升了建模速度。采用光刻仿真软件PROLITH对本技术进行了仿真验证，并分析了照明方式对高阶波像差检测精度的影响。仿真结果表明，该技术对高阶波像差（Z5~Z64）的检测精度优于1.03mλ，同时将建模速度提升了约30倍。

       PDF全文        光学学报 ，2018年第38卷第7期 pp.0712004      

莫德林   张永生   王涛   张艳  

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成像仿真是相机研制必不可缺的关键步骤。航空线阵摆扫式相机远程、大倾角成像的特点，容易导致成像仿真过程中坐标投影计算迭代不收敛。针对这一问题，提出一种视向量分段迭代的坐标投影计算方法。首先将迭代窗口内的视向量进行分段，根据像点坐标和其所在扫描行的外方位元素计算各分段处的高程与对应的地面点的高程之差，寻找差值最小的分段；然后在该分段处继续构建迭代窗口进行计算，直至高程差值的最小值小于给定的阈值，得到像点坐标对应的地面点三维坐标；最后将该地面点对应的正射影像上的灰度值赋予模拟影像的像点，生成仿真影像。通过3组不同地形的实验数据成像仿真结果表明，该方法成像仿真的精度高于0.005像素，且其鲁棒性较高，能够适用于大倾角成像方式的成像仿真。

       PDF全文        光学学报 ，2018年第38卷第7期 pp.0728002      

陈兵   查宇飞   李运强   张胜杰   张园强   库涛  

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行人重识别的精确度主要取决于行人的特征描述，现有的基于卷积神经网络的方法，对图像的监督信息利用不充分，且容易过拟合。针对这些问题，本文提出了一种全批量学习的模型，通过充分利用图像监督信息和约束样本间的距离关系这两个方面的改进使网络得到判别性强的特征。本文首先通过利用批量内图像之间的距离关系来构造难分负样本对和设置距离门限防止网络过拟合来改进对比损失函数，以达到充分利用图片相似性信息和防止网络过拟合的目的。其次，通过结合分类模型和验证模型，利用了图像的类别信息，使批量内图像的所有监督信息都得到了充分利用。实验中，本文在Market1501、DukeMTMC-reID数据库上对算法的有效性进行验证，实验结果表明，本文算法得到的特征具有更强的判别性，而且本文算法的平均识别精确率优于大多数先进算法。

       PDF全文        光学学报 ，2018年第38卷第7期 pp.0720002      

梁凤超   李敏   吴东岷  

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本文利用定向耦合器代替Y形分支结构，在X-cut铌酸锂基底上设计了一款具有低驱动、高调制参数的M-Z型电光调制器。采用有限元法对定向耦合器的原理及影响因素进行了详细分析和精确计算，并对电光调制器的关键结构参数进行了优化。结果表明：（1）光波沿着定向耦合器传播时，能量在两波导中来回交替，呈正弦和余弦函数分布，并且耦合长度随着其间距的增大而快速增大。（2）在调制臂长为3cm，光波长为1550nm的情况下，单臂调制所获得的半波电压Vπ为2.22V,调制参数S21为-51.13dB；（3）通过对调制臂进行截面分析，给出了电场Ex分量、电位移矢量Dx分量和光模分布，并求得积分重叠因子为0.486；同时还表明脊形波导结构有利于提高电光作用效率。

       PDF全文        光学学报 ，2018年第38卷第7期 pp.0713001      

董冠极   唐锋   王向朝   冯鹏   郭福东   彭常哲  

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针对目前尚无高精度通用倍率测量方法与装置的问题，提出了基于双光纤点衍射干涉仪的成像系统倍率高精度测量方法。通过分析双点光源间距、CCD相机空间位置与点衍射干涉场相位Zernike多项式系数之间的定量关系，得到物面光纤间距和像面光纤像点间距的nm精度测量值，进而完成对倍率的高精度测量。分别进行仿真分析和实验验证，证明了所提出的测量技术的可行性和稳定性，结果表明，倍率测量的扩展不确定度为2.64 ppm。所提出的成像系统倍率高精度测量技术具有测量精度高和测量效率高的特点，且具备高可靠性，可以用于显微物镜、光刻投影物镜等高精度成像系统倍率的超高精度测量。

       PDF全文        光学学报 ，2018年第38卷第7期 pp.0712007      

王亚   周孟然   陈瑞云   闫鹏程   胡锋   来文豪  

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为了快速而准确地判别煤矿突水水源类型，提出了一种构建融合非线性特征提取和分类学习的多层正则极限学习机模型的方法。以激光诱导荧光技术获取水样荧光光谱，作为模型的输入；以改进的自动编码器提取光谱特征，形成模型隐含层的特征空间。为了减少光谱中噪声和异常对分类结果的影响，对极限学习机算法进行了正则化优化，根据是否利用未知样本构造训练集，进行L2范数或基于图的流形正则优化，实现监督或半监督的分类学习。通过不同功能的隐含层之间进行传播学习，构建了多层正则化模型，完成了预训练和训练两个过程的融合。以淮南区域煤矿突水水样为实验对象，与支持向量机和单隐含层极限学习进行性能比较。在含有混合水的样集上，该模型的平均测试准确率可达到94%以上，训练时间0.2 s左右。在含有未知样本的所有水样集上，采用基于图的流形正则优化模型，相比L2范数正则优化，模型测试准确率可提升2%左右。实验结果表明，基于正则优化的多层极限学习机模型更能适应煤矿突水水源判别要求。

       PDF全文        光学学报 ，2018年第38卷第7期 pp.0730002      

孙艳军   王君   纪雪松   王丽   王越   李哲  

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针对传统光学元件在红外波段色差校正方面存在系统结构复杂、光能损失严重、重量大等问题，论文以红外波段4.8μm和10.6μm存在的色差为例，研究采用槽栅型表面微结构用于红外波段的色差校正。根据广义斯涅尔定律及FDTD理论计算了微结构表面位相分布，采用FDTD Solution仿真了双方柱槽栅型微结构在4.8μm处位相延迟为1.5π，10.6μm上实现了0~2π范围的全位相调制，适于红外色差校正。设计槽栅微结构参数L1=400nm、L2=950nm，槽栅高度K=500nm。实验中采用离心式涂胶法、电子束光刻、离子刻蚀等一系列工艺技术完成双方柱槽栅型微结构样品制备，分析了胶膜厚度、曝光图像质量、刻蚀槽型的影响因素。结果为：L1=408nm、L2=944nm、K=495.32nm、表面粗糙度16.32nm，相关参数在误差允许范围之内；4.8μm和10.6μm两红外波段峰值透过率分别为71%和64%；利用平行光位置色差测试原理测得两红外波位置色差缩减到30%，从而证明了槽栅型微结构器件对红外色差的校正作用。

       PDF全文        光学学报 ，2018年第38卷第7期 pp.0724002      

王越   冷雁冰   王丽   董连和   刘顺瑞   王君   孙艳军  

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利用石墨烯与金属相结合的方法提出了一种新型超材料吸波体结构，通过改变外加偏置电压来改变石墨烯的费米能级，在微波段分别实现了单频和宽频的振幅可调性。首先利用商业软件CST Microwave Studio 2011对单一频段下的超材料结构进行模拟仿真，仿真结果表明，当结构参数不变时，吸波体的吸收强度随石墨烯费米能级的增加而不断减少，且最大调制深度达到了58.6%，而当石墨烯费米能级为0eV时，吸波体的中心频率随结构参数的改变而改变；其次，根据多吸收峰叠加扩展带宽的原理通过不同尺寸单元的排列实现了宽频吸波的特性，并通过仿真模拟证明了该宽频吸波体同样具有振幅可调的性质；最后，对该吸波体表面电流分布及内部的空间电场进行仿真与分析，并阐述了其电磁吸波及振幅可调的机理。该方法将石墨烯与金属结合，使其具有传统金属超材料的电磁波高吸收特性和石墨烯的调控特性，同时仿真结果证明该方法对宽频超材料吸波体同样有效。

       PDF全文        光学学报 ，2018年第38卷第7期 pp.0716001      

叶井飞   徐凯迪   杨明珠   宋真真   裴世鑫   卜令兵   陈露   高志山   余俊   沈正祥  

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头戴显示系统在现代教育、医疗和娱乐等领域具有广泛的应用，其显示光学系统的设计是一个研究热点。离轴反射式头戴显示光学系统是现有头戴显示系统的一种设计形式，既满足小型化和结构紧凑的需求，又能够实现宽光谱成像，无需校正色差。然而，现有离轴反射式头戴显示光学系统的设计难以兼容大出瞳直径和小F数的要求。针对该问题，提出了基于光学自由曲面的离轴两反头戴显示光学系统，实现了大出瞳直径和小F数。该自由曲面头戴显示光学系统分别采用了双曲率基面自由曲面和XY多项式自由曲面，其出瞳直径为10mm，F数为3.0，视场角为28°，出瞳距大于15mm。该系统的成像性能满足要求且优于现有设计结果。

       PDF全文        光学学报 ，2018年第38卷第7期 pp.0722003      

李艳荻   徐熙平  

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提出一种基于空-时域特征决策级融合的人体行为识别算法，在空间域提取人体的形状上下文特征，用于同一时刻模板图像与测试图像的轮廓匹配，在时间域用变化的空间特征序列表征运动特征，然后联合鲁棒的空间特征进行有效的行为识别。识别阶段采用动态时间规划算法分别计算两种特征对于每种类别的后验概率，在决策级采用加权平均法对两种特征的后验概率进行融合，将最大概率对应的类别记为最终分类结果。针对动态时间规划算法提出一种基于椭圆边界约束的改进搜索策略，有效缩减最优路径的搜索空间，同时剔除视频中的噪声干扰。从计算复杂度和识别精度两方面对椭圆边界的约束性能进行分析，实验表明椭圆边界约束性能均优于平行四边形及菱形约束，并给出最佳边界尺寸范围。最后算法分别在Weizmann行为数据集和KTH行为数据集上进行测试，平均识别率分别优于93.2%和92.7%，有效实现了室内智能监控系统的高效性及稳定性。

       PDF全文        光学学报 ，2018年第38卷第8期 pp.0810001      

史晓凤   张心敏   马丽珍   张旭   马海宽   马君  

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为了快速检测水中痕量多环芳烃，本文制备了一种高灵敏度的三维表面增强拉曼散射（Surface-enhanced Raman Scattering，SERS）基底。采用原位聚合反应获得具有丰富三维孔结构的甲基丙烯酸缩水甘油酯-二甲基丙烯酸乙二酯（glycidyl methacrylate-ethylene dimethacrylate, GMA-EDMA）多孔材料，将此材料作为三维载体与参数优化的金纳米颗粒（平均粒径57nm、pH=13）相结合形成高灵敏度三维SERS活性基底，相比仅用参数优化的金溶胶SERS基底，信号强度有近一个数量级的增强，与未调pH值的金溶胶基底相比，增强效果有2-3个数量级的提高。且该方法的基底内探测相对标准偏差（RSD）在4.78%-9.27%之间，基底间RSD为2.05%，具有良好的重复性。以该基底对三种较有代表性的多环芳烃，菲（三环）、芘（四环）、苯并(k)荧蒽（五环）进行了系列浓度的SERS光谱探测，得到检测限分别为9.0×10^(-10)、2.3×10^(-10)mol/L及5.9×10^(-10)mol/L。结果表明，这种检测方法操作简便、重复性好、灵敏度高，可以实现水中多环芳烃的痕量检测，有望进一步推进多环芳烃现场检测的发展。

       PDF全文        光学学报 ，2018年第38卷第7期 pp.0724001      

刘盛捷   付翰初   魏凯   张雨东  

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逆合成孔径激光雷达（Inverse Synthetic Aperture Lidar，ISAL）的调制信号具有高频率、大带宽的特性，使传统逆合成孔径雷达(Inverse Synthetic Aperture Radar，ISAR)的“一步一停”模型不再适用。通过建立精确的ISAL成像模型，分析了ISAL成像过程中存在平动误差、转动误差和模型误差三类误差。针对传统ISAL采用平动、转动分离补偿时，由于平动误差补偿时存在残余误差而影响转动误差补偿的问题，提出基于Nelder-Mead单纯形法和拟牛顿法的联合补偿成像算法，算法首先采用Nelder-Mead单纯形法对目标运动参数进行优化迭代搜索，将得到的优化解作为运动补偿项对三类误差进行全局补偿，然后利用拟牛顿法补偿残余误差。仿真实验结果表明，与传统分离补偿算法相比，所提出算法可以精确估计目标的运动参数，获得聚焦良好的高分辨率ISAL二维图像。