刘先红   陈志斌  

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红外与可见光图像融合技术能够实现红外图像的目标信息和可见光图像的细节信息综合与提取，有利于对目标场景的理解和分析。基于引导滤波和非下采样方向滤波器，提出一种多尺度方向引导滤波图像融合算法，该算法兼具边缘保持特性和方向信息提取能力，能够有效地提取源图像有用信息。本方法对源图像进行多尺度方向引导滤波，得到包含低频近似部分和强边缘部分的低频分量，而后通过高斯低通滤波将其进行有效分离，分别应用基于卷积稀疏表示和区域能量自适应加权平均的融合规则；对高频细节方向分量，应用显著性与引导滤波相结合的融合规则以保持空间一致性，得到相应的高频细节融合分量。实验结果表明，本方法能更好地提取源图像的目标特征信息，保留丰富的背景信息，客观评价指标优于现有方法，融合结果亦具有更好的主观视觉效果。

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顾礼   宗方轲   李翔   周军兰   杨勤劳   郭宝平  

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受激光惯性约束聚变诊断需求，研制了一款大动态范围高时空性能X射线条纹相机系统。通过优化电子光学设计，改进条纹变像管制作工艺，制作和使用高效器件，综合提高条纹相机的动态范围、时间和空间性能。相机阴极工作长度达30mm，聚焦电压达12kV。借助飞秒和皮秒激光器组建相机静态和动态标定测试系统，测试结果显示，该相机系统空间分辨率大于20 lp/mm，时间分辨率达到5.0ps，动态范围达到2237:1，扫描非线性优于3%。该相机性能优良，可以满足激光聚变研究的时、空、能谱分辨的精密化诊断。

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张雅雅   郭寅   任永杰   尚岳   刘洋   邾继贵  

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光频扫描干涉（OFSI）技术是一种具有广阔发展前景的高精度绝对测距技术，在实际应用中，该技术存在对光程差漂移非常敏感的问题，测量过程中光程差的微小漂移通过放大因子放大，引入显著的测量误差。本文详细分析了由于测量臂光程漂移引入的多普勒效应对测量结果的影响，并根据频移误差放大项的符号与光频扫描方向相一致的特点，使用光频三角波扫描方法对漂移误差进行补偿。实验结果显示，对距离为3.6m的目标进行10次重复测量的标准差从21.51μm减小到2.85μm。另外，与干涉仪的对比实验结果显示，残余误差的标准差由补偿前的18.6μm减小到5.6μm，提高了测量精度。

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史浩东   张新   李英超   江伦   王超   刘壮   姜会林  

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基于节点像差理论，提出了以Zernike多项式为表征函数的光瞳离轴自由曲面光学系统像差分析方法，推导了光瞳离轴自由曲面系统的三阶像散和彗差解析表达式，分析了自由曲面对光瞳离轴系统像差节点分布的影响。根据像差分布特性，有针对性地选取和优化Zernike系数，设计了一个光瞳离轴自由曲面空间天文光学系统，系统有效焦距25 m，口径2 m，视场1.2°×1.2°。自由曲面的引入使系统三阶像散和彗差节点重新回到视场中，不仅平衡了系统光瞳离轴引起的非对称像差，而且有效控制了全视场内点扩散函数（PSF）椭率，减小了星体观测时的测量误差。系统成像质量接近衍射极限，满足使用需求。

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宋庆和   李俊昌   刘志强   楼宇丽   桂进斌  

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相干光成像研究中，相干传递函数是考查相干光成像质量的基本依据。目前的相干传递函数是在特定的近似条件下定义的，因此，基于相干传递函数建立的单透镜系统成像公式只能近似计算像光场的振幅分布。像光场的振幅和相位是同等重要的物理量，本文对单透镜成像系统进行研究，建立了理想像及像平面附近像光场复振幅分布的准确计算公式，给出了离焦像场的振幅和相位分布的计算方法，并进行了实验验证。

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刘丽娜   熊木地  

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针对单一红外或可见光波段成像技术无法满足夜雾天况彩色成像要求的问题，结合红外和可见光成像各自的特点，提出了一种固定区域下的夜雾天彩色视频构建方法。该方法在能见度高的白天利用可见光传感器进行可见光背景图像的构建，在能见度低的夜雾天气利用红外传感器提取出红外运动目标，依据可见光背景图像与原始红外图像的配准参数进行两幅图像的同比例融合，完成彩色视频的重构。实验结果表明该方法能够准确完成包含红外目标的彩色视频构建，充分体现出夜雾天况下运动目标及其所在场景的彩色特征信息，提升人眼对目标与场景的识别和感知。对于图像大小为720×576的视频序列，该算法的运行速度能够达到每秒40帧，满足彩色视频的实时构建需要。

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刘杰   白廷柱   沈学举   窦帅风   林超   陈琪  

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光学加密系统的鲁棒性直接决定了其密文在存储和传输过程中的抗干扰能力，通常从密文抗裁剪和抗噪声干扰两方面来衡量。针对JTC光学并行加密系统的“多图并行加密、任意图像再现”功能特点，仿真并分析了其鲁棒性，结果表明当密文面积受到50%裁剪时，各通道图像解密效果明显降低，部分解密图像与原始图像的相关系数（CC）低至0.2左右。分析其原因并对联合功率谱分布进行优化，仿真结果表明，不仅加密系统的鲁棒性得到显著提升，当密文面积受到60%裁剪时，各通道CC值均大于0.49，且能保持优化前加密系统在抗噪声干扰方面的优势。最后，搭建光学实验系统，验证了加密系统鲁棒性提升方法的有效性。

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杨太平   司福祺   赵敏杰   窦科   周海金   罗宇涵   刘文清  

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地表反照率是研究陆地辐射收支情况、区域及全球气候、地貌等信息的先决条件，对其精确的测量是开展相关研究的前提和保证。由于大气层吸收的影响，地表反照率不能进行直接测量。本研究采用测量垂直向下与向上散射光的方法，结合SCIATRAN辐射传输模型获得地表反照率。基于此方法，本研究在机载平台上进行了观测试验，获取了机载平台上垂直向上和向下的辐亮度值，采用迭代反演方法获得了石家庄到保定地区紫外波段350-395nm的地表反照率，并对不同下垫面、不同波段反照率进行了比较。结果表明，紫外波段350-395nm地表反照率随波长增大而缓慢升高，结果与中等分辨率成像光谱仪（MODIS）数据可达到良好的一致性。不同观测区域对比显示，城区地表反照率大于农田，且城区中心比边缘地表反照率大0.014左右，其差异也随波长增大而升高。

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吴寿川   赵海涛   孙韶媛  

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在单目红外视频深度估计的问题中，考虑到红外视频的深度特征具有单帧图像的独特性和视频全局的连续性，提出了一种双向递归卷积神经网络（Bi-recursive Convolutional Neural Network, BrCNN）进行深度估计。BrCNN在卷积神经网络（Convolutional Neural Network, CNN）能够提取单帧图像特征的基础之上引入了循环神经网络（Recurrent Neural Network, RNN）传递序列信息机制。这使得BrCNN具有卷积神经网络良好的图像特征提取能力，能够自动提取视频中每一帧图像局部特征，同时具有循环神经网络良好的序列特征提取能力，能够自动提取视频中每一帧图像所包含的序列信息并向后递归传递这种信息。本文采用了双向递归的视频序列信息传递机制来估计红外视频的深度，提取到的每一帧图像的特征都包含了视频前后文的序列信息。实验结果表明，相对于传统的卷积神经网络提取单帧图像特征进行的估计，使用双向递归卷积神经网络能够提取更具有表达能力的特征，估计出更精确的深度。

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李素梅   雷国庆   范如  

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针对传统深度图超分辨率重建算法要人工提取特征，计算复杂度较高，不容易得到合适表示特征的问题，提出一种基于卷积神经网络的深度图超分辨率重建算法，卷积神经网络不需要提前针对特定的任务对图像提取具体的手工特征，而是模拟人类的视觉系统对原始深度图进行层次化的抽象处理自主提取特征。算法直接进行从低分辨率深度图（Low resolution depth map:LR）到高分辨率深度图（High resolution depth map:HR）映射的学习。该映射由七个卷积层和一个反卷积层联合实现，通过卷积操作学习丰富的图像特征，通过反卷积实现上采样重建高分辨率的深度图。在Middlebury RGBD数据集上的实验结果表明，模型得到的PSNR较传统双三次插值算法平均能提高2.7235dB，RMSE的值平均降低0.098；较经典卷积神经网络算法（Image Super-Resolution Using Deep Convolutional Networks:SRCNN）PSNR平均提高1.5244dB，RMSE平均降低0.043。

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邢威   张福民   冯维   曲兴华  

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针对高光面物体的三维测量，投影结构光的测量方法会因为光在物体表面发生镜面反射的原因无法得到清晰的编码图像，进而不能解算出完整的三维坐标信息。本文提出应用数字微镜器件（DMD）为核心的新型DMD相机，替代传统的CCD相机，利用DMD的高动态范围成像，去除图像中的过曝光区域,解决CCD采集编码图像过曝光的问题。在传统的单目三维测量系统基础上搭建新的系统，建立了DMD相机的高动态范围成像和三维测量的数学模型，结合格雷码的图像匹配方法，获取物体的三维坐标信息。实验结果证明，该系统对高光面物体的成像具有良好的效果，能够进行高动态范围的三维形貌测量。

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章波   陈飞   段鹏飞   杨春曦   别玉  

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本文针对平板吸收体非对称复合抛物聚光器(PACPC)的结构及特性进行了理论建模、软件模拟、数值计算研究。理论构建了平板吸收体复合抛物聚光器(PCPC)面形结构模型，进一步建立了PACPC结构方程，并获得了解析解。采用光学设计软件TracePro验证了所构建的PACPC面形结构的光学特性。理论构建了PACPC收集太阳辐射能模型，数值计算了PACPC的光学性能，结果表明PACPC系统的年采光量较相同面积的平板吸收体系统提高了15.28%。

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杨霄   牛青林   贺志宏   董士奎  

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以类HTV-2高超声速滑翔飞行器为研究对象，对其飞行弹道点上的红外辐射特征进行了建模仿真分析。综合考虑目标、背景及传输过程的方向、光谱特性，结合传感器性能参数，系统分析了地基平台、浮空器、天基卫星对类HTV-2高超声速飞行器的红外探测能力，给出了不同探测波段、不同探测平台对目标最大探测距离。计算结果表明：目标的红外辐射强度受观测方向影响较大；最大探测距离随探测器的灵敏度提高而增大；中波(3.7-4.8μm、3.0-5.0μm)波段的探测距离较长波(7.7-9.5μm、8.0-12.0μm)波段大。当灵敏度为10-14W/cm2 @(3.0-5.0μm)时，在30km和50km飞行高度上，地基平台最大探测距离分别为567.5km和761.5km，高度35km的浮空平台在其可探测区域内均能探测到目标；天基平台探测时，波段2.70-2.95μm的探测能力要比4.20-4.45μm强。

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廖睿勇   卢麟   朱勇   吴传信   张宝富   于龙强  

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高精度光纤频标传递要对光纤链路引入的相位波动进行测量和补偿，在此过程中引入的频率串扰是影响频标传递性能因素之一。为评估频率串扰对光纤频标传递性能影响，建立了频率串扰对频率传递稳定度的影响模型。在光纤链路温度变化条件下，通过仿真分析和实验研究了频率串扰与稳定度损失之间的关系。结果表明，频标的稳定度损失与串扰信号所占比例的大小和频率有关。串扰信号的占比越小，信号的阿伦方差曲线整体下移，且串扰因子和稳定度损失峰值近似线性关系；频标频率变化时，由于温度缓慢变化的引起的时延缓慢漂移并非只影响频标传递的长期稳定度，而是与频点和时延波动量有关。频率升高时，频率稳定度损失的峰值点向短稳移动。

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林俊国   丛强   许晨   程德文   王涌天  

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视网膜投影显示(RPD)是头盔显示器(HMD)领域的一个研究热点，能够克服传统头盔显示器辐辏聚焦矛盾(VAC)问题。为了使视网膜投影显示小型便携化，本文以MEMS扫描镜为空间光调制器(SLM)设计制造了折反式激光视网膜投影显示系统。首先，介绍了辐辏聚焦矛盾，分析了视网膜投影显示的基本原理。通过传统的视网膜投影显示光路结构，实验验证了以MEMS激光扫描投影为图像源的麦克斯韦观察法原理的可行性，分析并解决了黑斑问题。接着，完成了视网膜投影显示系统的光学设计，分析评价了系统的性能。最后，制造出小型便携式的原型机，原型机瞳距可调，视场角为30°(H)×22°(V)，无畸变，并通过实验对其显示效果进行了验证。

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蔡小天   李霄   赵国民  

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利用COMSOL软件建模来对光参量振荡器进行热分析，发现在大功率泵浦下，晶体的中心轴线附近由于吸收参量光而出现较为明显的温度上升。由于MgO:PPLN晶体的折射率对温度非常敏感，几摄氏度的温升会使参量光产生不可忽略的波前畸变，进而导致光束质量下降。由于晶体的温升是参量光的吸收引起的，这样的温升不可避免，大功率OPO/OPA的光束质量劣化是必然的。

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丛雯珊   余岚   沃江海   张进   徐馨  

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摘要：本文提出一种基于级联MZM的非平衡时间脉冲整形(UTPS)系统的相位编码信号光产生方法。在系统中，高斯脉冲串信号送入非平衡时间脉冲整形系统，通过控制级联MZM的直流偏置和调制深度，实现对除四阶边带以外其他低阶边带的抑制，通过转换射频信号的相位，在输出端将会产生16倍频的相位编码信号，并可通过调整非平衡脉冲整形系统中LCFBG的色散值，实现对相位编码信号频率的连续可调，最后通过仿真实验验证了所提方法的有效性，利用2GHz的射频信号分别生成了32GHz和19.2GHz的二相相位编码信号，并产生了脉冲压缩比和峰值旁瓣比分别为51.18和6.047dB的时长为52ns的相位编码信号，验证了所生成的信号具有很好地压缩性。

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杨天星   赵生妹  

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水下光传输特性是制约水下光无线通信质量的重要因素之一。论文提出一种基于功率谱反演法的海洋湍流随机相位屏模型。以海水折射率波动谱为基础，通过功率谱反演法，将海水介质对光束引起的折射率起伏等效为随机相位屏对光束的影响，并通过相位结构函数和轨道角动量光束在海洋湍流中传输特性验证该模型的有效性。研究结果表明，在偏移量较小时，由随机相位屏模型获得的相位结构函数与该理论值拟合得很好；同时，由随机相位屏模型获得的轨道角动量光束传输特性也与参考文献[13]理论分析结果相一致。

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王俊达   陈颖   陈向宁  

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研究了色散补偿光子晶体光纤（DC-PCF）对双通道光子时间拉伸模数转换器（PTS-ADC）的性能影响。通过理论推导验证了DC-PCF抑制PTS-ADC中产生三阶谐波的原理。设计了一种基于色散补偿光纤的双通道PTS-ADC系统，利用Optisystem软件对该系统进行仿真研究，分别对5组不同的输入RF信号进行模数转换（16.25、20.25、24.25、28.25和32.25GHz），对比DC-PCF和色散补偿光纤（DCF）作为色散介质时系统的有效量化位数等性能参数。仿真结果表明，色散补偿光子晶体光纤能够有效抑制三阶谐波的产生，提高了双通道PTS-ADC的量化精度。

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郭萌   李捷   胡辽林  

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摘要 为分析陶瓷碗表面缺陷的形状、位置及方向等三维信息，本文提出了一种基于多幅图像的局部点云重建方法。该方法首先利用已标定的双目摄像头从任意角度获取多张表面缺陷图片，然后采用FAST+SURF+FLANN图像特征点提取及匹配算法得到准确度高的匹配点对，最后采用从运动中恢复结构（SFM）并结合PMVS算法实现二维表面缺陷的局部三维重建。由于局部三维重建无法很好的描述缺陷方向及位置信息，文中采用手动增加特征点的方法实现陶瓷碗表面的全局重建。结果表明，缺陷重建效果清晰，缺陷位置、方向及形状信息完整。

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李胜强   张梦芝   杨亮亮  

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我们提出了一种用三个带电球电极形成一个光学通道开放、针对弱场搜寻态冷极性分子的静电囚禁方案。我们首先给出了方案图，接着用镜像法推导了空间电场分布的解析解。并借助于有限元软件给出了电场分布的数值解加以比对。我们用经典的蒙特卡洛方法模拟了冷极性分子被装载和囚禁在我们的静电阱的动力学过程。研究了入射分子速度和装载时刻对装载效率的影响，接着我们给出了被囚禁的冷分子的温度。我们的研究表明，装载效率可以达到47.4%， 阱中冷分子的温度为25.4mK。最后我们讨论了此方案在芯片表面囚禁，尤其是静电晶格方面的潜在应用。

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刘洋   佟首峰   常帅   安喆  

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零差相干探测为实现空间激光通信高速率、远距离传输奠定了重要基础。本文对相干激光通信光学锁相环中载波恢复技术展开研究。首先对基于科斯塔斯光学锁相环路载波恢复进行建模分析，得到系统的闭环传函、误差函数及需要恢复的载波信号；然后设计系统采用复合控制，内环借助声光移频器实现快速、小范围跟踪，外环通过环路直接控制激光器拉进快捕带；接着对鉴相器进行分析，为了得到良好的载波恢复和信号解调，设计基于异或门的科斯塔斯环鉴相模块，实现鉴相范围±42°，鉴相增益14.4mV/degree，在环路带宽为1.5MHz时，搭建实验进行测试；最终实验结果表明在码速率5Gbps时，载波恢复、信号解调良好，信号光功率-40.4dBm时，误码率为1.55E-8，随着速率的提高或降低，系统性能虽有下降，但仍能恢复载波信号并解调数据，为零差相干通信实验室验证提供了参考。

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程知   何枫   张巳龙   靖旭   侯再红  

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差分光柱像运动激光雷达的信号噪声直接影响大气湍流强度廓线的反演精度，采用一种有效的去噪方法能够提高雷达探测性能。为了减弱小波-经验模态分解(EMD)联合降噪方法对小波的依赖性，提出利用信号的趋势项先对小波降噪后的信号进行自适应调制，再利用调制后信号进行EMD去噪，即小波-趋势项-EMD方法，趋势项的提取仍采用EMD方法。为了保证调制的有效性，提出适用于大气相干长度(r0)廓线的调制判定准则，并采用去趋势波动分析方法自适应识别EMD降噪的阈值。为了论证所提方法的有效性，将该方法与小波、EMD、EEMD(集合经验模态分解)、小波-EMD等四种去噪方法进行了对比。数值仿真和实验结果表明，在不同噪声强度下，五种方法均能够提高r0廓线的信噪比和大气湍流强度廓线的反演准确性。两种联合方法优于单独方法，小波优于EMD和EEMD，而小波-趋势项-EMD方法进一步提高了小波-EMD方法的去噪能力，为小波-EMD联合去噪方法的改进提供了新思路。

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陈添禹   王明娣   杨桂林   刘凯   施克明  

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摘要：对于目前激光剥线过程中利用激光去除屏蔽层的加工方式存在成本高、精度差、效率低等问题，本文采用YAG激光对线缆屏蔽层进行切割研究。建立了YAG激光剥离金属材料的理论模型。利用ANSYS对激光剥离材料过程进行数值模拟分析，确定试验所需参数，通过YAG激光对RG113线缆金属屏蔽层进行剥离试验，得出功率、扫描速度、脉宽及离焦量对金属屏蔽层激光剥离处的切口宽度、切口深度及表面质量的影响规律；通过正交试验的极差分析，探究各工艺参数对切口宽度、切口深度的影响大小，得出激光功率对绝缘层切口宽度、切口深度及金属屏蔽层切口深度的影响都是最大；激光扫描速度对金属屏蔽层切口宽度的影响最大。

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苏瑞峰   黄湛   朱明智   汪宝旭   吴文凯  

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为了解决机械夹持状态下KDP晶体吸收高能激光束能量导致热应力的问题，从机械结构角度入手对这一问题进行研究。首先，理论分析KDP晶体吸收激光束能量引起的温升，根据理论公式计算KDP晶体吸收的激光束能量，进而计算由此引起的温升。其次，研究机械夹持状态下KDP晶体内部热应力的生成机理，根据弹性力学公式分析KDP晶体温升引起的热应力，同时理论分析机械夹持在热应力生成过程中的作用。接着，采用有限元方法对KDP晶体的温度和热应力进行仿真计算，分别分析KDP晶体温升后的温度分布以及由此造成的热应力分布。最后，分析夹持装置中结构参数对热应力的影响，分别求解热应力随预紧力、摩擦系数和弹性模量三个结构参数的变化规律。结果表明，夹持装置对KDP晶体的机械夹持作用是导致热应力的重要因素，热应力的大小与夹持装置的结构参数有关。

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王惟婧   张福民   冯维   曲兴华  

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为实现基于数字微镜器件DMD（Digital Micromirror Device，DMD）的高动态范围成像系统中的DMD微镜与CCD像素间的高精度映射，本文先后提出了三种不同的像素级映射算法。首先介绍了基于DMD的高动态范围成像系统，并分析了映射原理以及映射的必要性。然后提出了三种不同算法进行映射，包括直接线性变换（Direct Linear Transformation，DLT）算法、非线性多项式畸变拟合算法和BP神经网络算法，并将三种理论方法与成像系统相结合。最后，通过实验进行图片测试得到三种方法的参数并计算出误差数据，其中误差最小的多项式畸变拟合映射算法的均方根误差为1.02像素，即认为该算法可达到像素级映射的目标，该算法拟合了部分畸变误差满足成像系统像素级映射的需求。

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屈东胜   洪延姬   王广宇   王明东  

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基于激光吸收光谱方法，研究了一种新的基于光谱拟合实现气体参数测量的方法。通过拟合谱线的谐波信号实现谱线的积分吸光度、多普勒线宽和碰撞线宽的测量，进而实现燃烧场内气体温度、压强和H2O浓度的测量。通过数值仿真研究了积分吸光度和碰撞线宽对谐波信号的影响，结果表明，谐波信号光谱对积分吸光度的灵敏度近似为1而对碰撞线宽的灵敏度随碰撞线宽的不断增大先增大后近似不变。在样品池中开展了实验研究，其结果表明，光谱拟合测量方法具有较高的测量精度，气体温度、压强和和H2O浓度的测量值与预测值的最大相对偏差分别在4%、6%和5.5%以内。

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岳慧敏   李绒   潘志鹏   陈红丽   吴雨祥   刘永  

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相位测量偏折术是一种针对镜面物体测量的三维测量技术，该技术通常利用正弦条纹获取待测物体的高度信息。测量误差主要来源于CCD相机获取条纹的噪声。获取高质量的条纹有助于实现高精度测量。 相位测量偏折术中的相位误差主要分为两类：CCD相机的随机误差和由照明体与CCD相机的非线性响应函数导致的非线性误差。本文通过分析这两类误差与条纹质量的关系，建立了条纹质量分析模型。计算机仿真与实验验证了该模型的可靠性与正确性。理论分析、仿真与实验结果表明：获取条纹的对比度与相机镜头光圈数、编码条纹的周期和调制度成正比，获取条纹的正弦性与相机镜头光圈数、编码条纹的周期和调制度成反比。根据上述条纹质量分析模型，优化系统参数可获得高质量的条纹。本文的研究成果同样适用于面结构光三维测量其它技术。

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裴琳琳   相里斌   吕群波   邵晓鹏  

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通过偏振成像光谱技术，我们可以获取目标景物的七维空间信息，因其能获取丰富的数据信息，偏振成像光谱技术有着越来越广泛的应用。本文提出一种基于双Amici棱镜的多狭缝偏振成像光谱仪的光学系统设计，系统中采用双Amici棱镜做分光元件，提供宽视场平行光束色散以满足多狭缝的需求。其中，多狭缝的结构是本论文的创新之处，是基于常规的狭缝式成像光谱仪的结构优化改进的。本系统中宽视场的多狭缝光谱仪结构，一定要做好与前置望远物镜的光瞳衔接。两部分光学系统均采用远心结构，以便于光瞳匹配，系统总长279mm，共轴光路，光机结构紧凑。通过MTF、点列图的方式评价光学系统像质，全系统在各个典型视场处：各典型波长的MTF均接近衍射极限，在39lp/mm处达到0.75以上；各典型波长的点列图均在艾里斑以内，接近完善成像。三条狭缝对应三个不同的偏振态，通过推扫获取目标景物的不同偏振信息、空间信息和光谱信息。

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操超   廖志远   白瑜   杨正  

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基于复合变焦光学系统原理，提出了一种新型复合变焦光学系统结构，该结构将连续变焦与两档变焦结合，可以增大变焦光学系统的变焦距范围，实现更大的搜索范围和更远的跟踪距离，建立了新型复合变焦系统光学设计的数学模型。在该模型的指导下，针对长波红外30μm×30μm，320×240非制冷焦平面探测器，设计了一款新型复合变焦光学系统,该系统工作波段为8～12μm，焦距变化范围为10～360mm，在10～60mm时，F数为2，在60～360mm时，F数为4。对光学系统凸轮曲线和性能进行了分析，结果表明，该系统具有变倍比大、结构简单、像质好和变焦轨迹平滑等优点，验证了该数学模型的有效性。

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张啸天   张林   朱卫华   俞波  

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本文采用荧光光谱法、紫外可见吸收光谱法以及同步荧光光谱研究了米格列奈钙与牛血清白蛋白之间的相互作用。根据实验结果得出，米格列奈钙对牛血清白蛋白的荧光有较为明显的猝灭作用，其猝灭机制为动态猝灭，遵循Stern-Volmer 方程；根据F?rster的非辐射能量转移理论，计算出米格列奈钙分子与牛血清白蛋白分子相互作用距离r=5.461nm；用同步荧光光谱技术探究了米格列奈钙对BSA构象的影响，经实验发现，当Δλ=60 nm时，荧光峰位产生了略微蓝移，说明BSA色氨酸残基附近的外围微环境受到了米格列奈钙分子的影响，使外部微环境的极性发生减弱，增强了其疏水性。本文研究成果对米格列奈钙的药物作用机理提供了一定的参考数据。

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刘让   王德江   贾平   车鑫  

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对复杂背景下暗弱点目标和背景杂波特性进行了分析，提出了全方位多尺度的形态学滤波和局部特征准则去干扰的点目标检测方法。首先采用8个方向5×5维度的结构元素提取不同灰度分布的点目标，自适应阈值处理得到目标感兴趣区域，提高信噪比。其次，提出背景边缘点与点目标在局部邻域分布的判决准则，剔除残余背景边缘点。最终采用能量集中度阈值剔除噪点，在动基座平台实验中检测出低信噪比运动点目标。实验结果表明，在复杂背景和低信噪比条件下，提出算法的目标检测概率达到99.8%，同时虚警率为0.1%。与常用的最大中值滤波、高斯差分（DoG）尺度空间法、高斯混合模型等算法对比证明了提出的算法有效性强，对复杂背景抑制作用较好，同时复杂度不高，易于实时实现。

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王鑫   侯志强   余旺盛   金泽芬芬   秦先祥  

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针对复杂跟踪条件下目标的鲁棒跟踪和精确尺度估计问题，提出了一种基于多层卷积特征融合的目标尺度自适应鲁棒跟踪算法。算法首先利用VGG-Net-19深层卷积网络架构提取目标候选区域的多层卷积特征，通过相关滤波算法构建二维定位滤波器，得到多层卷积特征并进行加权融合，从而确定目标的中心位置；然后通过对目标区域进行多尺度采样，提取其HOG特征构建一维尺度相关滤波器，确定目标的最佳尺度。在复杂跟踪条件下的实验结果表明，与6种当前主流跟踪算法相比，该算法取得了最好的跟踪成功率与精度，同时在跟踪过程中较好地实现了对目标快速尺度变化的自适应跟踪，且具有较快的跟踪速率。

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唐军成   钱仙妹   苗锡奎   陈勇  

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采用多层相位屏的数值模拟方法，定量研究了几种典型像差对聚焦高斯光束在湍流大气中传输的轴闪烁特性影响规律。研究结果表明，象散和慧差像差对远场光斑的轴闪烁分别具有较强的抑制和促进作用，较强的慧差和象散像差能使光斑轴闪烁饱和的出现分别提前和延后。湍流较弱时的聚焦高斯光束大气传输光强起伏概率严重偏离对数正态分布，湍流越强，光强起伏概率越接近对数正态分布，且基本满足偏斜度为负，陡峭度为正。弱、中等湍流强度下，像差权重较大时，光强起伏概率分布主要受像差影响；像差权重系数较小时，光强起伏概率分布主要受湍流效应影响，且各像差主要影响光强较弱区域的起伏分布情况。强湍流强度下，湍流效应对光强起伏概率分布占主要作用，趋近于对数正态分布。

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傅思勇   吴禄慎   陈华伟  

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常规的特征保持点云精简方法需计算全部点云的微分信息，但直接计算高密度或含噪点云的微分信息存在一定偏差，导致点云精简效果不佳。为此本文提出一种基于栅格动态划分的点云精简方法。首先对模型进行空间栅格初划分，利用RANSAC法剔除栅格内的干扰点，后采用最小二乘法对剩余点进行平面拟合并计算平整度值，根据平整度值判别该栅格是否细分，实现将平坦区域压入大间距栅格内，特征丰富区域划分为小栅格中。针对小栅格内的点引入高斯函数降低远距离点对特征识别贡献的权重，综合曲面变化度和邻域法向量夹角信息共同识别特征点并保留，大栅格内的点根据栅格间距大小采用不同的采样率采样。通过试验对比随机采样法、包围盒法、曲率法，该算法能较好地保持模型细微特征且避免孔洞的出现，精简后模型的最大偏差为1.502mm，远小于其他三种方法；随着噪声强度的增加，本文精简误差相对较小且变化平缓，在35dB噪声下，平均偏差仅为随机采样法和栅格法的40%，为曲率精简的50%。

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王云鹏   胡以华   雷武虎   郭力仁  

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为实现直升机、螺旋桨飞机和喷气式飞机的激光遥感探测分类，研究了基于时频图的飞机目标微动纹理特征提取算法。根据旋翼微多普勒模型仿真三类飞机旋转部件回波信号，将平滑伪魏格纳维利变换得到的时频分布生成灰度图像。采用OTSU法结合灰度拉伸对图像进行阈值去噪处理，提取目标灰度共生矩阵特征以及Tamura特征，并针对时频图差异进行特征优化，最后使用支持向量机实现飞机目标分类。仿真数据分类结果表明：GLCM特征对噪声表现敏感，经本文方法对时频图去噪，SNR=0dB时的分类正确率可达96.4%。Tamura特征在高信噪比条件下分类正确率较高，但当SNR<5dB后下降明显。因此提取时频图纹理特征可以达到较为理想的飞机分类效果，且利用改进GLCM特征能够实现低信噪比条件下的目标准确分类。

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邹朋朋   张滋黎   王平   汪启跃   周维虎  

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目前对于双目相机标定，现有的方式是先进行单相机标定，通过矩阵变换的方式求得各个相机间的旋转平移关系，再通过优化求得最终参数。非线性优化步骤多，相机内外参数与镜头畸变存在耦合，时间花费较大。本文提出一种畸变矫正与平面单应性矩阵结合的双目相机标定方法。根据“三维空间直线投影到像平面仍然是直线”法则，对于无畸变的图像，直线上任意两点所构成的向量，当方向相同时向量夹角应为零。先基于此特征求解双目相机的畸变系数，再通过平面单应矩阵构造测量矩阵，然后通过矩阵分解求得相机内、外参的初值，最终通过非线性优化求得双目相机的各个参数。仿真和实验结果证明，该方法稳定性高，与传统标定方法精度相当，且计算时间短，标定效率优于传统标定方法。

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张苗苗   孟炳寰   钱鸿鹄   韩琳   陈怀军   王羿   洪津  

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多角度偏振成像仪是一种超广角画幅式的偏振成像传感器，杂散光是影响其辐射偏振测量精度的重要因素之一。为了避免杂散光影响高精度定量参数的反演，需要在实验室对其进行专门的分析、测量和校正。本文根据多角度偏振成像仪的光学系统特点将其杂光分为局部杂光和全局杂光，重点分析了这两种杂光的成因和表现特性，以此为基础构建仪器的杂散光模型，提出了通过分区域照明获取杂光系数矩阵并对待校图像进行分块校正的方法。在未饱和和过饱和两种情况下，通过分矩形区域、分视场二维转动扫描成像的方式，建立了目标区辐射量和其他非目标区杂光量的关系，最终获得11×11区域的杂散光系数矩阵。最后根据实测得到的杂散光系数矩阵对图像进行了校正，结果表明，此校正方法可以消除至少90%的杂散光。

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张立欣   李永倩   安琪   李晓娟  

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瑞利布里渊光时域分析系统存在信号小、噪声大的问题，使得系统空间分辨率与信噪比难以同时提高；将脉冲编码技术引入瑞利布里渊光时域分析系统，可在不降低空间分辨率的前提下有效地提高系统信噪比和布里渊频移测量精度。分析了瑞利布里渊光时域分析温度传感系统的原理，介绍了格雷互补序列的特性，并给出了单脉冲和编码脉冲系统的信噪比表达式；搭建了单脉冲和脉冲编码瑞利布里渊光时域分析温度传感系统，测量了单脉冲瑞利布里渊光时域分析系统的温度传感特性及脉冲编码瑞利布里渊光时域分析系统的空间分辨率和温度测量精度。实验结果表明，由瑞利布里渊光时域分析系统获得的布里渊频移与温度呈良好的线性关系，温度系数为1.109±0.010 MHz/℃；当采用10 ns脉冲宽度、64位格雷编码时，在1.77 km光纤的加温段上实现了空间分辨率1 m、温度测量精度1.39 ℃的传感测量。

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何启欣   刘慧芳   李彬   郑传涛   王一丁  

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本文研制了一种板级多通道半导体激光器温度控制系统，可以应用于混合气体检测中，实现对多个半导体激光器温度的同时控制。该系统硬件上由多通道温度采集模块、数字信号处理器模块、半导体制冷器(TEC)、TEC控制模块组成，软件上采用时间片轮转调度算法和积分分离式数字比例积分微分(PID)算法，实现了对多个半导体激光器温度的实时、精确控制。为了测试系统的性能，采用该系统同时控制中心波长为1.65 μm和1.56 μm的可调谐分布反馈(DFB)激光器的温度，进行了温度控制实验并测试了两个激光器的发光光谱。实验结果表明，系统可以实现对两个激光器温度的同时控制，温控精度为?0.011℃ ~ +0.015℃，响应时间小于3 s。对温控系统的工作稳定性进行了测试，两个激光器连续工作6 h，其工作温度保持恒定。连续10 h测试两个激光器的输出光谱，峰值输出波长未出现偏移。该温控系统体积小、成本低、便于集成、工作稳定可靠，在混合气体检测中有良好的应用前景。

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鲁彦   鲁怀伟   蒲会兰   侯越   罗冠炜  

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为改善全光纤Interleaver的输出特性，提出了一种由带自反馈光纤谐振腔的2×2光纤耦合器作为马赫-曾德尔干涉仪 (Mach-Zehnder interferometer，MZI)输出端耦合器的新型全光纤MZI-Interleaver。推导了该器件的输出表达式，并进行了数值模拟分析。分析结果表明,改进后的Interleaver透射率形态更加接近于方波，阻带抑制和过渡带滚降特性明显加强；与传统的光纤谐振腔辅助MZI-Interleaver相比，在考虑传输损耗的情况下，相干涉的两束光信号不存在幅度差异，降低了传输损耗对全光纤Interleaver消光特性的影响。

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彭新俊   韩军   汤 踊   尚裕之   俞玉瑾  

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针对Census变换易受噪声影响使得立体匹配算法难以获取高匹配精度的问题，提出了一种改进Census变换和异常值剔除的抗噪立体匹配算法。在初始匹配代价阶段，该方法首先将窗口邻域中值作为参考值并通过映射函数控制离群值，提高了单像素匹配代价的可靠性；然后在代价聚合阶段，对动态窗口中初始代价值进行异常值剔除；最后通过视差计算、视差优化得到最终的视差图。在VS2013软件平台上采用Middlebury标准测试图对初始匹配代价、代价聚合、最终视差图这三个阶段进行测试。实验结果表明，该方法的抗噪性能优于现有Census变换算法，且误匹配率达到5.71%。

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李军   陈思佳   雷苗   李娇声   李榕   唐志列  

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近年来，3D成像技术因其逼真的观感而广受关注，随之而来的3D图像的安全问题也逐渐被重视。由于3D图像的数据量非常庞大，导致数据传输处理速度缓慢。所以，如何快速并安全的传输处理3D图像成为了首要的问题。本文提出了一种全光学手段实现的压缩光学图像隐藏技术，它利用光学技术的并行性以及压缩感知理论大大减少了采集时间和采集数据量，为未来实现3D图像安全传输提供可能。本方案首先通过使用改进的马赫-曾德尔干涉仪将秘密图像嵌入到宿主图像中实现图像隐藏，再利用单像素相机方案实现全息压缩成像，将隐藏图像的采集数据压缩到更小。在接收端，通过压缩感知理论和指定的全息重建算法，很好地恢复了秘密图像。仿真和初步实验结果表明，由于使用全光学手段实现并应用了压缩感知理论，使全息图数据采集量大大减少，证明了本方案在全光网络中实现的光学图像传输是安全和高效的。

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孙翯   徐文畅  

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金属纳米线栅是基于像素刻划偏振相机的核心器件，线栅上刻划了与光电探测器像元一一对应的微偏振片阵列，该阵列具有较大的非均匀性，对成像质量有较大影响。针对于这一问题，作者根据纳米线栅的结构与偏振传输理论，推导出纳米线栅像元组级传输矩阵的测量数学模型，并结合矩阵最小二乘法，建立了多次测量以拟合最优传输矩阵的方法。兼顾纳米线栅刻划方式，提出了高空间分辨率的矫正算法。通过作者算法矫正后，偏振相机非均匀性由原来的2 %提升至0.26%。外景成像实验中，目标偏振度图像的信息熵由校正前的5.34提升至15.15。结果表明，作者所提出的算法有效的矫正了纳米线栅的非均匀性，提升了偏振图像质量。

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康乐   张群   陈一畅   刘奇勇  

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基于压缩感知(Compressed Sensing, CS)的下视三维合成孔径雷达（Downward-Looking Three-Dimensional Synthetic Aperture Radar, DL 3D SAR）成像算法可以使用低于Nyquist采样率的采样数据完成平台正下方的高分辨成像。但是已有的算法在跨航向重构时采用的大都是单测量向量（Single Measurement Vectors, SMV）模型，存在着重构耗时长、受噪声干扰大的缺点。该文从单测量向量的推广形式即多重测量向量（Multiple Measurement Vectors, MMV）模型出发，将DL 3D SAR中的跨航向处理与沿航迹向处理顺序交换，利用多重测量向量恢复具有相同稀疏结构的跨航向信号，提出了一种基于MMV模型的DL 3D SAR成像算法。相比于SMV模型的DL 3D SAR成像算法，该算法在运算时间、抗噪性能及重构精度方面均有所提高。通过仿真实验验证了算法的有效性。

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冯文林   邓大申   秦祥   黄国家  

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本文提出了一种基于铜沉积二硫化钨膜包覆薄芯光纤的马赫-曾德干涉型气敏传感器。它是将标准单模光纤与薄芯光纤熔接形成纤芯失配型气体传感器，借由外表面沉积铜的硫化钨敏感膜对硫化氢气体的吸附，将气体的浓度与光谱偏移关联起来，从而达到低浓度硫化氢气体检测的目的。研究表明；该传感器对硫化氢气体的灵敏度为0.0293nm/ppm，且在0-60ppm的硫化氢气体浓度范围内显示出良好的线性关系和选择性。该传感器的结构简单、灵敏度高、易于制造，特别适用于硫化氢气体的低浓度在线监测。

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李哲   张飞   冯海宽   陈丽华   朱小强  

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盐生植物中的盐离子是评价植物营养状况的重要指标，反映植物对盐胁迫的适应策略。本文以艾比湖湿地自然保护区盐生植被为研究对象，利用2016年10月七种盐生植被的叶片盐离子含量数据和对应的叶片光谱反射率数据，分析了盐离子Ca2+、K+、Mg2+和Na+与新型比值植被指数（RVI）、差值植被指数（DVI）和归一化植被指数（NDSI）之间的相关关系，选出最佳波段组合，建立了12个叶片盐离子与光谱反射率的估算模型，并进行精度验证，从中选出最佳拟合模型。结果表明：（1）盐生植被的叶片盐离子含量与原始光谱反射率的相关性较低，且与各波段反射率呈显著负相关主要是Na+。（2）Na+含量 与DVI、NDSI和DVI构建的植被指数相关性最好，相关性均达到0.5以上，波段主要位于近红外与中红外区域。（3）以DVI(R1750,R1480)、DVI(R478,R440)、NDSI(R450,R375)和RVI(R405,R375)为自变量构建的三次多项式分别是Na+、Ca2+、Mg2+和K+最佳的估算模型。（4）以RVI(R1100,R1125)为自变量构建的Na+三次多项式方程的模型相关系数最大（R=0.806），说明该模型的拟合度较高，预测效果较好，可用来实时监测盐生植被叶片的盐分状况，为盐生植被叶含盐量的精确诊断提供了技术途径。

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杨宇翔   康娟   王亚蕊   陈钰琦   李润华  

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为了能够实现对水中有害重金属元素铅的超灵敏快速检测，保证饮用水源的安全，开展了激光诱导击穿-激光诱导荧光光谱分析技术的研究。实验采用木片吸水，将液体样品转换为固体样品的方法来消除采用激光诱导击穿光谱（LIBS）技术直接分析水样品时水对原子荧光辐射以及光学收光系统的影响；同时采用一束可调谐染料激光来共振激发激光等离子体中的铅原子并探测其激光诱导荧光（LIF）以大幅提高其光谱分析灵敏度。在优化的实验条件下得到了水中铅元素的校正曲线，当前实验条件下铅元素的检出限可达到3.2 ppb。结果表明：LIBS-LIF联用技术并结合木片吸水的方法可以直接应用于水环境中的痕量铅元素的超灵敏快速检测，对监控有害重金属造成的水源污染，保证饮用水安全具有较好的应用价值。

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李金华   杨苏辉   赵长明   关哲   张海洋   何东兵  

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本文设计了一种阈值较低的太阳光直接泵浦Nd:YAG固体激光器，该激光器采用有效面积1.03m2、焦距1.2m的菲涅尔透镜为第一级太阳光会聚装置，以分腔水冷型镀金锥形腔为第二级太阳光会聚装置。在液体导光透镜和镀金锥形腔的共同作用下，通过端面、侧面同时泵浦直径5mm、长度75mm的Nd:YAG螺纹晶体棒，获得了连续稳定的1064nm激光输出。利用光学设计软件ZEMAX和激光谐振腔仿真软件LASCAD建立理论模型，通过数值模拟验证实验结果并优化系统设计。该太阳光泵浦Nd:YAG固体激光器最终获得了最高31.5W的激光输出，收集效率为30.58W/m2；激光器阈值为102W，斜效率为4.3%，太阳光到激光的能量转换效率为3.25%。

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宋明珠   曲宏松   金光  

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海面舰船目标的检测与识别对于海面监测与目标打击具有重要意义，弱小舰船目标由于缺少纹理信息且易受到海面阴影，噪声等因素的影响，使得目前常用的检测方法效果较差。本文提出基于通道分离与负值扩展对比敏感函数的海面弱小舰船检测方法。该方法首先构建像素强度通道与噪声-边缘通道的多分辨图像尺度金字塔；之后，构建不同尺度空间下的负值扩展对比敏感度函数，调制对应各位置的权重；最后，利用各空间尺度系数加权获得的两通道视觉显著性，通过通道差分处理实现了含噪图像中弱小舰船目标的快速检测。实验结果表明：与其它五种算法相比较，本文方法具有较高的检测准确率（97.30%）、召回率（84.71%）及综合评价指标（94.49%），同时具备较强的抗噪声能力，适用于含噪海面光学遥感图像中弱小舰船的检测。

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刘松林   薄报学   邹仪宣   夏良平  

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本文提出以聚酯薄膜支撑的超薄金属薄膜结构实现超宽频段的太赫兹波分束器，建立了基于传输矩阵理论的分束模型，分析了结构参数对宽波段太赫兹分束的影响规律。在此基础上开展了分束实验，在太赫兹时域光谱系统测试下获得了与理论趋势一致的实验分束结果，确定了1:1分束条件下的器件结构参数。

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王俊林   张斌珍   段俊萍   王鑫  

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提出了一个极化不敏感的柔性双阻带太赫兹超材料滤波器。采用CST 2015仿真软件对所提出的超材料滤波器结构进行仿真，结果显示该滤波器在谐振点0.131 THz和0.182 THz 处获得了3-dB带宽分别为15 GHz和10 GHz的两个阻带，并且在两个谐振点处的传输系数S21可以达到 -43.56 dB和 -48.76 dB，表现出良好的阻带特性。为了深入研究超材料滤波器的传输特性，分别对该超材料滤波器在两个谐振频率处的电场和表面电流分布进行了仿真分析。最终，为了验证仿真结果的正确性，采用MEMS (微机电系统) 微加工工艺成功制备了超材料滤波器样品，并运用太赫兹时域光谱系统对其传输特性进行测试，总体来说，测试结果与仿真结果具有较好的匹配性。

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林志林   张国良   姚二亮   徐慧  

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为了提升动态场景中视觉里程计的鲁棒性和精确度，提出一种基于运动物体检测的立体视觉里程计算法。首先，建立考虑相机位姿的场景流计算模型，用于表示物体的运动矢量。其次，提出构造虚拟地图点的方法，一方面结合场景流进行运动物体检测，另一方面使运动物体在图像中占比较大时仍有足够匹配点对用于位姿估计。最后，通过局部地图点及虚拟地图点与当前帧特征点的匹配结果，构建考虑虚拟点的非线性优化模型进行相机位姿估计，既保证静态地图点不与运动物体的特征点形成错误匹配，又避免因有效匹配点对过少而导致视觉里程计失效。数据集实验和实际场景在线实验结果表明，本文方法提升了视觉里程计在动态场景中的鲁棒性和精确度。

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郑亮亮   金光   曲宏松   张贵祥  

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针对TDI(time-delayed integration) CCD(charge-coupled device)成像系统多通道间存在响应非均匀问题，开展了基于辐射定标的校正方法研究。首先结合成像系统的信号处理流程，推导了响应非均匀性校正的理论模型，提出了一种基于加权最小二乘的定标校正方法，分别在1/4、1/2和3/4饱和响应处采集三组图像数据，并利用高斯加权函数对三组通道间的校正参数进行加权最小二乘拟合，从而获得优化的校正参数。利用TDI CCD成像系统进行验证，系统的响应非均匀性（1/2饱和处）由原来的4.09%降低至0.85%，并优于两点校正法的1.93%，同时该方法在宽响应域内均获得了良好的校正效果，具有精度高、实用性强等特点，可应用于机载、星载等多种相机载荷，为获取高质量的遥感图像数据奠定技术基础。

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张东阳   赵磊   王向贤   王茹   庞志远   杨华   冯旺军  

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理论上设计了介质光栅金属薄膜复合结构的折射率传感器。用632.8nm波长的TM偏振光激发介质光栅金属薄膜复合结构中的表面等离子体，实现了高灵敏度的折射率传感。运用有限元方法，数值模拟了不同光栅厚度、周期以及折射率分析物条件下角模式的反射光谱。对占空比0.5、金属薄膜厚度45nm的介质光栅金属薄膜复合结构进行了参数优化，最终选取的最优参数为：光栅厚度100nm、光栅周期500nm。在最优参数以及不同折射率分析物条件下，计算了金属薄膜与分析物界面共振角的变化，得到了高达500°/RIU的角灵敏度。以632.8nm 波长的He-Ne激光器发出的激光作为光源，不仅具有操作简单、成本低等优点，而且，其角灵敏度也达到了非常可观的高度，这些优势将在折射率传感方面有很好的应用前景。

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荣锋   梁莹   徐伟  

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双能X射线光栅相衬成像系统具有成像效率高、辐射小、无须步进装置、成像平台简单等优点。本文研究了不同X射线能级下，CsI厚度与荧光透过率，金属铋的厚度与光强透过率的关系。基于以上研究，设计了一种双能分析光栅，阐述了光栅结构及栅条的制作材料，分析了栅条厚度的计算方法。对双能分析光栅成像进行了仿真，结果表明，设计的双能分析光栅可以获得清晰的条纹图像，并具有良好的条纹对比度。将设计的双能分析光栅应用于双能X射线光栅相衬成像系统，对成像系统进行了仿真，成像系统可以获得被测物体的相位一阶导数图像，表明设计的双能分析光栅是有效的。本文的研究成果有利于双能X射线光栅相衬成像系统走向实际应用。

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佟国峰   李勇   刘楠   纪光旭  

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为了提高大规模场景三维重建中精度，在保证算法效率的前提下，提取两种局部稳定不变特征，采用了多特征融合的方法进行匹配。针对基于航拍影像和城市街景图像联合建模的广泛应用性，兼顾联合建模存在的问题，提高特征的正确匹配率，提出了一种基于两种局部稳定的特征进行匹配的方法。首先，提取ASIFT(Affine Scale Invariant Feature Transform)特征点和MSER(Maximally Stable Extremal Regions)特征区域，并对MSER算法进行改进，得到这两种稳定的图像特征并用SIFT(Scale Invariant Feature Transform)特征描述符对其进行描述。然后，利用基于单应矩阵的特征匹配算法进行匹配。最后，利用GPU对特征匹配环节进行并行优化处理。大量实验及对比结果表明，本文算法可以得到两种单一算法2倍以上的正确匹配对。

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方波浪   胡志云   陶波   叶景峰  

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本文针对非线性双线原子荧光技术（NTLAF）测温过程复杂的不足，提出了利用可调谐二极管吸收光谱技术（TDLAS）标定的方法。该方法首先将三个标定常数合并为一个，然后由荧光强度与TDLAS实时路径积分温度迭代求解获得该标定常数，最后获得温度。借助数值方法模拟了利用TDLAS标定NTALF温度的测温过程，分析了不同温度分布及迭代初值对该方法的影响。温度反演结果与传统使用点标定方法的精度近似相同，温度反演误差均小于5%；不同温度分布对该标定方法影响较小；选用合适的迭代初值，总能够获得唯一的标定常数。结果表明：TDLAS能够用于NTLAF温度标定。

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董亚运   毕笃彦   何林远   马时平  

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现有的单幅图像去雾算法大多是基于局部块先验的，去雾结果中存在块效应。在采用增大局部对比度的方法对浓雾区域进行去雾处理时，如果没有经过特殊处理，会增大图像的一些伪影，比如噪声，色彩重叠等，这些都是在原始的有雾图像中几乎不可见，但是在去雾后的图像中被增强，造成了一定的视觉干扰，影响图像质量。针对以上存在的问题，本文提出了一种改进算法。首先采用非局部先验，估算初始的透射图，然后采用正则化的方法来优化透射图，并且将原始图像和去雾后图像的梯度差的范数作为正则化项，抑制噪声干扰。实验结果表明，该算法能够很好地恢复出图像细节信息和色彩，相对于局部先验的方法，这种逐点捕获颜色距离的方法可以更有效地避免块效应，并且能够有效的抑制一些噪声干扰，防止在去雾结果中出现伪边缘以及颜色偏移的现象。本文算法有更好的鲁棒性，在保证图像质量的前提下，提高了算法的运行效率。

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喻珺   徐平   杨拓   李雄超   黄海漩   程冠晓  

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本文提出基于小波变换的OTSDF滤波器(W_OTSDF)算法，对其进行了优化设计，利用小波变换的多尺度与带通滤波特性，提高了平面集成2f光学相关器进行相关识别的相关输出峰值强度和信噪比（SNR）。仿真结果表明，应用于平面集成2f系统中对旋转、缩放、以及旋转缩放同时存在的畸变目标识别时，本文优化设计的W_OTSDF滤波器较OTSDF滤波器在峰值相关能量比（PCE）、峰值旁瓣比（PSR）、SNR整体性能指标均有较大提高，具有更好的识别效果。

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李晨   张旭   屠大维   贾君慧   崔伟   崔伟   张璨  

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基于相位测量偏折术的测量原理，针对移动屏幕偏折术测量方法中的重复标定问题，提出了基于单相机监控的偏折术测量方法。通过辅助相机监控LCD显示屏幕的两个位置，并通过PnP方法和坐标系变换确定LCD显示屏幕在主相机中的位姿关系。通过绝对相位追踪确定对应同一像素的LCD显示屏幕两个位置上的同名相位点来确定入射光线，最终确定法线和梯度信息并根据径向基函数插值法精确重建镜面面形。采用镜面标定法对不具有共同视场的主辅相机进行了标定。该方法只需标定一次，不会产生重复标定误差。仿真和实验验证了该方法的可行性，初步试验结果验证该方法具有较高的检测精度。

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王潇   赵远   杨凤   尹建华  

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基于荧光吸收效率对激发光偏振方向的敏感性提出的偏振荧光显微技术，通过分析受激发光偏振方向调制的荧光强度响应可以获取荧光分子的方向，从而被广泛用于探测生物分子的方向结构信息。为了提高偏振荧光图像序列的获取速度，本文提出利用电光调制对激发光的偏振方向进行控制，配合相机记录偏振荧光图像的高速偏振荧光显微系统。对激发光路的偏振畸变进行测量和有效补偿确保样本平面激发光偏振方向的精确控制。利用巨型单层囊泡样本对实验系统进行了测试，结果表明该系能够以近视频帧率对分子方向信息进行成像，具备监测动态样本分子方向信息的能力。

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马大燕   陈诺夫   陶泉丽   赵宏宇   刘虎   白一鸣   陈吉堃  

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利用TFC光学膜系设计软件，设计出空间用GaInP/(In)GaAs/Ge三结太阳电池的分布式布拉格反射器（DBR）。实验表明由15对Al0.2Ga0.8As/Al0.9Ga0.1As 组成的DBR在中心波长850 nm处反射率高达96%，可以使800～900 nm波段内红外光有效反射后被二次吸收，提高了GaInAs中间电池的抗辐照能力。基于细致平衡原理，结合p-n结形成机理，对原电池结构和包含DBR的新电池结构进行厚度优化，通过对中电池厚度为2.93 μm的原电池结构和中电池厚度为1.2、1.6、2.0 μm的新电池结构辐照前EQE数据进行对比，得出新电池结构基本弥补了基区减薄对短路电流的影响。通过分析两种结构电池辐照前后电学性能，DBR结构的存在明显改善了辐照后电池电流的衰减，并且中电池厚度为1.6 μm的新电池结构辐照后效率高达24.87%，较原电池结构提升了近2%，与2.0μm的新电池结构基本接近，明显高于1.2 μm中电池厚度的新电池结构。

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李韬杰   吴鹏   杨正   尹韶云   杜春雷   汪岳峰  

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薄膜衍射主镜基底面形误差会导致衍射主镜波像差的产生，进而引起衍射成像系统的像质退化，本文基于衍射光线追迹和波前恢复的方法，建立了薄膜衍射主镜基底面形误差所引起波像差的物理仿真模型。并以边缘褶皱面型和中心向外凸出球面面形两种典型的薄膜基底形变类型为例，分别分析计算了矢高均方根（RMS）对衍射主镜成像质量的影响，讨论了这两种典型薄膜形变所引起的主要像差类型，并分析了衍射主镜波像差RMS、面形矢高RMS与光学系统斯特列尔比（SR）的相互关系，为进一步研究薄膜衍射主镜的装配夹持和像差补偿提供了理论支撑。

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曲磊   王康如   陈利利   李嘉茂   张晓林  

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针对移动平台有限的计算资源以及基于彩色图像的道路检测方法在极端光照情况和路面类型变化时存在的不足，提出一种融合彩色图像和视差图像的基于9层卷积神经网络的快速道路检测算法。提出一种数据输入层预处理方法，将视差图变换为视差梯度图以强化地面特征，降低网络深度需求。所提两种网络结构包括双通道后融合网络，用于卷积特征分析，以及单通道前融合网络，用于快速道路检测。实验使用KITTI道路检测数据集并人为划分为普通和困难两组数据集，对所提算法进行实验性对比和分析，结果表明：与基于彩色图像的卷积神经网络方法相比，所提算法在普通数据集上MaxF1提升了1.61%，在困难数据集上MaxF1提升了11.58%，算法检测速度可达26帧/秒，可有效克服光照、阴影、路面类型变化等影响。

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乐孜纯   徐自力   孙琛   杜颖   董文  

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本文设计了一种高效的基于多模干涉（MMI）的椭圆形十字光波导结构，通过增加模式匹配器和调整自聚焦点位置的方法降低损耗。COMSOL仿真表明其在1550nm 波长处能达到96.5%的透射率和小于0.002%的串扰损耗，而传统的椭圆型十字交叉波导的透射率仅为91.2%。并且对椭圆型MMI的成像规律进行了理论分析和仿真验证, 结果表明这种新型椭圆形结构不但在1550nm处表现出高效性，对整个1500nm到1600nm的通信波段都具有非常低的损耗 (< 0.2dB)和串扰(< -42 dB)。这种十字光波导尺寸小、结构简单，只需要在硅上绝缘体（SOI）基底材料上融刻一次即可实现，制备工艺简单，有利于节约成本和批量生产，适合在未来的集成光路中广泛应用。

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陈奕霖   许吉   时楠楠   张雨   王云帆   高旭   陆云清  

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本文研究分析了金属-介质-金属等离激波导布拉格光栅结构中的反对称和对称等离激元模式的色散关系和传输特性。计算分析了金属为银，介质层厚度为700 nm时，不同介质材料情况下两种模式的截止特性及色散关系；在此基础上用布洛赫模式分析法探讨了两种介质交替排列构成的金属-介质-金属波导布拉格光栅结构，反对称与对称模式的能带结构；并用传输矩阵法计算了透射谱，发现结构在通信波段的模式滤波特性；进一步的，讨论了对称模式的截止频率、模式传输特性与材料和结构参数的依赖关系。通过对结构材料参数及几何尺寸的选择及优化，可以实现在特定波段的宽带或窄带滤波及模式滤波功能，该结构在光通信、集成光学领域具有一定的应用价值。

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罗彬彬   王玲玲   张中豪   蒋棚俊   徐杨非   石胜辉   邹雪   鲁姣   赵明富   刘永   吴胜昔  

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本文提出一种基于81°倾斜光纤光栅（81°Tilted Fiber Grating, 81°-TFG）的新城疫病毒(Newcastle Disease Virus，NDV)免疫传感器。首先，简单分析81° TFG传感器的基本原理和传感特性。利用金黄色葡萄球菌蛋白A（Staphylococcus Aureus Protein A, SPA）修饰81°- TFG的表面，然后将自制的高纯度新城疫病毒单克隆抗体通过SPA分子固定于81°-TFG表面，从而制成对NDV的特异性检测传感器。实验结果表明：该免疫传感器对NDV的探测极限在0.1ng/ml~0.2ng/ml之间，检测饱和点为~1.0ng/ml；在0~1.0ng/ml范围内具有良好的线性度（R2, ~0.982），灵敏度为~342pm/(ng/ml)；且该传感器具有良好的可重用性和对NDV抗原的高度特异性，并能用于NDV的临床检测。相对于传统的免疫荧光技术、酶联免疫等生化检测等方法，本文提供的方法具有免标记、操作简便、快速检测等优点。

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孙熊伟   徐青山   蔡熠   石敏   李松  

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复杂的海空背景环境中云层、波浪反射、复杂气象条件等会给海天线检测带来困难。针对复杂背景下海天线检测的环境适应性问题，本文提出了一种基于图像边缘相位编码的海天线检测方法。算法通过双边滤波原理对图像进行保边滤波处理，以高斯拉普拉斯算子增强边缘响应，配合本文设计的高斯核方向滤波器完成边缘相位编码的抑噪和增强，然后以相位组分内扫描线的累积响应强度和海天区域内像素强度分布模式的差异值辨识出最优海天线的位置。实验结果表明，该算法能够有效的检测出不同复杂背景条件下的海天线，具有计算量小和环境适应性强的特点。

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杨福才   杨德东   毛宁   李雪晴  

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充分利用红外图像信息建立有效的观测模型是实现鲁棒红外目标跟踪的基础。影响红外目标跟踪结果的因素除了可见光目标跟踪面临的普遍困难之外，还有更为个性的因素，如边缘和纹理信息缺失、信噪比低和背景噪声影响等。本文提出基于稀疏编码直方图（Histograms of Sparse Codes，HSC）和扰动感知模型（Distractor-Aware Model，DAM）的红外目标跟踪方法，使用K-SVD方法得到过完备字典，并利用该字典计算每个像素点的稀疏编码，然后组成HSC，以此对目标进行表达，同时通过引入DAM增强算法抗背景干扰能力，不仅充分利用了红外图像中运动目标的结构特性，而且能够有效祛除背景干扰。与其他跟踪器相比，在VOT-TIR2015数据集上，该方法在精确度和成功率方面分别获得3.8%和4.4%的提升，具有较高的研究价值和实用价值。

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陆永帅   李元祥   刘波   刘辉   崔林丽  

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霾监测是环境治理中的关键问题之一。目前地面观测站进行霾监测耗费大，基于多光谱遥感的霾识别精度较低。本文将深度学习用于高光谱遥感数据霾监测，提出一种基于深度残差网络（Deep Residual Network, ResNet）的高光谱霾监测方法。利用深度网络提取霾光谱曲线特征，再使用残差学习等方法降低网络训练难度，得到霾监测模型。苏州地区Hyperion高光谱数据集上的实验表明，与其他遥感霾监测方法相比，本文方法的霾识别精度高。

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徐小韵   欧屹   冯虎田   王凯   王瑞  

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为了实现对滑块内滚道型面精度的准确快速测量，提出一种基于激光三角位移传感器倾斜测量的方式。对实现该方式的算法进行推理与验证，同时借助高精度圆棒进行试验验证。首先根据测量系统的特征与滑块内滚道的形状，建立相对应的模型。接着设计相应的算法，计算滑块内滚道的半径，并对测量过程中的误差来源进行标定补偿。然后在内滚道轮廓算法的基础上，计算滑块内滚道的轴线相对基准面的位置与平行度。最后介绍该方案的验证性试验并分析结果。试验结果表明：标准圆棒的测量精度为3.75μm，标准差在2μm以内。试验结果满足5μm的测量精度要求，且该测量方式对标定件与待测件没有位姿要求，具备一定的推广性。

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王丽杰   杨羽翼  

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为了利用近红外光谱技术对牛奶中的脂肪、蛋白、乳糖这些主要成分浓度进行快速检测，论文提出了基于直方图规定化和模糊层次分析法的近红外光谱主成分权重重置预处理方法。针对鲜牛奶样品光谱进行主成分分析降维，确定光谱数据中最佳主成分数，得到各主成分的得分和权重。采用直方图规定化的数学统计思想实现二维光谱矩阵的滤波及净化去噪，利用模糊层次分析方法进行有效主成分信息的权重重置映射，滤掉无关的主成分干扰信息，由此重建光谱。在此基础上，对预处理后的光谱数据进行脂肪、蛋白和乳糖的偏最小二乘1（PLS1）建模，得到脂肪的相关系数为0.992914，预测均方根误差0.094932g/ml，蛋白质的相关系数为0.964740，实际预测偏差0.159913g/ml，乳糖的相关系数为0.958595，实际预测偏差0.248731g/ml。通过模型预测结果可知，这种预处理方法比常规的预处理方法起到更好的滤波、去噪效果，进一步说明将直方图规定化和模糊层次分析法相结合对牛奶近红外光谱进行预处理具有可行性。

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鲁森   杨开明   朱煜   王磊杰   张鸣   杨进  

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扫描干涉场曝光系统中曝光效果与工件台的运动性能密切相关。为制作纳米精度的大面积平面光栅，工件台采用了粗微叠层结构设计，其中微动台是实现工件台运动精度的关键。论文基于扫描干涉场曝光原理，推导了干涉条纹周期测量精度与曝光对比度的关系。针对分光镜移动测量干涉条纹周期的方法，结合周期测量精度需求，分析了微动台定位精度指标，提出了实现微动台x、y、θz三个自由度定位精度的控制器设计方法，并在微动台系统上进行了试验验证。结果表明，微动台x方向定位精度可达±1.51 nm，y方向定位精度可达±5.46 nm，θz定位精度可达±0.02 μrad，满足了扫描干涉场曝光需求和干涉条纹周期测量精度要求。

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闫宗群   谢志宏   陈剑   陈静华   杨建昌  

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为解决测距光谱通道位置和数量选取对氧气吸收衰减被动测距技术测距精度的影响，本文从氧气吸收衰减被动测距技术的基本原理出发，分析氧气A、B吸收带光谱谱线特性；对于吸收带带肩上的光谱通道，利用蒙特卡洛法以拟合非吸收基线与理想基线的误差平方和与相关度为指标，分析光谱通道位置和数量及拟合多项式级次对非吸收基线拟合精度的影响；对于吸收带带内光谱通道，分析不同光谱通道处吸收率大小对测距距离和测距精度的影响。结果表明：在折衷考虑系统实时性和测距精度要求下，A吸收带两带肩上光谱通道各为1个，B吸收带单带肩上光谱通道为2个，位置均宜选择在各带肩靠近吸收带一端；吸收带内光谱通道可根据测距任务中对测程和测距精度的要求灵活选择其数量和位置。因此在无法一次性获取测距波段完整光谱曲线情况下，单目多光谱被动测距系统采用较少的光谱通道和最简单的直线拟合方法，不仅可以保证系统的测距精度而且还可减少滤波片更替和软件计算的时间周期，进而增强系统数据采集和解算的实时性。

       PDF全文 (下载：7)        光学学报 ，2017年第37卷第10期 pp.1001002      

陶芬   王玉丹   任玉琦   丰丙刚   佟亚军   杜国浩   邓彪   孙天希   谢红兰   肖体乔  

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设计并成功研制了单毛细管椭球镜，并通过光学及X射线方法测试它的特性：椭球镜面型误差为15μrad，9keV时聚焦光斑直径为40μm，聚焦光斑发射角为1.86mrad。基于研制的椭球镜，在上海光源X射线成像线站搭建X射线纳米成像系统并实现成像，表明该椭球镜可满足X射线纳米成像的需求。

       PDF全文 (下载：7)        光学学报 ，2017年第37卷第10期 pp.1034002      

王旗   邹辉   韦玮  

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本文基于偏芯熔接技术构建了一种新型马赫-曾德尔干涉（MZI) 原理的应力与折射率光纤传感器。该传感器是由一段单模光纤的两端实施偏芯熔接构成。利用光纤包层模、纤芯模对应力和折射率的敏感特性，实现对外界折射率和应力的测量。研究结果表明：当传感器在施加轴向应力范围为0~500 με时，其近红外透射光谱出现蓝移，在1585 nm附近干涉谷处的应力灵敏度约为-7.00 pm/με；当传感器处于外界折射率在1.331-1.398 RIU范围时，其近红外透射光谱出现蓝移，在1570 nm附近干涉谷处的折射率灵敏度约为-55.223 nm/RIU，且均具有良好的线性拟合效果。该传感器也可应用于温度等其他参数测量，具有非常广阔的应用前景。

       PDF全文 (下载：6)        光学学报 ，2017年第37卷第10期 pp.1006005      

赵渊明   崔庆丰   朴明旭   赵丽东  

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为了解决离轴虚像显示系统中像散对于清晰度的影响，本文提出了一种在全视场范围内消像散的反射面设计思路，并给出了基于微分方程的面型设计算法。设计出的消像散面型可以有效地校正系统各视场的像散，减小弥散斑尺寸。将消像散面型应用在视场为60°×40°的离轴虚像系统中，各视场弥散斑半径均小于艾里斑半径。将设计结果与采用球面和轮胎面时进行对比，可以发现，在采用消像散面的设计结果中，弥散斑均方根半径和像散绝对值在全视场范围内比采用球面时小5倍以上，在边缘视场比采用轮胎面时小5倍以上。

       PDF全文 (下载：15)        光学学报 ，2017年第37卷第10期 pp.1008001      

朱海涛   傅仁利   费盟   王彩霞   季磊  

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本文采用直接敷铝工艺制备了铝/氧化铝复合基板并对其表面进行化学机械抛光处理，运用光学模拟软件Tracepro和热学模拟软件ANSYS对该复合基板封装的LED光源的光学性能和热学性能进行了模拟，并和传统氧化铝基板封装LED进行了对比分析，最后将所制备的复合基板封装成COB型LED光源进行测试。模拟和实验测试均表明：(1)直接敷铝工艺制备的复合基板热传递速度更快，导热性能更加优异，更适合用于大功率LED光源的封装；(2)基于镜面铝/氧化铝陶瓷基板设计的光源比传统氧化铝陶瓷基板光通量大，提高了光效。

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刘成淼   李建欣   朱日宏   崔向群  

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光谱偏振成像技术可同步测量目标的空间信息、光谱成分和偏振特性分量，在天文物理研究、大气成分的探测和生物医学等领域具有巨大的发展潜力。偏振信息测量的同步获取通常牺牲光谱成像的空间分辨率，为避免光谱成像的空间分辨率的降低，本文提出基于双通道剪切干涉的高光谱偏振成像方法。利用双矩形干涉器实现双通道剪切干涉，两个通道分别进行高分辨率干涉光谱成像以及基于微偏振阵列的光谱偏振成像。分析了双通道剪切干涉以及基于微偏振阵列调制的傅里叶变换光谱偏振成像原理，对光谱信息反演方法以及偏振信息提取方法进行了论述。搭建了实验装置，对实际场景目标进行光谱偏振成像实验，获得了目标的高空间分辨率光谱图像以及偏振分量信息。研究表明，该高光谱偏振成像技术可以在进行偏振成像测量的时同步进行高分辨率光谱成像测量。

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范伟   刘东晓   钱凤   巫殷忠   席涛   税敏   韩丹   谷渝秋  

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啁啾脉冲频谱干涉仪是一种单发超快诊断仪器，其中采用大啁啾量的参考、探测脉冲并准确测量其频谱电场是仪器同时实现超高时间分辨和大量程测试的关键因素。本文基于变换极限飞秒脉冲和啁啾脉冲之间的频谱干涉，通过理论和数值计算研究提出了一种线性光学测量方法，用于大啁啾量脉冲的频谱相位测量，该方法称为非对称频谱干涉法。研究表明，当利用非对称频谱干涉法测量啁啾脉冲频谱干涉仪中的啁啾脉冲频谱相位时，时间延迟的平移误差和相对较小的飞秒脉冲啁啾会使测量结果产生一阶相位误差，并由此导致频谱干涉仪测量时域信号的结果产生时间上的平移，但是所测信号的相对时间演化过程不受其影响。

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田棋杰   李周   常松涛   何锋赟   乔彦峰  

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目标温度较高且距离成像系统距离较远时，目标像在探测器靶面上占据多个像元且输出灰度易饱和，传统的点源目标和面源目标处理方法无法适用。针对上述问题，提出一种高温小目标辐射特性测量方法，并通过外场实验验证了该方法的有效性。首先建立测量系统的高温定标模型，并修正平行光管透过率对定标模型的影响。然后，考虑目标能量虽弥散到多个像元但是到达探测器靶面的总能量不变，提出一种针对高温小目标的辐射特性测量方法。最后，采用Φ600mm红外辐射特性测量系统进行外场高温小目标辐射测量实验，实验结果表明，考虑大气透过率和大气程辐射后，该方法可以实现对远距离高温小目标较高精度的测量，验证了该方法的有效性。

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丁伟利   王明魁   谷朝   王文锋  

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随着信息物联网的发展，QR码的应用越来越多样化，传统的单个QR码识别和应用已不能满足现有需求，因此本文提出一种对多目标QR码校正方法。对图像进行二值化，利用QR码自身符号特征进行定位，结合自身符号特征和连通区域标记算法对图中的多个QR码进行分割。接着通过轮廓跟踪获得QR码探测图形边界，并利用几何关系获得探测图形上的三个顶点。结合探测点和三个顶点的关系，获得第四个顶点，最后用逆投影变换依次对每个QR码进行校正处理。本文使用C++语言对算法进行实现，并用Zbar对校正后的QR码进行识别测试。实验结果表明，提出算法能够快速实现对多目标QR码的校正，识别率高，且能克服不同光照、背景干扰影响，具有较好的鲁棒性。

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周东平   董毅(交大)  

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在全光纤电流传感器(Fiber Optic Current Sensor, FOCS)的传感光纤部分中，需要将光从线偏振态转化成具有一定椭圆度的椭圆偏振态，传统的做法是使用一段1/4拍长的保线偏振光纤来实现，即1/4波片，但由于其在工艺上很难精确重复，严重影响了FOCS的产能，本文描述通过一段变螺距的高双折射光纤实现偏振态转换的功能，其具有与传感光纤部分制作时一次成型，重复性好，对温度不敏感等特点。但由于其固有的长度远远长于1/4波片且其自身也具有电流传感特性，影响了传感光纤的闭环结构，使得电流测量值受被测导体位置或者外部磁场的变化而产生微小的变化。在此背景下，本文提出了两种不同的结构来优化传感光纤环的抗干扰性能，在实际的使用中都取得了理想的效果。

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李勃   佟首峰   张雷   刘禹彤  

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深空激光通信技术是未来深空探测领域的关键技术之一。为了通过水平大气能见度判断可实现的最大通信速率，基于Mie散射理论和脉冲多路径效应，建立了通信速率与水平大气能见度的数学模型；通过蒙特卡罗仿真，得到了800nm和1550nm波段的气溶胶散射粒子反照率和相位函数，给出了2~25km能见度下两个波段产生的脉冲展宽大小曲线，计算了初始脉宽、PPM调制元数、水平大气能见度对最大通信速率的影响。结果表明，1550nm波段具有更好通信效果，随着水平能见度的增大，可实现的最大通信速率也在增加，且在良好的水平能见度下，选择小的初始脉宽和较低元的PPM调制，能最大程度上提高深空激光通信速率。研究结果为深空激光通信速率的选取与权衡提供了理论依据。

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崔岩   赵金勇   关乐   褚金奎   张西光   刘慧  

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本文研究了黄海海域的天空光偏振分布模式，分析了海洋上空日光和月光的偏振特性分布规律以及云层对其产生的影响。首先基于瑞利散射理论对日光和月光的偏振模式进行仿真，然后利用图像式全天空偏振模式测试系统对黄海海域的天空偏振模式进行测试，分别将日光和月光的偏振测试结果与对应的理论仿真偏振模式图进行对比，并重点分析子午线方向和中性点的异同。结果表明：测试得到的日光和月光的子午线的方向和对应的理论模式基本一致；日光时测试得到的偏振模式中性点和理论仿真基本相同，但是月光时得到的中性点和理论仿真有明显不同，在民用暮光阶段天空光的偏振模式会受到月光和日光的双重影响。同时云层会影响偏振方位角和偏振度的观测，致使测试仪器目前无法识别部分区域的偏振分布结果。

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孙俊杰   王泽锋   王蒙   奚小明   陈金宝  

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利用π相移光纤光栅的温度可调谐原理，使用半导体制冷器（TEC）温度控制模块和制冷片控制π相移光纤光栅的温度，从而改变其中心波长。随着温度升高，π相移光纤光栅的中心波长向长波方向线性漂移，温度从0℃变化到95℃时，中心波长从1548.921nm变化到1550.664nm，波长改变量为1.743nm，灵敏度约为18.35pm/℃。为了验证π相移光纤光栅温度调谐特性的应用，采用反射谱与其匹配的高反光纤光栅构成了C波段环形腔光纤激光振荡器，利用π相移光栅的窄带滤波特性实现了窄线宽激光输出，并首次通过控制π相移光栅的温度实现了输出激光波长的连续调谐。本文为实现可调谐窄线宽光纤激光器提供了一条简单可行的技术途径。

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李保磊   张萍宇   李斌   莫阳   孟博   张耀军  

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双能CT投影分解是双能CT预处理重建算法的关键步骤。采用迭代算法求解双能积分方程组时，迭代初值的选择对迭代的收敛性影响很大。基于此本文提出了一种优化迭代算法，在计算双能基材料投影查找表、进行系统标定时，依据高低能投影数据的数值范围，设定一定的步长，按照高低能投影值的大小顺序依次求解对应的基材料投影，且上次的收敛结果作为下一次迭代的初值，可以有效提高迭代的收敛性，实际的实验结果验证了优化迭代算法的有效性。

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李晓龙   陈永华   于非   姜静波   贺岩   陈卫标  

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激光雷达回波中的多次散射量，决定了衰减系数K_Lidar的物理意义，从而对水体光学特性的反演产生影响。目前的海洋激光雷达理论中，Walker和McLean提出的Walker-Mclean模型，和Feygels等人提出的“多次前向-单次后向散射”模型被广泛应用，且均以公式形式表达多次散射分量。然而，这两个模型针对激光在水体中传输过程的物理描述仍存在差异。根据水下激光传输机制，分析不同模型中多次散射因子的等效性，并将其多次散射项进行对比，讨论利用这两个模型反演水体光学特性的异同。以Petzold实测的水体散射相函数作为参照，对比其模型的散射相函数发现，Walker-Mclean模型形式更为符合实测情况。“多次前向-单次后向散射”模型适应于前向散射极强的介质，在激光刚进入水体时，其水体光学特征参数反演值会偏低，而随多次散射次数增加，其值会出现偏高。

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王磊   李思坤   王向朝   杨朝兴  

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全芯片多参数联合优化是光刻分辨率增强技术的发展方向。本文提出了一种基于粒子群优化算法的光刻机光源掩模投影物镜联合优化方法。将由像素表征的光源、由离散余弦变换基表征的掩模及由泽尼克系数表征的投影物镜编码为粒子，以图形误差作为评价函数，通过不断迭代更新粒子，实现光源掩模投影物镜的联合优化。在标称条件和工艺条件下，采用含有交叉门的复杂掩模图形对本文所提方法的仿真验证表明，图形误差分别降低了94.2%和93.8%，有效提高了光刻成像质量。与基于遗传算法的光源掩模投影物镜联合优化方法相比，该方法具有更快的收敛速度。此外，本方法具有优化自由度高和优化后掩模可制造性强的优点。

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丁文杉   毕笃彦   何林远   凡遵林   吴冬鹏  

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针对传统融合方法融合后目标轮廓模糊和细节不突出的问题，本文提出了一种在shearlet框架下基于邻域结构特征的红外与可见光图像融合方法。首先通过shearlet变换对源图像进行分解得到与源图像同大小的高频和低频子带系数；其次，为防止融合后图像边缘模糊，在低频子带系数上采用几何距离与能量距离加权的融合规则，同时为更好地保留源图像的细节信息，对高频子带系数采用灰度差异与梯度距离加权的融合规则；最后经过shearlet逆变换得到融合后图像。通过实验对比发现，在视觉效果方面，本文方法能有效的提取红外目标信息、保持可见光图像信息。实验结果表明，本文方法在保留图像轮廓信息的基础上，凸显了目标信息，有效提高了融合效果。

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罗帅   陈丽霞   张彬  

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在自适应波前校正过程中，变形镜（DM）受驱动器循环机械驱动作用会产生疲劳累积损伤。利用有限元方法对变形镜的校正过程进行模拟，建立了变形镜在波前校正过程中的应力分析模型，并结合Miner疲劳累积损伤理论，计算了变形镜的疲劳寿命。在此基础上，重点讨论了变形镜结构参数对影响函数的影响，进而对变形镜疲劳寿命的影响。研究结果表明，对于给定的畸变波前，当变形镜单元数相同时，极头采用三角形排布方式时变形镜交连值最小，变形镜的疲劳寿命最长；极头采用正方形排布方式时变形镜交连值最大，变形镜的疲劳寿命最短。此外，当极头的间距增大时，变形镜交连值会随之减小，致使变形镜的疲劳寿命增大。当极头间距相同时，增大极头的半径和减小极头的长度会使变形镜的交连值变小，变形镜的疲劳寿命也会变短。总的来说，极头间距变化对变形镜疲劳寿命的影响程度大于极头本身结构参数变化对变形镜疲劳寿命的影响，且极头间距一定时，不同的排布方式对应的极头数目不同，变形镜的极头数越多，疲劳寿命越短。

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徐继伟   刘东   谢晨波   王珍珠   王邦新   钟志庆   马晖   王英俭  

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本文在构建355nm、532nm和1064nm三个波长的后向散射效率因子与355nm和532nm两波长的消光效率因子查算表的基础上，利用正演计算出气溶胶的三个波长后向散射系数与两波长消光系数（3β和2α）通过非线性拟合的数学方法，模拟反演了对数正态“单峰”分布情况下气溶胶的谱分布参数，结果表明：该方法可以反演得到“单峰”分布的气溶胶谱分布参数，不同初始值对于反演结果的影响较小。复折射指数对于谱分布的反演起到重要作用，当实部和虚部分别具有±1步长范围内的不确定性时，给反演得到的粒子数浓度，几何标准偏差和峰值半径三个参数带来的相对误差分别是20.32%、33.50%和24.72%，其中实部的贡献更大。本文为多波长激光雷达反演气溶胶谱分布垂直廓线研究奠定了理论基础。

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张心宇   程书博   陶少华  

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本文提出并验证了斐波那契波带片（FiZP）具有三维光学捕获的功能。文中分析了FiZP在三维光镊应用上的优势并详细说明了FiZP的设计方法。文中还对FiZP光束的光场分布进行了理论模拟，并对光束的焦点特性作了重点研究。由于FiZP光束在光轴上具有两个相距较近的主焦点，且焦点的强度相当，光束也具有自恢复特性，故FiZP光束能够在不同平面同时捕获微粒并且可以对微粒实现焦平面上的自由移动。文中设计并搭建了三维光镊系统，利用空间光调制器（SLM）产生了FiZP光束，并利用该光束实现三维捕获与焦平面上的移动。FiZP光束可应用于构建三维光镊，具有其它的一些潜在应用价值。

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孟鑫   李立功   韩顺利   侯喜报   张冰   江升  

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近红外光谱仪是重要的光学分析仪器，在多个领域具有重要的应用价值。为实现近红外波段高动态、可调谐光谱分辨率探测，研究并设计构建了基于准Littrow结构的光栅光谱仪。系统采用单光栅双路结构，并设置入射狭缝、中间狭缝和出射狭缝。光束以准Littrow角两次经过平面光栅，能够有效的消除出射光斑的空间色散效应，减小出射光斑的几何尺寸，进而有效的抑制光谱信号的边模噪声和杂散光强度，提高获取光谱信号的动态范围。利用Zemax软件进行光学系统设计仿真。在此基础上，研制了实验室用近红外光谱仪，包括光机模块、控制分析模块和探测模块，系统的工作谱段为600~1700nm。经过光谱定标和相对辐射定标后，利用搭建系统对窄带宽激光光源进行探测，系统最高光谱分辨率优于0.05nm，测试得到系统的动态范围在±1nm范围内优于70dB。

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陈彩花   杨国辉   蒙丽丽   张丽霞   梁利芳  

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利用高温固相还原法合成Ca12-x-yMxAl14O32F2 : yEu（M = Mg, Sr, Ba）体系，利用X射线粉末衍射和荧光光谱表征所合成样品的物相及荧光性能，分析碱土金属离子掺杂对Eu3+还原Eu2+的影响、Eu3+- Eu2+共存情况及相应的荧光性能变化。研究结果表明，在Ca12Al14O32F2: Eu样品中掺杂一定浓度Mg2+不利于Eu3+的还原，而掺杂一定浓度Sr2+或Ba2+有利于Eu3+的还原。改变碱土金属离子的掺杂浓度，可以调节Eu3+和Eu2+的浓度比例，调整蓝光发射和红光发射的强度比，进而调整样品的发光颜色变化为蓝色-淡紫色-蓝绿色。

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陈斐楠   陈晶晶   戚俊  

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借助于模拟仿真基于散射势理论和弱散射一阶波恩近似条件，研究了亚波长球形散射粒子的中心位置偏离和边界条件变化对散射隐失场的光谱密度变化的影响。通过对散射光近场分量进行角谱展开分析，导出隐失场复振幅的二重积分表达式。据此，设定不同中心位置偏移矢量和边界条件的散射体参数，利用数值积分方法对角度和径向参量积分，得出隐失场光谱密度与散射体参数之间关联分布特征。结果显示在散射体有效半径之内散射隐失场包含有关散射体中心位置和边界条件的特征信息，而这一特征信息将随传输距离的增大而很快削弱以致消逝。所得结果有助于空间结构复杂的微小粒子的探测和结构反演等实际应用的发展。

       PDF全文 (下载：1)        光学学报 ，2017年第37卷第10期 pp.1029002      

杨兰   王敏帅   徐恭勤   周雄图   郭太良   叶芸  

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在单圆孔电极液晶透镜基础上进行结构改进形成双层非对称新型液晶透镜。结合几何光学和液晶理论，提出以透镜短焦距为优化目标，利用ZEMAX模拟并优化该双层结构液晶透镜参数。由ZEMAX分析可知，在低驱动电压2.5-20 Vrms范围内，0°、3.5°、5°视场角中，双层结构透镜比单层结构透镜可获得更宽的调焦范围，短焦焦距f从19.6172 mm缩小到9.9059 mm；像差显著减小；该光学调制传递函数（MTF）为0.6时，径向分辨率从12.06 lp/mm提高到21.02 lp/mm，提高一倍，图像解像力和清晰度显著提高，并且高频部分MTF由0.1增加到0.3，最后测试实验验证了20Vrms时，双层结构液晶透镜衍射光斑亮度最集中。

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王帅   孙华燕   郭惠超   都琳  

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激光点云分割是激光点云处理的重要步骤。本文将激光点云看作分布于三维欧式空间的线性与非线性混合流形，提出了一种基于混合流形谱聚类的自适应点云分割方法。采用混合概率主成分分析法构造M个主成分分析器组成混合概率模型描述整个点云，得到点云的邻接矩阵；将点的几何特征在谱空间进行降维嵌入，用N-cut得到描述点的分割特征的多维向量；最后结合类间类内划分算法自适应分割点云。实验结果表明，本文算法在较宽预设参数范围分割结果稳定，且能较好符合目标几何结构，对多种点云的分割准确率均达到了80%以上；在对点云添加均值为0标准差为0.01的高斯噪声与0.25倍数量的离群点干扰的情况下，本文算法表现出了良好的抗噪性；将本文算法应用于切片式激光三维成像的卫星模型点云也取得了较为理想的分割结果。

       PDF全文 (下载：3)        光学学报 ，2017年第37卷第10期 pp.1011001      

王卓   武保剑   文峰   周星宇   邱昆  

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推导了磁光非线性光纤萨格纳克（Sagnac）结构的传输矩阵，可用于分析光纤的双折射、磁光效应和非线性相移，偏振控制器状态，以及整个光纤环总损耗对Sagnac透射率的影响。实验研究了Sagnac结构磁光调制和非线性光控光开关功能。在0.0177T磁场作用下，磁光调制度可达17.05dB，理论分析与实验数据吻合。当时钟泵浦控制信号的峰值功率为28.2dBm时，光控光开关消光比可达25.8dB，进一步施加磁场可使开关消光比提升0.7dB。光控光Sagnac结构的磁场响应，一定程度上可以借助于偏振控制状态进行等效分析。

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吴华明   肖永生   黄丽贞   肖文波   段军红   徐欢欢   马林飞   刘宪爽  

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本文主要探讨了一种基于多层多齿谐振光栅结构的高性能偏振无关反射镜。得益于TE(电场的振动方向平行于光栅齿)和TM(磁场的振动方向平行于光栅齿)波的泄漏模谐振的共存及相互作用，理论及实验分析表明，该器件在1.65~1.72μm较宽的频谱范围内，具有0级反射率大于97%、角度带宽约为24.6°、插入损耗(insertion loss, IL)小于0.25dB，以及偏振相关损耗(polarization-dependent loss, PDL)小于0.18 dB的优越性能。另外，我们还通过严格耦合波分析方法，数值验证了此器件在现有工艺误差范围内表现出比较好的工艺容差性。

       PDF全文 (下载：2)        光学学报 ，2017年第37卷第9期 pp.0913001      

陈颖   罗佩   田亚宁   刘晓飞   赵志勇  

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基于表面等离子亚波长结构的传输特性，提出一种含金属双缝的金属-电介质-金属(MDM)波导耦合环形腔结构。由金属双缝波导谐振腔形成的较宽的连续态和由环形谐振腔形成的较窄的孤立态耦合干涉相消，形成Fano共振。结合耦合波理论，分析了结构形成Fano共振的传输及相位特性。采用有限元分析法对结构进行模拟仿真，定量分析了结构参数对结构慢光特性的影响，实现结构参数优化。结果表明，优化后的结构群折率可达到205。该结构能为集成等离子慢光器件的设计提供有效的理论参考。

       PDF全文 (下载：0)        光学学报 ，2017年第37卷第9期 pp.0924002      

孙诗晴   初凤红  

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应变、温度的改变能够使光纤布拉格光栅（FBG）反射波中心波长发生漂移，把FBG与超磁致伸缩材料（GMM）结合可以对电流实现测量，但是温度和应变的交叉敏感严重影响了测量电流的精度。神经网络具有强大的非线性映射能力，能够自适应的发现传感器内部规律从而对温度进行有效补偿。本文针对神经网络容易陷入局部极小值的问题，用遗传算法对神经网络的权值阈值进行优化，能够在全局范围内更快速准确地找到权值阈值的最优解。针对样本较少的问题，采取K折交叉验证的方法，提高了网络预测的可靠性。经实验验证，优化的神经网络对电流预测的均方误差为0.0038，提高了FBG电流传感器的测量精度。

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汪步斌   周宾   王浩   熊涌泉   王一红   祝仰坤   王式民  

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可调谐二极管激光吸收光谱技术中的波长调制方法具有适应恶劣现场环境、灵敏度高等特点，在气体浓度测量方面得到了广泛的应用。前人研究结果表明三角波调制方式与常用的正弦波调制方式相比具有灵敏度更高的优点，但一般采用三角波调制结合标定的方式来实现气体浓度的测量。本文提出了基于三角波调制的免标定波长调制方法，建立了分布反馈式激光器(DFB)在三角波调制下的时间频率响应模型。实验结果表明使用本文提出的时间频率响应关系式，标准具信号拟合结果的相对残差小于0.4%，一次谐波归一化二次谐波信号拟合结果的相对残差小于1.2%，证明了该模型的可行性，并实现了基于三角波调制的CH4气体浓度的免标定测量。

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潘林超   葛宝臻   张福根  

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激光粒度仪传统样品池由于存在全反射，只允许小于液体(通常为水)—空气界面临界角的散射光出射，导致亚微米颗粒的测量精度较差。为了扩展散射角的接收范围，提高激光粒度仪对亚微米颗粒的测量精度和分辨率，本文提出了一种结构简单的环形样品池方法，该方法理论上能够连续无缝地接收0°-180°的散射光，相比于现有突破全反射限制的方法，具有散射角接收范围宽、测量下限低的优势。基于环形样品池测量方法，搭建了新型激光粒度测量实验装置，并对 50 nm、100 nm、200 nm、400 nm的标准粒子样品以及由它们组合而成的混合样品进行了测量实验，并与等同传统样品池的测量结果进行了比较，环形样品池方法能够准确分辨出D50比值为1:2的标准粒子混合样品。结果表明，环形样品池方法对亚微米颗粒具有测量下限低，测量精度、分辨率和可靠性高的特点。

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帖栋修   刘博   王旭平   陈臻  

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钽铌酸钾（KTa1-xNbxO3；简称KTN）晶体作为一种性能优良的多功能晶体，具有显著的二次电光效应。在应用该晶体进行电光调制的实验过程中，发现了一种基于该晶体的电控双折射效应。为了对这种电控光束偏转分离现象做出解释，运用了钽铌酸钾晶体的二次电光效应原理和菲涅尔方程建立了光束分离偏转的数学模型，从理论上阐明了该现象产生的原因，给出了非寻常光的偏转角度和电压之间的函数关系。并进一步通过实验测量了钽铌酸钾晶体的电控双折射现象，对相应理论进行了验证。实验表明在532nm激光斜入射的情况下，铌酸钾晶体具有明显的电控双折射效应，和较大的非寻常光偏转角。

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金泽芬芬   侯志强   余旺盛   王鑫  

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为提高视觉目标跟踪算法的鲁棒性，提出了一种基于协方差矩阵的多特征融合跟踪算法。在量子遗传算法框架下，本文采用区域协方差描述子对颜色、边缘和纹理特征进行了融合，并采用了一种快速协方差交叉算法进行模型更新。算法综合利用了区域协方差描述子维数较低、量子遗传算法收敛速度快且全局寻优能力强和快速协方差交叉算法快速计算的特点，极大地提高了融合、匹配与更新过程的运算效率，实现了快速、有效的多特征融合跟踪。实验结果表明，本文算法能够有效应对遮挡、旋转、形变和运动模糊等多种复杂变化的干扰，实现对目标的快速鲁棒跟踪。

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姜雪芹   叶勤   林怡   李西灿  

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摘要：土壤含水量的高光谱反演是当今研究的热点，本文以土壤多样化的陕西横山县为研究区，通过野外采集土壤样品，室内利用ASD Field Spec FR地物光谱仪测定土壤样品光谱，采用称重法计算出土壤样品含水量，并分析了不同含水量土壤样品的光谱特性。针对土壤含水量光谱反演中光谱反演因子的构建问题，在研究FD-PCA、WPT-FD-PCA反演输入因子生成方法及存在的不足的基础上，提出了基于谐波分析的WPT-FD-HA-PCA的反演输入因子构建方法。以上述3种反演输入因子为基础，建立了土壤含水量反演的FD-PCA-BP、WPT-FD-PCA-BP、WPT-FD-PCA-HA-BP三种BP反演模型。通过比较土壤含水量实测值与三种反演输入因子的反演结果，得出WPT-FD-PCA-HA-BP模型的反演精度最高，决定性系数R2达到0.9599，均方根误差（RMSE）为1.667%，其反演结果明显优于其他两种模型，说明：通过小波包变换和谐波分析能有效的抑制光谱噪声并压缩信号，在一定程度上明显提高了土壤含水量反演精度。

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张鹏飞   乔春红   冯晓星   李南   黄童   范承玉   王英俭  

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高能激光在大气中传输时，热晕效应是限制激光能量传输效率的重要因素。本文针对序列长脉冲激光，提出了衡量序列长脉冲热晕效应强度的热畸变参数，建立了序列长脉冲激光热晕效应数值仿真模型，并进行了实验验证。通过对比分析仿真和实验结果，表明在光斑形态、光斑大小方面实验结果与仿真结果取得较好的一致性，从而验证了序列脉冲热晕效应数学物理模型及仿真算法的可靠性。在此基础上，通过改变大气参数及发射系统参数进行了大量的数值仿真，得出序列长脉冲热晕效应引起的光斑扩展与热畸变参数的定量关系：序列长脉冲热晕效应定标规律，为实际的工程应用提供一定参考。

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刘峰   沈同圣   马新星  

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针对复杂海面背景舰船目标单一波段下识别准确率低的问题，提出了一种基于卷积神经网络的融合识别新方法，该方法提取可见光、中波红外和长波红外三个波段舰船目标特征进行融合识别。模型主要分为三个步骤，首先，通过设计的6层卷积神经网络，可以同时对三波段图像进行特征提取; 然后，利用基于互信息的特征选择方法对串联的三波段特征向量按照重要性进行排序，并按照图像清晰度评价指标选取固定长度的特征向量作为目标识别依据; 最后，通过额外的2个全连接层和输出层进行回归训练。本文采用自建的三波段舰船图像数据库进行模型的训练和测试，共包含6类目标，5000余张图像。实验结果表明: 提出的融合识别方法识别准确率达到84.5%，相比单波段识别有明显提升。

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刘华松   杨霄   刘丹丹   姜承慧   季一勤   张锋   王利栓   姜玉刚   陈德应  

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光学薄膜常数的测试是薄膜光学技术领域内重要的研究内容。本文采用离子束溅射沉积技术制备了Ta2O5和HfO2薄膜，基于椭圆偏振测量技术，通过变换入射角度(10°-80°)研究了折射率、膜层厚度和表面层厚度与测试光斑大小（13.37mm2-72.37mm2）的关系：随着样品表面测试光斑尺寸的增加，呈现了薄膜折射率变小、膜层厚度增加、表面层厚度增加的变化趋势，HfO2薄膜折射率相对变化0.9%，膜层厚度相对变化0.7%，Ta2O5薄膜折射率相对变化0.7%，膜层厚度相对变化0.5%；对于60°入射角椭偏测量结果分析，使用轮廓仪测量表面粗糙度验证了表面层厚度，并通过反射光谱法验证了折射率和物理厚度的光斑效应。研究结果表明，光学薄膜的折射率与厚度具有横向弱非均匀性，这种弱均匀性可通过变角度的椭圆偏振法测量获得，大尺寸的测试光斑对折射率和物理厚度非均匀性起到了弱化作用。

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王祥   周建忠   黄舒   盛杰   郑阳   Emmanuel Agyenim-Boateng   郭华锋  

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摘要：为研究激光喷丸对TC4钛合金抗氢脆性能的影响，首先对TC4钛合金试样表面进行激光喷丸处理，随后在1mol/L的H2SO4电解液中对试样进行电解充氢。采用应力测定仪和显微硬度计分别测量喷丸试样充氢前后的表层残余应力和显微硬度，进行了充氢试样的室温拉伸性能测试，并对其断口形貌进行了SEM观测。结果表明，激光喷丸试样表面产生了幅值为-327MPa的残余压应力，电化学充氢后表层残余压应力降低了9.17%；喷丸与未喷丸试样在电化学充氢处理后表面显微硬度分别提高了5.07%和7.08%，表明激光喷丸处理后氢诱导的表面硬化率降低；室温拉伸试验结果显示，喷丸与未喷丸试样充氢前后延伸率分别降低2.25%和4.84%，激光喷丸降低了TC4钛合金氢脆敏感性；断口微观形貌分析表明，喷丸充氢试样相对于未喷丸充氢试样表现出更好的韧性，激光喷丸处理可在一定程度上提高TC4材料的韧性，并降低了其氢脆敏感性。

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张俊明   吴肖杰   马晓辉   张贺   邹永刚  

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设计了一种适用于半导体激光阵列光谱合束（SBC）的亚波长透射光栅，并从实验上实现了从二极管激光器阵列获得高亮度激光。基于严格耦合波理论对光栅占空比、脊高和周期等结构进行设计，从而对光栅衍射效率进行控制，得到92%（TE模式）的衍射效率。激光阵列SBC后得到输出功率为46.2W，光束质量为3.9 mm?mrad的激光输出。

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刘尚阔   薛勋   李坤   曹昆   赵建科   周艳   姚保利  

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针对实验室高星等目标模拟问题，设计了一种由光源、可调光阑、积分球、光电探测器和平行光管组成的弱光单星模拟器，用于检测探测相机、星敏感器的星等探测能力。推导了光电探测器读数、积分球出口光谱辐亮度随可调光阑遮拦比的变化关系，结合星等定义公式和像面照度公式，介绍了弱光单星模拟器的工作原理，解决了高星等目标的标定难题。理论分析了弱光单星模拟器的星等模拟范围及精度，结果表明其最高可模拟19.5Mv目标，精度为11.6%，模拟低于15Mv目标时，精度优于8%。试验结果表明：实验室内，模拟星等与KLL-04型弱光照度计实测星等的相对误差最大为7.09%；两台探测相机实验室与天文观测所测得的星等探测能力在6.5Mv处相对误差为1.9%，在15.2Mv处相对误差为2.6%。所设计弱光单星模拟器能够对高星等目标进行有效模拟。

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靳京京   卢文龙   刘晓军   郭小庭  

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同步相移干涉技术是通过同时获取多幅相移干涉图，以实现动态波面的相移干涉测量。为了保证测量精度，在实施相移算法前，需要对相移干涉图进行准确的位置配准。本文研究了一种结合加速鲁棒特征提取算法(SURF)和随机采样一致性算法(RANSAC)的多步干涉图位置配准方法，通过对具有一定特征的干涉背景图配准，获得图像之间的变换关系，作用于相移干涉图，实现同步相移干涉图位置配准。该方法不仅实现了对平移变换的位置配准，对因光路引入的旋转变换也有校准。仿真分析表明，该方法平移变换的配准精度可以达到0.2 Pixel；旋转的配准的相对误差小于2%。将此方法应用于四步同步相移显微干涉测量仪对标准平面进行测量，得到测量结果峰谷(PV) 值为0.0429λ，均方根(RMS)值为0.0073λ。

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王平   田大鹏   徐宁   徐迪孟  

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针对传统光电侦察平台露出球形结构会大大增加飞机RCS的缺点，提出一种采取双反射镜绕俯仰轴和方位轴旋转方法实现大角度扫描，该扫描方式外露尺寸小，可与载机进行共形设计以保证飞机隐身性能。基于光反射矢量理论，对扫描系统成像特性进行了研究，对双反射镜绕俯仰轴和方位轴旋转所产生的像旋进行了定量分析，得出了像旋角大小和方向与双反射镜旋转角度和方向的确切关系，并以此为像旋补偿的理论依据，提出一种用于控制消旋棱镜消除像旋的双向控制方法，可实现扫描镜与消旋机构的严格协同运动。最后通过成像试验进行了试验验证，通过消旋后消除了所产生的像旋，经过测试消旋精度均方根值小于8’，实现了高精度光学消像旋。

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杨东升   毕树生   蔡月日   袁畅  

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针对单目大视场平面测量时，测量平面内不便布置靶标和大尺寸靶标难以制作的问题，提出一种利用布设在平行面上的小尺寸平面靶标进行标定的方法。选定一个平行面为标定平面，将单个小尺寸平面靶标合理放置在标定平面的多个位置拍摄，整合构造出一个大尺寸平面靶标，采用非线性优化的方法进行摄像机内、外参的优化求解。结合平行约束和距离参数得到测量平面与图像平面的单应矩阵，实现大视场平面测量。建立了平面测量的精度模型，对测量区域各处精度的分布以及影响测量精度的摄像机内参、安装角度和高度等因素进行了理论分析和实验验证。实验结果表明：该方法可有效保证整体测量精度；在上底920mm、下底1360mm、高920mm的梯形视场内标定，距标定平面200mm的测量平面内的测量误差优于0.6%；测量区域内各处误差的分布趋势与精度模型一致。此方法完全适用于大视场平面测量。

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夏朝阳   田勇志   梁二军   牧凯军  

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光场成像作为一种应用范围很广的计算成像方法，目前却局限于电磁波谱中的可见光波段。本文提出基于相机阵列的红外光场成像方法，首先利用单台被动红外相机移动到同一平面的不同位置分别对同一静态目标场景成像，以此获取原始红外图像序列，经平移视差校正后生成红外光场数据库，然后基于光场渲染理论，获得重采样图像。相比只记录二维位置信息的传统红外成像，红外光场成像能够记录四维的位置和方向信息。实验结果表明，该方法能够融合多幅欠采样的图像获得一幅信噪比提高的重采样图像，通过孔径叠加平均实现穿透遮挡物成像，通过选取不同深度值进行重采样实现红外场景不同深度的数字重聚焦，使红外成像在军事和民用领域更有应用价值。

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罗均文   李云霞   蒙文   石磊   魏家华   薛阳  

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提出并设计了一种基于波长-模式双复用的量子保密通信系统，介绍了波长-模式双复用的基本原理，使用Optisystem搭建了系统模型并进行了10次发送实验，获取并分析了信号的时域波形、频谱图，验证了传输过程中信号波长和线偏振模式的稳定性，实现了系统中基于双不等臂Mach-Zender干涉仪方案的量子密钥分发过程，并获得了经典光信号的误比特率、眼图以及品质因数，结果表明基于波长-模式双复用的量子保密通信系统能够融合两种复用方式的优势，扩大了信道容量，提高了信号间的隔离度和正交性，有效降低了非线性效应和信号间串扰，较好的保护了量子-经典信号同传过程中的量子信号，证明基于波长-模式双复用的量子保密通信系统有效可行。

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熊涌泉   周宾   王一红   王浩   汪步斌   程禾尧   王式民  

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可调谐二极管吸收光谱技术一般采用双线法同时测量气体的温度和浓度参数。然而，双线法应用在频分和时分复用两种方式下易存在频率串扰和降低时间分辨率等问题，在实际应用中有一定的局限性。针对此问题，提出了基于波长调制技术的免标定单线测量法，只利用一条吸收谱线即可实现对气体温度和浓度的同时测量，完全避免了上述问题。以燃烧过程中的主要产物之一CO2为目标气体，选择中心频率为5007.787 cm-1(R(50))的吸收谱线对本方法进行了实验验证。所选谱线具有如下性质：峰值归一化的二次谐波信号(R2f/p)的线型主要由温度决定；一次谐波归一化的二次谐波信号(R2f/1f)的幅值与CO2浓度成正比的关系。据此，可以从R2f/p的线型中提取温度信息，进而再利用R2f/1f提取CO2浓度信息。实验结果表明，免标定单线法与热电偶温度测量相对偏差小于2.5%，浓度偏差小于2.8%，验证了该方法的可行性。

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朱路   王杨   熊广   刘媛媛   岳朝政  

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在纳米偶极子等效电路的基础上，结合多层波导与谐振腔结构，本文设计了一种高吸收率、宽波段的纳米超材料太阳能吸收器。该吸收器的单元结构是由双六边形超材料纳米柱与硅圆环柱组成，其中硅圆环中镶嵌了8个微型金纳米圆柱。采用时域有限差分方法分析了纳米超材料吸收器在宽波段、不同偏振状态的入射光、大角度入射光下的吸收特性。数值分析表明，该吸收器的吸收波段主要集中在400nm-1500nm，其平均吸收率可以达到94%。不同偏振状态的入射光对吸收器的吸收效率影响较小；且吸收器在±60°大入射角度时，平均吸收率仍可达到90%。吸收器宽波段的高吸收率是由慢波效应与局域表面等离子体共振的共同作用引起的。

       PDF全文 (下载：5)        光学学报 ，2017年第37卷第9期 pp.0923001      

刘辉   陈洪耀   司孝龙   张黎明  

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介绍了一种硅探测器宽动态范围线性测量系统，系统以光通量叠加为基础，通过时间逻辑控制LED点亮、熄灭和采集数据，在LED的注入电流2.2×10-6A~0.57A调节范围内，标校了硅探测器响应电流从3.92×10-11A~10-2A范围内近9个量级的线性。实验结果表明，硅探测器在9个量级的动态范围内测量时探测器非线性引入的误差可达0.23%，通过非线性修正因子对其测量值进行修正很必要，给出了非线性修正因子，其数值范围为1~1.0023。分析了测量结果的测量不确定度，列出影响系统测量精度的因素，并首次定量化的分析了LED光源的光谱漂移对系统测量精度影响，给出了线性测量系统的相对合成不确定度，其在硅探测器响应电流范围39.2pA~0.326nA、0.326nA~81.6nA、81.6nA~20.4μA、20.4μA~10.2mA内的测量不确定度分别为0.269%、0.0116%、0.00536%和0.00320%。表明该系统可以用于高精度硅探测器的宽动态范围响应线性标校。

       PDF全文 (下载：1)        光学学报 ，2017年第37卷第9期 pp.0904002      

郝美   汪海玲   印建平  

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本文通过矩阵对角化的方法计算了202Hg19F分子基态的超精细结构及其在外电场中的Stark分裂和外磁场中的Zeeman分裂。同时，运用一阶微扰理论模拟g-因子在外电场中的变化。最后，我们讨论了利用202Hg19F分子N=1, J=1/2, F=1, mF=±1态测量电子电偶极矩的可能性。

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吴娟   周真   齐佳   杨希   曾毛毛  

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本文通过提取光散射信号中颗粒粒径和属性的非线性特征向量，利用广义神经网络同时解析颗粒粒径和识别属性。首先采用经验模态分解(Empirical Mode Decomposition, EMD)分解颗粒物光散射信号，提取三维能量分布，计算三种同种粒径不同属性的颗粒样本熵，通过比较样本熵的不同表明样本熵能够反映出颗粒的属性，为了消除粒径和属性对散射的相互影响，对散射信号做希尔伯特变换(Hilbert)，提取时频域特征，与样本熵结合组成高维特征集，通过局部线性嵌入算法(Locally Linear Embedding, LLE)将特征集归为6个特征，作为广义神经网络的输入层，检测粒径和识别属性，依据国家标物中心标准颗粒，采用粒径0.11μm的二氧化硅颗粒、2μm和4μm聚苯乙烯小球进行实验，结果表明：粒径解析和属性识别的正确率均在90%以上。

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吴小龑   熊自阳   吴凌远   李阳龙   付博   刘国栋   王伟平   陈平  

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最近，有机-无机杂化钙钛矿材料在电致发光器件（PeLEDs）和激光（Lasing）等光电器件中得到了新的应用，如何进一步提高钙钛矿薄膜的发光效率是当前的研究热点。本文中，作者将20 nm粒径的金纳米粒子（Au NPs）掺杂入界面层PEDOT: PSS中，以CH3NH3PbBr3薄膜为发光层的荧光强度提升2.7倍。研究表明，Au NPs的引入有效的提升了CH3NH3PbBr3薄膜的吸收，并加快了激子的辐射跃迁速率。同时结合光学仿真理论模拟证实，Au NPs的近场和远场表面等离激元均可有效与钙钛矿薄膜吸收/发射区域耦合，从而最大程度的提升发光效率。本文提出利用复合表面等离激元效应最大程度地提升钙钛矿薄膜的荧光发射，这对制备高效率PeLEDs和Lasing光电器件提供重要可行的理论指导和技术支持。

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尹鹏   徐熙平   姜肇国   张璐璐  

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本文基于微分几何原理，结合折射、反射定律以及能量守恒定律，将太阳能聚光问题转换成一个带有非线性边界条件的椭圆型Monge-Ampére方程，并建立了相应的数学模型。根据该数学模型，设计了自由曲面聚光器，利用光线追迹软件对所设计的自由曲面聚光系统进行了模拟研究，结果表明: 在考虑Fresnel损失和光学材料的吸收情况下，当实际太阳光线存在0.27°的发散半角入射时，1000mm长度的自由曲面聚光器的几何聚光比达到500，聚光效率为77.5%。通过该方法设计的自由曲面具有很高的设计自由度，为设计不同程度聚光需求的太阳能聚光器提供了可能。

       PDF全文 (下载：1)        光学学报 ，2017年第37卷第9期 pp.0922002      

林放   张华   雷武虎   王金诚   胡以华  

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激光反射断层成像是一种新型的远距离高分辨成像手段。反射回波可以近似视作发射脉冲和目标反射系数投影分布的加噪卷积，因此发射脉冲的展宽将显著影响重建图像的分辨率。现有的滤波反投影方法不能有效解决这个问题，而脉冲压缩和解卷积可以从回波中还原目标反射率分布投影，进而提高重建图像质量。基于多角度测量的相似性，提出了一种多帧迭代盲解卷积逼近方法，对一维回波信号进行解卷积，并在实际激光雷达上进行了实验，重建结果表明此算法能显著提高成像的分辨率和细节，并能对发射脉冲给出参考。

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宋佳慧   任永杰   杨守瑞   尹世斌   郭寅   叶声华  

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为了建立视觉坐标系与外部标准坐标系之间的关系，本文提出了一种基于视觉测量合作靶球的外参标定方法。本文设计的视觉测量合作靶球由靶标、光源和球壳三部分组成，其球心可以通过视觉传感器拍摄获得。外参标定过程中，通过视觉测量合作靶球与测量仪器测量靶球的相互替换，得到公共点在视觉坐标系和外部标准坐标系下的三维坐标。利用公共点在两坐标系下的坐标对目标函数进行非线性优化，即可获得视觉传感器外参数最优解。本文对外参标定过程中的误差传递进行了分析，并通过仿真优化标定精度，通过实验验证该标定方法的精度。实验表明，该方法的外参标定精度达到0.036mm，能够实现灵活、高精度的外参标定。

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陈园园   张玮芝   阎晓娜  

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光束在两种介质的分界面上发生全反射时，反射光会产生横向的古斯-汉欣（GH）位移。本文在Kretschmann结构中引入原子介质，利用耦合光激发表面等离子体波，研究表面等离激元辅助的干涉效应作用下的探测光GH位移，对比耦合光分别为行波场和表面等离子波时，探测光的反射率和反射位移。结果发现当探测光入射角偏离谐振角时，反射谱会出现类似于Fano共振的不对称性，反射位移关于失谐量有一段线形变化区域，可以在正负之间转变。且当耦合光场为表面等离子波时，反射位移对失谐量变化的灵敏度更为明显。

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缪洁   李展   崔子健   刘德安   朱健强  

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针对不同波长照明对表面疵病成像尺寸有非线性放大畸变问题，提出了利用红、绿、蓝三基色光源辐照下的疵病图像进行动态彩色编码成像的新方法，经像素级图像融合后可实现高冗余信息的图像合成，从而在获取表面疵病丰富细节的同时可进一步提高信噪比。首先建立了基于三基色图像进行彩色编码的分析理论，提出了基于表面疵病图像梯度的动态权值计算融合成像方法及算法流程。在明场表面疵病成像实验中，采用三基色平衡响应的彩色CMOS相机，分别获取了待测样品中单个微米量级表面疵病的红、绿、蓝三基色图像，根据三幅单色图像的光谱响应特性进行融合权值优化，融合成为一幅细节丰富的高信噪比图像。与白光光源照明结果对比表明，该彩色编码合成的图像可有效消除微小疵病光谱效应产生的噪声影响，细节更加丰富。以同样的图像融合方法，从图像的灰度平均梯度和获取的百微米量级表面疵病数量两个参数，实际对比分析了在暗场条件下一定面积的表面疵病成像效果，进一步验证了该方法在高保真和低噪声方面的有效性。这种基于动态彩色编码的融合成像方法为进一步在多光谱照明下获取细节更加丰富的表面疵病特征提供了新思路。

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梁金星   万晓霞  

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通过彩色数码相机单幅RGB图像的响应值重建物体表面的光谱反射率，可以有效避免基于带通滤光片光谱成像系统所存在的通道间图像像素偏移问题，缩短图像采集周期，获得具有高空间分辨率的光谱图像，但光谱重建精度受光谱重建方法的影响。研究提出了一种基于相机响应值扩展和局部反距离加权的光谱重建方法，以600个矿物颜料色块为实验样本，以CIEDE2000色差和光谱均方根误差为评价指标，利用佳能600D数码相机对新方法进行了验证，并与当前较为先进的几种方法进行了对比。实验结果表明，新方法的平均CIEDE2000色差和平均光谱均方根误差降低到1.0389和0.0230。新方法的光谱重建精度优于当前较为先进的几种方法。

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吴斌   叶东   郭玉波   陈刚  

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为了实现多圆特征识别和姿态估计，本文将航天器常见的几何特征(旋转体SOR)应用于姿态估计，提出了一种基于椭圆归类的单目视觉姿态估计方法。算法首先在图像中采用基于弧段的椭圆检测方法检测目标上的椭圆特征；然后，提出一种基于SOR空间圆平行性和垂直性约束的椭圆归类方法，得到合理的椭圆特征；最终，利用这些特征估计航天器和摄像机之间的姿态。实验结果表明：该方法具有较好的椭圆归类效果和姿态估计精度，对于含有误差为σ=0~16%的椒盐噪声仿真图，归类精确率不低于97%；实物实验中，(小于10m)深度方向的测量误差不超过80mm，其他方向不超过15mm，角度误差不超过1°。

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朱坪   谢兴龙   朱健强  

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在高功率超短脉冲系统中，脉冲波形和时间信噪比是超短脉冲的重要评价指标；工程上为了滤除光束中的空间高频噪声，提高近场光束质量，大口径空间滤波器是必不可少的关键器件。本文理论推导大口径级联空间滤波器中由于色差造成的离焦色散与传输时间延迟对超短脉冲脉冲波形与时间信噪比的影响。针对SG-5PW高功率超短脉冲系统设计，通过数值模拟定量地分析光束口径、色差大小等因素与近远场上脉冲波形畸变和时间信噪比退化的关系。从脉冲波形和时间信噪比的角度，给出大口径空间滤波器消色差后残余色差的容忍范围，为高功率超短脉冲系统中空间滤波器的设计与优化给出理论依据。

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王丹   胡仁志   谢品华   李治艳  

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介绍采用高温热解N2O5的方法，利用N2O5与NO3自由基之间热平衡关系，通过腔衰荡光谱技术（CRDS)对N2O5及NO3自由基的总量进行测量．鉴于NO2与N2O5之间可逆平衡，探讨了加热温度及NO2浓度变化对N2O5热解的影响;考虑N2O5在测量系统中损耗，初步量化了本系统进气效率为88%；通过Allan方差选取最佳积分时间，在外场测量条件下，优化系统的探测限为8.6pptv（1σ，10s）；并且通过分析进气效率，RL，吸收截面及N2O5不完全热解不确定性等因素，估算了系统的整体测量误差约为±8%(1σ)．将本系统应用于合肥郊区进行夜间大气实际监测(3/24-3/26，2015), 测量期间N2O5的浓度在35—1000pptv 之间, 平均浓度为452pptv。该技术为实现大气N2O5及NO3自由基高灵敏度在线监测提供了有效途径．

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李臣亮   胡新奇  

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扩展目标夏克-哈特曼波前传感器子图像之间偏移量的计算是影响波前传感精度的关键，通常采用相关算法来实现，并通过抛物线插值等插值方法来达到亚像元精度。子图像相对偏移量的计算也可以采用计算相关函数质心的方法来实现，其主要步骤是先计算子图像间的相关函数，在此基础上计算相关函数的质心，达到亚像元精度。通过仿真研究表明这种算法的精度与进行相关运算时的图像大小、计算质心时的相关函数窗口大小、以及相关函数阈值的设定有关。同时，图像的信噪比也会影响算法的精度。研究表明，图像的信噪比小于1时，质心算法的计算误差相对较大；当图像的信噪比高于2时，相关函数质心算法的误差大约是抛物线插值法误差的一半。实验结果与仿真结果也基本吻合。

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王晓恒   薛庆生  

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研究设计了一种具有40°视场角的手持式免散瞳眼底照相机，可用来拍摄视网膜图像。相机光学系统由照明系统和成像系统组成，其中照明系统设有可见照明光源和红外对焦光源。采用红外光源对焦可以不用药物对眼睛进行散瞳处理。照明光源采用独特的环形LED，将环形LED光源成像于人眼的瞳孔之上，避免照射到角膜上发生反射作用。在成像系统中设置调焦镜，具备±15D的屈光度补偿功能。成像光学系统的点列图均方根值小于2.8μm，场曲小于0.2mm，畸变小于0.6%，在70lp/mm处各视场处的MTF均高于0.4。使用ZEMAX光学设计软件的成像模拟功能，在光学系统的像面上清晰的再现了原图，该相机可以应用于眼科医学行业，为疾病的预防和康复服务。

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王彩红   陈妮   于瀛洁   司徒国海  

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文章提出了一种利用一维光栅函数进行纯相位编码的方法，该方法以双相位全息编码技术为基础，将复振幅图像编码成纯相位图。光学实验中，将编码得到的相位图直接加载到相位型空间光调制器上进行光学重建，在重建的过程中，用一个有低通滤波器的4-f系统来选择衍射级次，文中选用一级衍射分量进行重建。一维光栅函数编码用来提高一级衍射分量所能获得的能量。因为没有相位元件零级信息的影响，重建像的质量也得到提升。文中通过数值模拟和实验结果证明，被编码的振幅和相位都可以有效的重构出来，并且相对于二维棋盘格函数编码，一级衍射级次的能量也有所提升。

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周欣鑫   苏忱   李海峰   刘旭  

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水平光场三维显示可以在保证较好立体显示效果的同时，显著压缩需处理的海量光线信息，因此是一种重要的三维显示方法。由于缺少竖直方向的光场变化，水平光场的清晰度表现力与单目聚焦能力都与理想光场形式不同。本文基于扫描型光场显示技术，分析了水平光场的点扩散函数；基于人眼和相机的自动聚焦原理，对不同显示参数下所重构的水平光场进行聚焦仿真，得出光线横向散射角以及每圈更新图像数对水平光场单目聚焦能力的影响；通过扫描型水平光场显示样机对所得结论进行验证。结果表明，水平光场的最大可聚焦高度随光线横向散射角的增加而减小，随每圈更新图像数的增加而增加。本分析方法及结论可以为单目聚焦水平光场显示系统提供设计依据。

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刘炼雄   胡昌华   何川   周志杰   赵玉山  

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在大型结构件的损伤监测过程中，摄像机镜头畸变往往引起成像畸变，如果直接利用畸变图像进行标定、测量，将引起较大误差，降低损伤监测精度。为有效对成像畸变进行校正，提出了一种改进的基于直线特征的非量测畸变校正方法。首先，分析了实际测量中成像畸变的像差模型；然后，直接利用场景中存在的直线特征，得到了带权重因子的直线射影不变约束关系和三点近似共线约束关系，并建立了两组畸变校正约束方程对畸变系数进行求解；最后，通过实验验证了所提出方法的可行性和有效性。校正结果表明：相比不带权重的直线特征标定方法，优化结果的均方误差精度提高了0.21 pixel。

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沈瑜   党建武   王阳萍   王博伟  

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为了实现对水下图像传感器获取的彩色图像进行清晰化处理，本文提出了一种lαβ色彩空间的图像清晰化算法。在将捕获到的彩色水下图像进行暗原色初步复原的基础上，为了得到清晰的水下图像，图像由RGB空间映射到lαβ三通道，进行进一步的清晰化处理。对于亮度通道，采用Tetrolet变换方法进行处理，高频分量包含大部分的轮廓、边缘等线性细节，采用线特征提取算子对于水下图像噪声进行滤除；低频分量包含大部分的能量，对其进行暗原色复原处理；然后将处理后的高、低频分量进行反向Tetrolet变换得到复原的亮度通道图。对于α、β彩色通道，建立大气退化模型，估计参数，对于色彩偏差进行颜色校正，得到复原的α、β通道图。将处理后的非彩色通道和彩色通道图反向变换到RGB通道，更新透射率，得到清晰化的彩色水下图像。实验结果表明，该算法对于彩色水下图像的复原效果较好，在图像色彩的提升和边缘细节的描述方面效果较显著。

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李平   韩伟   王伟   贾怀庭   黄晚晴   王芳   周丽丹   冯斌   朱启华   郑万国（绵阳）  

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“热像”是造成高功率固体激光装置光学元件损伤的一个重要的物理机制。本文理论分析了位相缺陷经过非线性传输引起的“热像”特性，以及带通成像提取引起“热像”的位相缺陷关键频谱方法，通过构建具有典型特征的16个位相缺陷，利用三种光路结构，量化分析了“热像”特性与带通成像特性间的关系，并获得了缺陷带通成像的相对亮度与“热像”强度成线性关系，相关程度与光学构型和带通滤波参数相关。研究结果对高功率激光装置中可引发光学元件损伤的“热像”预判有重要意义，为高功率激光装置位相缺陷的检测奠定了技术基础。

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唐英杰   董月军   任宏亮   卢瑾   覃亚丽   郭淑琴   胡卫生  

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本文基于高阶正交幅度调制（QAM）和大线宽的相干光正交频分复用(CO-OFDM)系统，提出了一种基于时域和频域卡尔曼滤波联合估计的相位噪声补偿算法。该算法在发射端时域插入训练符号和导频序列，首先在接收端基于训练符号进行频域卡尔曼滤波得到信道估计。其次进行时域扩展卡尔曼滤波得到相位噪声粗略估计值。因此时相位估计值为复数值，为获得较好的补偿效果，根据导频序列数目，将每个OFDM符号分割为若干个亚符号。同时在导频序列处进行时域扩展卡尔曼滤波，通过在每个亚符号最后一个导频处进行线性插值得到每个采样点的相位噪声粗略估值。将粗略相位噪声补偿后的频域数据进行预判决后，最后进行时域相位噪声精细补偿。采用Avg-BL算法有效降低符号判决错误的概率。将预判决后频域数据变换到时域并在每个采样点进行扩展卡尔曼滤波，求出每个采样点的相位噪声估值, 进行精细相位噪声补偿。基于50Gb/s CO-OFDM系统传输100km进行了仿真验证，该算法较相应最小二乘（LS）估计算法以及在粗估计中在每个导频序列位置进行线性插值的方法取得了较好的效果。在激光器线宽为1MHz且16QAM以及线宽为800KHz且32QAM两种情况下，误码率性能可达前向纠错 (FEC)上限。该算法中训练符号和导频序列数目并未显著增加，因此并未降低频谱利用率。该算法能极大促进CO-OFDM系统在长距离接入网和城域网中的应用。

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黄帅   丁建丽  

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干旱半干旱区土壤水盐含量是影响植被生长最重要的因素，其变化直接影响生态系统的稳定。介电常数是土壤本身的特性，不仅反映土壤水盐变化，还能影响后向散射系数，因此可以利用介电常数分析电磁波与土壤相互作用的机理，基于此，本文选择盐渍土介电模型（修正的Dobson介电常数模型）作为基础模型，分析并验证土壤水盐对介电常数的响应。在此基础上，提取不同极化方式的雷达后向散射系数，分析后向散射系数与介电常数之间的响应关系。结果表明：1）土壤介电常数对土壤水盐的响应明显。2）土壤含水量是制约介电常数实部的决定性因素，直接决定土壤介电常数实部的高低；土壤介电常数虚部受多种因素的影响，但土壤含盐量是主导因素。3）交叉极化模式下后向散射系数与介电常数响应显著，决定系数R2≈0.7，说明介电常数是影响雷达影像后向散射系数的主要因素。因此使用介电常数来监测土壤含盐量、含水量具有一定的潜力，除此之外，通过雷达影像来反演土壤含盐量是完全可能的。

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房晓倩   彭彦昆   李永玉   王凡   卜晓朴   赵芳  

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利用实验室自行搭建的拉曼点检测系统，确定了苯甲酸钠的843.5cm-1、1007cm-1、1605cm-1处3个拉曼特征峰，以柠檬酸钠还原硝酸银配制的银溶胶作为表面增强剂，探讨了市售碳酸饮料中苯甲酸钠的快速检测方法。44个不同浓度的苯甲酸钠碳酸饮料原始光谱曲线经S-G平滑及Baseline基线扣除预处理后，随机分为32个校正集和12个验证集，采用一元线性回归、多元线性回归、偏最小二乘回归、主成分回归、支持向量机回归等方法进行了建模分析。结果表明，以苯甲酸钠的843.5cm-1、1605cm-1处2个特征峰所建立的二元线性回归模型最好，验证集相关系数（R2P）为0.9603，验证集的均方根误差（RMSEP）为0.0867g/kg。该方法完全可以实现市售碳酸饮料中苯甲酸钠的快速定量检测，为食品中的苯甲酸钠实时在线监测提供了技术支撑。

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蒋汉阳   戴美玲   苏志龙   杨福俊   何小元  

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本文结合sin/cos滤波技术提出了依据散斑相位条纹图条纹方向自动选取滤波窗口大小的自适应滤波法。该法通过计算散斑包裹相位条纹图的条纹方向，依据相位条纹方向自动选择合适的滤波窗口，对散斑包裹相位图的sin和cos变换图同时进行自适应均值滤波，再通过四象限反正切算法得到包裹相位条纹图。实验结果表明本文的算法不仅能有效保护条纹相位跳变信息，对于条纹密度变化较大且形状复杂的散斑包裹相位图，仍能进行有效的条纹滤波处理，滤波后的相位条纹图更忠实于原始条纹走向。

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路绳方   刘震  

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线阵像机由于具有高敏感性、高分辨率和高动态性等特点，常被用来对运动物体成像。由于列车运行速度不是理想匀速通过线阵像机，所拍摄的图像会在列车运行方向上出现拉伸或者压缩等变形现象，造成同一列车在不同时间所拍摄到的图像总数不一致，给后续目标的自动定位、识别以及故障的自动检测带来了严重困难。为了解决图像对之间的没有对齐这个问题，本文提出了一种基于分块式图像配准方法，首先对图像进行分块，特征提取，量化和配准，然后实现图像块之间的校准，最后级联各个校准之后的图像块，完成目标图像与标准图像的对齐，最终实现动车组列车零部件的精确定位。实验结果表明，该算法对线阵像机所拍摄的序列图像具有较好的对齐效果，可以精确定位序列图像中目标的位置，为列车零部件后续的自动检测和诊断提供了重要保障。

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马守宝   刘琼   钱晓晨   洪瑞金   陶春先  

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金属纳米颗粒的表面等离子体共振效应广泛应用于生物检测、荧光成像、太阳能电池等诸多领域。本文研究了在石英基底上制备金属Al薄膜的同时加热烘烤制备金属Al纳米颗粒，并研究了不同尺寸的金属Al纳米颗粒对光的吸收特性。实验发现，随着烘烤温度上升，Al薄膜粗糙度越来越高。当达到300℃时，Al薄膜完全转化成Al纳米颗粒。测量了不同厚度的Al薄膜在300℃烘烤温度下的吸收光谱，发现随着薄膜厚度从5nm增加到25nm时,其共振吸收峰移动42nm。这种制备Al纳米颗粒的工艺温度低、时间短，降低了制作成本也提高了制备效率。

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杨静   王韩奎   朱雨   刘伟峰   王高亮  

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在全面分析碱金属蒸气激光放大器的激光动力学与流体动力学过程的基础上，结合热效应、饱和放大效应、放大自发辐射、高能级激发与电离的影响，本文建立了一个相对完善的物理模型来模拟流动散热条件下半导体泵浦碱金属蒸气激光放大器的输出特性。计算模拟了纵向和横向两种不同流动方式下，气体流速对输出功率的影响，比较分析了高泵浦功率密度下各能级粒子数密度的变化趋势，最后模拟了多级放大器中各级放大器功率分配比对提高级联放大器输出效率的作用，发现在相同工作温度条件下多个等长蒸气池和均等泵浦光功率分配能让高级数放大器获得比低级数放大器更高的放大倍数。该模型有助于高功率流动气体的碱金属蒸气激光放大器的参量选择和优化设计。

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李响   张立中   李小明   柳鸣   孟立新  

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为了降低多节点激光通信天线的工作包络尺寸、提高二维摆镜的运动控制精度、增加通信光的能量利用率，本文提出了一种紧凑型摆镜组件。采用高体分SiC/Al支撑板与H-K9L反射镜直接粘接的方案，提高了摆镜面形的热稳定性，将摆镜回转中心距镜面的距离缩短至20mm。粘接面采用“三点薄圆环”的设计，在保证摆镜组件动态刚度的前提下有效降低了粘接应力对摆镜面形的影响。有限元分析表明，摆镜组件的基频为1319.96Hz，在20±5℃工作温度范围内，面形峰谷值（PV）优于λ/4，面形均方根值（RMS）优于λ/22。使用ZYGO干涉仪对摆镜的面形进行检测，结果表明，在20±5℃温度范围内摆镜面形PV值优于λ/4，RMS值优于λ/29，满足激光通信天线λ/15(RMS)的指标要求。

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项静峰   王利国   李琳   吕德胜   刘亮  

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实现了一种基于数字信号处理（DSP）技术的外腔半导体激光器自动稳频装置。自动稳频装置以铷原子饱和吸收光谱作为频率参考，采用调制解调技术得到稳频所需的鉴频信号。激光自动稳频装置通过模数转换器（ADC）以固定的速率不间断地采集饱和吸收信号和鉴频信号，由数字信号处理器（DSP）对采集到的数字信号进行数字信号处理和分析。DSP 芯片利用通用控制引脚实现对调制信号的开关控制，通过数模转换器（DAC）实现激光频率扫描的控制以及数字反馈的输出。利用本文所述的激光稳频技术，不仅实现了外腔半导体激光器自动稳频，还能够实时地评估激光的锁定情况，在大扰动发生后及时重新锁定激光，提高了激光器抗扰动的能力。最后，使用所述激光自动稳频技术的激光应用于空间冷原子钟原理样机地面实验，满足相关科学实验的需求。

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邵棣祥   郭旭光   张戎   王丰   符张龙   王海霞   姚辰   周涛   庄松林   曹俊诚  

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由于太赫兹量子阱光电探测器（THzQWP）的子带间能级差非常小，电子间的多体相互作用(如去极化效应和交换关联势)对器件的性能会造成很大的影响。本文设计了一种THzQWP结构，用于研究器件中的多体效应。通过表征和分析器件的光电流谱，我们发现多体效应改变了器件的峰值探测频率，并且引起了双探测峰值的现象，从而验证了多体效应具有加深有效势阱深度，并增大基带与第一激发能级态间距的作用。因此，在THzQWP的结构设计中考虑多体效应具有重要意义。

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贺飞跃   赵伟  

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水体是合成孔径雷达(Synthetic Aperture Radar, 简称SAR)图像解译的一类重要内容。本文针对含水体的SAR图像的成像特点，给出了一种基于轮廓的配准方法。首先，提出了融合观测图像局部统计信息的自适应权马尔科夫随机场 (Markov random field, MRF)分割模型，以分割SAR图像水体目标并提取其精确轮廓。然后，提出了轮廓匹配的非均匀高斯混合模型(Non-uniform Gaussian Mixture Model, NGMM)，该模型能融合轮廓上点的位置信息和以轮廓点为中心的窗口的灰度相似性信息。最后，对含水体目标的SAR图像进行配准实验. 结果显示利用所提出的MRF分割模型能更好的定位目标边缘并保持图像的细节，轮廓匹配的NGMM模型对噪声、外点及局部变形具有鲁棒性，能较好的实现含水体的SAR图像配准。

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沈隆翔   封皓   沙洲   曾周末  

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本文基于模拟下变频器、数字IQ解调和BP神经网络，采用FPGA+DSP数据采集和处理架构，提出了一种全嵌入式高信噪比，高分辨率和低成本的外差型Φ-OTDR模式识别方法。论文针对外差型Φ-OTDR，通过DSP、FPGA及其外围硬件电路替代原有的GZH级高速采集卡和信号发生器，减低了系统的体积和成本。在此基础上，本文设计了基于时空域二维图提取形态学特征的方法，并采用BP神经网络进行分类识别，相对于传统的针对一维信号进行模式识别的方法误报率更低，识别率更高。经过试验证明，本文设计的基于FPGA+DSP全嵌入式并行信号处理架构，满足了实时监测的要求，信噪比高达12.43db，事件识别准确率达到97.78％。

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何宁   骆湘红   赵中华   廖欣  

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针对传统激光无损检测中噪声对信号的影响，提出一种将空间激光注入光纤与相干探测技术结合的激光无损检测方法。分析激光超声信号传输特征和相干光探测原理，探讨激光无损检测信号处理及噪声抑制方法，构建了以激光激励与检测为基础，激光注入与保偏传输为核心，图形化编程语言Lab VIEW人机交互为监测手段的实验系统。实验测试表明，系统能减小背景光的抖动对信号检测影响，通过控制激光的光斑直径及能量可获得不同超声信号反射波峰的检测效果，有效提高了材料缺陷对超声回波信号检测的敏感性和平稳性，为工程应用提供新的技术途径。

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姚烨   乔彦峰   钟兴   于树海   戴路   白杨  

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摘要 针对“吉林一号视频03星”凝视成像的特点，为提高其图像空间分辨率，克服光学系统分辨率不足，本文提出一种视频卫星超分辨率重建的新算法——ICSM（凸集中间映射）。首先，本文首次以主动观点分析视频卫星凝视成像特点，建立了基于凝视成像的图像降质模型。然后，为求解该降质模型的逆过程，以凸集理论为基础，建立了基于中间降质过程的约束集和相应的点投影算子，通过点投影算子逐帧修正高分辨率图像灰度值，最终将重建的高分辨率图像约束凸集的交集上。实验结果表明，新算法使图像分辨率提升近30%，克服了同类算法具有投影误差、重叠伪影的缺点，图像质量评价指标均优于文中所列其他算法，8帧重建得到收敛解，对不同清晰度的图像重建均具有可行性和鲁棒性。说明新算法适用于视频卫星图像超分辨率重建。

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董安国   李佳逊   张蓓   梁苗苗  

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为了提高高光谱遥感图像的分类效果，提出了基于谱聚类和稀疏表示的两级分类算法。对于待分类的像元P，利用谱聚类将P及其邻域内所有的像元分成两类，按照一定的规则，选取其中一类，利用联合稀疏表示模型确定出其具体类别，并以该类别作为像元P的类。算法充分利用了高光谱图像的光谱及空间信息，两级分类过程均考虑了噪声及区域边界对分类效果的影响。最后进一步利用空间信息对分类算法进行修正，修正过程主要是关联邻近像元的类别，平滑分类结果。数值实验表明，算法的分类精度高，稳定性好，抗噪性强。

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沈诗欢   李艳秋   姜家华   刘岩   刘克   刘丽辉  

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10nm以下光刻技术牵引极紫外（EUV）光刻物镜向超高数值孔径（NA）、组合倍率设计形式发展，物镜系统的入射角和入射角范围因此急剧增大，传统规整膜和横向梯度膜难以满足该种物镜系统反射率及像质要求。为此，本文提出了横纵梯度膜组合法，用横向梯度膜提高反射率，用纵向梯度膜提高反射率均匀性，并补偿横向梯度膜引入的像差。应用该方法对一套NA0.50的组合倍率极紫外光刻物镜进行膜层设计，设计结果表明，在保证系统成像性能不变的情况下，平均每面反射镜的反射率大于60%，各反射镜的反射率PV值均小于3.5%，满足光刻需求，验证了横纵梯度膜组合法的可行性。

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王博   王霞   陈飞   贺云涛   李文光   刘莉  

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针对航拍沥青路面图像识别的噪声和干扰问题，提出一种应用于航拍图像的路面裂缝识别算法。根据路面区域与路旁景观区域灰度级数分布不同，提出多方向拟合的区域生长方法联合HSV颜色空间阈值进行路面区域分割，提取包含完整裂缝信息的单通道路面；再通过改进的形态学滤波剔除面积较大的干扰区域，利用结合显著性分析的边缘检测算法识别路面的裂缝片段，实现了复杂裂缝与路面纹理噪声的区分；自动筛选存在裂缝的图像，针对裂缝可疑区域，结合人眼辅助观察标记并计算其长度。实验结果表明，该算法可有效剔除图像中的噪声和干扰，识别沥青路面的裂缝效果较好，裂缝宽度的识别精度能达到9.7mm，分类识别准确率80%以上，长度测量准确率75.0%以上。

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程宇峰   金淑英   王密   常学立   朱映  

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本文提出了一种基于虚拟大相机的光学遥感卫星多相机系统成像数据的拼接方法，实现多相机影像的高精度拼接。该方法根据各单相机的几何成像模型，构建虚拟大相机的几何成像模型；然后基于各单相机与虚拟大相机的几何成像模型利用坐标正反算过程对各单相机影像进行间接法几何纠正，得到虚拟大相机图像坐标系下的各虚拟单相机影像；将各虚拟单相机影像基于影像坐标信息拼接处理后得到最终的虚拟大相机影像。本文巧妙地借用了虚拟大相机的概念，在实现多相机影像的高质量拼接的同时，为后期处理提供与之相对应的高精度有理函数模型；同时该处理方法对于不同相机数量，不同分辨率的多相机系统均可实现全自动的智能地面预处理。

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杨祥伟   周建忠   盛杰   孟宪凯   黄舒   杨颖秋   徐洋洋  

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为了研究TC6航空钛合金激光喷丸（laser peening, LP）后组织演变对表面强度的影响，首先采用不同功率密度的激光参数对TC6钛合金进行激光喷丸处理, 用X射线衍射仪和显微硬度计测试喷丸前后试样表层和截面方向的硬度和残余应力，并通过扫描电镜（SEM）和透射电镜（TEM）对强化层的微观组织进行了观察，阐述了激光喷丸后组织演变对表面强度的影响机理。结果表明，激光喷丸后的材料表面的显微硬度和残余应力随功率密度的提高有明显的增大趋势，激光喷丸引起的硬度影响层和残余应力影响层深度也随功率密度的提高而增大，且影响层深度在500μm-600μm之间。分析认为激光喷丸对TC6钛合金强度影响机理包括细晶强化和位错强化，晶粒细化使大角度和小角度晶界增多，晶界能阻止屈服，晶粒越细小，在一定体积内的晶粒数目越多，则在同样变形量下，变形被分散到更多的晶粒内进行；另一方面激光喷丸能产生高密度位错，位错密度的提高可使材料的屈服强度提高，阻碍位错的运动，抑制了裂纹的萌生，从而使强化层各项力学性能较大程度的提高。

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牟冰   崔廷伟   秦平   巩加龙   肖艳芳   郑荣儿  

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基于黄河口海域实测数据，分别发展了利用745nm（模型1）和680nm（模型2）波段遥感反射率的颗粒有机碳(POC)浓度反演模型，平均相对误差均低于26%，其中模型1表现更优。结合GOCI影像和实测数据对两个模型进行了精度评估，平均相对误差均在30%以内。基于所建立的模型和卫星遥感影像，分析了逐时、大风过程(几日之间)、季节三种情况下黄河口海域POC浓度的时空变化特征。结果表明，冬季POC浓度整体最高，夏季POC浓度整体最低；渤海湾附近出现POC浓度最高值。三种情况下，POC浓度的变化范围在同一尺度上，表明短时间间隔并不意味着POC浓度的变化范围也小，季节的平均效应是显著的。

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吴涛   徐冬   何兴道   赖荣   程涛  

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介绍了离轴积分腔输出光谱（OA-ICOS）并结合波长调制光谱（WMS）技术的实验装置。使用1.392 μm的DFB激光器作为光源，以反射率为99.8%，相距60 cm的两片镜片组成的谐振腔为气体吸收池，选择7185.87 cm-1的甲烷吸收谱线，对不同浓度的甲烷气体进行探测。经过压强、调制频率、相位和振幅的参数优化，通过Allan方差的计算，得出系统稳定时间是203 s。实验选取100 s的测量时间，得出甲烷探测极限是0.87 ppmv，相应最小可探测吸收是2.2×10?6 Hz?1/2。相对于OA-ICOS装置的测量，波长调制离轴积分腔输出光谱（WM-OA-ICOS）灵敏度提高了22倍左右。通过使用二次谐波峰值高度（2f）和二次谐波峰值高度和一次谐波中值之比（2f/1f）两种方法进行测量，结果表明，与2f峰值高度法相比，2f/1f比值方法稳定性更好，线性度相关度更高。

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徐志超   李娜   段宝岩  

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基于光的波动性，提出了一种用于太阳能收集的螺旋纳米天线结构，并利用时域有限差分法对其进行分析。该天线结构由两个共面的阿基米德螺旋臂及基底介质组成，分析包括天线的辐射效率及极化特性。新的螺旋纳米天线在400-1600 nm的波长范围内（占太阳总能量的85%）可获得高达74.49%的总辐射效率，高于先前研究者提出的偶极子天线结构。同时，不同方向入射的线极化平面波，螺旋天线馈电间隙处可获得同等量级的局域电场增强，说明该天线能够考虑太阳光的任意极化特性，因此解决了线极化天线只能接受一半太阳能功率的问题。

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贾科军   郝莉   白利军   余彩虹  

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白光LED很窄的调制带宽使可见光通信（Visible Light Communication，VLC）的系统容量很低。非正交多址接入技术（Non-orthogonal multiple access，NOMA）可以提高系统通信容量。结合直流偏置光正交频分复用（DC-biased optical orthogonal frequency division multiplexing，DCO-OFDM）和NOMA，设计了NOMA-DCO-OFDM系统。基于递归法给出了单LED时VLC多径信道建模方法。在考虑限幅噪声影响时，推导了用户的信干噪比。采用分数阶功率分配（fractional transmit power allocation，FTPA）、增益比功率分配（gain ratio power allocation，GRPA）和静态功率分配（static power allocation，SPA）方法。为了使平均和速率最大化，以优化LED半功率角、光电检测器（photo detector，PD）视场角（field of view，FOV）和功率分配因子为目标。仿真结果表明系统平均和速率随着半功率角、FOV和功率分配因子的不同而变化很大，可以通过优化角度和功率分配因子以达到和速率最大化。

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刘现磊   张效栋   徐航宇   曾臻  

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There are many machining errors in the ultra-precision turning that affect the form accuracy and therefore the optical performance. Manufacturers always evaluate the machining accuracy based on surface form accuracy. But optical performance is the final evaluated index for the optical system, so it is insufficient to evaluate only the effect on form errors of the machining error for only one mirror. It is need to research the effect on optical performance of the machining errors. In this study, one machining error analysis model was established based on the multi-body system theory and the optical ray tracing theory. The effect on the optical performance of the machining errors was researched based on this model. The main shape of the form error and the influence on the MTF were obtained，Then the tolerance of the machining errors，main form errors and angle error was obtained based on the optical performance demanding. The main machining errors were also found through comparing the tolerance of the machining errors. The results provide an theoretical support to the control of the main machining errors and the realization of the performance-controllable manufacture for the off-axis three-mirror system.

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闫丽  

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研究了在光子禁带模型中三个二能级原子与热库发生相互作用的系统纠缠动力学演化。采用赝模理论和三体负本征值方法来描述系统间纠缠，通过数值计算分析了热库谱密度函数，原子与赝模间的失谐量和原子间的偶极-偶极相互作用强度对三原子间纠缠演化的影响。结果表明，在完美带隙模型中原子间的纠缠随时间演化会出现俘获现象；原子与赝模间的失谐量对原子间纠缠呈现出非单调性的变化；通过增加原子间距可以提升三原子间纠缠。

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王靖茹   山卓玉   张勇  

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摘要：关联成像是光学成像领域中一种新的成像体质，它与传统的成像不同，实现了探测与成像的分离。关联成像在雷达成像中拥有广阔的应用前景，为雷达成像的发展提供了崭新的思路。本文分析了实现雷达关联成像中随机辐射场的几种方法，对其中一种模型给出重点分析。通过改变模型参数，分析了辐射场的变化趋势和信号带宽、目标散射点间距对图像分辨率的影响，研究结果对雷达关联成像系统参数的设置起到了一定的参考作用。

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黄作维   刘峰   胡光伟  

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机载LiDAR点云数据滤波是目前点云数据处理领域研究的重点。针对目前点云数据滤波的难点，提出了一种基于多尺度虚拟格网的改进滤波方法，该方法首先由点云数据构建多级虚拟格网，对格网进行多尺度分解，剔除Lidar数据中的粗差点，获取初始地面点及地物点；然后根据双向阈值滤波原理以网格尺度由大到小的顺序逐层进行滤波处理，并结合点云数据的并行处理，减少了滤波算法的误差积累。实验结果表明：改进算法与其它经典滤波算法相比，滤波精度有了较大的提高，在不同的地形条件下能有效地控制第II类误差，同时减少了总误差，提高了滤波处理的效率和DEM的可靠性。

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李晚侠   卢启鹏  

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便携式静态傅里叶光谱仪因其高光量、多通道、小型便携等优势，已经被应用于航天遥感等领域。本文基于双直角分束器设计了一种反射式静态傅里叶变换光谱仪光学系统，并搭建了原理样机。该光谱仪光学系统的分光装置采用双直角分束器，其它光路全部采用反射式结构有效折叠光路，与透射式静态傅里叶光谱仪相比体积减小一半以上。用汞灯作为静态傅里叶光谱仪光源时，得到了404.7nm、435.87nm、546.1nm及577nm的峰值谱线，实验结果很好的复原了汞灯实际光谱；用波长650nm的激光进行实验，光谱分辨率约为5.93nm，与理论计算基本相符。该光学系统具有结构紧凑、体积小、重量轻、抗震性强等诸多优点，为小型化、便携式静态傅里叶光谱仪器的研制提供技术支持。

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王加安   车英   吕超   王馨兰   郭林炀  

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发光二极管(LED)兼具照明和通信功能，在室内可见光通信(VLC)中，LED的布局对维持接收面上接收功率分布的稳定有着重要作用，目前研究的室内LED矩形布局，其接收功率分布并不能覆盖整个接收面，存在接收功率中断区，无法实现最优的VLC系统性能。本文考虑室内墙面及地板的一次反射，研究LED在不同位置的布局方案，采用粒子群优化(PSO)算法分析LED布局方案，设计了能耗最优的LED圆形布局方案。仿真分析了LED矩形和圆形布局的接收功率分布、信号中断率、能量损耗、信噪比分布，仿真结果表明LED圆形布局的VLC系统性能优于矩形布局，需要的LED数量几乎为矩形布局的一半，减少了VLC系统的码间干扰。

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胡润   吴逢铁   朱清智   杨艳飞  

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利用螺旋相位板-轴棱锥系统可以产生高阶Bessel光束。基于基尔霍夫衍射积分理论，推导了涡旋光斜入射轴棱锥后的衍射光场表达式。分析了光束斜入射引起的像散对轴棱锥聚焦涡旋光产生高阶Bessel光束的影响，提出了一种用于检测拓扑电荷数的简单可行方案。结果表明当轴棱锥出现较小角度的偏转时，所产生的高阶Bessel光束出现中心亮环椭圆化；随着偏转角的增加，中心环椭圆率增大，并伴有暗核分裂的现象；继续增大偏转角，光斑将发生由内至外的亮环破裂现象，最终形成具有点阵列结构的焦散光束。设计相关实验进行验证，理论分析、数值模拟与实验结果基本吻合。研究成果对高阶Bessel的应用具有指导意义。

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王宇   朴燕   孙荣春  

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针对飞行时间TOF相机获取深度图像分辨率低，并受成像噪声干扰的问题，提出一种插值深度图和高分辨率彩色图像联合约束的二阶广义全变分深度图超分辨率重建方法。首先利用传统插值和多尺度形态学方法进行预处理，获取插值深度图的梯度信息，然后将插值深度图和同场景高分辨率彩色图像两者的梯度信息联合，对二阶TGV模型中的正则化项加以优化：计算各项异性扩散张量时结合插值深度图的梯度信息；引入由插值深度图梯度信息决定的加权因子，控制重建过程中扩散强度。最后通过原始对偶算法完成深度图的超分辨率重建。实验结果表明，本文方法在抑制噪声的基础上，有效保护了深度边缘，可以获得较好的高分辨率深度图像。

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袁昱纬   全吉成   吴晨   刘宇   王宏伟  

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针对三维场景空间加速结构存储开销大和计算代价高的问题，本文提出了一种基于稀疏体素有向无环图的光照计算加速结构（SVDAG）。通过自下而上地合并相同节点将稀疏体素八叉树转化为SVDAG，使加速结构的节点数量大幅度减少，同时利用给定节点的遍历路径和子掩码消除空间位置的多义性。针对闭合几何体，基于双层深度图算法，使位于闭合区域的节点自适应地合并，在保证光照计算性能的前提下，进一步降低了存储开销。提出了基于时域相关性的SVDAG帧间复用方法，将动态场景的全部帧构成SVDAG加速结构整体，同时避免动态场景的每一帧都完全重构整个加速结构，提高了加速结构的更新速度。实验结果表明，本文提出的SVDAG加速结构的存储开销与传统算法相比能减少两个数量级以上，阴影计算时间平均缩短了67.9%，提高了三维场景的绘制效率。在面对高分辨率的动态场景时，仍能获得较高的帧速率。

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高琳   王俊峰   范勇   陈念年  

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针对视频序列的鲁棒性目标跟踪问题，提出了一种基于卷积神经网络（Convolutional Neural Network，CNN）与一致性预测器（Conformal Predictor，CP）的视觉跟踪算法。该算法首先构建一个双路输入卷积神经网络模型，同步提取视频帧采样区域和目标模板的高层特征，利用逻辑回归方法区分目标与背景区域，然后将卷积神经网络嵌入到一致性预测器框架中，利用算法随机性检验来评估分类结果的可靠性，在指定风险水平下，以域的形式输出具有可信度指标的分类结果。最后选择高可信度区域作为候选目标区域，通过优化时空域全局能量函数获得目标轨迹。实验结果表明，该算法能够适应目标遮挡、外观变化以及背景干扰等复杂情况，比当前多种流行跟踪算法具有更强的鲁棒性和准确性。

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王敬雨   韩玉   李磊   席晓琦   刘建邦   闫镔  

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CL系统对于扁平状物体的检测具有独特的优势，几何参数标定是CL系统获得高质量图像的重要步骤。现有CL几何参数标定方法仅标定部分几何参数，难以通过一次标定完成所有几何参数标定。本文借鉴CT几何参数标定方法，提出了一种高精度的迭代标定方法，利用简单体模快速标定CL系统的所有几何参数。首先，对CT几何参数标定方法用于CL的有效性进行分析，确定了对CT几何参数标定方法敏感的CL几何参数；其次，根据CL投影几何关系，构建新的反映CL实际系统与理想系统间误差的非线性最小二乘目标函数，利用迭代法不断优化敏感参数和其它关键参数。实验结果表明，本文方法能够有效标定CL系统所有几何参数，敏感参数以及受敏感参数影响的其它几何参数标定精度均有明显提升。同时，利用已标定的几何参数重建三维SheppLogan体模和PCB体模，重建图像中均没有几何伪影，验证了算法的有效性。

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王秀梅   李琳   孟艳玲   王亚宁   于明圆   王鑫   万金银   肖玲   成华东   刘亮  

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提出了一种积分球冷原子钟原子数稳定的新方法。该方法通过周期性地监测冷原子的吸收信号，反馈控制冷却光声光调制器的衍射效率，改变冷却光功率，实现冷原子数的稳定。推导了冷原子数稳定系统的环路方程，分析了稳定环路对冷原子数涨落的抑制作用。稳定后的冷原子数涨落优于 1+-0.1%（3个小时），其功率谱密度在频率0.001 Hz到0.2 Hz范围内,最大抑制约30 dB。该涨落被抑制的原因主要是稳定环路除了直接补偿冷却光激光器输出的光功率变化外，还纠正了外界环境引起的冷原子数漂移。冷原子数稳定之后，由原子数涨落引起的原子钟频率稳定度可降低至 7*10^-14*tao^(-1/2)。 关键词 激光冷却；冷原子数稳定；冷原子钟

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白正元   姜雄伟   张龙  

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提出并验证了一种新型超薄微波超材料吸波器设计。该超材料吸波器由三层金属结构层及两层介质材料层组合而成，并采用两个相同的金属圆环作为双层复合谐振结构单元，该设计与传统的单层谐振结构单元相比，在大大降低吸波器整体结构厚度的同时，有效提高了电磁波吸收率。利用有限元电磁模拟对该吸波器内部的空间电磁场及金属谐振单元表面电流分布进行仿真与分析，揭示了其电磁吸波物理机理。此外，模拟和实验结果均证实了该吸波器具有极化不敏感和宽角度入射稳定特性。基于其整体结构简单且具有低占空比等特点，所设计的超薄超材料电磁吸波器将在电磁屏蔽光窗等领域具有潜在应用。

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吕佳彦   何明元   陈林   胡秀清   李新  

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对于没有星上定标装置的国产卫星遥感器，其反射太阳波段辐射定标系数的更新，最常用的有效方法之一是基于敦煌辐射校正场的反射率基法。但该方法依赖人工观测，受天气和人为因素影响较大。此外对于辐射响应衰变较快的遥感器通道，基于一年一次敦煌辐射校正场同步观测试验的反射率基法辐射定标不能及时校正类似衰变。为解决上述问题，提出了基于自动化多通道光谱辐射计、6SV辐射传输模型、敦煌场地历史高光谱反射率模型、MODIS（Moderate-Resolution Imaging Spectroradiometer）双向反射分布函数产品的自动化辐射定标方法，该方法可在天气状况和卫星观测几何满足条件的日期连续对遥感器开展辐射定标工作。2015年8月-2016年3月在敦煌辐射校正场进行了试验，共获取有效观测数据17天，以AQUA/MODIS为辐射基准验证该方法的精度和定标频次，结果表明，平均10-15天能够对卫星遥感器进行辐射定标，利用该方法得到的大气顶反射率与AQUA/MOIDS各通道卫星观测的相对偏差均小于5%，平均相对偏差小于2%，标准差小于2%。

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吕健滔   王春明   朱晟昦   刘海  

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设计了一种基于表面等离子体共振原理，采用双芯结构的光子晶体光纤作为光波导的横向应力传感器。通过建立表面等离子体共振耦合波模型和光子晶体光纤结构的形变模型，利用全矢量有限元法进行数值模拟，获得了基模共振峰的偏移量与横向应力的对应关系。结果表明，共振峰中心波长的偏移量与所加应力间具有很好的线性关系。对光子晶体光纤的截面结构进行优化设计，选择适当的空气孔层数、直径和周期，可获得较高的测量灵敏度。模拟结果为基于表面等离子体共振效应的光子晶体光纤横向应力传感器的设计提供理论依据。

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胡友友   何小凤   唐霞辉   李波  

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矢量偏振光束的发展对偏振敏感谐振腔的模式计算提出了新的要求，基于Fox-Li迭代法和琼斯矢量理论，提出了用于偏振敏感谐振腔的矢量Fox-Li迭代法。该方法可以计算偏振敏感谐振腔内的矢量偏振模式，包括角向偏振TE01*模和径向偏振TM01*模。通过matlab编程对球面偏振敏感谐振腔内的矢量偏振模式进行数值计算，计算结果与理论一致，证明了该方法的正确性。然后基于轴快流CO2激光器平台，采用组合轴锥镜作为谐振腔的尾镜，得到了2.17kW的角向偏振模式输出，与矢量Fox-Li迭代法计算结果吻合，实验再次证明了该方法的有效性和准确性。矢量Fox-Li迭代法对于偏振敏感谐振腔的分析和设计具有重要的指导意义。

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王进霞   洪瑞金   陶春先   张大伟  

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采用真空电子束蒸发技术，在玻璃基底上制备不同厚度的金属铜薄膜，而后采用热氧化技术通过调控退火温度和时间得到相应的氧化亚铜(Cu2O)薄膜。采用X射线衍射仪(XRD)、X射线光电子能谱(XPS)、紫外-可见-红外分光光度计及拉曼光谱仪分别表征所制备的Cu2O薄膜的晶体结构、元素组成、光学透射/吸收谱及SERS活性。实验结果表明：退火温度为200℃时，能够获得单一相的Cu2O薄膜。通过XPS能谱分析Cu 2p和O 1s的结合能，确定薄膜中的Cu为+1价。退火后的薄膜样品随着其膜厚的增加由非晶态转变为(111)轴方向择优生长，薄膜结晶质量提高；其吸收边发生红移。以罗丹明B(Rh B)为探针分子表征薄膜样品SERS活性，其SERS活性随Cu2O薄膜吸光度的增大而增强。

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吕挺   段玉雄   项静峰   任伟   吕德胜   汪斌   李琳   李唐   屈求智  

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本文对780nm声光调制器(AOM)的温度响应进行了详细的理论计算，发现AOM衍射光偏振角的温度响应系数远大于衍射效率和衍射角的温度响应系数，针对AOM衍射光偏振角的温度响应，在地面实验室环境下对其进行了实验验证。在空间微重力环境下，AOM的温度响应可能会成为制约空间项目光学平台工作温度范围和性能指标提高的主要因素。本文结合AOM在实际空间应用中的脉冲工作模式，通过仿真建模给出了AOM声光晶体温度随环境温度的变化曲线，并给出了优化措施建议。

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沈玉鹏   赵高鹏   王建宇  

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视频跟踪中，使用单一特征对目标进行描述难以适应复杂场景的变化，目标的尺度变化、形变、遮挡等因素也会导致跟踪失败。为了提高跟踪的鲁棒性，本文基于核循环结构，提出一种自适应特征融合和模型更新的跟踪方法，并引入尺度更新机制。首先利用目标的灰度特征和LBP特征计算滤波响应图，依据响应图的峰值旁瓣比自适应地分配权值并加权融合，从而估计目标的最佳位置。然后根据融合后响应图的峰值旁瓣比来判断跟踪质量，据此决定是否更新模型。最后在目标位置周围提取HOG特征构建尺度金字塔，训练尺度相关滤波器，用来估计目标的最佳尺度。实验选取标准测试数据集中具有光照变化、遮挡和尺度变化的视频序列进行实验，结果表明本文算法能够实现对目标的稳定跟踪，并且在距离精度和成功率上均优于对比算法。

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何润之   李加波   李俊   黄金   叶素华   董石   张航   马志军  

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单个金纳米棒(Gold Nanorod, GNR)具有各向异性响应的非线性光学性质，已被证实由其纵向表面等离共振(Longitudinal Surface Plasmon Resonance, LSPR)和横向表面等离共振(Transverse Surface Plasmon Resonance, LSPR)强度不同引起。定向排列的群体金纳米棒(gold nanorods, GNRs)可以在宏观层面观测到单个金纳米棒的微观各向异性响应特性，将大大提升金纳米棒的非线性响应效率。本文通过静电纺丝技术定向排列群体金纳米棒，制备了金纳米棒-纳米纤维复合薄膜。利用偏振可调的飞秒激光开孔z扫描技术发现了薄膜的各向异性饱和吸收性质。该定向排列金纳米棒-纳米纤维薄膜在光纤激光器领域有重要的应用前景。

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张超   杨楠   包艳   郑普超   张兵  

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为实现飞行器结构高精度、高分辨率的健康监测，本文开展了基于光频域反射的光纤分布式传感技术研究。通过对瑞利散射光谱互相关传感原理的介绍，分析了传统互相关法中传感单元长度对传感分辨率的限制因素，提出了傅立叶插值的方法以提升光谱分辨率并进行了实验验证。实验结果表明，该方法在14.2m光纤上实现了传感单元1cm、光谱分辨率为1.6pm的连续分布式传感。该技术在高精度、高分辨率的短、中程健康监测领域（如飞行器结构健康监测）具有广泛的应用前景。

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刘卿卿   严飞   郭颖  

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硬盘面记录密度的增加，使得其读写数据时磁头的飞行高度不断降低。磁头与磁片表面液体润滑膜的接触，将会在表面形成半月板，或润滑剂回升，造成润滑剂转移。观测液体润滑膜的转移过程以及其在磁头上的动态变化特性，是研究润滑剂性能的一个重要方面。基于垂直物镜的椭圆偏振显微镜，提出一种旋转起偏器的方法获得膜厚与被测光强的线性关系，实现磁头表面润滑膜动态观察，并对现有椭圆偏振显微镜尤其是照明系统进行改进。实验以非极性润滑剂Z03覆盖的磁头为样品对椭圆偏振显微镜进行标定。以极性润滑剂Zdol4000作为样品，对其在磁头表面的去润湿现象进行了观察。结果证明显微镜横向分辨力约0.36μm。该方法可用于纳米级液体薄膜的可视化观测。

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王伟   屈玉玮   左玉婷   王珺琪   孟凡超   张春兰   韩颖   侯蓝田  

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本文提出一种全固态双层芯结构色散补偿微结构光纤。该光纤以纯石英材料为基底，通过引入一种掺锗高折射率石英柱和两种掺氟或硼的低折射率石英柱，对端面折射率分布进行调节，形成双芯结构。在对此光纤模式演化及耦合特性理论分析的基础上，利用多极法对其模式耦合位置与强度随结构参数变化的关系进行了分析，对色散特性与光纤结构参数间的规律进行了研究。通过优化光纤结构参数，设计出在1550nm处色散值达-8465ps/(nm·km)、限制损耗低于0.001dB/km、与SMF-28单模光纤熔接损耗仅为1.89dB的色散补偿光纤，可实现对500倍长度的SMF-28单模光纤的色散值进行补偿。与石英-空气孔结构色散补偿微结构光纤相比，本文提出的全固态色散补偿微结构光纤具有易制备、易与传统通信光纤熔接等优点。

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尹圣楠   杨科   韩帅   周秦岭   许文彬   王璠   胡丽丽   陈丹平  

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采用SiCl4水解法制备镱铝共掺石英光纤纤芯原料粉，在通O2的气氛下，1100℃烧结除羟基处理后析出了α-石英相。为了抑制其析晶行为，本文对水解所得的硅酸凝胶进行常温老化和高压釜高温高压老化处理。测试结果表明，老化处理过程中，Al3+和Yb3+通过扩散与凝胶中的断键连接，致使凝胶组分均一化，结构得到固定，有效地抑制了镱铝共掺石英玻璃原料粉的析晶行为。老化处理后，Yb3+在石英玻璃结构中的分散性得到增加，有效提高了Yb3+的荧光强度和荧光寿命。高压釜不仅能缩短老化处理时间，并且可以进一步提高样品的荧光强度和荧光寿命。因此，高压釜老化处理成为制备镱铝共掺石英玻璃原料粉的重要工艺。

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苏建东   齐晓慧   段修生  

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针对平面目标姿态测量问题，本文提出了一种基于棋盘靶标的单目视觉测量方法，避免了设计安装复杂的标志，在保证测量精度的同时简化了测量过程。首先，基于棋盘靶标对摄像机进行标定；然后，利用单应性条件得到外参矩阵，并利用Givens矩阵对外参矩阵进行分解，求得姿态角；最后，在靶标任意安装的情况下，基于旋转矩阵约束条件研究了安装偏差的自标定方法。实验结果表明：本文所提方法在静态测量时垂直光轴方向姿态角测量精度可达 ，其它两个姿态角测量精度可达 ；动态测量时垂直光轴方向姿态角测量精度可达 ，其它两个姿态角测量精度可达 。

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常新宇   曾雅楠   雷海   姚成文   卢钧胜   胡晓东  

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微球跟踪技术是生物学动态过程的重要研究工具。为获取相关生物学信息，需要对微纳米尺度的微球进行三维位置的测量，测量精度需达到纳米甚至亚纳米级别。在实际测量中，由于液态环境微球间存在相互作用力，多个微球交叠现象难以避免。交叠微球图像会出现圆环特征的交错，采用传统方法难以实现特征识别而无法对其定位。针对这一问题，本文提出全息重构聚焦法，通过精确定位微球的横向位置，获取其三维位置。实验结果表明全息重构聚焦法定位微球位置较传统方法更为精确，且尤其适用于交叠微球位置的测量，对单个微球和交叠微球样品均能达到2nm的三维位移分辨力。

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高乾坤   刘文清   张玉钧   高闽光   李相贤   童晶晶  

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傅里叶红外被动遥测光谱技术根据不同气体的吸收波段不同可以对大气里多种目标气体进行探测和定量分析。本文应用此技术对工业窑炉内燃烧过程中的气体的辐射信号遥测进行研究。根据工业现场条件，利用大气辐射原理建立被动辐射模型计算炉膛内高温气体透过率。针对光谱仪在工业现场采集中遇到的湍流噪声，研究了红外干涉信号--光谱转换的数据处理方法，与传统傅里叶变换光谱数据处理方法不同，采用ZPD为基准对齐干涉信号实现多次扫描干涉信号的平均，降低了噪声、减小了计算量、提高了光谱数据率。利用HITRAN数据库和高温参考谱模型法，经过对谱线的线强、线宽温度参数的修正合成的校准光谱与透过率谱进行非线性最小二乘拟合，反演计算炉膛内不同吸收波段的高温气体浓度。理论研究及实验结果表明该技术在窑炉及其他工业燃烧过程高温气体的在线检测方面具有潜在的应用前景。

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靳阳明   沈为民  

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本文研究结构紧凑、用于光栅分光成像光谱仪的双光楔消偏器。在介绍其工作原理的基础上，利用穆勒矩阵和斯托克斯矢量，建立消偏器结构参数与光学系统偏振敏感度的一般关系。借助数值分析，指出当两楔形晶体光轴夹角为90°时消偏器具有优的消偏性能，并且在该光轴取向下调整晶体厚度可进一步减小光学系统偏振敏感度。最后，以光栅成像光谱仪为例设计消偏器，给出其性能评价。

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步苗苗   牛明生   王田   韩培高   郝殿中   马丽丽   宋连科  

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双路四通道同时干涉成像光谱仪以视场光阑代替狭缝，无旋转和移动部件，通过消色差分光棱镜和Savart偏光镜将入射光分为四对相干光束，同时在探测器上获取四幅不同偏振信息的目标图像，进而反演出偏振光谱图像。通过对系统结构和原理分析得出不同偏振状态下的干涉强度表达式，四幅干涉图相加获取总强度的目标图像，对同一Savart偏光镜的干涉强度相减获得纯干涉条纹，把两纯干涉条纹进行加减运算可降低系统的背景噪声，提高了系统信噪比。在考虑晶体色散关系的基础上分析讨论了光程差随波长、入射角、入射面与晶体主截面夹角以及晶体厚度的变化关系，在傍轴条件下设计出横向剪切量、成像透镜焦距和晶体厚度的具体参数，考察干涉成像光谱仪所能达到的光谱分辨率，为新型干涉成像光谱仪的设计与应用提供了一种新方案。

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吴一全   王志来  

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为了使融合结果突出目标与发掘更多细节，提出了一种基于目标提取与引导滤波增强的红外与可见光图像融合方法。首先对红外图像依据2维Tsallis熵和基于图的视觉显著性(Graph-based Visual Saliency, GBVS)模型提取目标区域。然后对可见光与红外图像分别进行非下采样Shearlet变换(Non-subsampled Shearlet Transform, NSST)，并对所得低频分量进行引导滤波增强。由增强后的红外图像和可见光图像低频分量基于目标提取的融合规则得到融合图像的低频分量；高频分量则根据方向子带信息和取大来确定。最后经NSST逆变换得到融合图像。大量实验结果表明，本文方法在增强融合图像空间细节的同时，有效突出了目标，并且在信息熵、平均梯度等指标上优于基于拉普拉斯金字塔变换、基于小波变换、基于平稳小波变换、基于非下采样Contourlet变换(Non-subsampled Contourlet Transform, NSCT)、基于目标提取与NSCT变换等5种融合方法。

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梁子   安晓英   张茹   宋丽培   朱松河   武鹏飞  

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近年来，穿透散射介质的成像技术由于在生物医学成像和安防领域的巨大应用价值而受到广泛关注。迄今，虽然不同的技术被提出用以解决该问题，但是准确的实时成像依然是一个问题。本文提出了一种结合散斑照明，傅里叶全息成像和浴帘效应的快速穿透散射介质成像的方法。通过对单幅原始散斑图像进行一次傅里叶变换运算就可以恢复隐藏物体的信息,简单的图像处理过程使得系统具备实时成像的能力。本文在理论和实验上对该技术的非侵入、实时成像能力进行了验证，成功的对隐藏在散射体之间的物体进行了探测，并实现了实时成像。另外，本文给出了在此方法下物体尺寸的计算公式。该方法有利于推动对抗散射成像技术的实用化。

       PDF全文 (下载：14)        光学学报 ，2017年第37卷第8期 pp.0811002      

胡玉霞   赵南京  

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细菌多波长透射光谱包含有细菌结构、组分、浓度等信息，其特征信息的有效提取是实现细菌微生物快速识别与检测的基础。本文以水体常见大肠埃希氏菌（大肠杆菌）为研究对象，采用紫外-可见分光光度法获取其多波长透射光谱；基于Mie散射理论，在充分考虑水体大肠杆菌的散射和吸收特性基础上，构建了240-900nm波段范围内细菌微生物多波长透射光谱解析模型；基于该模型对250-750nm特征波段光谱的解析，获得了大肠杆菌体积、粒径、结构及浓度等相关参数，并与文献以及实验结果进行了对比验证。研究结果表明，本文所建立的多波长透射光谱解析模型能够准确表征水体细菌微生物的光谱特征，所提取参数具有较高准确性，为水体细菌微生物的快速识别分析和检测提供了关键数据。

       PDF全文 (下载：1)        光学学报 ，2017年第37卷第8期 pp.0830001      

蔡熠   徐青山  

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模拟计算了强吸收波段大气在卷云条件下的大气反射率，分析了卷云光学厚度、粒子尺度和云高对大气反射率和大气顶背景辐射的影响。模拟分析了红外目标在卷云大气中传输至大气顶的辐射并计算了大气顶目标背景对比度，考虑了目标高度和卷云参数对对比度的影响。结果表明：在水汽强吸收波段，卷云大气反射率随着卷云高度的增加而增大、卷云光学厚度的增加而增大、卷云粒子有效尺度的增大而减小，进而影响了大气顶目标背景对比度。目标背景对比度受到卷云参数的影响变化较大，尤其当目标高度在7km以下时卷云的存在对大气顶观测目标干扰很大。

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吴冬鹏   毕笃彦   何林远   马时平   凡遵林  

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为了解决传统图像融合结果存在对比度不足和细节缺失的缺点，提出了基于非下采样剪切波-对比度变换(non-subsampled shearlet-contrast transform，NSSCT)的图像融合算法。首先分析图像经非下采样剪切波变换(non-subsampled shearlet transform, NSST)后高频系数间的关联性与差异性，构造了高频系数方向性基本一致的NSSCT变换，使得融合图像的高频系数保留细节同时提升了对比度；结合图像低频特点，采用了显著性增强方法对低频系数进行融合；最后通过NSSCT逆变换得到对比度提升和细节增强的融合图像。实验结果表明，本文算法与现有的基于小波、NSST和显著性等算法相比，在图像对比度提升与细节保留方面均具有较明显的优势。

       PDF全文 (下载：2)        光学学报 ，2017年第37卷第7期 pp.0710003      

徐灿   张雅声   李鹏   李纪莲  

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空间目标OCS(Optical Cross Section，光学横截面积)的准确计算是空间目标特性分析及识别的重要基础和前提。本文针对面元网格法计算OCS实时性差，计算机图形学方法对材质BRDF（Bidirectional Reflectance Distribution Function，双向反射分布函数）描述能力弱的问题，提出了一种基于OpenGL拾取技术的复杂空间目标OCS计算方法。通过OpenGL拾取技术实现面元的一次遮挡判断，基于改进Z缓冲技术实现面元的二次遮挡判断，在实现计算实时性的基础上保留了面元的详细信息，使高精度BRDF模型应用及OCS精确计算得以开展。最后，设计了嵌套式圆柱体和实际卫星模型并计算了其OCS值，其中嵌套圆柱体的计算误差在0.08%以下，在普通微机上运行的平均耗时小于0.01秒，卫星平均耗时小于0.1秒，验证了论文方法的正确性和快速性。

       PDF全文 (下载：0)        光学学报 ，2017年第37卷第7期 pp.0720001      

陈荣荣   邝彩霞   马俊洁   汪敏   林如俭   张倩武  

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本文主要研究基于光梳状谱的OFDM-PON下行相干检测实验系统的结构和数字信号处理算法，采用多波长的梳状谱发生器作为OLT端光源，其中一个波长作为传输OFDM信号的信号光，相邻的光波作为本振光。采用这种系统，ONU端的相干接收可以实现光相位噪声抵消。由于没有载波偏移和光相位噪声，大大地简化了数字信号处理。本文研究和比较了导频辅助算法（PA），最大似然算法（ML）和PA + ML算法三种相位估计算法的性能。研究发现PA和ML组合算法能获得更好的性能，可以将导频子载波的数目减少到2，并且接收机灵敏度改善到-30dBm。这种OFDM-PON系统的硬件和软件设计有望成为下一代光接入网络的有潜力的解决方案。

       PDF全文 (下载：0)        光学学报 ，2017年第37卷第7期 pp.0706003      

臧琦   邓雪   曹群   高静   焦东东   刘杰   许冠军   董瑞芳   刘涛   张首刚  

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本文介绍了利用西安和咸阳之间的电信省级骨干光纤网构建了210 km的光频信号传递测试链路，链路损耗为0.23 dB/km。该段省干链路除少数地段外，基本沿道路地埋，具有一定代表性。实验中，在西安机房中利用可搬运的基于光纤干涉仪的窄线宽激光器作为光源，光源线宽约为200 Hz。利用两台低噪声双向EDFA补偿光纤链路损耗，增加光信号的传输距离，放大器平均增益约为15dB,以防止激射。测量并分析了不同情况下光纤链路的附加相位噪声，观测到铁路震动引起的规律性干扰。噪声抑制系统工作后，链路相位噪声抑制掉了30dB,利用商用频率计数器pi模式测量，在剔除铁路干扰时段数据后，获得210 km实地光纤链路的频率传输稳定度达到了1.51E-14/s，万秒稳定度达到5E-17量级。本文利用210 km通信运营商的省干光纤进行了光学频率信号的远程传递测试，分析了限制传递稳定度的主要影响因素，并针对现行光纤布设方式提出了补充要求。同时根据测试分析了千公里级传输的理论结果，为国土范围内基于通信光缆实现高精度光频信号传递与比对提供支撑。

       PDF全文 (下载：2)        光学学报 ，2017年第37卷第7期 pp.0706004      

董功勋   林锦达   张松   邓见辽   王育竹  

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在基于Ramsey作用的原子钟里，自由演化时间不能够太长，这主要受限于原子的相干时间以及晶振的相噪。对于原子相干时间很长的原子钟来说，倘若晶振有一比较大的相位突变，自由演化时间过长会导致相对相位累积越过线性区，即原子布居数与相对相位累积的一一对应区间，而引入不确定性。我们提出利用大失谐光的无破坏测量获取原子相位数据并将其反馈到微波相位上以实现原子相位反馈，从而有效延长自由演化时间（原子相位反馈，APF）。我们从理论和实验上验证了这种周期性反馈作用的可行性。

       PDF全文 (下载：1)        光学学报 ，2017年第37卷第7期 pp.0702001      

汪香香   张成   沈川   张凯   汪烨   韦穗  

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针对三维物体计算机产生全息图信息的相似性和冗余性问题，提出了一种基于三维总变分稀疏模型的复杂三维场景的菲涅耳全息图频域压缩重建方法。首先通过计算获得三维物体的菲涅耳全息图，然后利用概率密度函数服从指数分布的非相干频域变密度下采样模式对菲涅耳全息图的频域进行频域下采样操作，最后利用压缩感知重构算法对下采样后的全息图频域信息进行频域压缩重建。模拟实验验证了该方法的可行性，相比于传统地利用高斯随机测量矩阵对全息图空域的下采样模式，本文提出的方法能够显著提高重构图像的峰值信噪比，尤其适用于低采样率情况下。

       PDF全文 (下载：7)        光学学报 ，2017年第37卷第7期 pp.0707001      

余景景   田晶   王海玉   李启越  

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生物发光断层成像（Bioluminescence tomography，BLT）是一种高灵敏、高特异性的光学分子影像技术，它利用探测到的生物体表光强来重建发光光源在生物体内的三维分布，然而由于生物体表面测得的光强信息有限，光源重建面临巨大的挑战。为了在有限的测量下更精确的重建，本文结合BLT中光源稀疏分布的特征，将重建问题转化为L1范数优化问题，并采用迭代支撑集检测（Iterative Support Detection，ISD）实现快速重建，该算法交替执行支撑集检测和信号重构两个模块，直至重建精度达到要求。为了评估基于ISD的重建算法的光源定位能力，设计数字鼠仿真实验将其与三个典型的稀疏重建算法比较，仿真实验表明本文所提出方法对于单光源和双光源目标均可以实现准确的重建。

       PDF全文 (下载：3)        光学学报 ，2017年第37卷第7期 pp.0711004      

刘羽桐   钮月萍   林功伟   龚尚庆  

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本文采用腔透射谱法，测量了Λ型三能级系统的五阶自克尔非线性系数。对二能级和Λ型三能级系统的五阶非线性系数进行数值模拟，比较发现，原子相干对非线性系数具有增强作用。同时将得到的三阶和五阶极化率数值模拟与测量结果进行对比，发现两者具有很好的一致性。

       PDF全文 (下载：1)        光学学报 ，2017年第37卷第7期 pp.0719002      

方玉亮   柳光乾   金振宇   李鹏飞   刘忠  

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太阳强热辐射导致太阳望远镜光机系统热形变，引发较明显的时变焦点位置漂移。离焦像差影响高分辨观测，降低观测图像的空间分辨率，因此需要探测并补偿望远镜的离焦像差。由于大气湍流的影响，一般的基于图像处理的焦点探测方法不能有效地运用于地基太阳望远镜。而天文望远镜常用的基于Shack-Hartman波前探测的方法，在观测太阳边缘和低对比度的太阳米粒结构时无法工作。本文提出了一种基于图像能谱分析的焦点探测方法，该方法以图像能谱比的低频分量的平均值作为焦点探测评价函数，该方法能够消除目标信息的影响和平滑大气湍流的影响。实验证明，该方法的探测精度和探测时间分辨率能满足地基太阳望远镜不同观测目标的高分辨观测的需要。明了该方法的可行性，该方法的探测精度和探测时间分辨率能满足地基太阳望远镜不同观测目标的高分辨观测的需要。

       PDF全文 (下载：1)        光学学报 ，2017年第37卷第7期 pp.0711003      

孙力帆   张森   冀保峰   普杰信  

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为了验证高精度传感器量测下某种扩展目标跟踪算法的有效性，往往需要与其他算法进行对比并评估其估计性能。与传统的点目标不同，扩展目标跟踪的主要任务不仅仅是要估计出目标的运动状态，更重要的是要对其扩展形态进行精确估计。因此，对于扩展目标的形态估计性能评估有着迫切的需求。特别是针对基于星凸形和支撑函数的两种具有代表性的扩展目标模型，考虑到其所具有的不同形态参数描述方式，本文提出了一种具有不同数学形式的改进豪斯多夫距离来解决此问题。仿真实验表明，所提出的改进的豪斯多夫距离能够作为一种有效度量准则来对扩展目标的形态估计性能进行有效评估。

       PDF全文 (下载：3)        光学学报 ，2017年第37卷第7期 pp.0728003      

王玮   巴音贺希格   潘明忠   宋莹   李文昊  

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为了提升扫描干涉场曝光光束对准精度，保证制作出光栅掩模槽形的质量。建立了扫描曝光光束对准误差模型，利用模型对光束对准误差进行了分析。分析表明当光束存在较大对准误差时，光栅基底表面曝光对比度出现大幅度下降，而且由于采用步进扫描的曝光方式，使光刻胶表面出现了各处曝光不均匀的现象，影响光栅掩模槽形质量。为了满足系统对光束重叠精度的要求，设计研制了光束自动对准系统，并对曝光光束进行了对准实验。实验表明所设计的对准系统可以对光束角度与位置进行良好对准调节，系统整体表现出良好的收敛性能，多步调节后可以达到光束位置对准精度优于10μm，光束角度对准精度优于9μrad。这样的曝光光束对准精度可以满足系统要求，达到了预期设计目的。

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姚超   王辉   张政   刘天野  

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从惯性约束聚变系统高功率固体激光驱动器中具有典型意义的大口径激光传输反射镜的装配结构及其面形精度特点出发，对其波前误差进行了精细化建模分析，分别研究了粗糙度、纹波度和轮廓度的波前误差模型。并在此基础上，进一步针对如何在装校过程中将装配应力产生的面形误差控制在合理范围内的难题，提出了RMS梯度和PV值相结合的面形误差评价和控制方法，并进行了实验验证证明其可行性。以期为我国“神光-III”主机装置大口径反射镜装校过程中面形误差控制提供科学指导方法。

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郑海晶   白廷柱   王全喜   曹峰梅  

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本文利用数值仿真的方法研究了H2O和CO2混合气体喷流在高温条件下的红外辐射特性。首先根据水和二氧化碳气体的吸收特性，将红外波段划分为1.32-1.69μm、1.56-2.27μm、2.27-3.8μm、3.8-8.3μm和8.3-20μm五个波段。其次建立了基于某型发动机喷嘴的尾流红外辐射特性模型，并利用此模型分别研究了H2O和CO2高温混合气体喷流在这五个波段的辐射特性分布。仿真结果表明：喷流中H2O含量越多，越有助于能量的扩散，从而喷流的温度越低，辐射能量也就越低。在高温喷流的辐射特性中，中波红外辐射能量最强，短波红外波段次之，长波红外波段最弱。相关结论对液体发动机推进剂的设计以及尾焰的红外辐射特性研究具有重要参考意义。

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侯榜焕   姚敏立   王榕  

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针对传统的基于特征提取的高光谱图像地物分类算法大多只考虑光谱信息而忽略空间信息的问题，提出了一种基于空谱半监督局部判别分析（Spatial-spectral Semi-supervised Local Discriminant Analysis, S3ELD）和空谱最近邻分类器(Spatial-spectral Nearest Neighbor, SSNN)的高光谱图像分类(S3ELD-SSNN)算法。该算法结合高光谱图像的空间一致性，在利用标记样本的判别信息保持数据集可分性的基础上，定义空间近邻像元散度矩阵来保存像元的空间近邻结构，提出基于空谱距离的相似性度量并应用于发现局部流形结构和构建SSNN。S3ELD算法不仅能揭示数据集的局部几何关系，而且增强了光谱域同类像元和空间域近邻像元在低维嵌入空间的聚集性。结合SSNN进行分类，进一步提升了分类精度。在PaviaU和Salinas数据集的实验结果表明，其总体分类精度分别达到了92.51%和96.29%。与现有几种算法相比，该算法能更有效地提取出判别特征信息，达到更高的分类精度。

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薛映仙   戎有英   马强   潘诚达   陈凌霄   武愕   吴伯涛  

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稀土掺杂上转换纳米晶在生物成像和光伏领域具有广泛的应用前景，但其较低的上转换效率限制了其应用。本文利用原子力显微镜探针在纳米尺度下操控单个金纳米棒与单个上转换纳米晶进行耦合，通过单颗粒光谱技术研究了金纳米棒局域表面等离子体共振对纳米晶上转换发光的影响。结果发现，纳米晶上转换发光强度对激发光的偏振方向具有强烈的依赖性。当激发光偏振方向平行于金纳米棒长轴时，纳米晶的绿色和红色上转换发光可以分别获得18和40倍的最大增强，分析认为这是金纳米棒局域表面等离子体共振提高纳米晶上转换发射速率和对激发光的吸收而引起的。

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闫素英   常征   王峰  

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为研究灰尘对槽式太阳能聚光器光学效率和金属管能流分布的影响，从理论上分析了积尘对聚光器光学效率的影响，对槽式太阳能聚光镜积尘工况进行了模拟，应用蒙特卡罗光线追迹法和有限元体积对抛物槽式集热系统传热进行了分析，得到了金属管周向温差（CTD）和能流密度分布。结果表明，积尘对反射光线方向和金属管壁面能流影响较大，由积尘改变壁面能流密度的分布对CTD有一定影响。针对CTD对抛物槽式集热系统的影响，提出了在常规抛物槽式集热器基础上，添加一个二次均光反射镜使金属管周向能流分布趋于均匀，金属管的CTD显著降低，减小积尘工况对聚光集热系统的影响，为抛物槽式太阳能聚光系统优化提供了参考依据。

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李建欣   刘勤   周建强   柏财勋   许逸轩   袁恒   刘杰  

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铁电液晶偏振态分析器是宽波段偏振成像的核心组件，其抑制噪声的能力对偏振测量结果产生重要影响，解决宽波段优化设计问题具有重要意义。本文重点研究了一种宽波段铁电液晶偏振态分析器的优化设计方法，根据宽波段偏振成像测量的基本原理推导出铁电液晶偏振态分析器的Stokes测量矩阵，采用遗传算法和CN (Condition Number)、EWV (Equally Weighted Variance) 评价准则对偏振器件的方位角参数进行优化设计，得到了铁电液晶偏振态分析器的最佳器件组合方式和方位角参数。最后，根据设计结果搭建了多波段实验装置，对3D眼镜和偏振片进行了成像测量实验。实验结果表明利用本文设计方法实现的偏振测量装置能够有效反映出测量目标的偏振特性。本文的优化设计方法为宽波段偏振成像与探测研究提供有意义的参考。

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任坤   范景洋   任晓斌  

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为实现非互易光传输的主动控制，本文提出了一种石墨烯光子晶体和磁光半导体材料结合的结构，在二者的界面上得到了Tamm态等离子体激元。通过外加磁场打破时间反转对称，进一步实现了非互易的磁Tamm态等离子体激元。利用导纳匹配理论，可以确定磁Tamm态等离子体激元的激发频率。通过研究不同条件下的透过谱，分析了结构参数、外加磁场大小以及石墨烯化学势对于磁Tamm态等离子体激元的影响。研究表明，借助磁Tamm态等离子体激元，通过调控外加磁场及石墨烯化学势，可以实现单向光传输与禁止的主动控制，及正反双向光传输间的灵活转换。这种设计在光二极管和光开关等应用领域具有潜在的价值。

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侯榆青   金明阳   贺小伟   张旭  

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增加测量信息可以有效降低荧光分子断层成像(FMT)重建的病态性，随着数据的增多，重建耗费时间也会显著增长。为了降低FMT重建的病态性和提升大规模数据集下的重建效率,本文结合对偶坐标下降法(DCA)和交替方向乘子法(ADMM)提出了的一种改进的随机变量的交替方向乘子法重建优化算法。在原始ADMM方法的基础上，增加了一个随机更新规则，在每次迭代中只需要一个或者几个样本，从而加速收敛，使目标函数快速得到最优解,达到快速重建的效果。通过设计数字鼠仿体实验和真实老鼠实验，实验结果表明，在保证FMT重建图像精度的同时，重建效率显著的提高。

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周聪华   李百宏   项晓   王少锋   董瑞芳   刘涛   张首刚  

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光学脉冲的时域微分技术在时空测量领域有着重要的应用，微分脉冲的使用能使时空测量的精度达到或超越标准量子极限。本文分别利用双折射晶体和傅立叶脉冲整形系统两种方法对813nm、脉宽130fs的脉冲电场包络进行了一阶微分实验研究。利用双折射晶体得到的脉冲电场包络一阶微分能量转换效率为0.36%，电场强度的频谱分布只在中心频率附近光谱半高宽范围内与理论值较好吻合，重合达到91.36%，距离中心频率越远，与理论值差距越大。而利用傅立叶脉冲整形系统得到的脉冲电场包络一阶微分能量转换效率达到11.10%，在空间光调制器（SLM）的有效调制范围内电场强度与理论值重合超过98.37%。与基于双折射的脉冲微分方法相比，基于傅立叶脉冲整形系统的脉冲微分法具有更高的能量转换效率，与理论值吻合的光谱范围更大，且能方便地产生任意阶数的微分脉冲，能更好地满足在高精度时间同步领域的需求。

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李仁忠   杨 曼   刘阳阳   张缓缓  

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针对散乱点云数据密度大，重建时间长、效率低等问题，我们提出一种均匀精简方法。该方法基于开源 C++编程库 PCL（点云库），利用PCL 的 VoxelGrid（体素化栅格）类创建一个k邻域的三维体素栅格，结合包围盒法对输入的点云数据进行k邻域距离计算、法线估计，然后确定每个小立方栅格的重心，并以其来近似显示这个小立方栅格内所有的数据点，达到点云精简的目的，最后利用GreedyProjectionTriangulation（贪婪三角投影）类对精简后的点云实现三角网格面重建并显示其效果。实验结果表明，该算法在充分保留点云数据几何特征的前提下，能有效滤除部分点云数据冗余量，且精简结果比较均匀，避免了大规模精简所出现的空白区域，提高了重建效率。

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田棋杰   常松涛   何锋赟   乔彦峰  

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内部杂散辐射抑制效果是评价红外成像系统的一项重要指标。由于内部杂散辐射与环境温度有关，其测量过程必须在多个环境温度下进行，存在成本高、时间长且实验要求高等缺点。针对上述问题，通过建立多积分时间定标模型，研究环境温度对内部杂散辐射的影响，提出一种采用环境温度测量制冷型红外系统内部杂散辐射的方法。该方法通过对制冷型红外探测器定标，获取探测器内部因素对系统输出的影响，结合系统在某一环境温度下的定标结果解算系统内部杂散辐射与环境温度的定量关系，进而计算系统在任意环境温度和积分时间下的内部杂散辐射。通过辐射定标实验验证该方法的有效性，实验结果表明：该方法可以实现对制冷型红外系统内部杂散辐射的准确测量。

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何建争   简慧杰   马孟超   王克逸  

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为实现对空间目标的探测定位，本文对设计的仿生复眼系统的标定进行研究。首先介绍了复眼装置结构，根据复眼成像特点设计搭建了可以构建全视场靶标的标定平台，提出一种基于双球面虚拟靶标的标定方法。然后建立了复眼标定和定位过程中可以统一众多子眼坐标系的数学模型，详细描述了多通道同时标定或定位的具体步骤，其中包括系统的合理调节，靶点分布均匀性优化以及非线性映射方法选取等过程，同时通过计算机控制可以实现标定过程的自动化运行。接着在两个球面位置上建立了各子眼通道图像光斑点坐标和靶点角度之间的非线性映射关系。最后针对提出的标定方法进行了验证实验。实验结果显示：标定后的复眼系统在60°视场内目标定位相对误差优于0.5%，定位角度均方根误差为1.96mrad，满足了复眼的实际测量需求。

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翟亮   王涛   白满社   左毅娟   苏宇   刘新   陈静   朱良健