尹明锋   薄煜明   朱建良   吴盘龙  

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针对现实场景中跟踪目标的光照变化、尺度变化、遮挡等问题，提出了一种基于通道可靠性的多尺度背景感知相关滤波跟踪算法。首先，提取方向梯度直方图特征、灰度特征和颜色属性特征，来增强算法复杂场景中的判别力，提高目标跟踪的鲁棒性；其次，对每个通道的背景感知相关滤波器进行独立训练，并采用通道可靠性系数衡量每个通道响应图的置信度；然后，根据所有通道的响应图和可靠性系数合成多通道背景感知相关滤波跟踪器的最终响应图，并对目标进行精确定位；最后，运用尺度池方法估计目标的最优位置和尺度。实现结果表明：与现有跟踪算法相比，所提算法可以有效处理光照变化、尺度变化、遮挡等复杂因素的干扰，并取得了较高的跟踪精度和成功率，整体性能优于其他算法。

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

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

       PDF全文 (下载：7)        光学学报 ，2019年第39卷第03期 pp.0314003      

郭栋   邹长铃   任宏亮   卢瑾   覃亚丽   郭淑琴   胡卫生  

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当探测激光扫频CaF2光学谐振腔时，在微腔中的传输波形上观察到了显著的自激光热振荡现象。该振荡的形成原因是热膨胀效应，光热效应以及克尔效应三者之间的相互作用。理论分析研究表明，光热振荡上的振荡周期与微振腔腔体到环境之间的热耗散率有关，并且通过测量振荡周期可以检测出与之对应的热耗散率。然而多个振荡周期与热耗散率呈现非线性关系，无法用某个振荡周期值有效测量其热耗散率。本文使用一种基于反向传播人工神经网络的传感数据测量模型实现了通过测量振荡周期值有效测量其热耗散率, 优化了神经网络参数以提高热耗散率测量精度。数值仿真结果证明了该方法可有效的测量CaF2微谐振腔的热耗散率。该方法将对实现基于光学微腔的热参量探测具有重要意义。

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王任栋   李华   赵凯   徐友春  

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城市环境中的精确定位是自动驾驶领域的重点和难点问题。现有的LiDAR定位算法虽然能够在多数情况下保持较高的精度，但在一些比较复杂的城市动态场景中仍存在问题。针对这类场景中遮挡导致的GPS定位精度下降以及运动目标和环境变化导致的有效点云特征减少的问题，提出了一个新的概率定位框架。该框架使用核密度估计的方法对改进后的ML-RANSAC算法和直方图滤波算法进行融合，有效克服了ML-RANSAC在部分场景的定位波动问题和直方图滤波在位置误差较大时的效率低下和局部最优问题，实现了更加鲁棒的定位。实验表明，本文方法在保证定位精度的前提下，提升了对动态密集场景的适用性，能够在现有方法容易出错的场景中实现更加稳定精确的定位，并能够容忍更大的初始位姿误差。

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郭帅   吴莹   古同   胡二涛  

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本文使用磁控溅射镀膜仪制备了基于过渡金属钨和介质二氧化硅的六层薄膜样品，具体膜系结构为：Cu (>100.0 nm)/SiO2(63.5 nm)/W(11.0 nm)/SiO2(60.0 nm)/W(5.4 nm)/SiO2(75.5 nm)。该样品在250-2500 nm的波长范围内，太阳光吸收率为95.3%，且在400 ℃低真空条件下退火72 小时之后，样品的反射光谱特性变化较小，证明样品具有极好的热稳定性。另外，工作中使用红外热像仪对样品的红外辐射特性进行了在位实时表征，证明样品具有低辐射特性。这些优良特性有利于本样品在太阳能光热转换中的应用。

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陈平   黄凯   叶慧琪   韩建   郝志博   肖东  

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用于天文探测的视向速度测量系统的精度提高受到仪器照明稳定性的限制。提高光纤的扰模性能以稳定输出给光谱仪的光场可以减少入射耦合变化带来的谱线漂移。近年来在高精度的视向速度测量系统中圆形光纤逐渐被多边形光纤替代，一些结合了多边形光纤、透镜和圆形光纤的扰模方案也被陆续提出。本文通过光线追迹的方法对圆形、八边形截面的两种光纤以及基于这两种光纤的双光纤扰模器的扰模性能进行了模拟分析。模拟结果表明:圆形光纤虽然远、近场都有较好的角向扰模，但是径向扰模效果不佳；八边形光纤的近场径向和角向扰模都较好，但远场扰模与圆形光纤没有明显差异;双光纤扰模器可以有效提高光纤扰模性能，而使用了八边形光纤的双光纤扰模器的远、近场扰模都非常完美。

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马识途   郭大波   薛哲   贺超  

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在连续变量量子密钥分发（CVQKD）多维数据协调过程中，低密度奇偶校验码（LDPC）的纠错性能直接影响协调效率和传输距离。本文构造了一种双边类型的低密度奇偶校验码（TET-LDPC），引入了类似于RA码中的累计结构提高其纠错性能，在多维数据协调算法中得到了更小的收敛信噪比、更高的协调效率以及更远的传输距离。仿真结果表明：当TET-LDPC码在码率为0.5，分组码长为2×105时，收敛信噪比降至1.02dB，协调效率达到了98.58%，可以提取到17.61kb/s安全密钥，传输距离提高到了44.9km。

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胡星   李强  

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报道了一种激光二极管（LD）端面连续抽运的稳定的单频主动调Q Nd:YVO4激光器。采用RBG和标准具组合的方式获得一种稳定的高功率单频激光输出。其中RBG既作为输出耦合镜又作为纵模选择元件，和标准具组合进一步抑制多纵模，增长谐振腔的光学腔长，获得高的功率输出。通过优化标准具倾斜角度，使标准具和RBG中心波长匹配并减小腔内插入损耗。最终，在物理腔长148.7mm条件下，获得功率750mw，脉冲能量75uJ@10kHz，脉宽8.3ns稳定的高功率单频激光输出。

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韩梦欣   吴雅婷   张倩武   孙彦赞  

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为了增强正交频分复用无源光网络（OFDM-PON）系统的安全性，同时降低峰值平均功率比（PAPR），本文提出一种基于二维混沌加密的选择性映射（SLM）方案。该方案利用二维Logistic映射分别产生随机交织器和相位序列对OFDM信号进行加扰，达到系统加密同时降低PAPR的目的。仿真结果显示，与传统SLM算法和原始光OFDM（O-OFDM）信号相比，所提出的方案可分别获得0.5dB和3.8dB的PAPR抑制增益。实验证明，7Gb/s 16QAM O-OFDM 加密信号可通过25km标准单模光纤（SSMF）在强度调制/直接检测（IM/DD）OFDM-PON系统中安全传输并且系统误码率性能得到改善。

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周建忠   何文渊   徐家乐   谭文胜   孟宪凯   黄舒   聂学武  

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为提高金属材料表面涂层的耐磨性能，采用激光熔覆工艺制备Al2O3增强Fe901金属陶瓷复合涂层，研究了添加Al2O3陶瓷增强相对Fe基熔覆层组织与性能的影响。利用扫描电镜和X射线衍射仪检测了复合涂层的微观组织和物相；采用显微硬度仪和摩擦磨损试验机分析了复合涂层的显微硬度与耐磨性能。结果表明：单一的Fe901涂层组织以柱状枝晶和等轴枝晶为主，而添加Al2O3可促使涂层组织转变为均匀白色网状晶间组织及其包裹的细小黑色晶粒。复合涂层中Al2O3陶瓷颗粒表面发生微熔，与Fe、Cr元素结合生成Fe3Al与(Al, Fe)4Cr金属间化合物，起到增加Al2O3陶瓷颗粒与金属粘结相结合强度的作用。当Al2O3陶瓷颗粒质量分数为10%时，复合涂层的显微硬度值较Fe901涂层增加了16.4%，复合涂层的摩擦磨损质量损失相较于Fe901涂层降低了50%。添加适量Al2O3陶瓷有益于提高涂层的显微硬度及耐磨性能。

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黄杰   杨林   陈磊   吴先映  

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等离子体的精确诊断对等离子体的应用和研究具有重要的价值。激光干涉技术是诊断等离子体的有力工具，其特点是具有超高的时间分辨率和空间分辨率，能够观察到等离子体的内部精细结构，获得等离子体的电子密度、电子温度等重要参数，并且不需要假设等离子体的平衡态模型。本文介绍了激光干涉技术诊断等离子体的基本原理、实验装置搭建以及干涉图像的处理方法等。实验上采用激光干涉技术诊断了空气开关等离子体。结果表明：该套实验装置能够获得高质量的干涉图，通过对干涉图的数值处理，重建了等离子体电子密度的时空三维分布，获得了空气开关放电后75ns时刻等离子体的电子密度、电子温度、等离子体半径、扩散速度等参数。

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张孟   韦玮   张艳娜   赵春艳   李新   郑小兵  

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利用布设在敦煌辐射校正场自动化观测设备，对Hyperion开展了自动化定标试验。详细描述了自动化定标的原理和方法，明确了定标流程。由于定标场地受到降雨、风沙等天气的影响，导致地表光谱反射率光谱形状发生变化，针对高光谱遥感器自身的特点，本文建立了参考反射率数据库，以解决通道反射率与参考反射率光谱形状不匹配问题。在2016年10月～2017年4月间，对Hyperion共完成了4次有效的自动化定标试验，并与Hyperion观测的表观辐亮度进行了比对验证。结果表明，在420nm~1044nm光谱范围内，场地自动化定标得到的表观辐亮度与卫星观测的表观辐亮度相对偏差小于5%，标准方差小于2.3%。表明场地自动化定标结果与高光谱星上观测结果具有较高的一致性和稳定性，可以应用于高光谱遥感器的高频次在轨辐射定标。

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陈卫   乔延利   孙晓兵   殷玉龙  

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太阳耀光是海洋卫星遥感中的强辐射干扰，易造成成像探测器大面积像元饱和，恶化图像质量，对太阳耀光抑制具有重要的应用意义。基于耀光的显著偏振特征，采用偏振技术是较为有效的太阳耀光抑制方法。为此，基于同时偏振成像技术，提出基于偏振辐射图融合的太阳耀光抑制新方法。首先，采用同时偏振成像技术对耀光水面进行偏振测量，获取0°、45°、90°三个方向偏振辐射图。其次，在耀光受到最强抑制的偏振辐射图中选择残留强耀光区域，计算其Stokes参量，生成区域耀光抑制偏振辐射图。最后，将所选偏振辐射图与区域耀光抑制偏振辐射图融合，达到进一步抑制耀光强度的目的。室内实验结果表明：偏振辐射图融合方法可有效抑制耀光，消除图像饱和，获得的融合图较强度图亮度更加均匀，目标细节和轮廓信息清晰，大大提高了目标相对耀光背景的对比度。

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穆绍硕   乔川  

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小型机载光电平台受限于体积质量等因素无法安装激光测距设备和独立的导航系统,导致无法获取平台与目标间的距离信息，也无法准确获取平台的姿态信息。为提高其目标定位精度，提出了一种基于扩展卡尔曼滤波的目标定位算法。利用机载光电平台锁定跟踪目标的特性，对同一目标多次测量。依据组合导航系统测量的载机位置、姿态信息以及光电平台中位置编码器测量的框架角位置信息，结合WGS-84 (World Geodetic System 1984)定义的地球椭球模型确定目标的视轴指向。建立状态方程和测量方程，考虑到测量方程的非线性，利用扩展卡尔曼滤波对目标的地理位置进行估计。该定位方法无需采用激光测距设备，同时采用滤波的方法可有效减小视轴测量误差对定位精度的影响。采用蒙特卡洛法仿真分析载机位置误差及视轴指向误差对目标定位精度的影响，结果显示该算法定位精度较高,且具有很好的鲁棒性。采用飞行试验数据验证了该目标定位算法的有效性，在飞行高度4300m时，目标定位精度优于15m。与基于地球椭球模型的目标定位方法相比，该方法可明显提高小型机载光电平台的目标定位精度。

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徐恩明   李凡   张祖兴   李培丽  

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提出了一种基于受激布里渊散射的单双通带可切换的微波光子滤波器。通过改变泵浦光与信号光两波长之间的间隔，可实现单通带滤波器与双通带滤波器之间的切换，且通带频率可调。建立了理论模型并进行了模拟仿真分析，最后通过实验进行了验证。获得了抑制比达30dB，在18GHz范围内可调的滤波器频率响应的实验结果。实验结果与模拟结果相吻合。

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崔方晓   李大成   吴军   王安静   李扬裕  

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污染气体对环境和人类健康具有严重危害，被动红外遥感技术是一种行之有效的监测手段。开放光路条件下，污染气体与大气成分的光谱特征相互混叠，难以直接对污染气体进行识别，迫切需要一种实时特征提取算法。Harig提出的亮温光谱法是目前常用的一种特征提取算法，但其仅能够有效扣除设定大气条件下的光谱特征，缺乏自适应性；基于辐射传输理论的迭代算法可有效扣除大气特征，但这种方法需要实时测量大量辅助参数，且计算时间复杂度较高，缺乏实时性。提出了一种自适应特征提取方法，预先生成的各种大气条件下光谱特征，利用Lasso算法进行快速特征优选，选择最优目标/背景组合，重构背景光谱，提取目标特征。甲烷光谱特征是水汽的强吸收带，受水汽干扰较大。开展了500米远的甲烷遥测实验，实验结果表明，本方法与Harig方法相比，能够更好地扣除背景，具有较强实用性。

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张文静   张芹   江莹   李凤   黄彦   李清华  

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对于量子点发光二极管而言，由于空穴传输层和电子传输层的迁移率的差异，注定存在着电荷不平衡的问题。在本文中，采用具有高LUMO能级的有机物薄膜放置在空穴传输层与量子点发光层之间，来阻挡过剩电子由量子点发光层向空穴传输层的传输，促进器件的电荷平衡，制备出高效的新型绿色量子点发光二极管。结果表明，新型绿色量子点发光二极管器件相比传统器件，外部量子效率提升了87%，达到11.87%；亮度提升了106%，达到53055 cd/m2。由此证明，阻挡过剩电子的传输可显著改善器件中的电荷不平衡问题。

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杨善初   喻虹   陆荣华   谈志杰   韩申生  

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X光傅里叶变换鬼成像有望实现台式纳米级显微系统，但其光源为小型化实验室X光源，单色性较差，难以直接获取高质量的样品衍射谱。针对这一问题，进行了非单色光傅里叶变换鬼成像理论推导和数值模拟分析，阐明了非单色光源对衍射谱失真的影响机制，并在此基础上提出了衍射谱校正方法。基于不同波长对应的衍射谱之间的尺度变换关系，可以建立样品衍射谱与非单色光强度关联函数之间的矩阵方程，从而解算出样品衍射谱。

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陈载清   陈凯   黄小乔   邰永航   石俊生   云利军  

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基于双目视差的光栅式自由立体显示器技术已逐步成熟，为了定量研究颜色对自由立体显示器视觉舒适度的影响，需要对显示器进行颜色特性化。本文实验研究了一台彩色有源矩阵薄膜液晶光栅式自由立体显示器的通道独立性、色品恒定性和颜色特性化精度。结果显示：(1) 该显示器3D模式下的通道独立性较差，2D模式下的通道独立性非常好；(2)无论3D模式或2D模式，该显示器的色品恒定性均非常好；(3) 该显示器3D模式和2D模式下GOG模型的特性化精度分别为3.64ΔE*ab和0.99ΔE*ab，LUT模型的精度分别为2.36ΔE*ab和0.65ΔE*ab。显示器在3D模式下受到串扰的影响，颜色特性化精度低于2D模式，其中LUT 方法的特性化精度可基本达到颜色视觉实验的要求，但要实现立体显示下的颜色精确预测或控制，还有待寻找其他更高精度的特性化方法。

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杨彪   李迎春   张廷华  

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摘 要 本文针对使用相机阵列进行空间目标初轨确定这一应用场景，在结合单位矢量法（UVM1）优点的基础之上，提出一种适用于相机阵列的空间目标初轨确定方法，给出了初轨计算新的条件方程和具体实现流程。使用实验室搭建的相机阵列系统对某空间目标进行了跟踪观测，并对帧频25HZ、时长5 min的实测数据进行了处理和计算，得到了该空间目标在不同观测时长下的初轨确定结果，并以轨道半长轴的测定精度为主要指标进行了精度分析，实验结果证明，在同一观测时长下，本文提出的方法能够有效减小初轨确定误差，提高系统的初轨确定可靠性。

       PDF全文 (下载：1)        光学学报 ，2019年第39卷第05期 pp.0504003      

经文   江舸   成彬彬   张健  

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在等效散射中心个数很小时，中心极限定理不成立，传统的毫米波全息散斑模型失效。针对该问题，该文在中心极限定理不成立的条件下，建立了包含镜面反射分量的毫米波全息成像中的部分发育散斑模型。将部分发育的散斑模型与毫米波全息成像的卷积过程相结合，推导等效散射中心个数，建立了散斑对比度与高斯粗糙面均方根高度、相关长度和成像分辨率的关系。利用基于近场物理光学法的随机粗糙面散射计算数据，对随机粗糙面的毫米波全息散斑图样进行蒙特卡洛仿真实验和散斑对比度分析。结果表明，当等效散射中心个数较小时，该模型与仿真实验所估计的散斑对比度一致，优于传统模型的估计结果。

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肖功利   窦婉滢   杨宏艳   韦清臣   徐俊林   杨秀华   张开富   杨寓婷   李海鸥   傅涛   张法碧   孙堂友  

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本文提出了一种金属-绝缘体-金属(MIM)非对称圆形结构，该结构由两个圆形腔体，一个波导和连接两个圆形共振腔与波导的矩形口径组成。利用共振腔的局域作用加强表面等离子体激元的耦合作用，获得了较好的强透射现象。采用有限时域差分方法研究了该结构中的圆形谐振腔的半径、两个圆的圆间距和圆形共振腔的个数对强透射的影响。结果表明，当非对称圆形共振腔半径为100nm、圆间距为200nm,该结构有很好的强透射现象。通过优化这些主要参数，可实现平均阻带宽度1000nm，工作范围可增大到2500nm，这说明该结构具有更好的滤波功能。该结构在高密度纳米等离子体集成电路上具有重要的应用潜力。

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王书涛   吴兴   朱文浩   李明珊  

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基于荧光检测机理结合平行因子以及支持向量机算法对多环芳烃中的苊、芴和萘进行了检测。首先利用FS920荧光检测仪得到苊、芴和萘的荧光光谱数据，将数据进行预处理后作为训练集输入粒子群优化后的支持向量机算法建立分类模型；然后利用核一致分析、残差平方和分析和迭代次数分析相结合的方法确定平行因子算法中的成分数N；然后使用得到的最佳成分数进行平行因子分解，将得到的发射载荷矩阵作为测试集输入支持向量机的分类模型中定性，分类正确率为100%；最后将定性后的荧光数据与苊、芴和萘的真实浓度进行求解，分析得到苊、芴和萘的荧光强度和浓度之间的关系，选取10个样本数据，得到苊、芴和萘的回收率分别为100.45%±6.25%、100.10%±6.39%和95.07%±7.46%。结果表明平行因子算法结合支持向量机算法避免了人为操作增加的时间复杂性以及主观因素所造成的误差，为多环芳烃的荧光检测提供了一种新的方法。

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钟鸣宇   奚亮   司福祺   周海金   王煜  

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介绍了一种新的方法，将成像差分吸收光谱（IDOAS）技术结合非负最小二乘法（NNLS），重建SO2气体的空间二维分布。以往常用的多轴差分吸收光谱仪（MAX-DOAS）采集数据的速度较慢，无法跟上SO2在空中的扩散速度，导致重建图像的时间分辨率太低。而本文使用IDOAS采样速度比MAX-DOAS快了160多倍。将采样得到的柱浓度数据，经Savitzky-Golay滤波器进行预处理后，使用NNLS中的一种——顺序坐标法（SCA）进行重建，并利用克里金插值平滑重建图像。数值仿真的结果表明，重建图像与测试图像的接近度最高可达0.11。外场实验的结果表明，本文的方法从采集数据到完成图像重建的时间为52.37秒，适用于捕捉烟羽截面的瞬态浓度，并实时重建SO2分布。

       PDF全文 (下载：0)        光学学报 ，2019年第39卷第05期 pp.0501003      

林虹宇   谢浩   王洋   陆宏波   孙艳   胡淑红   陈鑫   戴宁  

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在传统PN结红外探测器中，宽带隙阻挡层的引入可以有效降低器件暗电流。本文计算仿真研究工作表明， InAsSbP四元合金通过P型或n型掺杂，能带图上能够实现导带能级的上凸或价带能级的下凹，从而起到阻挡电子或空穴的作用。通过理论分析和仿真计算，确定了满足阻挡层要求的InAsSbP组分。对于nBip型和pBin器件结构红外探测器，仿真结果分别给出了阻挡层的最优厚度和最优掺杂浓度，并分析了阻挡层厚度和掺杂浓度偏离最优值时对于器件暗电流的影响。仿真结果表明:对于nBip器件结构，当阻挡层厚度和掺杂浓度分别为40nm, Nd=2×1018cm-3时，器件开关比最大；对于pBin器件结构，当阻挡层厚度和掺杂浓度分别为60nm, Na=4×1017cm-3时，器件开关比最大。

       PDF全文 (下载：0)        光学学报 ，2019年第39卷第05期 pp.0504002      

金丽丹   宁提纲   裴丽   郑晶晶   李晶   贺雪晴  

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调制器是光通信系统的关键器件，随着通信技术的发展，对光纤链路中光调制器的性能提出了更高的要求。为了实现高速光纤通信，提出并设计了一种基于石墨烯的D型双芯光纤（DTCF）调制器的结构，利用石墨烯独特的吸收特性以及双芯光纤两芯之间的耦合作用，结合了吸收调制和耦合调制的优势。本文仿真验证了结构的调制可行性，基于有限元法数值模拟分析了调制器传输模式、两纤芯半径、纤芯距、石墨烯层数、过渡层材料等因素对调制器性能的影响，并通过性能优化最终实现了调制带宽8.557GHz，消光比67.64dB，半波电压1.763V，调制深度98.75%，插入损耗-1.4dB，调制器长度3.07mm的高性能调制器。

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于霁晨   袁健   丛杉珊   李明璇   贾学志  

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摘 要：本文以在镜体盲孔与粘接处所受的不同的约束条件的薄胶层为对象，建立了针对带锥度盲孔的空间相机反射镜组件胶层厚度的计算模型。相较于已有的计算粘结胶层厚度的计算模型，本文中所提出的计算模型充分考虑了薄胶层在带有锥度盲孔处的约束变化。针对口径为 430空间相机反射镜需在与机械件粘接前后面形变化小，结构刚度可靠等要求，以其为例，对其胶层厚度进行分析研究。首先利用力学模型计算了锥套与盲孔连接处符合设计要求的胶层厚度范围。通过建立的有限元模型，采用不同的胶层厚度，得到相应的胶层厚度-应力曲线，从中选出最优的胶层厚度0.055mm。为了检验所设计的粘接结构的面形精度，进行了自重，温升等条件下的反射镜组件镜面变化的模拟分析和试验。仿真结果和试验数据表明胶层厚度在0.055mm时反射镜组件具有足够的抵抗外界温变、振动的干扰能力，满足设计要求，也验证了所提出的胶层厚度计算模型的准确性。此外，本文考虑了实际固化后胶层收缩对粘接结构面形的影响，采用温度载荷法模拟出胶缩形成的突起的位置，相应的试验结果也验证了温度载荷法对胶缩现象模拟的有效性。本文提出的粘接胶层厚度的计算模型以及利用温度载荷模拟胶缩现象的方案，对优化空间反射镜组件的粘接工艺有重要的意义。

       PDF全文 (下载：3)        光学学报 ，2019年第39卷第05期 pp.0523002      

钱国林   吴建宏   李朝明   成珏飞  

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全息曝光系统中干涉条纹的稳定性直接影响光栅掩膜质量。研究了参考干涉条纹与光栅条纹之间的关系，得到了光栅相位、倾斜度和周期的检测方法。为提高光栅曝光系统的稳定性，设计了一套全息光栅三维锁定系统。通过对参考干涉条纹的检测、数据反馈和光路微调，构造了一个闭环反馈控制系统，实现了对光栅条纹相位、倾斜度和周期的实时监控。实验结果表明三维条纹锁定系统在整个曝光区域内提高了干涉条纹稳定性，缩短了光栅曝光前的稳定时间，进一步提高了光栅曝光对比度，有利于提高大口径全息光栅曝光质量。

       PDF全文 (下载：5)        光学学报 ，2019年第39卷第04期 pp.0405001      

李小燕   文永富   程灏波   吴恒宇   王华英  

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傅里叶变换轮廓术由于只需要采集一幅变形条纹图即可恢复物体的三维信息，具有实时性好的特点，因而在工程领域应用广泛。本文提出了一种基于立方体分光棱镜的干涉投影傅里叶变换轮廓术，基于杨氏双缝干涉原理，对立方体分光棱镜的干涉投影理论进行了理论分析和建模。通过调节立方体分光棱镜的安装角度从而可实现干涉投影条纹周期的任意调节，仿真实验证实了该干涉投影系统的可行性以及灵活性。实验对最大高度为3.60mm的脚丫模型进行三维面形重构，经过相位展开和系统标定得到物体的三维图和高度信息。实验结果表明本文用于产生干涉条纹的两路光由于近似为共光路结构，因此条纹相位稳定且强度分布均匀，将其用于傅里叶变换轮廓术中可以很好地恢复物体的三维形貌。

       PDF全文 (下载：4)        光学学报 ，2019年第39卷第04期 pp.0412013      

杨军   王顺   周鹏  

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针对如何提高大规模多种类复杂三维网格模型识别分类的精度问题，提出一种基于深度体素卷积神经网络的三维模型分类识别方法。首先，将给定的三维多边形网格模型通过体素化技术转化为二值的三维体素矩阵；其次，通过深度体素卷积神经网络的学习能力挖掘三维模型的内在隐含信息，提取体素矩阵深层特征，增强特征的表达能力和差异性；最后，利用 Softmax分类器计算提取的三维模型特征所属类别的概率大小来进行预测分类。本算法在ModelNet40数据集上的实验结果表明，对于三维网格模型识别分类精度能够达到87%左右。本文构建的深度体素卷积神经网络能够有效地增强三维模型特征的提取和表达能力，提高大规模复杂三维网格模型分类识别的准确率，优于当前主流方法。

       PDF全文 (下载：6)        光学学报 ，2019年第39卷第04期 pp.0415007      

崔家华   张云洲   王争   刘及惟  

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近年来，深度学习的快速发展极大地推动了目标检测领域的研究，但神经网络模型对计算资源要求较高，难以在嵌入式平台应用。基于深度可分离卷积的思想，本文提出了一种适用于嵌入式平台的小型目标检测网络MTYOLO（MobileNet Tiny-Yolo），它将待检测的图片平均分割成 S×S个单元格，分割出的单元格检测中心点落在该单元格的物体目标。然后，采用深度可分离卷积代替传统卷积，减少了神经网络模型的参数存储量和运行该模型所需的计算量。此外，本文采用点卷积和特征图融合的方法提高检测精度。实验结果表明，本文提出的MTYOLO网络模型大小为41M，约为Tiny-Yolo模型的67%；在PASCAL VOC 2007数据集上的准确率可达到57.25%，效果优于Tiny-Yolo模型，更适合应用于嵌入式系统。

       PDF全文 (下载：1)        光学学报 ，2019年第39卷第04期 pp.0415006      

彭旷   曹益平   武迎春  

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在以往的在线三维测量中，通过加入高频条纹的手段可以提升像素匹配精度，但该方法在相位计算时，需要对低频条纹进行滤波，滤波过程会损失被测物体部分有效信息。本文基于在线三维测量中被测物体与高频条纹的相对位置关系，提出了一种改进型的双频在线三维测量方法，通过对被测物体运动时采集点的控制，使高频条纹的光强分布在各帧像素匹配后的变形条纹图中完全一致，可以直接利用满周期等相移算法进行相位计算，从而避开滤波过程，提升三维重构精度。同时，高频条纹光强分量被设计为远远小于低频条纹光强分量，可将其看成微弱的背景光，进一步减小高频条纹的引入对相位计算的干扰。仿真与实验验证了该方法的有效性。

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蒋芸   叶函函   王先华   吴浩   吕松   李勤勤   吴时超  

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大气CO2反演建立在光辐射量遥感基础上，准确地认识不同辐射源及其传输特性是高精度反演的基础。O2 A吸收带作为大气CO2卫星遥感的重要波段，是克服CO2反演过程中不确定性必不可少的波段。然而，O2 A吸收带的光辐射中植物叶绿素荧光的存在会对CO2反演产生着明显的影响，例如，植物叶绿素荧光影响PPDF因子的反演能力，降低CO2的反演精度。本文在调研全球植被荧光分布的基础上，利用GOSAT数据，同步反演PPDF因子和755nm处的荧光强度，反演结果与TCCON站点（The Total Carbon Column Observing Network）的结果进行对比。结果表明，不考虑荧光的影响，受植物叶绿素荧光影响较大的Park Falls站点附近的GOSAT数据CO2反演结果与考虑荧光影响相比最大可产生1.6(10^-6)的偏差，而受荧光影响稍小的Sodankyla站点附近的GOSAT数据反演偏差最大为0.8(10^-6)；从所采用的遥感数据校正效果上看，校正荧光影响可以使平均误差缩小到0.1(10^-6)左右。

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刘雪玲   胡金春   佟浩   葛爱学   杜胜武   朱煜  

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本文提出了一种新型基于视觉的位移测量方法，应用于直线位移测量。所提方法通过在龙门架上固定灰度呈正弦规律变化的靶标，使用固定在直线运动平台上的相机实时采集靶标图像，进而建立图像各像素点灰度值与直线运动位移间的映射函数模型。结合该函数模型与在图像上均匀选择的固定检测点，即可通过数值方法解算直线运动平台的位移。本文通过蒙特卡罗仿真对所提方法进行分析，证明了其可行性与合理性。同时，针对所选取的均匀固定检测点的拓扑结构（检测点的个数和间距）这一对测量结果有重要影响的参数进行了参数化研究，分析其对于位移测量精度的影响。直线位移测量实验结果表明，在10mm的位移测量范围下，该方法测量误差的标准差为4μm。

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刘航   卢麟   朱勇   张宝富   吴传信  

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针对光强闪烁导致的空间激光授时抖动问题，利用功率谱反演法构建大气湍流相位屏，基于多相位屏原理建立了光强闪烁对脉冲到达时刻抖动的影响模型，以此为基础仿真研究了不同接收孔径和不同传输距离下，由光强闪烁引入的脉冲到达时刻抖动的变化规律。仿真结果表明：采用大孔径接收天线可有效抑制光强闪烁导致的脉冲到达时刻抖动；在远地端增大传输距离，光强闪烁导致的脉冲到达时刻抖动变化不明显。在仿真分析的基础上搭建了大气湍流导致脉冲到达时刻抖动的实验平台，采集经过湍流传播的秒脉冲波形，利用门限检测法确定脉冲到达时刻。实验结果证明：光强闪烁导致的脉冲到达时刻抖动成正偏态分布，与理论分析相符合。

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张鹏   佟首峰  

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基于大口径短焦距Fresnel透镜作为UWOT系统中光学接收天线的应用需求，简要介绍了用于衡量Fresnel透镜聚光性能的特征参量，并以此为理论基础搭建了一套用于测量Fresnel透镜聚光性能的实验装置。采用450nm和532nm激光器作为测试光源，利用激光功率计，测量获得了通光口径为75mm、焦距为25mm的Fresnel透镜聚光性能与透镜表面、激光波长、入射角之间的关系曲线，采用CCD相机，测量了激光入射角对450nm和532nm激光聚焦光斑的影响。实验数据表明：在相同的实验条件下，激光通过Fresnel透镜锯齿面的聚光效率要比平滑面高10%~15%；Fresnel透镜对532nm激光的聚光效率要比450nm激光的聚光效率高5%左右。随着入射角的逐渐增加，Fresnel透镜的聚光效率逐渐降低，0°入射角的聚光效率比±30°时的聚光效率大25%以上。此外，当激光入射角为5°时，450nm激光聚焦光斑开始发生彗差畸变；当激光入射角增加到15°时，532nm激光聚焦光斑刚刚开始发生彗差畸变现象。

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李梦华   孙崇磊   赵佳  

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本文设计、仿真、优化了一种新型的基于渐变折射率波导自聚焦效应的模斑变换器。本文详细分析了渐变折射率波导和普通均匀折射率波导的模式分布及传输特性，并基于波导模式深入分析了自聚焦效应的工作原理。运用时域有限差分仿真算法，计算得到新型模斑变换器的插入损耗、回波损耗和现有最好的模斑变换器相当，且长度缩短了6倍，仅为19.4μm。本文提出的基于渐变折射率波导自聚焦效应的模斑变换器，在保证性能的同时，大大减小了器件体积，可以用于如硅基光电集成芯片等集成光学系统中。

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赵铭茜   程用志   陈浩然   龚荣洲  

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我们提出了一种具有巨大旋光性和负折射特性的双频带手征性超表面结构，该手征性超表面由中间介质层和连续圆组成的双层共轭的卍字形周期排列而成。数值模拟结果表明：该结构在0.1~2THz的频率范围内有4个明显的谐振点，在谐振频点附近，平均折射率均为负值，其实部幅值达到最大-3.7。另外，该结构在谐振频率附近显示了很强的旋光性和双频带的左旋和右旋圆偏振（LCP和RCP）波负折射特性，最大旋光角达到了122°，RCP波折射率实部幅值达到-12.7。我们通过研究该结构的表面电流密度分布详细解释强大的旋光性和负折射率产生的原因。最后，我们还研究了手性超表面单元结构圆贴片半径和介质层厚度的变化对其旋光性和负折射特性的影响。

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乌萌   郝金明   付浩   高扬  

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针对无人车平台光流位姿估计面临的不同运动状态光流矢量解耦与分析问题，本文先对采用的光流运动场模型进行了推导，接着分析并给出了光流矢量在六自由度载体运动状态下的光流分量模型。根据光流运动场和分量模型，本文提出了车载平台解耦光流运动场模型仿真算法，并给出了彻底解耦的仿真结果，验证了光流运动场模型和光流分量模型的正确性。最后，利用kitti数据集的平移、旋转两个典型场景开展了真实数据光流分量解耦实验，进一步验证了光流分量模型、仿真算法和仿真结果的正确性。本文给出的仿真算法可用于车载平台光流运动场解耦位姿估计中的误差分析和算法验证，文中的模型分析、真实与仿真解耦光流分量结果都对深入理解视觉成像和光流矢量投影方式具备借鉴和指导意义。

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杜丽丽   易维宁   王昱   崔文煜   方薇  

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为提高天绘一号卫星传感器在轨辐射定标频次，有效利用具有自动化观测设备的固定定标场、合理共享其他卫星的移动靶标场是一个成本低且高效的方案，但当靶标面积较小时，搭载的多光谱相机定标精度会受到影响。基于灰阶靶标的光谱平坦特性及同平台多传感器观测时相、几何、视场的一致性，开展了多传感器协同辐射定标方法研究。通过天绘一号卫星3次星地同步试验数据，建立了多光谱与高分辨相机间的辐射响应关系模型，实现了高分辨相机对多光谱相机的协同辐射定标和结果比对验证。验证结果表明：建立的多光谱与高分辨相机间的辐射响应关系模型具有通用性；协同与场地辐射定标系数一致，相对差异小于5.3%；协同与场地辐射定标精度相当，典型目标实测与反演反射率值绝对偏差小于0.02。

       PDF全文 (下载：0)        光学学报 ，2019年第39卷第04期 pp.0401001      

张桐   曲兴华   张福民  

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调频连续波激光测距技术是一种高分辨率的绝对测距技术，在高精度的加工制造以及装配领域有很重要的应用，在这种测距技术中，制约测量精度的一个关键因素是激光频率调制非线性，在解决非线性的诸多方法中，零点触发采集方法使用辅助信号作为时钟，当信号为零时对测量信号进行采样，这种方法结构简单，装置易于实现，是一种较常见的调频非线性抑制技术，但这种方法在触发采样时间点的选取上精度不够高，进而降低了测距精度，本文在此基础上对该方法做了改进，提出了触发重采样的方法，辅助信号先触发采集卡对测量信号和辅助信号同时采样，然后再用采集到的辅助信号的极值点对测量信号进行重采样，通过实验对比零点触发采样方法的标准差为26μm，而本文提出的触发重采样方法的测量标准差最小可达到12μm。

       PDF全文 (下载：0)        光学学报 ，2019年第39卷第04期 pp.0428003      

王玉训   王蕊   严卫  

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发展高光谱微波辐射计对于提升大气参数反演精度具有重要意义。本文利用微波辐射传输模型PWR以及BP神经网络方法分别构建正演下行辐射亮温和反演大气相对湿度廓线的模型，并对晴空条件下高光谱微波辐射计反演大气相对湿度廓线的通道选择问题进行了研究。首先，本文以信息含量为指标，对水汽10~30 GHz波段的200个候选通道进行了排序，对影响各通道信息含量的温度，背景场以及观测误差作了敏感性分析，并计算比较了200个通道的信息含量之和以及现有地基微波辐射计RPG~HATPR0~G3的7个水汽通道的信息含量之和。然后，基于上海2015年上空的廓线资料，本文分别选取了信息含量前10、20、100、120、200的通道进行正演下行辐射亮温和反演大气相对湿度廓线的仿真实验，选取120个通道作为高光谱微波辐射计的探测通道。最后，将120通道与RPG~HATPR0~G3的7个通道的仿真结果进行对比，评估分析反演效果。结果表明：200个通道的信息含量大于RPG~HATPR0~G3的7通道的信息含量；增加探测通道可提升大气相对湿度廓线的反演精度，选取信息含量前120个通道进行仿真实验时，在0~2 km和6~10 km高度内大气相对湿度廓线的反演精度提升了4%~10%，在2~6 km高度范围内的相对湿度廓线的反演精度提升了10%左右。当通道继续增加时，反演精度的提升并不明显。

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周京博   李玥华   秦志英   黄风山   武哲  

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为提高线结构光传感器（LSLS）的标定精度，提出了一种基于平面参考靶标的标定方法。首先，给出了相机坐标系下参考靶标点中心坐标及激光平面方程的计算方法；进而，将参考靶标点中心向激光平面投影，并以左下角投影点为原点建立世界坐标系，得到了靶标点中心像素坐标与其世界坐标的对应关系；然后，采用多项式拟合得到了任意像素点到世界坐标的转换关系，实现了传感器的标定，标定结果仅为多项式的系数，便于存储、使用；最后，对标定误差进行了分析。结果表明该方法得到的各测试点与第一个点间距离误差的均方根值为0.0216mm，相对于传统方法减少了22%，进一步表明该方法在LSLS高精度标定方面具有一定的优越性。

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张盼   张为  

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在很多应用场景下，单级二维离散小波变换（DWT）无法满足信息分离的要求，故需要对DWT进行多级架构设计。针对现有的多级DWT架构中，折叠结构需要过多的片外存储，非折叠结构又需要多时钟域的问题，本文设计了一种单时钟域内的低级展开高级折叠无需片外存储的多级DWT架构。首先，本设计采用了横向三输入扫描方式；接着基于9/7小波变换提升算法，设计出了第一级DWT模块；然后根据第二级DWT的时钟周期与有效输入数据之比，设计出半折叠的第二级DWT模块；最后将第三级及更高级DWT的架构折叠到第二级DWT架构上，从而减小了硬件资源的消耗。对于进行三级变换处理大小为512*512像素的输入图像，经硬件需求分析，本架构的硬件效率相比其他现有架构有57.1%以上的提高。

       PDF全文 (下载：1)        光学学报 ，2019年第39卷第04期 pp.0412004      

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

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

       PDF全文 (下载：0)        光学学报 ，2019年第39卷第04期 pp.0411008      

鲁荣荣   朱枫   吴清潇   崔芸阁   孔研自   陈佛计  

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针对多个板型物体混叠摆放的场景，本文提出了一种快速有效的分割方法。算法的创新性在于充分利用有序点云的特点，将自顶向下以及自底向上的分割策略有机结合。首先，根据三维点的空间位置和法向量信息，利用随机采样一致性算法快速提取三维平面点集。然后将提取的平面点集所对应的图像坐标映射为二值图像，通过连通区域分析将其分割为多个连通的平面区域。接着利用“胶水”算法对这些区域进行快速合并，并对较大的弱连接连通区域进行断裂修正，从而得到最终的分割结果。实验结果表明，本文提出的方法快速有效。与区域生长算法相比，本文方法分割结果更优，且算法效率大幅提升。

       PDF全文 (下载：1)        光学学报 ，2019年第39卷第04期 pp.0412003      

刘鹏   梁丽萍   徐耀  

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以自制的柠檬酸氧钒铵溶胶为热致变色VO2膜层前驱体，以酸或碱催化正硅酸乙酯水解缩聚生成的SiO2溶胶为低折射率膜层前驱体，分别采用VO2单独烧成工艺及VO2与SiO2共烧成工艺构建SiO2/VO2热致变色涂层。借助拉曼散射光谱、扫描电子显微镜、原子力显微镜、紫外-可见-近红外光谱分析对涂层的微观结构、热致变色和光学性能进行表征。研究发现，SiO2/VO2涂层的微观结构、热致变色和光学性能强烈地依赖于沉积工艺；其微观结构随SiO2胶体不同略有不同，但热致变色和光学性能无显著差异。采用VO2单独烧成工艺制备的SiO2/VO2涂层具有界面明晰的双层结构且膜层中VO2晶化程度较高，因而在热致变色性能无明显损失情况下，涂层的可见光透射性能得到了显著提升。此外，SiO2膜层的引入会使涂层的相变温度有2.4 oC左右的升高。本研究中，源于碱催化SiO2溶胶及VO2单独烧成工艺的双层膜样品显示了良好的综合性能，其近红外光调控能力?T2000为39.6%，太阳能转换效率?Tsol为8.4%，25 oC下的可见光积分透射率Tvis与太阳能积分透射率Tsol分别为68.4%、72.0%。

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石跃祥   陈才  

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现代医学影像多样化为临床诊断和医学研究提供大量不同模态的医学图像，其普遍非刚性特点成为目前图像配准邻域的重大难题与热门。本文针对多模态下形变差异的医学图像配准精度和相似性测度较低现状，提出了一种基于最优Atlas图谱集搜索结合局部加权B样条变换的全自动非刚性分层配准分割ROI区域方法，该方法采用感知Hash算法找到与待配准图像相似度最优的Atlas模板图谱（相似度大于85%），多模态图像的非刚性配准通过局部加权B样条模型网格化结合限制内存记忆优化算法（L-BFGS）优化并得到变换参数模型，图谱掩膜Mask图像基于参数模型进行变换，利用掩膜图像变换结果分割图像ROI区域且进行ROI三维重建。本文方法通过对60例（200~300张/例）肺部计算机断层扫描（CT）和60例PET图像进行肺实质ROI区域配准分割及肺裂探测，实验结果表明，配准的ROI准确度达到95.6%，NMI值为1.8432，均方根误差为1.12%，相关系数提高了18.33%，本文提出的方法有效的提高了配准分割的准确度和精度，由实验结果可知，该方案相比其他配准方法配准精度以及准确度有明显提升，对临床辅助诊断有重要意义。

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朱峰   陶蒙蒙   黄珂   黄超   马连英  

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针对非链式脉冲HF激光器，从动力学角度计算研究了激光器重频工作模式下气体介质成分变化对激光输出能量稳定性的影响规律，并与实验结果做了对比。计算结果表明：激光器放电区SF6的解离率约为1.5％（略高于实验测量值），工作气体介质每秒消耗2.2×1015 cm-3，每秒消耗量比气体介质总量小3~4个量级。激光器内HF分子浓度的累积是影响激光脉冲能量稳定性的主要因素，气体介质消耗是次要因素。通过合理控制激光器内HF分子的浓度，并适时补充激光器气体介质，可以提高激光器重频输出能量的稳定性。激光器输出能量变化呈现阶段性特征，分为过渡阶段和维持阶段，其中过渡阶段决定了激光器重频工作模式下的总体出光能力水平。计算结果反应出的规律可以为重频工作模式下的非链式HF激光器器件设计提供一定的技术支持。

       PDF全文 (下载：2)        光学学报 ，2019年第39卷第04期 pp.0414001      

熊昌镇   卢颜   闫佳庆  

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为提升融合梯度直方图特征和颜色属性特征相关滤波算法(ECO-HC)的跟踪精度和速度，提出一种融合上下文和重定位的加权相关滤波跟踪方法。首先根据梯度直方图和颜色属性的不同特性加权融合相关滤波响应值，同时采用自适应迭代方法预测目标位置，提高算法精度和速度；然后融合多尺度搜索区域，目标上下文特征和目标预测失败时重定位方法进一步提高跟踪精度。在标准数据集OTB-100上进行算法评估，实验结果表明，本文改进算法的平均距离精度为89.2%，平均重叠率精度为80.6%，比原ECO-HC算法分别高3.6个百分点和2.1个百分点，CPU上跟踪速度达65.2帧/秒，优于实验中对比的其它跟踪算法。加权相关滤波算法有效地提高了跟踪精度，在严重遮挡、光照变化、尺度变化等干扰下，仍能很好地跟踪目标。

       PDF全文 (下载：3)        光学学报 ，2019年第39卷第04期 pp.0415004      

林彬   李映  

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为满足在线目标跟踪算法的实时性需求并提高算法的鲁棒性，提出了一种基于高置信度更新策略的相关滤波跟踪算法。首先，在目标区域提取并融合多特征构建鲁棒的外观表达，并计算投影矩阵对特征进行降维以提高算法的运行效率；然后，通过相关滤波器寻找最大响应值快速定位目标中心；最后，利用最大响应值和平均峰值相关能量两个指标设计了一种高置信度更新策略，即满足高置信度条件才进行尺度估计和滤波器模型更新操作，从而避免了冗余的尺度和模型更新处理导致的跟踪漂移，并进一步提高了算法的速度。实验结果表明，本文算法在大规模公开数据集上取得了较高的跟踪精度和成功率，平均速度达到122.3帧/秒。

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刘燕燕   刘磊   刘雪强   王燕涛   张鑫   王明君   齐跃峰  

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设计了一种分离型光纤传感增敏结构，并联连接两个腔长相近的法布里-珀罗（F-P）腔，光波在双腔间干涉叠加产生光学游标效应，实现了对传感量的增敏感测，若双腔在相同交叉敏感环境中，可降低交叉敏感对测量结果的影响。理论分析了此结构的增敏原理并制备了两组增敏结构，分别用于压强增敏实验和温度增敏实验。实验结果表明压强增敏结构的压强灵敏度值由单F-P结构的4.85nm/MPa提高到43.95nm/MPa，约是单F-P腔的10倍；温度增敏结构的温度灵敏度由单腔的0.0675nm/℃提高至0.40364nm/℃，约是单F-P腔的6倍，且在压强实验中证明，双腔在相同温度下可降低温度交叉敏感对测量结果的影响。此结构克服了集成式增敏结构的缺陷，在不影响原传感器结构的情况下提高灵敏度，且具有移植性好，可降低交叉敏感影响等优势，在提升干涉型传感器灵敏度方面具有很好的应用前景。

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赵宽心   李同心   侯茜   但迈   高峰  

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空间频率域成像（Spatial Frequency Domain Imaging, SFDI）作为一种功能型光学成像方法，具有视场大、速度快等优势。传统SFDI系统采用昂贵的EM-CCD相机作为探测器抓拍组织体表面漫反射光图像，无法实现多波长光信号的并行采集且动态测量范围有限。本文基于锁相光子计数技术，发展了一种多波长下并行检测的单像素SFDI系统，系统利用数字微镜器（Digital Micromirror Device, DMD）将分别被调制的多个波长光源同时投照到仿体表面，再用另一个DMD多次对收集到的漫反射光进行空间编码并汇聚为单个像素点，汇聚后的数据通过锁相光子计数技术实现了不同波长下漫反射光信号的分离，同时也降低了系统成本。系统进一步引入压缩感知图像恢复技术，有效弥补了单像素成像因多次空间编码测量所引起的时间负担。实验结果表明，所发展的SFDI系统只需要对目标图像进行像素总数的20%次左右编码，即可同时准确重构多波长下仿体表面漫反射光图像。

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毛宁   杨德东   李勇   韩亚君  

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针对KCF跟踪算法中存在的边界效应，提出利用形变多样相似性的空间正则化相关滤波跟踪。首先在KCF算法基础上引入空间正则化权重，依据训练样本空间位置信息设置正则化权重，弱化边界效应与背景干扰的影响；然后，引入离散傅里叶系数变换矩阵，将岭回归中的复数优化问题转换为实数优化问题，利用高斯-赛德尔迭代优化方法求解最优分类器参数，降低计算复杂度；另外，引入子网格检测，利用三角多项式插值法实现时域内的连续检测，通过牛顿迭代法获取目标最大响应位置，实现像素级别检测；同时，利用形变多样相似性匹配算法构建目标重检测模块，利用PCA降维技术和TreeCANN技术解决匹配算法中的最近邻搜索问题，降低算法计算复杂度；最后，通过自适应模板更新策略，解决遮挡情况下模板误更新问题。本文算法利用OTB-2015数据集中的100个视频序列与评价标准测试算法性能。实验结果表明，利用形变多样相似性的空间正则化相关滤波跟踪算法精确度得分为0.825，成功率得分为0.625，相比KCF算法分别提升18.5%和31.0%。本文提出的算法能更好的解决目标尺度变化、遮挡、快速运动、旋转和背景嘈杂情况下的跟踪问题，具有广泛的应用前景和实用价值。

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乔要宾   陈辛   郭正玉  

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

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陈泉润   张涛  

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基于白光LED的室内可见光通信系统（VLC）中，为了实现良好的照明与通信双重功能，要求接收平面上的照度分布和信噪比分布尽可能均匀。很多文献分析室内照明时，为了简化分析只考虑直射径光照度的贡献，从信道冲激响应发现反射光的功率也会占到直射光5%~8%，这部分贡献会影响室内光照分布。在考虑墙面的一次反射的前提下，研究不同LED拓扑方式下的布局方案。通过调整拓扑分布，提出了方阵+圆环布局模型，降低了系统功耗；在满足室内照明要求下，通过功率分配实现照度和接收面信噪比（SNR）的动态范围压缩。仿真分析了基于功率分配后方阵+圆环布局模型的光照度分布、接收功率分布、信噪比分布及误码率性能，仿真结果表明方阵+圆环布局所用光源数相比传统方阵布局减少48个，性能仍得到改善。同时给出了室内VLC链路系统带宽、BER、距离与SNR的关系，为用户搭建VLC链路提供了一种参考。

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刘芳   王鑫   路丽霞   黄光伟   王洪娟  

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在未知环境中，无人机着陆地貌的自动识别和分类有着极其重要的研究意义，本文提出一种基于稀疏编码和卷积神经网络地貌场景图像分类算法。首先,对训练样本进行非下采样Contourlet变换进行多尺度分解并选取前两层分解图像；然后,在训练样本中选择图像利用稀疏编码学习局部特征，将特征向量按照灰度平均梯度值从大到小进行排序；最后,选择灰度平均梯度较大的特征向量对CNN卷积核进行初始化，通过特征学习得到全局特征向量，并送入SVM中得到地貌图像分类结果。实验结果表明，采用稀疏编码学习到原图像中具有统计特性的特征对CNN卷积核初始化，获得比传统底层视觉特征更好的分类结果，有效避免了网络训练陷入局部最优；提高了自然地貌场景下无人机着陆地貌的分类准确率。

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程虎   李微   郭文平   杨克成  

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

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全燕鸣   覃镇波   张瑞   李维诗  

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在多相机的场景下，基于一维标定物的相机标定方法比基于二维、三维的标定物更加灵活，但标定算法的精度容易受到噪声影响。为了提高多相机一维标定的精度，本文提出一种采用归一化算法的分层逐步标定法，由基本矩阵获得射影投影矩阵，进而转换成度量投影矩阵。因为分层逐步标定法精度不足，所以标定物图像特征点的坐标要进行归一化预处理。归一化具有降低标定方程的条件数，提高标定精度，同时又保持线性方法快速、易实现的优点。在本标定方法中，一维标定物做自由运动，不受场地环境约束，使用灵活。通过仿真实验和真实实验，验证归一化特征点坐标可以显著提高标定结果的精度和鲁棒性。

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马世欣   刘春桐   李洪才   张耿   何祯鑫  

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对高光谱图像分类问题，为了使降维结果更能表达出高光谱数据的空间结构信息，提出了基于线性嵌入和张量流形的高光谱特征提取算法。采用协同表示理论求解全局线性嵌入的权重矩阵，并添加了权重矩阵的稀疏约束；将保持权重作为高维到低维的流形嵌入表达，并针对多特征高光谱数据建立张量流形降维框架；对低秩的目标矩阵采用了收敛更快的奇异值分解方法，得到了可投影至最优子空间的显式映射。实验表明，该算法的特征提取结果较完整地表达了原有数据的空谱信息，与原始数据以及主成分分析（PCA）、随机投影（RP）、拉普拉斯特征映射（LE）和线性保留投影（LPP）等算法相比，其特征提取结果表现出较好的分类性能。

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徐捷   葛宝臻  

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在基于光散射的颗粒测量中，偏振会影响到整体散射光和各阶散射光的强度分布，进而对测量造成影响，因此需要对单颗粒光散射中的偏振特性进行研究。在入射自然光和线偏振光两种常见情况下，基于Mie理论和Debye级数展开模拟了整体散射光和各阶散射光的偏振度和偏振比分布。自然光入射时的散射光一般为部分偏振光，当粒径小于波长时的偏振度分布与Rayleigh散射一致；当粒径大于波长时，整体散射光的偏振度在前向很低，随着散射角的增加逐渐增高但变化频繁，在彩虹角处有很高的偏振度。入射线偏振光时的散射光一般为椭圆偏振光，此时整体散射光和各阶散射光的偏振比总的来说都很高，只有当方位角远离0°、90°、180°等角度时才会出现极小值。这些偏振特性对于基于光散射的颗粒测量方法具有重要的参考意义。

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朱晓军   耿健   章国安   徐晨   金丽   曹娟   季彦呈  

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在全正色散系统（all-normal dispersion，ANDi）中，报道了一种波长可调谐的双脉冲耗散孤子被动锁模掺Yb光纤激光器。利用Sagnac环作为全光纤结构的可调谐光谱滤波器，非线性偏振演化（nonlinear polarization evolution，NPE）效应作为锁模机理，在ANDi掺Yb光纤系统中得到了稳定的双脉冲耗散孤子锁模输出。通过调节Sagnac环的偏振状态，实现了双脉冲耗散孤子输出脉冲光谱的可调谐，可调谐范围为1038.96nm-1044.80 nm。此外通过改变腔体内泵浦功率，双脉冲耗散孤子的脉冲间隔实现由0.034 μs到0.021 μs的变化。在泵浦功率为520 mW条件下，双脉冲耗散孤子脉冲重复频率为2.285 MHz，最大输出脉冲能量为34.3 nJ。

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王岩   付璐   陈平   刘希芸   刘伟伟   林列  

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

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何业锋   杨红娟   王登   李东琪   宋畅  

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针对标记配对相干态光源下，量子密钥分配协议采用极化编码和相位编码会带来基的依赖性问题，研究了基于标记配对相干态和轨道角动量的非对称信道测量设备无关的量子密钥分配协议。分析了该协议在不同距离比率下平均光子数、误码率、密钥生成率与信道传输损耗的关系。在标记配对相干态和轨道角动量下，对比了对称信道和非对称信道测量设备无关的量子密钥协议的性能优劣。仿真结果表明：采用标记配对相干光源弥补了弱相干光源和指示单光子源的不足，大大减少了真空脉冲并增加了单光子脉冲。随着信道传输损耗的增加，密钥生成率和安全传输距离逐渐减小，但非对称信道的性能仍优于对称信道。

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刘元元   杨永斌   冯文帅   于海成  

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光纤陀螺作为一种高精密测量仪器，对温度、振动、磁场等环境因素的变化极为敏感。为避免误判光纤陀螺的精度水平，光纤陀螺必须在一个适宜的环境下测试。本文提出了一种基于傅里叶变换的自评估技术，用于评价光纤陀螺的测试环境。该方法的优点是无需增加任何传感器，只需将获得的测试数据进行频谱分析，根据频谱图的变化趋势进行环境评估，进而得到更适合光纤陀螺精度评定的测试环境。实验中，环境三相比环境四，傅里叶变换的频谱图更平缓。两次测试的结果显示：光纤陀螺零偏稳定性由0.0015°/h(100s,1σ)，降低到0.0019°/h(100s,1σ)；随机游走系数由2.1565×10-4(°)/h1/2，降低到2.8876×10-4(°)/h1/2。另外，对一只脉冲输出的陀螺进行了不同环境下的测试，其精度水平确实存在差距。由此可见，对光纤陀螺的精度进行评价时，需要对测试环境进行预评估。通过两只陀螺的实验验证了自评估技术的有效性，为高精度光纤陀螺的测试提供指导意义。

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姚荣彬   白雁力   高海英   王旬   刘达见  

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为探讨磁聚焦成像系统对大灵敏面脉冲展宽分幅相机时间性能的影响，模拟相机磁场分布和光电子运动轨迹，建立传输时间和距离二维分布，分析磁聚焦时间弥散和畸变的成因及其降低方法。研究结果显示，时间弥散和畸变与“物面”（阴极）沿轴磁场强度密切相关，并随“物点”离轴距离变大，通过适当提升轴对称磁场均匀性可降低其影响。当磁透镜漏磁缝隙由4 mm扩宽至40 mm时，轴上与离轴30 mm物点的沿轴磁场强度峰值比由0.82提高到0.89，时间弥散由127 fs和435 fs分别减小至120.6 fs和378.4 fs，离轴30 mm时间畸变由4.61 %下降至4.01 %。该研究对大灵敏面脉冲展宽分幅相机时间分辨性能的进一步提升，以及亚皮秒相机建模和研制具有重要的理论意义。

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王弦歌   焦凯   陈朋   田优梅   司念   赵浙明   王训四   戴世勋   聂秋华  

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摘要：在超低色散零点的红外硫系玻璃光纤的需求背景下，为了探究碘元素(I)对Ge-Se硫系玻璃的性能的影响，选择了两组Ge-Se基的硫系玻璃组分——（GeSe2）100-xIx与（GeSe3）100-x Ix（x=5,10,20,30,40）进行了对比实验研究。通过快速真空密封与传统的熔融-淬冷法制备出玻璃试样，采用傅里叶红外光谱仪测出试样的红外透过光谱和吸收光谱并进行直接光学带隙计算和杂质分析；采用红外椭偏仪测定了试样的折射率并计算出该玻璃的材料色散进而得到材料零色散点波长；通过热膨胀仪测试出该材料的热膨胀系数与玻璃转变温度Tg。通过比较各组分的特性参数选择出合适的玻璃组分进行光纤拉制并测试其相关光学性能。研究结果表明：随着这两组玻璃中I含量从5%到40%的增加，玻璃的红外透过性显著提高，近红外吸收的截止波长出现明显蓝移，光学带隙逐渐增大，折射率减小，色散零点波长蓝移，玻璃的Tg分别从348℃或206℃逐步降低至到238.4℃或137.7℃，热膨胀系数逐渐增大。在优化了玻璃组分和提纯工艺后，采用聚合物PPSU作为保护层对砷改良后的Ge-Se基硫卤玻璃进行光纤拉丝和性能测试，得到2.5μm到11.5μm的光谱范围内光纤损耗图谱，在5.9μm处的最小光学损耗为16.9dB/m，首次报道了Ge-Se基硫卤玻璃光纤。

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孔德明   李雨蒙   崔耀耀   张春祥   王书涛   吴希军  

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本文将三维荧光光谱技术、小波压缩和交替惩罚三线性分解(Alternating Penalty Trilinear Decomposition, APTLD)算法相结合，提出一种用于掺伪芝麻油鉴别的新方法。首先利用FS920荧光光谱仪测定纯芝麻油以及掺伪芝麻油样本的三维荧光光谱数据；其次通过激发校正、发射校正消除仪器所带来的误差，得到样本的真实三维荧光光谱数据；然后利用小波压缩对处理后的数据进行压缩以减少其冗余信息，其中压缩分数和数据恢复分数分别大于94.00%和98.00%；最后利用APTLD算法对压缩后的三维荧光光谱数据进行定性及定量分析，得到的回收率为97.0%-99.8%，预测均方根误差(RMSEP)小于等于0.120。研究结果表明，本文所述方法能够准确对纯芝麻油以及掺伪油样本的成分进行辨识及对其含量进行预测，达到对掺伪芝麻油鉴别的目的。

       PDF全文 (下载：3)        光学学报 ，2019年第39卷第03期 pp.0330004      

赵铭明   何云涛   苏兴华   田震   牛芳  

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电光调制器(EOM)是用于毫米波光学上变频技术中的关键器件，一款高速率电光调制器具有更好的性能优势。W波段行波EOM结构具有多参数和设计复杂的特点，本文参考共面波导传输线理论和行波电光调制器理论，结合三维电磁仿真HFSS软件对调制器进行了有限元分析计算。针对电光调制器几何结构中关键参数，在四个维度上进行模型仿真计算，建立EOM多维度数学模型。根据理论和仿真模型得到EOM几何结构参数与主要性能的变化规律，确立EOM的模型结构。最后，进行结构优化，得到调制器速率和阻抗匹配，衰减较小的100GHz速率的EOM模型。

       PDF全文 (下载：1)        光学学报 ，2019年第39卷第03期 pp.0313002      

朱晨俊   宋五洲   屈铭   高奎   杨敏君  

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针对金属纳米光镊结构进行捕获时存在的光热效应问题，设计了一种硅基双纳米球的光镊结构。采用基于三维频域有限元的数值算法，对比分析了硅基双纳米球与金基双纳米球结构的增强场以及在对聚苯乙烯颗粒捕获势能相同情况下的热效应，得到了硅基结构损耗低、发热小的优点。同时，模拟计算了所设计的硅基双纳米球光镊结构对于聚苯乙烯小球的捕获特性，在稳态场下通过对麦克斯韦应力张量进行积分，得到了不同直径小球在不同位置受到的捕获力情况。结果表明，硅基纳米光镊结构可以在对微粒进行稳定捕获的同时有效降低结构热效应带来的影响。

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蒋悦   黄宏光   舒勤   宋昭   唐志荣  

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为了解决三维点云在无序、数据存在遮挡以及噪声干扰情况下的配准问题，提出一种高维正交子空间映射的尺度点云配准算法（OrthS）。本文首先分别对目标点云与待配准点云中心化；然后，将中心化后两点云的正交化过程转化为对协方差矩阵的对角化表示过程，并根据矩阵正交化不改变特征值的特性，分别求出两组对角转化矩阵；最后，根据两组对角转化矩阵求解出两点云间的旋转矩阵和平移向量，从而实现点云配准。根据能量功率的比值，对待配准点云进行等比例放大，完成仿射配准。在仿真实验中，当点云无序、数据存在遮挡、缺失不完整、放缩以及有噪声干扰时，本文算法与经典ICP算法的配准精度相当。与经典ICP算法相比，本文算法对Bunny点云数据的配准效率提高了98%；对Dragon点云数据的配准速度至少提高了20倍。且在对大尺度Dragon点云数据的配准中，本文算法配准效率比经典ICP算法少了6210.4秒，配准精度也高于其他算法。本文算法不会陷入局部最小值，在快速精确配准和稳定性方面有明显的改进和提高。

       PDF全文 (下载：2)        光学学报 ，2019年第39卷第03期 pp.0315007      

季杭馨   朱永田   胡中文  

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天文学的发展对极大望远镜终端仪器的性能要求越来越高，宽波段、高通光效率的中低光谱仪能够获得更远、更暗的天体目标，可满足大部分天文用户开展前沿课题研究的需求。基于此，建立了一种基于边界限制的宽波段高效率多通道光谱仪快速设计的分析模型，讨论了多通道光谱仪各性能指标、结构参数和项目成本、风险的相互制约关系。该模型能够根据给定的系统指标快速计算出各子系统的结构参数，能够有效的在项目初期对方案可行性和项目预算给出合理的评估。以四米望远镜为平台，设计了基于VPHG光栅的多通道光谱仪，光谱范围为350~1000 nm，在中心波长处的分辨率为5000，光谱仪本体峰值效率大于53%，全波段单色像质RMS好于15μm,满足系统性能要求。

       PDF全文 (下载：6)        光学学报 ，2019年第39卷第03期 pp.0330003      

孟泽江   李思坤   王向朝   步扬   杨朝兴  

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本文提出了一种直接测量琼斯光瞳的光刻投影物镜偏振像差检测方法。首先推导了基于琼斯矩阵的检测方程，建立了光强矢量与琼斯矩阵克氏积的线性关系。然后利用该线性关系直接检测琼斯光瞳形式的偏振像差。以一个典型的光刻投影物镜的琼斯光瞳为检测对象进行了仿真验证，仿真中考虑了偏振元件与图像传感器的实际参数误差，并与传统穆勒矩阵椭偏法转换得到的琼斯光瞳进行了比较。对于同一种典型的偏振元件旋转角组合，与传统测量方法相比，本方法的偏振衰减和偏振相位延迟的误差均有明显降低。仿真结果表明，本文提出的光刻投影物镜琼斯光瞳检测方法在不增加现有测量装置复杂度的基础上，明显提高了琼斯光瞳形式偏振像差的测量精度。

       PDF全文 (下载：6)        光学学报 ，2019年第39卷第03期 pp.0312004      

郭继锴   王治乐   陆敏  

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离轴三反系统具有成像质量接近衍射极限、无中心遮拦和使用波段范围宽的优势，由于其光学元件多、结构复杂，对光学装调有严格的要求。针对装调方案制定的复杂性，提出了一种基于主成分分析法(PCA)的装调方案制定方法。该方法通过对离轴三反系统理想的光学系统求解出的灵敏度矩阵进行处理，获得系统失调量对残余像差敏感度的权重值，去除敏感度低的调整量来制定合理装调方案。根据逆向优化法的计算机辅助装调技术的原理进行模拟装调及装调方案的验证。结果表明：逆向优化法装调精度达到了10的负7次方量级；采用主成分分析法制定的装调方案，可以以牺牲较小的像质来达到将调整量从11个减少到6个，简化系统的机械结构，降低装调难度及提高光机结构稳定性。

       PDF全文 (下载：3)        光学学报 ，2019年第39卷第03期 pp.0322002      

毛珊   赵建林  

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镀制在多层衍射光学元件表面的光学增透膜会对入射光产生附加相位调制，从而降低实际设计波长处的衍射效率，影响混合光学系统像质。基于等效介质理论和多层衍射元件本体相位延迟，将增透膜的相位调制影响考虑到多层衍射光学元件的设计中，通过优化多层衍射光学元件表面微结构参数，实现设计波长位置100%衍射效率和宽波段内高带宽积分平均衍射效率。采用优化设计方法，对应用于可见光波段镀有增透膜的多层衍射光学元件进行分析。研究结果表明，采用优化设计方法能够在保证增透膜物理作用的前提下，实现设计波长处100%衍射效率和波段内高带宽积分平均衍射效率。该方法从原理上弥补了传统多层衍射光学元件的设计缺陷，完善了衍射光学元件的设计理论，能够指导混合成像系统的设计。

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高阳   李中梁   张建华   南楠   王瑄   王向朝  

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角膜厚度的精确测量可辅助角膜类疾病的诊断。光学相干层析成像（OCT）技术可非接触地获得角膜的断层图像。为了辅助医生对角膜类疾病的诊断，需要自动获取断层图像中的角膜厚度。本文提出了基于边界跟踪、轮廓定位和曲线拟合相结合的OCT图像角膜厚度自动测量方法。分别测量了高信噪比以及存在噪声和伪影的角膜OCT图像中的角膜厚度，验证了提出方法的有效性和实用性。实验结果表明，该方法不仅可以精确测量高信噪比角膜图像中的角膜厚度，而且对存在噪声和伪影的角膜OCT图像也有很好的测量效果。与已有角膜厚度测量方法相比，该方法具有抗干扰能力强和测量精度高的优点。

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孙永强   胡源   王月旗   王祺   付跃刚  

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目前数字微镜器件(digital micromirror device ,DMD)作为一种微光机电器件(micro-electro-mechanical system，MEMS)，已广泛应用在数字投影、动态场景模拟、数字光刻等照明投影系统及孔径编码光谱成像、医学成像等新型成像系统中。且DMD在照明投影系统中一般用于准直光路，其对光路并无影响。而DMD在成像系统中多用于会聚光路，由于DMD表面微镜绕各自旋转轴偏转运动,且微镜相对平面反射镜的非连续分布特性，导致经过DMD反射后的光束轴外视场主光线与轴上视场主光线存在光程差。本文依据几何光学和像差理论，给出了采用DMD会聚成像光路中，DMD面上的像高、光线入射角度、DMD像素大小及偏转角与最终光程差之间关系,探讨了对光学系统像质的影响及补偿方法，并通过软件仿真模拟和实验，验证了理论的正确性。该研究结果对采用DMD器件的光学系统设计和装调均具有重要意义。

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谢江荣   李范鸣   卫红   李冰  

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自从生成对抗网络提出以来，各领域涌现了大量的新型应用。本文提出一种应用于红外目标仿真的模型，旨在解决传统仿真方法步骤繁琐、参数众多、建模复杂的问题。首先，在条件生成对抗网络的基础上引入深度卷积神经网络，将其扩展成为条件深度卷积生成对抗网络；其次，将随机噪声向量作为模型输入，利用类别标签引导训练过程，完成模型参数的优化；最后，利用已训练的生成器自动产生预期类别的红外目标仿真图像。在MNSIT和红外数据集上分别训练模型参数，再进行自动生成实验，都能够产生高真实度的样本图像；进一步地将鉴别器提取的特征用于分类实验，以及将该方法合成的图像用于数据增强以提升分类器性能，结果都表明该方法能够有效模仿红外辐射特征。

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沐雯   沈伟东   杨陈楹   郑晓雯   王震   袁华新   袁文佳   章岳光  

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探究了基于自限制反应的原子层沉积技术在石英管表面沉积薄膜的均匀性分布以及尺寸的影响。以单波长减反射膜为研究对象，实验结果与设计结果一致，石英管表面最低反射率可降至0.17%。忽略夹具影响，石英管外壁与内壁非均匀性基本一致，在±1.69%范围内，内外壁表面沉积厚度也即中心波长相同，而且石英管尺寸变化对内外壁薄膜均匀性无明显影响。因此，原子层沉积（ALD）技术可以实现在不同尺寸大曲率元件的内外表面同时沉积厚度偏差小，均匀性分布相似的减反射薄膜，突破了物理气相沉积技术以及浸渍法在大曲率表面内外侧沉积薄膜的限制，可在成像、通信、探测等领域广泛应用。

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陈振华   李俊琴   赵子龙   桑卓成   邹鹰   王勇   邰仁忠  

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软X射线近边吸收谱在原子及电子结构表征，催化剂活性位点研究，以及原位测试等方面都发挥着极其重要的作用，是同步辐射技术中应用范围最广的表征手段之一。本研究基于上海同步辐射光源发展了软X射线荧光吸收谱测试方法，克服软X射线荧光产率低以及荧光自吸收效应的难题，实现了用部分荧光产额模式获得材料的软X射线近边吸收谱，并采用该模式对钙钛矿太阳能电池的埋藏元素，催化剂的低浓度元素，以及宽禁带半导体进行了软X射线近边吸收谱研究。相比全电子产额模式，基于荧光模式的软X射线近边吸收谱在材料深层体相信息研究，不良导体，以及低浓度样品测试中更具优势。

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陈宏刚   张博   马卫东   胡毅   梁雪瑞   胡蕾蕾   李凤   丁兰  

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本文描述了基于硅基的IQ光调制器自动偏压控制算法理论及实现方案，首先比较了基于硅光调制器跟传统铌酸理(LiNbO3)调制器调制特性的区别，结合硅基的IQ光调制器模型图推导出调制器输出光信号跟电场信号的函数关系式，根据此关系式提出了一种基于正弦dither信号注入调制器直流偏置，解析调制器内置低带宽MPD反馈信号频域参数的控制方案，并通过数值仿真验证了方案的可行性；搭建了自动偏压控制算法的测试平台，通过测试平台得出了I、Q、Phase在不同偏压条件下调制器内置MPD的反馈信号波形，并将测试结果跟仿真数据进行了对比，对比结果验证了本文假定的硅基IQ光调制器光电传递函数模型的准确性；最后测试了在128Gb/s双偏振正交相移键控(DP-QPSK)调制格式下偏压控制算法的精度并通过矢量幅度误差（EVM）指标得到了算法所引入的光信噪比（OSNR）代价.

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耿健   朱晓军   章国安   徐晨   季彦呈   金丽   曹娟  

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我们提出一种基于光纤布拉格光栅（FBG）拉锥具有带宽可调的微光纤马赫-曾德尔干涉仪（MZI）梳状滤波器。通过对普通FBG进行氢氧焰熔融拉锥，实现了具有梳状滤波特性的新型微光纤MZI结构。通过对拉锥后光栅周期及折射率分布进行建模及仿真，得出微光纤MZI结构是由两端为关于中心束腰光纤对称的锥形微啁啾长周期光栅（CLPG）组成。利用NaCl溶液进行折射率测试，发现MZI透射光谱带宽的倒数与溶液折射率变化成线性关系，改变溶液折射率可以实现透射光谱带宽的可调谐。通过对透射光谱1550 nm处带宽进行测量，得出折射率调节带宽的精度为0.64318 nm-1/RIU。

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徐荟迪   林露璐   李征   黄梅珍   周征宇  

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软玉是珍贵的珠宝工艺品材料，不同产地的软玉在品质和价值上具有较大的差异，但是传统的珠宝玉石鉴别方法难以有效的对其进行产地区分与鉴别。采用自行研制的便携式拉曼光谱仪Hx-Spec研究分析甘肃、青海以及新疆三个产地的拉曼光谱特征,从物理层面对其光谱差异进行了解析，探讨了运用马氏距离判别分析方法及随机森林两种模式识别算法处理光谱数据实现对三种不同产地的软玉进行无损鉴别的可行性。实验测得来自甘肃、青海以及新疆三个产地的共37块软玉的拉曼光谱数据，数据经过预处理后分为训练集与预测集，建立两类判别模型，结果表明马氏距离判别模型以及随机森林判别模型可以对具有相同拉曼峰的不同产地软玉进行区分鉴别，区分准确率分别为87.5%和95.8%，比较了两种算法的优劣。拉曼光谱技术结合模式识别算法有望为无损区分不同产地的玉石提供一种新方法。

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谢俊峰   朱红   李品   莫凡   李响  

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恒星质心提取精度是影响星敏感器定姿精度的重要因素之一。针对全局阈值等传统去噪方法在处理APS星图时因残留部分噪声而影响质心提取精度的问题，本文提出一种基于动态背景噪声模板的APS星图序贯去噪方法。该方法通过短时静态背景噪声与随机噪声阈值构建动态序贯噪声模板，实现对APS星图数据进行去噪处理。本文以资源三号下传的APS原始星图作为试验数据，利用星对角距对不同去噪方法处理后的恒星质心定位精度进行分析对比。实验结果表明，本文方法能很好地剔除条带和边缘噪声，与传统图像处理方法相比，星图质心提取精度提升约为12.98″，与全局阈值分割法相比，星图质心提取精度提升约为2.16″，与静态背景噪声方法相比，星图质心提取精度提升约为9.64″，充分表明本文方法可以有效地提升APS恒星质心定位精度，可用于事后姿态处理中。

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林雯嫣   喻叶   彭雪康   金玉   吴志军   林薇  

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本文制备结构为ITO/HAT-CN(5 nm)/TAPC(50 nm)/TCTA(5 nm)/POAPF:PO-01(15%,15 nm)/Bphen(55 nm)/LiF(1 nm)/Al的黄色磷光器件，其效率滚降特性符合三重态-极化子淬灭模型。为了研究器件内载流子传输情况，设计了一组单电子和单空穴器件，实验证明，发光层内空穴是多子且PO-01俘获空穴，被俘获的多余空穴对形成激子的淬灭是导致器件高电流密度下效率剧烈滚降的原因。接着，采用n掺杂的方法增加电子注入，实验证明，n掺杂减少了发光区内多余的空穴，改善了器件载流子平衡状况，缓解了多余空穴对激子的淬灭，从而改善了效率滚降。

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高飞   黄波   石冬晨   朱青松   张锐   汪丽   李仕春   华灯鑫  

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全天时大气温度的探测对于研究大气科学以及全球变暖与极端天气的关联性等具有非常重要的作用。本文提出一种全天时大气温度探测的纯转动拉曼激光雷达系统，选用Nd:YAG脉冲激光器的四倍频输出266.0nm作为激励波长，从而使得发射光谱及其激励的纯转动拉曼光谱全部位于日盲紫外波段内，避开了强烈的太阳背景光对系统探测的影响。为分离提取对大气温度具有不同依赖特性的高低量子数通道转动拉曼光谱，设计了一种新型三次衍射式双光栅多色仪作为激光雷达的分光系统。该系统采用一个二次衍射式光栅光谱仪作为一级分光结构和一个一次衍射式光栅光谱仪作为二级分光结构所构成，Zemax光学仿真表明，双光栅多色仪可实现Stokes与Anti-Stokes高低量子数通道转动拉曼谱线的有效提取分离，以及对米-瑞利弹性散射信号高达60-70dB的抑制率。激光雷达系统仿真结果表明，在充分考虑臭氧吸收和荧光对系统探测性能的影响下，设计的日盲紫外域纯转动拉曼激光雷达可实现2.2km高度范围内大气温度的全天时探测。

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窦燕   康锦华   王丽盼  

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针对传统非经典感受野模型的建立大多是基于静态神经元、忽视了生物视觉在注视过程中眼球不停止运动这一原理，通过对眼球微动机理的研究，提出了一种结合静态、动态机理构造更贴近非经典感受野的模型。该模型首先设计感受野轴两侧的两个半椭圆环的非经典感受野抑制区，其次在其中设立子区域，判断其与中心感受野距离差值，对该区域置零。通过控制方向角度的抑制，模拟微动，最后计算出图像的亮度值，获取不同最优方向的响应对感受野中最优响应方向抑制权值与亮度特征结合，得到最后能量值。实验结果表明将该模型用于目标轮廓提取方面可以很好的抑制的背景纹理，轮廓保留相对多，相比于传统模型有较好的效果。

       PDF全文 (下载：1)        光学学报 ，2019年第39卷第03期 pp.0310002      

王与烨   陈霖宇   徐德刚   陈图南   冯华   姚建铨  

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外伤性脑损伤（Traumatic brain injury, TBI）是最常见的致死致残疾病之一，脑创伤区域的精确检测技术对TBI的治疗诊断具有重要意义。本文采用改进的Feeney’s方法制备大鼠的脑创伤动物模型，利用太赫兹波透射式成像系统对鼠脑的组织切片进行成像检测。成像结果表明，鼠脑创伤区域相比于正常区域具有更低的透过率。通过对鼠脑不同深度进行切片成像，并采用一种三维重构技术实现了对鼠脑的三维建模，该三维重构成像清楚地反映了鼠脑内部创伤区域的空间分布。这项研究表明了基于太赫兹波多深度切片成像的三维重建技术在生物医学精确诊断方面的应用潜力。

       PDF全文 (下载：1)        光学学报 ，2019年第39卷第03期 pp.0317002      

王晓青   王向军  

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针对现有基于深度卷积神经网络的目标识别算法需要依赖大型GPU计算平台，对计算资源消耗大，难以向嵌入式平台移植，无法适应工业界对于目标检测实时性和便携性的需求的问题，本文提出一种应用于嵌入式GPU计算平台的实时目标检测算法。本方法针对嵌入式平台计算单元较少，处理速度较慢的现状，提出一种基于YOLO-V3架构进行改进的轻量目标检测模型，针对汽车目标进行了离线训练，并在嵌入式平台上部署训练好的模型，实现在线检测。实验结果表明，应用本文提出的方法，在嵌入式平台上，对分辨率为640*480的视频图像的检测帧率为23帧/s以上，基本实现嵌入式平台上的实时目标检测。

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姚顺   程咏梅   田朝旭   代力   杨速  

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当前由特征点构成的合作信标，在视场及飞行器姿态变化下，存在信标不能始终有效进入视场、未考虑信标设计对引导精度影响的问题。本文利用透视模型的原理设计合作信标。通过信标成像对引导精度的敏感性分析，得到信标特征点间最小距离的设计方法；在无人机由远及近接近信标过程中，通过分析俯仰角、偏航角、高度和距离不同情况下无人机的视场范围变化，并进行视场边界的迭代计算，给出特征点布置范围的设计方法。搭建OpenGL视景仿真系统，在国际民航组织规定的二级引导精度要求，及多种无人机飞行位姿条件下，进行图像敏感性及信标捕获情况的分析，结果表明本文方法可保证合作信标设计满足图像敏感性要求，并且该信标始终可以被完整捕获。

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张红涛   常艳   谭联   裴震宇   李德伟  

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基于Micro-CT技术的麦粒内部虫害检测，其图像重建效果，直接决定了麦粒虫害检测准确性。为得到清晰的麦粒重建切片，利用共轭射线的思想来弥补Radon空间数据缺失,在FDK重建算法基础上引入z轴权重函数来优化麦粒切片图像的重建结果。针对三维头模型，Z-FDK算法重建结果的峰值信噪比较FDK算法的小3.6927，该算法大大抑制了FDK算法中的轴向强度下降。针对卵期、低龄幼虫、高龄幼虫等时期的麦粒投影图像，实验结果表明Z-FDK算法的平均梯度和对比度噪声比均大于FDK算法，该算法重建麦粒茸毛端和胚部端两个区域的灰度值增大，伪影得到改善。Z-FDK算法结构简单，易于实现，提高了麦粒切片的重建质量，重建结果可以精确地表征害虫的侵染情况，为进一步可视化分析粮虫虫态、虫道演变奠定基础。

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张韵   王翔   赵尚弘  

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本文基于解码转发中继方式，研究了2×2中继条件下混合RF/FSO航空通信系统性能。FSO链路服从适于孔径平均条件下的Exponentiated Weibull大气湍流分布模型，RF通信链路为Nakagami-m衰落信道。建立2×2中继混合RF/FSO通信系统模型，利用Meijers’G函数推导求出航空激光通信系统信噪比的概率分布函数及累积分布函数，进一步推导混合通信系统平均误码率和中断概率的闭合表达式。通过仿真分析了不同大气湍流强度、孔径尺寸和调制方式对平均误码率和误码率的影响。并对单输入单输出(SISO)中继与双输入双输出(DIDO)中继通信系统性能进行对比。通过仿真分析证明，孔径平均效应可有效改善混合RF/FSO 传输系统的性能，DIDO通信系统性能明显优于SISO通信系统。

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谭伟   齐文雯   何红艳  

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遥感中雾霾影响大气透过率，造成雾霾区域的图像对比度和清晰度降低，影响图像判读和解译。去除雾霾影响是提高遥感图像质量和应用能力的重要途径之一。根据遥感多光谱图像中不同谱段对雾霾不同的探测能力，利用对雾霾敏感的蓝谱段构建雾霾图和非雾霾图；利用对雾霾不敏感的红谱段mean-shift分割来识别亮目标并对雾霾图进行修正和补偿，最后完成去雾霾处理。采用国产高分辨率遥感图像作为测试对象，基于常用高分辨率遥感图像质量参数对校正效果进行评价。结果表明：各谱段去雾霾处理后遥感图像质量参数较校正前均得到了提升，且非雾霾区域校正后的图像光谱色彩特征与校正前保持了良好的一致性，而雾霾区域校正后细节信息得到恢复，图像质量显著提升。

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王芳   寇添   寇人可   王海晏  

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为了研究阈噪比对探测概率的影响，本文首先基于机载IRST系统噪声源的特点建立了探测概率模型，分析了探测过程中阈噪比与探测概率、虚警概率的关系；其次基于作战背景，分析了探测距离、目标速度、传输环境对探测概率的影响；在此基础上，提出了在探测过程中动态设置阈噪比的思想，并给出了具体求解方法，基于此方法，仿真分析了不同任务需求下的阈噪比取值范围；最后，利用求解的阈噪值，仿真得出了变阈噪比情形下的探测概率包线。结果表明，与恒定阈噪比方法相比，采用变阈噪比求得的概率包线能够适应实时变化的空战条件，普适性更强，并且探测距离明显增大。这为实际应用中，改善机载IRST探测性能提供了参考依据。

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马银行   蒋汉阳   戴美玲   代祥俊   杨福俊  

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基于激光和光路的光波随机相位扰动，本文首先解释了电子散斑干涉实时图像相减时模态条纹图形成的机理，并为快速准确测量模态频率与模态条纹图提出了振幅涨落测量技术。接着参照迈克尔孙干涉仪光路装置搭建了用于离面振动分析的电子散斑干涉和数字剪切散斑干涉测量系统，并依此对完整和含狭缝的悬臂铝板的振动特性进行了实验研究。实验结果表明：实时图像相减模式获得的模态条纹图对比度明显优于其它方法，得到的前10阶试样模态条纹图与有限元计算结果具有良好的一致性。相比于电子散斑干涉法，测量模态空间导数的数字剪切散斑干涉法对试样局部的刚度变化或缺陷更敏感。

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杨美霞   孔哲   谭峭峰   任钢   薛亮平  

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在许多应用领域，需要进行不同的激光光斑形状设计，研究不同光斑形状带来的影响。本文通过一种改进的G-S算法，实现环形光束的衍射光学元件精确设计。本文的方法保证输出平面上有小的采样间隔，起到抑制散斑的作用，与未采用散斑抑制的改进GS算法设计结果比较，光束均匀性好。设计结果和实验结果一致。

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邵梦旗   张雷   李林   魏磊  

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摘要：针对某空间相机超轻和高热稳定性的要求，设计了一体化的背板结构，既是主反射镜的支撑背板也是相机的主承力板。采用具有高比刚度，高热稳定性的SiC作为背板的材料，通过施加最小尺寸约束的变密度拓扑优化，确定支撑板背部筋的布置；建立以非支配排序遗传方法NSGA-II(Non-dominated Sorting Genetic Algorithm)为优化算法的多目标优化模型，集成反射镜的面形和背板的质量，完成背板的尺寸优化设计，得到背板仅重0.591kg，最小筋厚为2.1mm。最后，利用有限元分析对优化结果进行动、静力学性能分析。分析结果表明，反射镜组件在5℃温升载荷下镜面面形均方根值RMS(Root Mean Square)值为0.158nm，具有良好的热稳定性；X向重力载荷下（与光轴垂直方向/面形检测方向）镜面面形RMS值为1.169nm，峰谷值PV(Peak to Valley)为5.403nm；反射镜组件的一阶固有频率达到397Hz，镜面边缘随机振动响应小于16grms，满足空间应用。

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陈海永   郄丽忠   刘坤  

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移动阴影检测在运动目标检测中是一个具有挑战性的任务，因为阴影与目标的运动状态、几何形状等特征有着很大的相似性。为了同时检测本影与半影区域，本文提出并证明了阴影区域辐射一致性属性。首先利用基于图的分割方法，获取了超像素区域轮廓内的点集合（PCC）。利用阴影区域辐射一致性属性及其统计参数指标，将PCC分为目标前景区域（PC-PCC）和阴影区域（PB-PCC）。然后，提出了一种基于区域生长的完整阴影检测与目标掩码增长算法，通过融合完整的阴影区域、完整的目标前景区域和Vibe掩码三个部分，实现了前景目标掩码反向增长。在公开数据集中的实验表明，所提出方法阴影检测的平均精度达到了82.5%，性能显著优于传统方法。同时，目标掩码的平均增长率达到了8.84%，其准确率达到了95%以上。

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马瑞浩   朱枫   吴清潇   鲁荣荣   魏景阳  

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针对立体匹配中匹配代价难以选择和物体边缘误匹配的问题，提出一种基于图像分割的稠密立体匹配算法。根据目前立体匹配代价计算方式的特点，提出将灰度加梯度算法与零均归一化互相关算法ZNCC（Zero-mean Normalized Cross-Correlation algorithm）相融合的方法，兼顾这两种算法各自的优势。利用SLIC(Simple Liner Iterative Cluster)算法对图像进行分割，根据图像像素是否在超像素边缘，赋予两种算法不同的权值，提高匹配代价的准确率。在匹配代价聚合阶段，提出基于视差图和超像素更新匹配代价的方法。在视差后处理阶段，采取左右一致性检验LRC (Left Right Check)、孔洞填充和十字交叉自适应窗口加权中值滤波的方法减小视差图的误匹配率。在Middlebury数据集的4组图像上进行测试，测试结果表明平均误匹配率为4.99%。

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扎西巴毛   范伟如   胡显声   陈子阳   蒲继雄  

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

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汪权   朋汉林   汪平河   樊金宇   刘敬璇   史国华  

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摘要：眼底视网膜病变是大部分眼科疾病的来源，由于光学相干层析成像（optical coherence tomography，OCT）具有无创性、成像安全快速等特点，在临床上被广泛用于眼科疾病的诊断。针对OCT视网膜三维图像因抖动产生的扭曲变形问题，本文提出一种基于曲线拟合的OCT视网膜三维重建图像去抖动方法，通过预处理提取OCT视网膜图像边界，再利用最小二乘法曲线拟合来计算各帧切片图像的偏移量。实验结果表明本文方法针对OCT视网膜三维重建图像扭曲变形的问题有明显的校正作用。

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刘乐   王泽锋   王蒙   奚小明   赵国民  

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2μm波段光纤激光在传感、通信、医疗和国防等领域具有潜在的应用价值，但相应波段的光纤器件却一直缺乏系统的研究。本文采用CO2激光逐点刻写技术对2μm波段长周期光纤光栅的特性进行了实验研究，探索了光栅周期、折射率调制深度、光栅周期数等光栅刻写参数对光纤光栅在2μm波段特征损耗峰的影响。仿真和实验结果均表明，2μm波段长周期光纤光栅的谐振中心波长和谐振峰深度可分别通过光栅周期以及光栅长度进行调谐，激光扫描次数以及折射率调制都将增加光纤内模式的耦合强度，并导致中心谐振波长向短波方向漂移。本文还探索了长周期光纤光栅在温度传感方面的应用。该研究在解决2μm波段光纤激光器及其应用的核心器件有潜在的应用价值。

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林嘉睿   徐鑫   任永杰   杨凌辉   邾继贵  

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室内空间测量定位系统wMPS是一种基于光电扫描交汇原理的并行大尺寸测量系统，系统中发射站扫描激光面作为传感信息的载体之一，其几何模型对于系统测量精度至关重要。本文针对wMPS交汇测量模型将发射站扫描激光面视为理想平面的现状，研究了一种基于高精度转台的激光面面型视觉评估方法，根据评估结果引入线性折面判断机制，优化重建wMPS扫描激光面数学模型，以减小交汇测量模型中的系统误差，结合大空间高精度坐标场对新模型进行评估，结果表明，新的wMPS扫描激光面的模型拟合实际光面效果较好，是一种复杂度有限但精度更高的模型，将有助于提升wMPS测量精度。

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许西宁   陈雍君  

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提出并利用实验证明了一种新型的光纤曲率传感器，这种光纤传感器结构由七芯光纤（SCF）和少模光纤（FMF）组成，可以描述为FMF-SCF-FMF，两段少模光纤熔接在七芯光纤的两端，具有光纤模式的分束和合束的作用。当施加不同的曲率时，光纤会发生一定的形变，这种变化会导致光纤中干涉模式的变化，利用这种特殊的效应实现光纤曲率传感器。在实验中，分别制作了三种不同结构的传感器，利用快速傅里叶变换（FFT）的方法分析了其干涉模式的变化情况，并获得波长的传感灵敏度分别为6.33 nm/m-1、30.83 nm/m-1和15.96 nm/m-1，强度的传感灵敏度分别为8.57 dB/m-1、25.65 dB/m-1和1.96 dB/m-1。提出的这种曲率传感器制作结构简单，传感性能稳定，传感灵敏度高，在工业实际应用中具有很好的潜在应用前景。

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任永杰   赵显  

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针对大空间自动导引车（Automated Guided Vehicle，简称AGV）的高精度路径规划控制应用提出一种基于工作空间测量定位系统（workshop Measurement Positioning System，简称为wMPS）和模糊控制算法相结合的应用模式。事先规划好AGV路径，采用wMPS对AGV实时位姿进行精确测量并传入模糊控制系统，以AGV当前位置中心点同目标点的距离和当前姿态同目标姿态的偏离角度作为模糊控制算法的输入量，通过模糊控制算法输出实时调整AGV的前进和旋转速度参数，使AGV能按规划好的路径运动，并进行了算法仿真与实验验证，结果表明AGV的定位精度优于2.5mm，规划控制系统保证了AGV的动态导航和定位精度，使系统整体性能得到很大提升。

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邓华荣   张海峰   龙明亮   吴志波   汤凯   张忠萍  

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分析了上海天文台皮秒激光器系统实现方法，研究了其在不同重复率下的输出功率、输出波形等性能，实现了4kHz重复率、3W功率532nm波长激光稳定输出。对1kHz激光测距系统适应性改造，建立了4kHz重复频率卫星激光测距系统，实现了4kHz重复率卫星测距，测量数据量和标准点数据精度相比1kHz重复率分别提高了约2.62倍和1.62倍，提升了测距系统的卫星观测性能。对具有自转特征的Ajisai卫星进行4kHz重复率激光观测，结合该卫星角反射器阵列分布特点及卫星自转轴方向，采用lomb算法获得了Ajisai卫星自转频率(平均值0.4234Hz)以及自转频率准确度(0.0054Hz)，相比kHz重复激光观测，提升了卫星自转测定精度。

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张瑞   陈媛媛   景宁   王志斌   李克武   解琨阳  

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针对目前中红外波片相位延迟精确测量困难、测量精度低，且单个弹光调制器（Photoelastic-modulator，PEM）调制频率高、普通中红外探测器及面阵探测器无法有效探测等问题，提出一种基于双弹光差频调制的中红外相位延迟精确测量方法。采用两个硒化锌型PEM差频的方式来降低系统调制频率（相比于单个PEM的调制频率可降低3-4个数量级），从而对光进行差频调制并产生载有被测相位延迟的低频调制信号，对调制后的1倍和2倍差频幅值进行相除，进而可求得被测波片的相位延迟；且该方法可有效抑制光强波动及PEM相位延迟波动对测量的影响，进而可提高测量精度。对测量原理进行了理论推导，并设计硒化锌型PEM和实验系统，实验结果表明：相位延迟测量误差≤0.004%，灵敏度可达0.5×10-3 rad，该方法可为中红外、高精度、成像型相位延迟测量提供理论基础及技术方法。

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田杰文   薛庆生   鲁凤芹   李娜   宁红扬   王晓恒  

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摘要：光栅色散型光谱仪会受到自身偏振响应的影响，而大气及大气中的悬浮物质的反射光具有明显的偏振特性。因此星载光栅色散型光谱仪在大气中得到的精度与地面上辐射定标时的精度有着很大的差别。为了保证成像测量结果的相对准确性，需要消除光谱仪中光学器件的偏振响应,加入消偏器是一种常用的消偏方法。由于成像光谱仪探测性能要求，不仅需要消偏器在光谱仪的响应波段内具有良好的消偏效果，还要求尽可能小的影响光谱仪的成像质量。本文针对大气遥感探测临边成像光谱仪的消偏器，通过积分的方式对消偏器的楔角进行了计算分析，并通过MATLAB的优化仿真确定了影响消偏器性能的参数，并对其做出了相关的误差分析。

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龚希   吴亮   谢忠   陈占龙   刘袁缘   俞侃  

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高分辨率遥感影像场景的分类对影像解译有重要意义。传统场景分类方法仅可获取中低层局部特征或全局特征，造成信息的丢失，且中低层特征对高分辨率遥感场景语义信息表达不足。本文提出一种融合全局和局部深度特征的视觉词袋模型(Global and Local Deep Features based Bag-of-visual-words，GLDFB)，它同时顾及场景的局部和全局信息，通过视觉词袋模型将深度卷积神经网络提取的多个层次的高层特征进行重组编码并融合，并利用支持向量机对融合特征分类。该方法充分利用包含场景局部细节信息的卷积层特征和包含场景全局信息的全连接层特征，形成对遥感影像场景的高效表达，从而实现高分辨率遥感影像场景的准确分类。实验表明相比现有方法，本文方法在高层特征表达能力和分类精度方面都有显著提高。

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常宁   金立伟   高玮  

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通过分析螺旋相位调制型携带轨道角动量 (orbital angular momentum, OAM)光场的传播演化特性，提出以该光场演化波源为对象进行非线性效应研究的新途径。基于三波耦合模型和柯林斯路径积分理论，得到以OAM演化波源为基频光的二次谐波光场及衍射传播解析表达式。采用飞秒钛宝石激光器，基于4f相干成像系统，将OAM演化波源成像于倍频晶体处，实验研究了该波源产生的二次谐波传播特性，测量了不同阶数OAM波源的倍频输出功率，并与演化后的OAM模式倍频结果进行了比较。研究表明，以演化波源附近为非线性作用区有望解决高维OAM模式光斑过大、以及光场交叠性不好导致的非线性效率低下等问题，为高维OAM光场实现高效率非线性调控提供重要依据。

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孙福盛   韩燮  

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本文以LYTRO相机为例，提出一种精确色彩矢量约束下的光场图像超分辨率算法，主要研究内容分为两部分。第一部分，通过相机内部微透镜阵列按照六边形分布的特点，结合点扩散函数，及相机探测器阵列上滤光片的排列方式，计算出每单一像素点的RGB色彩分量值，精确恢复出每一个像素的颜色信息；同时，采用金字塔算法对色彩恢复的时效性进行优化。第二部分，提出一种基于相机子孔径图像序列颜色矢量约束下的超分辨率算法，以提高图像质量。本文提出的色彩恢复方法，可以用于多款光场相机；同时，以色彩矢量作为约束条件，彩色超分辨率图像恢复效果理想。

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范保华   徐鹏柏   董永康  

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

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蔡文娟   曹益平   付光凯   王亚品   万莹莹   李城梦   王璐  

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提出了一种新的非线性相位误差的全场补偿方法。在相位测量轮廓术中，参考面相位的准确度直接影响物体三维测量精度，投影仪Gamma非线性效应会导致相位中含有非线性相位误差。本文通过对参考面相位的多次测量，提高参考面本身的解相精度，并提取出一个逼近理想值的期望相位面，用该期望相位面检测出非线性相位误差。大量实验发现展开相位与非线性相位误差呈一一对应关系，因此可用参考面的全场展开相位建立对应的非线性相位误差查找表。重构待测物体时，可直接用物体展开相位值在查找表中查找对应的非线性相位误差，并以此对物体展开相位进行非线性相位误差的全场补偿。实验用所提方法重构已知具体高度的平面，平均绝对误差的最大值从0.48mm降低到0.06mm，均方根误差的最大值从0.55mm减小到0.07mm, 验证了该方法的可行性和有效性。

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陈双远   许方宇   王飞翔   袁晓伟   罗志远   陈骥   罗永芳  

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为研究大气背景辐射和仪器辐射规律，控制仪器热辐射和仪器精度，设计了一套大气背景辐射测量系统。分析了测量系统各组件和辐射定标等各类误差源对总测量误差的影响,还分析了定标精度的影响因素，最后确定了测量工作的改进方向。结果表明该系统在定标区间内的测量误差主要是定标误差和随机误差，两者分别为1.8312%、0.0729%；合成误差为1.8327%。当用该系统测量大气背景辐射时，对大多数优良的天文台站而言，大气辐射强度远低于定标时的辐射强度，不得已需要进行外推测量；对外推测量误差的估计结果表明，外推测量可能导致较高测量误差；因此，为提高大气背景辐射测量精度，更低辐射强度的标准辐射源不可或缺。通过对该大气背景辐射测量系统的研制及野外实测等工作，为大口径红外天文望远镜设备的研制并将其实际应用于红外天文观测积累经验。

       PDF全文 (下载：57)        光学学报 ，2019年第39卷第03期 pp.0301001      

黄雅琴   李毅   李政鹏   裴江恒   田蓉   刘进   周建忠（上海理工）   方宝英   王晓华   肖寒  

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基于VO2的热致相变特性，仿真设计出一种W/VO2方形纳米柱阵列可调中红外宽频吸收器，通过时域有限差分法分析了结构参数对吸收性能的影响和结构内电磁场强度分布，以及吸收器在不同偏振态和入射角度下的吸收特性。结果表明，在最佳结构参数条件下，当VO2未发生相变时，入射到吸收器的红外光转变为热而消耗掉，在3-5μm谱段的平均吸收率高达96.2%。当VO2发生相变转变为金属相时，吸收器表现出强反射抑制吸收，高低温的平均吸收率差值可达74.1%。该吸收器的吸收率受不同偏振状态的入射光影响较小，具有广角吸收特性，有望在红外智能光电领域得到应用。

       PDF全文 (下载：6)        光学学报 ，2019年第39卷第03期 pp.0316001      

成中豪   李云红   金圣杰   周小计  

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不同空间构型光晶格捕获的超冷原子在量子模拟和量子精密测量中具有重要的意义，而构成空间构型光晶格的不同光束之间的相位锁定对光晶格的稳定性非常关键。本文针对激光在空间或介质中传输的相位波动问题，设计了一套激光相位锁定系统，分析了数字相位锁定电路的工作原理并建立了一套锁相方法，将微波信号调制到激光上，通过激光拍频的方式进行激光解调，这样把激光作为数字锁相环的组成部分进行相位锁定。实验表明这套激光相位锁定系统对于激光的相位起了明显的稳定作用，符合了光晶格实验中激光相位稳定的基本要求，实现了超冷原子到三角型或者六角型光晶格的装载。

       PDF全文 (下载：1)        光学学报 ，2019年第39卷第03期 pp.0314001      

蒋晓东   于纪言   黄建森   朱立坤  

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

       PDF全文 (下载：1)        光学学报 ，2019年第39卷第02期 pp.0200001      

张国强   杨燕   岳辉  

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

       PDF全文 (下载：1)        光学学报 ，2019年第39卷第02期 pp.0210005      

王煜   姜梦华   惠勇凌   雷訇   李强  

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

       PDF全文 (下载：8)        光学学报 ，2018年第38卷第10期 pp.1014004      

王森   伍星   张印辉   陈庆  

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

       PDF全文 (下载：2)        光学学报 ，2018年第38卷第09期 pp.0910003      

李康文   李享成   陈平安   程用志   朱伯铨  

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

       PDF全文 (下载：7)        光学学报 ，2018年第38卷第9期 pp.0922001      

王卓   张云伟   喻勇   樊阳阳  

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

       PDF全文 (下载：3)        光学学报 ，2018年第38卷第9期 pp.0912003      

蒋芸   叶函函   王先华   段锋华   吴浩   吕松  

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

       PDF全文 (下载：2)        光学学报 ，2018年第38卷第9期 pp.0901004      

郭艳城   刘艳格   王志   姚卓坤  

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

       PDF全文 (下载：7)        光学学报 ，2018年第38卷第9期 pp.0906003      

许云鹏   吴婷   李之通   姜梦华   惠勇凌   雷訇   李强  

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

       PDF全文 (下载：5)        光学学报 ，2018年第38卷第9期 pp.0914002      

项长铖   周常河  

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

       PDF全文 (下载：7)        光学学报 ，2018年第38卷第9期 pp.0905001      

白云波   周游   刘世杰   邵建达   徐隆波  

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

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王鹏威   龚文林  

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

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王文锋   张焱鑫   陈瑜   丁伟利  

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

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代亮亮   闫连山   易安林   盘艳   蒋林   葛军   潘炜   罗斌  

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

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何明芳   陈开鑫   胡哲峰  

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

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刘峰   樊梦琦   王向军   陈晓昀  

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

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郭志坚  

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

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茅正冲   陈强  

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

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严阳   华文深   崔子浩   伍锡山   刘恂  

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

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刘辉   彭力   闻继伟  

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

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童艳   李丹   李晶晶  

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

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刘一凡   蔡振江  

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

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尹明   粟荣涛   王小林   马阎星   马鹏飞  

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

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王小娟   刘丙才  

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

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梅亮  

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

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

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

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陈高杨   马鹏   李杰   孙立朋   武创   关柏鸥  

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

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刘立新   孙罗庚   李梦珠   祝铭  

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

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时文俊  

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

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朱磊磊   徐冰冰   金尚忠   刘开元   王杰  

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

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陈溶   陶传义  

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

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叶旭辉   吴功平   黄乐  

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

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

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

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何西   刘诚   朱健强  

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

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段晨   宗明成   范伟   孟璐璐  

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

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张小兵   刘海江  

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

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张元涛   柴孟阳   孙德新   刘银年  

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

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任志君   胡海华   王彦强   李晓东   陈跃  

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

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蒋小波   陈丹平   邹雅   韩帅   杨秋红  

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

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张苗苗   孟炳寰   骆冬根   杨本永   提汝芳   洪津  

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

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何聪聪   吴雅婷   韩梦欣   孙彦赞   张倩武  

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

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

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

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陈艳   李中梁   南楠   步扬   王瑄   潘柳华   王向朝  

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

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于志亮   姜晓明   王岩   李松   曹开锐  

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

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刘航   卢麟   朱勇   吴传信   张宝富  

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

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时家明   赵大鹏   刘瑞煌   董海龙  

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

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张海娇   孔慧华   孙永刚  

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

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

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

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陈琪   张华  

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

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吴金达   卢瑾   任宏亮   覃亚丽   郭淑琴   胡卫生  

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

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李竺强   朱瑞飞   高放   孟祥玉   安源   钟兴  

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

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王迪   李璇   皮浩洋   杨飞   叶青   蔡海文  

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

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胡佳洁   李素梅   常永莉   侯春萍  

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

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李小龙   王静鸽   张利平   李新忠  

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

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张文颖   劳达宝   周维虎   朱浩然  

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

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王健   钟哲强   张彬   孙年春  

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惯性约束聚变；复合型光栅；扫动速度；功率谱密度；成丝

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邓杨春   赵军磊   戴云   张雨东  

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

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郭凤霞   乌云   李滨   戚俊  

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

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宋牟平   尹聪   陆燕   朱伟基   吴媖   庄守望  

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

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郑成林   何顶顶   费庆国  

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

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张春悦   徐抒岩   许博谦   齐鑫   鞠国浩  

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

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李雪艳   蒋燕义   姚远   毕志毅   马龙生  

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

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王文秀   傅雨田   董峰   李锋  

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

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杜虎兵   张少锋   宇建红   李军宁  

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

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武伟   王世刚   赵岩   钟诚  

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

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吴嘉宝   张示城   胡依奇   林功伟   钮月萍   龚尚庆  

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

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常永莉   李素梅   胡佳洁   韩旭  

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

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冯凤珍   白丽华   郑晓晓  

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

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

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

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

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

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

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

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孙晶   黄普明   幺周石  

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

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安喆   徐熙平   杨进华   刘洋  

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

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韩宇   张启灿   吴应山  

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

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朱斌   王国利   李小勇   周效信  

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

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

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

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诸波尔   李思坤   王向朝   戴凤钊   唐锋   段立峰  

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

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莫德林   张永生   王涛   张艳  

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

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陈兵   查宇飞   李运强   张胜杰   张园强   库涛  

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

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梁凤超   李敏   吴东岷  

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

       PDF全文 (下载：6)        光学学报 ，2018年第38卷第7期 pp.0713001      

董冠极   唐锋   王向朝   冯鹏   郭福东   彭常哲  

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

       PDF全文 (下载：4)        光学学报 ，2018年第38卷第7期 pp.0712007      

王亚   周孟然   陈瑞云   闫鹏程   胡锋   来文豪  

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

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孙艳军   王君   纪雪松   王丽   王越   李哲  

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

       PDF全文 (下载：4)        光学学报 ，2018年第38卷第7期 pp.0724002      

王越   冷雁冰   王丽   董连和   刘顺瑞   王君   孙艳军  

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

       PDF全文 (下载：8)        光学学报 ，2018年第38卷第7期 pp.0716001      

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

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

       PDF全文 (下载：6)        光学学报 ，2018年第38卷第7期 pp.0722003      

李艳荻   徐熙平  

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

       PDF全文 (下载：6)        光学学报 ，2018年第38卷第8期 pp.0810001      

史晓凤   张心敏   马丽珍   张旭   马海宽   马君  

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

       PDF全文 (下载：3)        光学学报 ，2018年第38卷第7期 pp.0724001      

刘盛捷   付翰初   魏凯   张雨东  

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

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王姗姗   黄凯   李铭   陈平   刘伟伟   林列  

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血红蛋白的含量及数值变化对临床监测并分析人体健康状态具有指导意义。临床上，血红蛋白浓度测量通常采用氰化高铁分光光度法，此方法相对于生化检测方法精度高，但需要对样品预标记。因此，探索一种无标记的血红蛋白定量光学检测方法是十分有必要的。本研究构建了基于BP 神经网络的血红蛋白定量计算模型，并将其用于血红蛋白检测方法，成功的用其区分了不同肿瘤疾病。研究工作及成果包括：（1）建立了血红蛋白定量计算的双隐含层BP 神经网络模型，其预测集的相关系数为0.9838，预测集的相对偏差为2.532%。（2）利用该模型得到了乳腺肿瘤患者和白血病患者血清中血红蛋白的含量,结果显示二者的浓度存在极其显著性差异 (p<0.001)，预示这种方法在区分肿瘤疾病方面具有潜在的应用价值。

       PDF全文 (下载：3)        光学学报 ，2018年第38卷第7期 pp.0717002      

陈健   黄青青   张倩武   王腾   曾祥龙   宋英雄   李迎春   张俊杰  

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本文提出一个基于光子灯笼的OFDM模分复用多模光纤传输系统，利用两个模式选择性光子灯笼（Photonic Lantern , PL）分别作为模式复用与解复用器，选取LP01模与LP11b模式作为发送信道，利用自适应比特加载OFDM调制方式在50m OM4多模光纤（MMF）上实现了7.2Gbps的传输。实验结果表明，通过调整两路信号的偏振态，并且在满足LP01端的入射光功率低于于LP11b端入的射光功率4dB时，可以保证两路信号在接收端的光功率一致。在两路信号的接收光功率均低至-13dBm时，两路信号的误码率分别为1.3×10-3与3.2×10-3，都低于HD-FEC门限。该系统为低成本、短距离以及大容量的数据传输场景提供了解决方案。

       PDF全文 (下载：19)        光学学报 ，2018年第38卷第6期 pp.0606008      

张小玲   殷高方   赵南京   覃志松   陈双   杨瑞芳   甘婷婷   肖雪   段静波   刘建国   刘文清  

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针对活体荧光光谱不稳定引起的蓝藻门活体藻类定量误差问题，以实验室培养的4种类6个生长期48个蓝藻样品为研究对象，通过测量样品叶绿素a和藻蓝蛋白含量，结合藻类活体三维荧光光谱，研究不同藻种、生长期和实验条件下蓝藻细胞色素组成和色素荧光效率的差异；定量分析不同条件对藻类活体荧光光谱不稳定性的贡献，获得不同条件的光谱不稳定性权重谱；在此基础上，构建基于加权平均方法的蓝藻门活体藻类加权荧光光谱；比较加权荧光光谱与不同条件下归一化荧光光谱对样品集的测量结果，结果表明加权荧光光谱能有效降低荧光测量法对藻种种类、生长阶段、环境条件依赖性，提高蓝藻门叶绿素浓度测量准确性，测量结果的相对误差0.1%~30.4%，平均相对误差12.8%，最大可降低测量结果的相对误差104.1%。

       PDF全文 (下载：7)        光学学报 ，2018年第38卷第7期 pp.0730001      

周瑶瑶   蔚娟   闫智辉   贾晓军  

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纠缠态光场是量子信息科学领域中最基本也最重要的量子资源之一，并且纠缠态光场的质量对是否能够更加高效快速地完成量子信息的处理有着很大的影响，因此提高纠缠态光场的纠缠度是十分重要的。连续变量两组份纠缠态光场可以用工作在阈值以下的非简并光学参量放大器（NOPA）获得，组成光学参量放大器的各个光学元件的性能直接影响输出纠缠态光场的纠缠度。在纠缠源的产生装置中，输入镜、输出镜以及非线性晶体等一些光学元件对偏振相互垂直的两束光场的镀膜参数都会有差异，最终我们将这些光学元器件所产生的差异都归到输出耦合镜的光学镀膜对输出的两束偏振相互垂直的光场透射率不同的情况。本文结合实验，针对当谐振腔的输出耦合镜对信号光场和闲置光场的镀膜参数不同时对纠缠度的影响进行了详细讨论，为进一步提高纠缠态光场的纠缠度提供依据。

       PDF全文 (下载：5)        光学学报 ，2018年第38卷第7期 pp.0727001      

冯毅东   于天燕   刘定权  

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氟化镱（YbF3）薄膜是红外光学薄膜中常用的低折射率材料，其性能受薄膜沉积工艺影响较大，为了能制备出高可靠性的YbF3薄膜，本文从沉积方式、薄膜厚度、沉积温度和离子束能量四个方面，研究了不同薄膜沉积工艺对YbF3薄膜可靠性的影响。研究发现：（1）相较于电阻加热蒸发方式，用电子束加热蒸发得到YbF3薄膜，其致密性更好，水汽吸收也更小。（2）薄膜太厚或沉积温度太高会加大YbF3薄膜的应力，使薄膜表面出现裂痕，甚至使薄膜脱落。（3）离子源辅助沉积使YbF3薄膜晶体结构更加接近非晶状态，增加薄膜附着力，改善薄膜表面质量；同时随着离子束能量的增加薄膜的应力会先增大随后减小。根据以上实验结果得出YbF3薄膜的最佳沉积工艺，并研制出具有良好光谱性能和空间可靠性的宽光谱增透膜。

       PDF全文 (下载：4)        光学学报 ，2018年第38卷第7期 pp.0731002      

林辉灿   吕强   卫恒   王阳   梁冰  

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本文提出一个全自主的微型飞行器（micro aerial vehicle, MAV），使用板载传感器实现三维的同时定位与稠密重构。在ORB-SLAM系统的基础上，基于EKF实现了视觉-惯导的传感器融合，提高了系统的鲁棒性和精度以满足MAV自主飞行的要求。由于ORB-SLAM系统创建的稀疏的特征地图不能用于MAV的避障和导航，使用双目摄像机提出了改进的构建地图的方法，由稀疏特征点地图扩展为稠密的八叉树地图。通过EuRoC数据集进行评估，验证本文算法较OKVIS算法平均精度提升了1倍。将本文算法应用于所搭建的四旋翼自主飞行平台，仅依靠板载传感器和处理器，实现了全自主飞行与稠密地图构建，验证了本文算法的有效性和鲁棒性。

       PDF全文 (下载：24)        光学学报 ，2018年第38卷第7期 pp.0715004      

陈熠   樊祥   程玉宝   程正东   梁振宇  

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为了提高压缩感知鬼成像的成像质量，解决低采样条件下成像失真度高的问题，本文提出了一种基于邻域相似度的鬼成像方案。邻域相似度体现在图像的像素间的关联性，携带着关于物体结构的重要信息，在分析压缩鬼成像原理的基础上，本文利用邻域相似度来评价待探测的目标。根据贪婪算法的原理，采用邻域相似度优化图像重构过程，并设置相关度阈值降低计算的复杂度。仿真和实验结果均表明，与传统方法相比，基于邻域相似度的鬼成像可以在低采样条件下获得高质量低失真度的图像，有利于进一步推动鬼成像技术的实用化。

       PDF全文 (下载：11)        光学学报 ，2018年第38卷第7期 pp.0711001      

李雪   赵宇涵   彭辉   张健   李传南   汪津  

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采用化学水浴法生长了铯掺杂ZnO纳米柱阵列(Cs doped ZnO nanorod array，CZO-NRA) 作为电子传输层(electron transporting layer, ETL)，并通过乙醇胺(ehanolamine, EA)与二甲氧基乙醇 (2-methoxyethanol,2-ME) 共混溶液对其进行表面修饰，制备了结构为ITO/CZO-NRA+2ME+EA/P3HT:PC61BM/MoO3/Ag的倒置聚合物太阳能电池。扫描电子显微镜、X光衍射谱和荧光光谱等测试结果表明，适量的铯掺杂提高了纳米柱的c轴取向结晶度，减少了电子传输层中由氧空位和锌填隙原子引起的深能级缺陷。降低了器件的串联电阻，提高了器件的短路电流与填充因子。而EA与2-ME共混溶剂对电子传输层的表面修饰降低了ZnO纳米柱阵列的表面缺陷，减小了电子传输层与有源层的接触电阻，抑制了界面载流子复合。与未掺杂的器件相比，经过0.3at.%的铯掺杂与2-ME+2%EA共混溶剂修饰的氧化锌纳米柱阵列，器件能量转换效率由1.27%提高至2.89%。

       PDF全文 (下载：4)        光学学报 ，2018年第38卷第7期 pp.0731001      

程伟林   张方   林栋梁   曾爱军   杨宝喜   黄惠杰  

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提出了应用于光刻机照明系统照明光场均匀性的高精度校正方法，该方法通过优化手指阵列式均匀性校正器中校正手指前端的形状及其排布方式来提高校正能力和精度。仿真结果表明，当校正手指错开排布时，手指阵列式均匀性校正器的校正精度优于0.2%；当校正手指的前端倒斜角，并双层错开排布时，手指阵列式均匀性校正器的校正精度优于0.16%，比常规手指阵列式均匀性校正器的校正精度提高约一倍。

       PDF全文 (下载：3)        光学学报 ，2018年第38卷第7期 pp.0722001      

韩建新   卢晓同   卢本全   王叶兵   孔德欢   张首刚   常宏  

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本文从分布函数理论出发，分析了Zeeman减速中截止速度对蓝磁光阱装载的影响，并在实验上研究了Zeeman减速中截止速度与蓝磁光阱俘获原子数目之间的关系,对比了分布函数理论和通用理论两种模型的拟合结果，得出分布函数理论模型能较好的分析两者之间的关系。制备锶光钟的冷原子样品时，我们研制了多匝Zeeman减速器对进入蓝磁光阱的热原子束进行减速，将其最可几速度由460 m/s减速至100 m/s以下。在光钟系统研制中，可以利用分布函数理论并根据分析结果对Zeeman减速器进行优化设计，提高Zeeman减速器的工作效率，为今后实现Zeeman减速器更高效更紧凑及光钟小型化奠定基础。

       PDF全文 (下载：4)        光学学报 ，2018年第38卷第7期 pp.0702001      

朱明明   许悦雷   马时平   辛鹏   马洪强  

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针对以往遥感图像机场检测方法中，滑动窗口冗余和手工设计特征的鲁棒性不强等问题，提出一种结合级联的区域建议网络和检测网络的遥感图像机场检测方法，以实现快速准确地检测机场。首先引入“分而治之”思想改进区域建议网络，以获得质量更高的机场建议框。然后以提高定位精度为目的改进检测网络的损失函数，进而提高机场检测的准确性。最后使用交叉优化策略实现两个网络的卷积层共享，大幅缩减机场检测时间。实验结果表明，所提方法在复杂背景下能准确地检测出不同类型的机场，与现有的其他机场检测方法相比，所提方法检测率最高、虚警率最低、平均运行时间最短。

       PDF全文 (下载：13)        光学学报 ，2018年第38卷第7期 pp.0728001      

李建   张连新   孙鹏飞   王中昱   柯瑞  

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为避免仿真分析的繁琐和误差，准确获得能形成高斯型去除函数的各项工艺参数，提高射流抛光的工艺准备效率，提出了一种快速生成高斯型去除函数的实验方法。首先，通过研究倾斜定点入射方式下射流束中心与工件的交点和所形成的材料去除形貌之间的关系，分析出了能产生高斯型去除函数对应的喷嘴高度范围。然后，在确定的工艺参数条件下，添加主轴旋转运动，并微调喷嘴高度进行多次采斑实验。通过分析抛光斑的形态，找到能产生高斯型去除函数对应的喷嘴高度。最后，对高斯型抛光斑进行对称性分析，并以能产生高斯斑的工艺条件进行了动态去除实验。结果表明以高斯斑为基础的动态去除过程具有较高稳定性，不同位置去除率变化量在6.7%以内，能满足超精密光学加工的要求，同时也证明了生成高斯型去除函数的实验方法的高效性和可靠性。

       PDF全文 (下载：4)        光学学报 ，2018年第38卷第7期 pp.0722002      

王飞   李桓   杨珂   CRESSAULT Yann   TEULET Philippe  

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本文建立了二维稳态模型，通过考虑电弧的流动、热传递、电磁场以及辐射传输,对200 A、5 mm弧长的钨极氩弧焊(TIG焊)电弧进行了模拟，研究了电弧的辐射属性。本文定义了一个trad系数，该系数为辐射强度与欧姆热和辐射强度之和的比值，它可以很好地表征辐射、欧姆热、对流和传导等在能量平衡中的作用。通过模拟发现，TIG电弧的强辐射区域集中在轴线附近的1.5 mm。此外，在电弧不同区域内热量散失的机制是不同的，在电弧中下部和尾部热量散失全部依靠辐射，而在电弧上部热量散失除了依靠辐射外，还依靠对流和热传导。

       PDF全文 (下载：4)        光学学报 ，2018年第38卷第7期 pp.0726001      

吕耀文   刘维   杜博军   徐熙平  

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1D标定具有抗遮挡和制作成本低等优点，是摄像机标定中的重要方法之一。首先，本文以1D单应矩阵为基础，给出了绕固定点运动1D标定方法的几何解释；其次，在小孔成像模型下，证明了摄影几何中的交比不变性与1D单应矩阵的等价性。相比于共线4点的交比不变性，1D单应矩阵约束更具有一般性。最后，针对基于平面运动的1D标定，由1D单应矩阵计算运动前后1D标定物延长线的交点，提出了一种简便的方法，将平面运动转化为绕固定点运动，并通过仿真和真实实验验证了算法的正确性。实验结果表明：与已有方法相比，标定精度得到了显著提高。

       PDF全文 (下载：5)        光学学报 ，2018年第38卷第7期 pp.0715003      

贺小伟   卫潇   曹欣   侯榆青  

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通过检测生物组织表面的切伦科夫发光（Cerenkov Luminescence，CL）信号，切伦科夫发光断层成像（Cerenkov Luminescence Tomography，CLT）技术可以重建出生物组织内部放射性核素探针的三维分布。然而，由于CL信号强度值很低，加之光学信号在生物组织中传输的复杂性，降低了CLT重建精度。为了获得良好的CLT重建结果，本文提出一种新型单视图CLT重建方法，该方法基于模糊C均值聚类和迭代收缩可行域策略。设计了多组仿真模拟实验和真实实验，对所提出方法的性能进行了评估。结果表明，该方法可以有效的提高重建精度，具有良好的稳定性，且具有重建双光源目标的能力。

       PDF全文 (下载：1)        光学学报 ，2018年第38卷第7期 pp.0717001      

罗海燕   方雪静   胡广骁   施海亮   熊伟