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。

       PDF全文 (下载：2)        光学学报 ，2018年第38卷第7期 pp.0727002      

常永莉   李素梅   胡佳洁   韩旭  

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

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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。

       PDF全文 (下载：2)        光学学报 ，2018年第38卷第8期 pp.0833001      

诸波尔   李思坤   王向朝   戴凤钊   唐锋   段立峰  

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

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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。

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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：3)        光学学报 ，2018年第38卷第7期 pp.0712007      

王亚   周孟然   陈瑞云   闫鹏程   胡锋   来文豪  

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

       PDF全文 (下载：6)        光学学报 ，2018年第38卷第7期 pp.0730002      

孙艳军   王君   纪雪松   王丽   王越   李哲  

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

       PDF全文 (下载：3)        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：2)        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：4)        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。

       PDF全文 (下载：3)        光学学报 ，2018年第38卷第7期 pp.0711002      

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：16)        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%。

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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。

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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。

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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。

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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%。

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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。

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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。

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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。

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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。

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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。

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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。

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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。

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罗海燕   方雪静   胡广骁   施海亮   熊伟  

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针对中高层大气OH自由基的星载探测应用，给出一种基于空间外差光谱技术的临边探测方案。借助卫星平台的运动，呈正交布置的双通道光谱仪可以分时获取同一区域的一系列视线观测辐亮度，最终反演OH自由基数密度的三维分布。每个通道均包含柱面望远、准直镜头、空间干涉组件和成像镜头，可以同时探测不同高度层的OH自由基观测辐亮度，具有光通量大、结构稳定、小型化等特点。以紫外波段308.2-309.8 nm、光谱分辨率优于0.1 ?的要求进行中高层大气OH自由基临边探测为例，给出了光学系统设计过程和结果，并利用太阳跟踪器进行了地基太阳光谱观测试验。结果表明，光学系统设计满足探测指标要求，实测太阳光谱与理论光谱特征一致性较好，为星载中高层大气遥感应用奠定了基础。

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梅建军   张为  

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本文针对现有视频图像火灾检测算法前景信息丢失严重、误报率高、泛化能力弱等问题，提出一种新的火灾检测算法。该算法主要由前景提取和分类决策两大模块组成。本文在前景提取模块中对ViBe算法进行改进，实现对运动区域的选择性更新；同时使用随机森林和SVM组成的两级分类器对运动区域颜色进行分类，以获取精确的前景区域。在分类决策模块中，笔者提出两个新的早期火焰特征用于描述帧间火焰区域重叠率和火焰区域不同部分运动剧烈程度比率，再结合Hu矩特征训练出决策分类器。实验结果表明，该算法具有准确率高、误报率低、泛化能力强、响应时间短等优点，并能很好地应用于实际环境之中。

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陈川   易维宁   崔文煜   黄红莲  

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准确的获取地表双向反射特性，是遥感辐射定标和卫星全链路仿真的重要基础。通常使用在野外条件下实测的双向反射因子(BRF, Bidirectional Reflectance Factor)反演得到双向反射分布函数(BRDF，Bidirectional Reflectance Distribution Function, BRDF)。仿真分析显示，大气能见度分别为23km和15km的条件下，同一地表的BRF方向性系数相差19%。野外条件下实测的BRF因受到大气散射的影响而不能准确表征地表方向反射特性。本文提出一种BRDF反演方法，通过同步测量2π空间内的大气散射，将BRF实测值与测量模型计算值之间的残差作为反演的代价函数，消除了大气散射的影响，得到地表真实的BRDF模型特征参数。实验证明，大气影响修正后的BRDF模型特征参数表征了地物的固有属性，不随测量时环境辐射的变化而变化。

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张肃   战俊彤   付强   段锦   姜会林  

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针对由于烟雾沉降所产生的非均匀烟雾介质环境，解决实时同步验证偏振传输特性随非均匀烟雾环境变化的问题，利用传统模拟均匀介质传输的蒙特卡洛仿真程序，在实验测试中，通过实时测量沉降时间内光学厚度的方式，建立实验测试与模拟仿真中非均匀环境参数的联系，改善了传统均匀环境中介质参数测量与偏振传输特性测量延时的问题，增加了测试准确性。实验结果表明：4种偏振光的偏振度都随浓度的增加不断下降，但随着浓度的增大，圆偏光表现出更好的保偏特性，且波长越长，圆偏光的偏振特性越显著。则在这种由于沉降所产生的非均匀环境下，使用探测波长越长，沉降时间越长，圆偏振光表现出更好的保偏特性，反之，线偏振光的偏振特性更明显。

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朱应成   邬融   张军勇   周申蕾  

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针对高功率激光驱动器的焦斑整形需求的连续相位板（CPP）的设计，改进了传统盖斯贝格-撒克斯通（G-S）算法的设计方法，基于设计目标分步分段控制相位板频谱，约束初始相位的选取，保留带有目标焦斑低频信息的初始相位信息，迭代过程中适当控制中高频信息。仿真结果表明：相对于传统随机连续初始相位，改进后受约束的初始相位下的焦斑顶部光强均方差（RMS）能更快地收敛到目标阈值。改进初始相位不仅能改善G-S算法可能陷入局部最优的缺点，而且对于非对称焦斑的设计也有很好的应用。

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李海洋   李巧霞   王召巴   潘强华  

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激光超声能够激发宽频带的表面波，可实现金属材料表面微缺陷的定位分析与深度检测。本文根据表面波在缺陷处的透射/反射阈值现象，提出了测量表面缺陷深度的临界频率法；基于光弹激发原理和线聚焦方式，搭建了激光超声检测平台，得到了铝合金样品的B扫成像，实现了表面缺陷的定位；结合小波法分析了表面缺陷的透射与反射波形能量分布，测量了发生透射/反射阈值现象时阈值大小q0 = 1/4，进而采用临界频率法实现了表面微缺陷的深度估计。实验结果表明，基于激光超声临界频率法可实现表面微缺陷的深度检测，研究成果具有理论分析和实验研究价值。

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张诚   陈文静  

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小波在空域和频域均具有良好的局域化性能，适合于非平稳信号分析。在小波变换轮廓术中，复Morlet小波用于提取条纹中携带的相位信息，从而重建被测物体的三维面形。但在传统的小波变换轮廓术中，对基小波进行尺度伸缩只调整了小波的宽度，并没有改变小波的振荡分布形状，相当于调整小波的中心频率去匹配局部信号，获得相位信息。仅在局部位置对Morlet小波进行尺度伸缩不能最佳地提取局部相位信息。论文讨论振荡波形随高斯窗宽变化的复Morlet小波对条纹进行分析的方法，从空域和频域分别讨论复Morlet小波的特点。研究了基于复Morlet小波的改进的小波处理方法在条纹分析中的抑噪能力，以及当条纹受到非线性影响时，相位提取效果。通过基于不同高斯窗宽的小波的优化小波脊提取方法，提高了小波变换轮廓术的测量精度。计算机模拟和实验均验证了方法的有效性。

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倪丹丹   谢辰   赵振宇   肖娜   张聿全   胡明列  

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本论文通过设计一种位相函数，实现了类贝塞尔光束中心主瓣尺寸随轴向距离z的线性调控。通过该位相函数，能够得到类贝塞尔光束中心主瓣尺寸随传播距离演化的解析公式。实验上，将所设计的位相函数加载到空间光调制器上，在直接空间中实现了类贝塞尔光束中心主瓣尺寸的精确调控，研究了不同传播长度下类贝塞尔光束中心主瓣尺寸的演化，实验结果与理论及仿真结果一致，验证了该位相函数的可靠性，且整个贝塞尔区间内最高强度处的横向光强分布仍满足贝塞尔（Bessel）函数分布。本文所设计的位相能够对类贝塞尔光束的中心主瓣尺寸进行简单而直观的精确调控，该研究结果在激光加工、光捕获、光学成像以及非线性光学等领域具有广阔的应用潜力。

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柴兴华   高峰   楚博策   王敏  

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在二维视觉测量过程中，测量平面与标定平面的重合度是影响测量精度的重要因素。然而现有的二维视觉测量方法将平面标定过程及测量过程分步进行，测量平面与标定平面存在离面位移，通常需要精密的约束装置对标定靶标及待测物进行校准操作。为简化二维视觉测量过程并抑制离面位移，提出一种即时平面标定的二维视觉测量方法，通过在待测物上直接投射标定的激光点阵，建立待测平面与成像平面的映射关系，再根据该映射关系对待测物表面的特征点进行测量计算。该方法仅需对系统参数进行一次标定，相比无离面误差校正的传统二维视觉测量方法，提高了测量精度，简化了测量过程。

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李树   孙晓兵   提汝芳   黄红莲   陈震霆   乔延利  

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为研究不同散射模型和有效粒子半径对卷云光学厚度反演的影响，计算不同光学厚度下，一般种类混合模型（General Habit Mixture, GHM）、实心柱状模型（Solid Column, SC）和聚合物实心柱状模型（Aggregates of Solid Column, ASC）取不同有效粒子半径时的反射率。理论分析不同散射模型及其不同有效粒子半径对卷云光学厚度反演结果的影响。使用Radiative Transfer 3(RT3)计算三种模型卷云光学厚度查找表，基于POLDER数据，采用查找表法进行卷云光学厚度反演试验，试验结果与理论分析一致。结果可知：(1)采用不同散射模型反演得到的卷云光学厚度会存在较大差异，相比GHM和SC模型，ASC模型卷云光学厚度反演结果更接近POLDER产品；(2)有效粒子半径越大光学厚度反演结果越大，GHM和SC的增幅较大，而ASC增幅很小。因此，在不具备有效粒子半径反演能力时，建议采用ASC模型反演卷云光学厚度，以减小有效粒子半径变化对反演结果的影响。上述研究，对我国GF-5卫星的卷云光学厚度反演的散射模型选取及反演结果评价具有参考价值。

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薛俊诗   郭宁博   刘胜恩  

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针对增量式运动结构恢复中相机内参数未标定情况下位姿估计问题，提出了一种非迭代的高精度位姿代求解方法。根据针孔成像模型，构建了相机内参数未标定下的位姿估计问题描述方程。使用单位四元数对旋转矩阵进行参数化，并根据四重轴对称现象对旋转矩阵进行分解。通过最小二乘原理构建目标函数并利用一阶最优化条件建立了关于旋转矩阵参数二元多项式方程组，最后使用Gr?bner基直接对多项式方程组进行求解，得到旋转参数的闭合解，最终获得相机的位姿参数和焦距。算法的计算复杂度为O(n)。仿真和真实实验验证了该方法的高精度、高数值稳定度和有效性

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廖秀峰   侯志强   余旺盛   王姣尧   陈传华  

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针对视觉跟踪中目标尺度变化对准确跟踪的不利影响，为解决尺度估计问题，本文提出一种基于核相关的尺度自适应视觉跟踪算法。首先通过建立核岭回归模型构建二维核相关定位滤波器，采用融合后的多通道特征对滤波器进行训练，提高目标定位的精度；然后对目标区域进行多尺度采样，将样本缩放后提取其HOG特征并构造为一维特征，以此构建一维核相关尺度滤波器，估计出目标的最佳尺度。在OTB2013平台中的实验结果表明，与8种当前主流的跟踪算法相比，本文算法的跟踪精度和成功率均领先于其他算法；尺度变化条件下，本文算法在快速准确跟踪的同时较好地实现了对目标尺度的自适应跟踪。

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马青兰   马树清   邵海宝   邓洪海   王志亮   黄静   尹海宏   张振娟  

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低成本大规模地合成形貌可控的稀土掺杂ZnMoO4纳米结构是纳米技术面临的一个新挑战。本文通过共沉淀法，在室温下合成了Eu3+掺杂氧化钼锌水合物（Zn5Mo2O11?5H2O: Eu3+）的前驱体。采用X-射线衍射、扫描电子显微镜、热重分析仪、差示扫描量热仪、X射线能量色散谱漫反射光谱和荧光分光光度计研究了烧结温度对这种Eu3+掺杂水合物前驱体的微结构和光致发光（PL）性能的影响。Eu3+掺杂的纳米ZnMoO4结构可以通过在大约400 oC相对较低的温度下烧结Eu3+掺杂的水合物前驱体得到。结果表明，Eu3+掺杂ZnMoO4纳米结构可以通过在相对低的温度下低成本地烧结前驱体而得到。

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陈双   赵南京   殷高方   甘婷婷   张小玲   覃志松   石朝毅   刘建国  

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浮游植物有效光合反应中心浓度与其生长环境、生理状态密切相关，本文以生物膜能流理论为基础，基于初始荧光（F0）与功能吸收截面（σPSII）荧光动力学参数研究了浮游植物有效光合反应中心浓度分析方法。通过对不同生长条件下的蛋白核小球藻实验测试分析，结果表明：（1）正常生理状态下，荧光动力学参数法与同化系数法分析结果具有良好一致性，相关系数达0.999；（2）非正常生理状态下，荧光动力学参数法较同化系数法更加准确地反映了浮游植物光合活性（Fv/Fm）、光合单元尺寸(nPSⅡ)引起的有效光合反应中心浓度变化，其中：在短期胁迫条件下，荧光动力学参数法分析结果与Fv/Fm相关系数R2≥0.941，长期光照胁迫条件下分析结果也能够反映光照变化引起的浮游植物nPSⅡ变化信息，与已有研究成果规律一致。研究结果为浮游植物有效光合反应中心浓度的准确测量提供了一种新方法。

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闫宗群   杨建昌   张瑜   谢志宏   陈剑  

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在确定测距光谱通道数量和位置选定规则的基础上，为确定系统测距通道带宽的选定规则，本文以氧气A吸收带为例，从系统探测距离、目标与背景信噪比、系统工作海拔等约束条件对带宽的限制出发，利用MODTRAN和MATLAB软件综合仿真分析了满足系统实时性、目标信噪比及不同探测距离条件下通道带宽上下限的取值曲线。结果表明：相同条件下，系统平台海拔越高，带宽下限取值越小、范围越大、选取越灵活，系统探测距离越远、有效探测范围也越大；目标信噪比要求越高，带宽下限取值越大、范围越小、选取越受限，探测距离和有效范围越小。因此，系统设计时应根据任务设计要求，在确定光谱通道位置和数量前提下，计算系统工作实时性、目标信噪比、系统最大最小工作距离等多重约束条件下各通道带宽取值上下限曲线，通过确定能够同时满足最大及最小工作距离条件的上下限曲线最小交集，便可在曲线交集区域内选定满足设计要求的通道带宽取值。利用本文结论和通道位置、数量选定规则，可为单目多光谱被动测距系统的参数设计和工程化提供有效的理论支撑和计算方法，从而设计出高低精度搭配、远近距离兼顾的多光谱被动测距系统。

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朱文杰   王广龙   田杰   乔中涛   高凤岐  

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为克服复杂环境引起的干扰，增强运动目标检测的完整性和准确性，提出了一种多特征结合的运动目标检测方法。首先通过一种滞后多阈值建模的方法同时采用颜色和改进的局域二值模式（LBP）纹理特征对环境背景进行建模，并采用一种邻域补偿策略将基于两种特征提取得到的目标区域进行结合；之后采用结合Canny思想改进的Kirsch方法进行边缘提取，消除鬼影误识别像素，同时改善前景目标边缘。通过在公开评测数据集及实际场景中捕获的视频上的定性及定量实验对比和分析，结果表明：文中提出的方法在运动目标检测完整性、准确性等指标上优于传统算法，实时性也较好，为更好地解决实际应用场景中的运动目标检测问题提供了一种新的思路。

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鲁森   杨开明   朱煜   王磊杰   张鸣  

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干涉条纹的相位非线性误差是制约扫描干涉场曝光系统最终曝光精度的关键环节之一。采用将高斯光束腰调整到基底的光学设计方案可以获得最小的干涉条纹非线性误差，但光学系统结构复杂。本文基于高斯光在远离束腰位置能得到直线度极高的干涉条纹设计方案，提出了一种新型的扫描干涉场曝光光学系统，建立了干涉条纹相位非线性误差关于高斯光束腰半径、入射角度以及束腰到基底距离的解析表达式，通过数值仿真的方法，详细分析了干涉条纹相位非线性误差与上述参数的关系。分析结果表明，基于远场干涉的光学系统设计可以有效的将条纹相位非线性误差限制在纳米量级，且具有光路简洁，装调误差宽容度较高的优点。同时，空间滤波器引起的菲涅尔衍射引起高斯光束特征变化，通过适当缩短束腰到基底光路，可以有效解决原设计光路下曝光光斑边界处的条纹相位非线性误差恶化问题。

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李明昊   程琳   李亚明   马钰明   杨杰  

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针对传统光纤弯曲损耗位移传感器中位移与损耗的非线性关系，高灵敏度和大量程不能兼得的问题，设计了一种U型缠绕式光纤弯曲损耗位移传感器，其包括U型回绕和螺旋绕轴，二者合称为U型缠绕。通过理论证明了被测位移量与光纤弯曲损耗之间的线性关系，推导了它们之间的表达式，讨论了螺旋绕轴方式对弯曲半径的影响和U型回绕方式对传感器精度的影响，进行了一系列的实验研究和性能测试。实验表明，传感器的测量范围为0 mm~120 mm；灵敏度为0.14 dB/mm，线性相关系数达到了0.99，光纤在U型缠绕中无应力松弛的现象，建议U型回绕光纤的曲率半径大于6 mm。传感器具有良好的测量精度和较大量程，能够实现传感器对混凝土结构的裂缝监测和大型结构位移的连续监测。

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杜剑   胡炳樑   张周锋  

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为了探究高光谱技术在胃癌组织病理诊断当中的应用，将高光谱成像与显微系统结合，采集胃部切片组织的高光谱图像。针对胃癌细胞与正常细胞在410~910nm波段的光谱特性差异，提出了一种基于卷积神经网络模型（CNN）的胃癌组织分类方法，对原始光谱进行S-G平滑及一阶导数等预处理，通过分析光谱数据特点及模型分类效率，确定最佳网络结构及参数。实验结果表明：该模型对癌变和正常胃部组织的分类准确率为96.53％，鉴别胃癌组织的灵敏度和特异性达到94.29％和97.14％。相比于浅层学习方法，CNN模型能够充分提取癌变组织的深层光谱特征，同时有效避免过拟合现象。将深度学习理论与显微高光谱结合的方法也为医学病理研究提供了新的思路。

       PDF全文 (下载：4)        光学学报 ，2018年第38卷第6期 pp.0617001      

牛超君   卢芳   韩香娥  

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海洋湍流是制约水下无线光通信、目标探测等激光系统应用的重要因素之一，由于复杂光束传输的闪烁及漂移特性理论推导较为复杂，海洋湍流激光传输特性的数值模拟更显重要。本文基于功率谱反演法产生海洋湍流相位屏，通过对多次传输过程的统计平均，仿真分析了不同海洋湍流参量下不同高斯阵列光束（矩形分布、径向分布及单束）长曝光光斑半径、漂移特性及光强闪烁特性。结果表明，光束长曝光光斑半径、光斑质心漂移及光强闪烁特性均随湍流效应（湍流强度或传输距离）增强而增大，同时阵列光束与单束高斯光的光斑半径 趋于一致，当传输距离继续增大时，单束高斯光束长曝光光斑半径略高。相对于单束高斯光，阵列光束在相同湍流条件下具有更低的漂移方差，但轴上闪烁系数较高。相对于大气湍流而言，海洋湍流具有较强的闪烁效应。本文的计算模型和结果为工程中实际应用提供了较为直观的参考。

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林宝卿   陈志心   林志阳  

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利用波长可调谐强飞秒激光脉冲，在中红外波段（800 ~2000 nm）系统地测量了氙原子单电离离子产量随光强变化曲线。基于两种不同理论模型（PPT模型[1]和ADK模型[2]）进行计算并与实验结果对比分析，发现PPT在整个测量区域都与实验结果相符合，而ADK则在较长波长较高光强时（即深隧穿电离区域）也能较好重复出实验结果。两种理论模型在深隧穿电离区域的一致性及其在描述原子单电离方面的有效性在实验上得到了直接验证，使得我们可以利用这两种简洁模型更准确地标定出长波长激光脉冲的绝对光强。

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赵青松   郝士琦   张岱   宛雄丰  

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光的轨道角动量具有无限且相互正交的本征态，可以构成无穷维的希尔伯特空间，在大气激光通信系统应用光的轨道角动量进行调制，理论上能够获得无穷大的信道容量，从而大幅提高通信系统性能。这一系统对于轨道角动量态的稳定传输具有较高的要求，粒子散射是激光在大气中传输时必须面临的问题，而散射作用会引起轨道角动量态的展宽，最终导致通信系统性能下降。本文通过有限时域差分法，研究了单粒子散射对于拉盖尔-高斯光束轨道角动量态传输的影响，分别研究了散射粒径、粒子位置和LG初始轨道角动量模式、椭球粒子半径比及倾斜角度等因素对于轨道角动量态衰减的影响。研究结论表明：散射粒子半径越大，轨道角动量态的衰减越严重；散射粒子与光束的相对位置变化，也会引起能量占比的规律变化；初始轨道角动量模式、椭球粒子半径比和倾斜角度对轨道角动量态的衰减均有不同程度的影响。

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曾露露   盖绍彦   达飞鹏   黄源  

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通过光栅投影法可以获取物体的三维点云数据，但是对于形貌复杂的被测物体，由于测量方式本身含有的一定缺陷会导致所获取的点云数据出现孔洞区域，从而对后续处理造成影响。本文结合已有的SFM数据获取算法，提出了一种新的点云孔洞修补方法。该方法首先利用光栅投影法中所得到的二维相位信息来提取三维点云孔洞区域的边界点；接着将SFM获取的点云数据集和光栅投影法所采集的点云数据集进行配准，并提取出信息补充点；最后在添加了补充点的点云数据集上，利用径向基函数计算曲面方程，修补孔洞。实验结果证明了算法的鲁棒性，能较为有效地恢复复杂物体的表面信息。

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江丽雯   孙旭晴   刘虹遥   谌雅琴   熊伟   张朝前   路鑫超  

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介绍了一种利用倏逝波界面散射对单个纳米颗粒进行无标记成像的方法。分别使用全内反射倏逝波与表面等离激元两种倏逝波，与单个纳米颗粒相互作用，激发纳米颗粒极化并发生散射，所产生的界面散射与入射倏逝波发生干涉，形成了纳米颗粒极化场与抛物线形干涉条纹的特征成像。分别对直径为300纳米金颗粒、200纳米和100纳米聚苯乙烯颗粒进行了单个纳米颗粒无标记成像。比较了两种倏逝波界面散射对单个纳米颗粒成像结果，发现表面等离激元界面散射成像中的单个纳米颗粒极化强度约是全内反射极化强度的10倍，并且接近于暗场成像，因此，表面等离激元界面散射对单个纳米颗粒无标记成像具有更高灵敏度。本文描述的单个纳米颗粒无标记成像方法可以拓展到病毒检测、生物单分子成像等领域。

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胡帅   高太长   李浩   陈鸣   刘磊  

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非球形气溶胶穆勒散射矩阵的不确定性是影响偏振遥感精度的重要因素。在自主研制的MRTD气溶胶散射模型中，非球形气溶胶的穆勒散射矩阵计算需要以远场电场值为基础，因此近远场外推过程成为制约其模拟精度重要环节。为确定适用于MRTD散射模型的最佳近远场外推方案，在球形和非球形粒子情形下，系统对比分析了基于Huygens原理的表面积分方案以及基于电介质Helmholtz方程的体积积分方案对应的穆勒散射矩阵模拟精度，结果表明，虽然两种近远场外推方案均有效准确实现近远场外推，但从穆勒矩阵计算误差分布上看，基于体积积分原理的近远场外推方案性能更优。

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赖慧彬   何明霞   田甜   孙珑玲  

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药片的内部孔隙影响着药片的崩解特性，进而影响药效的发挥，但目前鲜有关于药片孔隙率有效检测手段的报道。本文基于太赫兹脉冲的飞行时间测量原理，利用太赫兹时域光谱技术研究了微晶纤维素和吲哚美辛混合片剂的孔隙率与折射率、吲哚美辛质量之间的定量关系。建立了三者的数学计算模型，通过实际测试固体样品片剂太赫兹时域光谱，计算片剂的孔隙率、折射率。实验结果表明，实验组片剂的孔隙率与折射率、不同成分质量占比存在线性关系，符合建立的数学模型，并将实验测得的片剂孔隙率与理论计算进行了比较，平均相对误差为8.9%。表明利用太赫兹时域光谱光谱测量片剂孔隙率具有可行性，能够成为药物片剂生产过程中的质量监测补充手段。

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杨艳飞   吴逢铁   朱清智   胡润  

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本文利用LED光源产生焦散光束，并应用交叉谱密度函数及多光谱叠加的原理计算了轴棱锥后LED部分相干焦散光束的光强分布。理论分析并实验验证了像散等参量对焦散光束的影响。进一步研究了传输距离对LED焦散光束的影响，发现随着传输距离的增大，焦散光束星状外轮廓尺寸变大，中心光斑逐渐向外环对称分裂，同时中心光强相应减弱，光点阵列衬比度逐渐降低，最终将会演化成近似空心光束。本文的研究成果丰富了焦散光束的内涵，为LED焦散光束的实际应用提供了理论基础和实验依据。

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丁畅   董丽丽   许文海  

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海天类红外图像特点为目标区域小，干扰因素多，图像质量低。对于增强技术的要求是既要去除风浪等的环境影响，又要增强目标区域的对比度。本文在几种典型的图像增强算法进行了探索，又结合了红外图像梯度幅值直方图特点，从梯度域角度提出了海面红外场景增强的有效算法，主要包括低梯度值置零去除海浪干扰；调整梯度范围对结果的亮度进行控制；有效梯度范围均衡化增强目标区域的细节三个部分。通过实验结果可以看出，提出的算法可以明显降低图像干扰信息，同时提高目标区域的对比度和信息熵。

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令维军   夏涛   董忠   张明霞   左银艳   李可   路飞平   刘勍   赵小龙   王勇刚  

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结合特殊设计的低阈值五镜折叠腔，利用垂直生长法自制的双壁碳纳米管作为可饱和吸收体，首次在Tm,Ho:LLF全固态激光器中实现了连续锁模运转。在连续激光运转下，吸收泵浦阈值低至59mW，光-光转化效率为30.09%。在腔内插入饱和吸收体后，吸收泵浦阈值提高至107mW，当吸收泵浦功率大于1562mW时，激光运转进入稳定的连续锁模状态，对应锁模脉冲的重复频率为100MHz，脉冲宽度约为515ps，当吸收泵浦功率达到2W时，最高输出功率为234mW，中心波长为1895nm，对应最大单脉冲能量为2.34nJ。

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王涛   田留德   赵建科   周艳   王雨晨   赵怀学   刘锴   潘亮   刘艺宁   万伟   张婷  

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为了解决单台经纬仪室内姿态测试问题，在平行光管焦平面位置处放置刻有不同倾斜角线条的目标板，用以模拟无穷远目标的姿态。建立了目标板各象限线条上的点坐标与全站仪测试角度之间关系的数学模型，设计了测试用目标板，用全站仪对目标板上的线条上的点进行了采样测试，通过数学模型解算出了所测试线条的倾斜角。实验结果表明1号线条与2号线条夹角的模拟误差为0.160°，1号线条与3号线条夹角的模拟误差0.046°，可以满足单站图像中轴线斜率提取误差最大值为0.6°的要求。

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庄欣明   袁俊生   李申予   李非  

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本实验利用拉曼光谱与超额拉曼光谱研究了室温下不同质量分数的(NH4)2SO4水溶液中的氢键网络结构变化情况以及离子缔合情况。通过对2800 cm-1-4000 cm-1处的O-H伸缩振动区间以及940 cm-1-1020 cm-1处的SO42-全对称伸缩振动区间的拉曼光谱研究发现，质量分数12.00%是溶液中氢键结构以及离子缔合情况发生较大变化的转折点。通过对Raman数据进行分峰处理可以发现,质量分数超过12.00%时，溶液中DDA与DAA型氢键结构增多，DDAA、DA以及自由OH氢键结构减少，同时通过对超额拉曼正负峰积分面积的分析可以发现溶液中的离子对存在情况也发生了变化，NH4+与SO42-形成了接触离子对。这些研究结果为硫酸铵水溶液的结构研究提供了一定的参考价值。

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刘飞   何春桥   申爱民   李佳鑫   赖俊霖  

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结构光在三维形貌测量中应用十分广泛，但对于表面反射率较高的物体，投影一定强度的结构光，易在被测物表面形成局部亮度饱和，使得该区域在重建过程中出现较大误差甚至无法重建。为了提高表面高反射率物体的三维重建质量，本文提出一种基于分区投射的结构光饱和区域主动补偿方法。首先通过投射区域格雷编码灰度图，计算饱和区域在投影平面的位置。然后增加过渡补偿区域，平滑降低饱和区域的条纹光栅投射强度。最后通过实验对比，实验结果表明，饱和区域分区投射优化补偿方法，能够减少计算补偿区域所需投影图片的数量，实现饱和区域边界平滑过渡，提高计算效率，有效抑制亮度饱和引起的重建误差，提高三维重建精度。

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张庆春   李勇   高丽伟   陈槐嵘   佟国峰  

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河流是遥感图像中一种非常典型且重要的地理目标，对河流的自动检测，在水资源调查、水利规划等方面有重大意义。本文提出了一种基于多特征融合和软投票方法的河流目标检测算法，该算法首先将图像分割成胞元，提取胞元的局部熵、纹理、光谱和颜色等特征，利用随机森林训练和分类，然后利用基于形态学处理快速判断结合多判据投票法优化机器学习粗检测结果，对优化后的粗检测结果利用水平集活动轮廓逼近河岸线，得到最终结果。实验表明，该算法检测效果良好，对测试集的检测准确率达97.44%，在复杂背景下可以有效检测出河流。

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刘润兴   任明俊   肖高博  

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聚焦式光场成像解决了传统光场成像空间分辨率不足的缺点，但由于牺牲了角度采样会导致重聚焦过程中非聚集平面出现“混叠”现象。混叠不仅影响重聚焦的视觉效果，而且严重影响离焦响应分析的准确性。本文提出一种基于滑动窗口图像融合加自适应中值滤波的光场成像方法来弥补角度采样的欠缺，从而有效的防止非聚焦平面出现混叠现象。对于输入的4D光场数据，首先选取合适的窗口尺寸并让窗口以特定步长在子图像里滑动。对于每一次滑动都进行一次基本的光场重聚焦计算成像得到多视角光场数据，然后对多视角数据进行融合得到一个焦平面的重聚焦图像。对一系列的窗口大小重复上述计算即可得到聚焦堆栈。使用尺寸与聚焦窗口大小成线性相关的滤波核心对聚焦堆栈的各层图片进行自适应滤波，即可在整个聚焦堆栈内有效的消除混叠现象。本文使用Todor数据集对此方法进行了测试，结果表明该方法不仅显著改善了非聚焦平面的视觉效果，也大幅度提高了离焦响应的准确性。

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丰帆   李常伟   张思炯  

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本文将光斑矩推广应用到离焦型Shack-Hartmann波前传感器中，提出了一种高精度的波前重建方法。针对离焦型Shack-Hartmann波前传感器，不仅提取了每一个微透镜光斑的质心偏移量，同时提取了每一个光斑的二阶矩，用于计算波前的局部斜率和局部曲率。在此基础上，将传统Shack-Hartmann传感器利用波前局部斜率进行波前重构的算法推广到同时利用波前的局部斜率和局部曲率进行波前重构，并进行了数字模拟研究。数值模拟结果表明，本文提出的波前重建算法可以进行高精度的波前重建，特别是复杂畸变波前。针对peaks函数作为输入波前，采用本文提出的波前重建算法得到的波前残差RMS为0.033λ，小于常规算法的0.090λ，表明本文提出的算法可以显著地提高了波前重建精度。

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潘孙翔   赵生妹   王乐   姚浩   李威  

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随着水下通信技术的需求越来越多，高速、有效的水下OAM光通信引起了人们的关注。论文通过实验方法研究轨道角动量态（OAM）水下传输特性。首先搭建OAM态水下光通信系统，然后对OAM态水下传输特性进行了实验研究，通过OAM态展开谱研究其在水下传输能力，同时计算获得初始及其相邻OAM态的概率变化曲线。实验结果表明，获得初始OAM态的概率随着盐度的增加明显降低；转移到相邻OAM态概率随着拓扑荷间隔的增加而减少。

       PDF全文 (下载：3)        光学学报 ，2018年第38卷第6期 pp.0606004      

林华   张娴   朱晓松   石艺尉  

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提出了一种新型的基于金属-介质-金属的多层膜结构的空芯光纤折射率传感器，通过建立光学模型计算传感器的传输光谱进而分析了传感器的性能。对介质膜材料分别为SiO2、COP和AgI三种常用的空芯光纤镀膜材料时传感器的性能进行了分析。在内部检测液体折射率处于不同范围时，所设计的传感器分别利用导模共振、表面等离子体共振（SPR）以及波导耦合SPR的原理进行传感。从灵敏度和品质因数的角度对三种传感器的性能进行了系统的讨论，与传统的空芯光纤传感器相比，新型传感器的检测范围覆盖了1.3-1.65几乎全部的液体介质折射率范围，极大的扩展了测量范围，弥补了传统空芯光纤传感器在测量范围方面的不足，并且在品质因数也提高了一倍左右。

       PDF全文 (下载：1)        光学学报 ，2018年第38卷第6期 pp.0606006      

李庆辉   李艾华   王涛   崔智高  

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为建模行为视频的长时（Long-term）时域结构，提高行为识别准确率，提出一种结合有序光流图和双流卷积神经网络的行为识别算法。首先利用RankSVM算法将连续光流序列压缩总结成单幅有序光流图，然后采用双流卷积神经网络分别以堆叠RGB帧、有序光流图为输入提取视频的表观和短时运动信息、长时运动信息，最后融合网络的C3D描述子和VGG描述子输入线性SVM实现行为识别。在HMDB51和UCF101两个数据集的实验结果表明，该算法能够有效利用空域表观信息和时域运动信息，对行为视频取得较好的识别结果。

       PDF全文 (下载：13)        光学学报 ，2018年第38卷第6期 pp.0615002      

李玉杰   朱文越   钱仙妹  

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采用高能激光大气传输四维仿真程序，模拟计算了高功率固态激光在非Kolmogorov湍流大气中聚焦传输时的湍流与热晕效应。数值分析了接收平面处光斑的63.2%环围能量半径、光束质量因子随非Kolmogorov湍流谱指数α和传输起伏条件D/r0的变化关系，比较了非Kolmogorov湍流与Kolmogorov湍流条件下激光传输结果的相对偏差。结果显示，非Kolmogorov湍流谱指数α的值越小，湍流效应和湍流热晕综合效应导致的光斑扩展越大，光束的能量集中度越低；已建立的描述聚焦高斯光束大气传输光束扩展的定标关系式在非Kolmogorov湍流条件下不再成立；文中传输参数条件下，仅考虑湍流效应时，非Kolmogorov湍流与Kolmogorov湍流时的光斑半径的相对偏差最大值可达87.7%，热晕存在时的最大相对偏差达43.7%，说明热晕降低了两种情况下传输结果的相对偏差。

       PDF全文 (下载：1)        光学学报 ，2018年第38卷第6期 pp.0601002      

陈静   周清旭   林雅婷   江灏  

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针对多抽运拉曼光纤放大器的优化设计问题，本文将人工蜂群算法与平均功率法相结合，应用于拉曼光纤放大器反向抽运的优化配置：在满足给定的净增益条件下，以最小化拉曼增益波动为优化目标建立优化模型；运用平均功率法对拉曼散射方程进行求解；采用人工蜂群算法获得抽运波长和抽运功率的最优配置。本文采用上述方法分别对C波段和C+L波段的拉曼光纤放大器进行设计实验，在不同净增益设计条件下均能得到增益波动<±0.4dB的设计效果。实验结果表明相比现有方法，人工蜂群算法与平均功率法的结合具有较强的设计性能，能够得到更为平坦的优化结果，具有一定的实用价值。

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王晓美   杨晨风   戴世勋   王莹莹   徐栋   尤晨阳  

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采用熔融淬冷法制备了Ge15Sb20Se65硫系玻璃，并拉制成直径为500 μm的裸玻璃光纤，损耗测量结果显示光纤在6 μm处的最低损耗为1.68 dB/m。利用自行搭建的自动光纤拉锥平台分别拉制了20 ?m、100 μm和250 μm腰锥直径的拉锥光纤，并对不同浓度的乙醇溶液进行了光谱分析检测实验，最后利用光纤倏逝波理论仿真了三种不同腰锥直径的锥形光纤对乙醇溶液传感灵敏特性，与实验结果进行了对比。

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于纯妍   赵猛   宋梅萍   李森   王玉磊  

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针对复杂背景像元影响高光谱分类精度的问题，将目标检测方法引入地物分类研究，提出了一种基于谱空特征迭代的高光谱图像分类方法，该方法通过约束能量最小化设计了一种多目标约束的类别分类器（Multi-target Constrained Classifier，MTCC）。该分类器利用检测原理提取多类目标地物，有效的降低了复杂背景数据对分类精度的影响；同时为了解决利用光谱特征带来的过分类问题，方法中利用反馈式谱空融合方式强化空间增强信息在分类中的作用，以逐步提高分类精度。真实的高光谱图像实验结果表明，与已有的相关算法相比, 本文提出方法的分类精度（Accuracy）与精确率（Precision）均较高，表明该分类方法具有较高的泛化能力，实用性强。

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董渊   王頔   魏智   符泰然  

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本文首次针对1064nm长脉冲激光辐照Si-APD过程中所引起的温升变化规律进行了理论与实验研究。在考虑Si-APD多层结构的前提下，建立了二维轴对称热传导模型，据此进行了不同条件下的模拟仿真研究。并开展了长脉冲激光辐照Si-APD的温升实验研究。模拟仿真与实验结果相一致，均表明长脉冲激光与Si-APD相互作用的温升是由入射激光的能量密度和脉冲宽度共同决定的。

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陈祥   阚瑞峰   杨晨光   胡迈   姚路   范雪丽   何亚柏   裴晓凡   刘建国  

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本文基于中红外量子级联激光器(QCL)以及频分复用波长调制光谱(WMDM)技术的监测方法，实现了NO2及NH3的高精度同时测量。对中心波长在1600.0 cm-1及1103.4 cm-1附近的两支量子级联激光器施加不同频率的正弦调制，利用数字锁相技术得到了测量信号在不同解调频率上的二次谐波信号。搭建了一套基于该技术的开放式空气中NO2及NH3测量系统，多次反射池的光程为60 m。利用25 cm长的参考池进行浓度标定，系统在较大的浓度范围内具有优良的线性响应。通过Allan方差分析，两种气体的检测限达到次ppb量级。系统进行了24小时的气体监测，测量结果与参考仪器的结果具有良好的一致性，论证了该监测方法的可行性。

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滕云杰   宋延嵩   佟首峰   张敏  

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本文主要针对飞艇平台的运动特性，优化设计了艇-船激光通信系统的捕获方案；解决小束散角远距离通信系统捕获时间长的难题，提出了粗精复合扫描策略。重点分析了粗精复合扫描的工作原理，捕获过程中的影响因素；同时依据飞艇的运动速度和平台振动特性，开展了粗精复合扫描策略中重叠区域、捕获视场、扫描速度、运动补偿等重要参数的详细设计，通过仿真分析，并结合外场飞艇对船舶试验进行了验证，在束散角为400urad条件下，可以实现捕获时间优于63.4s。

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张颖   吴俊   魏江南   金祖武   姚江淮  

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研究设计了一种基于光强调制原理和MEMS技术的新型光纤加速度传感器。加速度传感单元为硅质矩形梁，给出了矩形梁弯曲导致的遮光板位移与接收光纤光功率差的关系以及硅质矩形梁中间位置挠度与系统加速度的关系，得到了加速度与光功率差的关系。研究结果表明，设计的光纤加速度传感器在矩形梁中间位置的挠度变化范围为0-10μm时，相应的加速度测量范围为0-120m/s2，最大加速度检测值高达12g。

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方雪静   熊伟   施海亮   罗海燕   陈迪虎   胡广骁   张纪承  

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利用基于空间外差光谱技术的中高层大气OH自由基甚高光谱探测仪，配合太阳跟踪器，对晴空太阳直射光谱进行测量，获得了高光谱分辨率的到达地面的太阳直射光谱。对干涉数据进行去暗电流、去基线、相位校正和傅里叶变换等数据处理过程，得到最终光谱。利用辐射传输模型模拟理论到达地面的光谱，将实测结果与理论模拟进行比对，光谱匹配一致。这是国内首次获得308nm波段高分辨率太阳直射光谱，此次实验为在轨高分辨率太阳光谱目标散射信号探测提供了理论基础和实验依据。

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张浩   马海祥   李新忠   李贺贺   唐苗苗   王静鸽   汤洁   王屹山   聂兆刚   李秀芳  

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基于特定参数下的因斯高斯Ince-Gaussian(IG)光束奇偶模式线性叠加，提出了一种每个光瓣均为“V”字形的光束，命名为“V”型因斯高斯光束(V-shape Ince-Gaussian beam)，简称VIG光束。通过实验与数值模拟对所提出的VIG光束进行分析研究，发现VIG光束的“V”字形光瓣个数为其阶数的二倍。通过给奇偶模式一个初始相位差可以调控“V”字形光瓣连续分离为一大一小两个光瓣，并且可以对调两光瓣的空间位置。力场分析发现，VIG光束有望应用于细胞分选。此外，通过两个偶模一个奇模阶数比为1:3:2进行叠加可以生成三个分支的VIG光束，为细胞的多通道分选提供了依据。

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刘艳   李庆武   霍冠英   邢俊  

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为改善传统立体匹配视差图中目标边缘的毛刺现象，以及弱纹理和视差不连续区域的“阶梯效应”等，提出了一种结合二进制代价计算和超像素分割求精的立体匹配方法。先融合二进制表示的窗口内像素的空间和颜色特征进行代价计算，并以此求得初始视差；再将简单线性迭代聚类方法分割的结果作为像素的空间和颜色特征标记，为超像素内的目标边缘和其他像素点选择恰当的稳定点进行视差传播，以达到视差优化时边缘保持和空间平滑的目的。在Middlebury数据集上分别进行了代价计算与优化方法的对比实验。实验结果表明该算法获取的视差在目标边缘尤为平滑，在左右视图中的遮挡区和不重叠区域也能获得比较准确的视差，有效降低了非遮挡区、全图、不连续区域的误匹配率。

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李阳   刘永兴   戴世勋   徐铁峰   林常规   陈飞飞  

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采用自制的商用As2Se3玻璃棒分别制备了不同厚度、背面粗糙度以及表面光洁度的样品，借助红外光谱型椭偏仪 IR-VASE Mark Ⅱ测试并建立光学模型拟合得到折射率参数，将拟合得到的折射率数据与标样数据对比分析，研究并分析了以上三种因素对样品折射率的影响。结果表明：厚度、样品背面粗糙度和表面光洁度对测试都会影响椭偏仪的测量精度，其中表面光洁度是关键因素。为提高椭偏仪的测试精度，样品厚度应控制在1-3mm，同时增大样品背面粗糙度，提高样品表面光洁度。所得结论对使用椭偏仪高精度测试高透过固体样品获得光学常数具有指导意义。

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刘芳   路丽霞   黄光伟   王洪娟   王鑫  

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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，传统的自然场景分类是利用中层和底层特征信息，但是无人机着陆地貌图像场景复杂、信息丰富，需要较准确的高层语义特征表达。本文提出一种基于离散余弦变换和深度网络的地貌图像分类方法。首先将离散余弦变换能量集中优势引入到卷积神经网络的高效特征表达中，降低维度和计算复杂度。然后根据地貌图像特点构建了14层的特征学习网络，并改进了卷积神经网络结构。最后将得到的深层特征输入到支持向量机中，快速准确的完成图像分类。实验表明，该算法降低了数据冗余，训练时间大幅度减少，自动的学习高层语义特征和提取的特征具有较好的特征表达，有效地提高了图像分类率。

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张易   项志宇   陈舒雅   顾淑霞  

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针对视觉里程计在弱纹理的道路环境下定位精度骤降的问题，提出一种双目视觉里程计优化算法。首先，通过提取局部特征平面，为立体匹配缺失的特征提供平面约束，增加有效立体特征的数量。其次，在特征追踪过程中，使用匀加速运动模型，提高特征追踪的数量和质量。最后，在位姿计算和优化过程中，使用考虑特征置信度的光束法平差算法来减少远距离特征引入的误差影响，提高算法的精度和鲁棒性。数据集实验和实际场景实验表明，该算法在占有极少计算资源的情况下对于弱纹理环境下的定位精度有着较明显的优化效果，对其他场景也具有较好的适应性。

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常颖   崔庆丰  

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提出了基于迈克尔逊干涉仪的扫频线聚焦光学相干层析系统的光学设计。在照明系统中引入非球面光束整形透镜组，并利用柱透镜的特点使光束在样品处实现线聚焦来减少系统的扫描维数从而达到高速成像的目的，对非球面整形透镜组编写ZPL (Zemax Programming Language) 语言并调整相关参数使入射的高斯光束能量分布在出射时呈现凹陷状，再经柱透镜得到能量均匀分布的平顶光束，实现了高斯光束的整形。在投影系统中，对近红外波段选取不同材料组合以达到消色差目的完成了两种投影系统的设计，远心光路的结构降低了系统的误差。在Zemax非序列中将参考臂和样品臂通过半反半透镜组合并进行光线追迹，验证该OCT系统是否具备干涉能力，结果表明，设计的光学相干层析系统能够用于高速、高品质成像。

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刘莹奇   骆媛   鲁华   梅甫麟   舒营恩  

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对于远距离、大视场、多个运动目标的光电跟踪，现有光学系统形式难以同时兼顾大口径、大视场与高角分辨率的要求。模仿人眼小凹转动视觉生理机制，设计了一种轻型物方扫描校正镜组，具有中红外成像与激光测距的共口径同轴五反式新型光学系统。光学系统主镜口径1000mm，瞬时扫描有效口径600mm，最大视场角达到20.7°，中波红外成像传感器像元角分辨率优于13rad，激光测距单元作用距离达到20km。该新型光学系统设计具有大视场范围同时对6个以上远距离运动目标跟踪能力。

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王艳   袁峰   姜宏   陈伟  

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为了解决三线阵CCD空间目标位姿测量的精度问题，提出了一种高精度位姿解算方法。该算法将所有线阵CCD相机坐标系进行统一化处理。通过建立一个新的误差评价函数，运用改进的正交迭代算法迭代求解位姿参数，并进行非线性优化。仿真和实际测量结果表明，算法有效地避免了数据恶化或初值选取等因素导致的不收敛或收敛差等问题。与传统算法相比，本文算法测量精度和抗噪特性均得到有效的改善，计算效率提高了4.6倍。实际测量的6个自由度的最大相对误差为0.71%，该测量系统可以实现对空间目标的高精度和实时测量，且具有安装方便，应用范围广等优点。

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陈海龙   高阳   程德文   黄一帆   王涌天  

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分段曲面具有自由度高、灵活性强等优点，可以在提高成像光学系统性能的同时减小体积和重量。本文提出了一种分段环形曲面的面型描述及设计方法。首先给出了分段环形拼接面型的定义，其满足曲面连续的条件。接着提出从非球面到分段环形曲面的高精度转换方法以建立初始曲面，并说明了分段环形曲面的优化策略、实现方法和约束条件。最后将分段环形曲面应用于一款超短焦投影物镜的设计和优化中，优化后的系统总长仅为155mm，最大畸变仅为1.36%。设计结果分析表明该新型曲面可以提高光学系统设计的自由度和灵活性，验证了分段环形曲面的可行性。

       PDF全文 (下载：3)        光学学报 ，2018年第38卷第5期 pp.0522002      

赵伟   刘旭   李海峰  

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纯激光光源的投影产品是显示技术发展的未来重要趋势之一。为了使用多个激光二极管作为光源实现大功率的均匀照明，本文设计了一种激光照明系统，在基于自由曲面阵列的匀光系统前增加两个透镜和圆形光棒实现目标面均匀度进一步地提高。激光阵列经准直后会聚到圆棒中传输，再经过透镜准直出射，通过自由曲面阵列经场镜会聚到目标面上，形成均匀的照明区域。借助软件仿真模拟后发现:引入圆棒混光后,目标面均匀度从77.59%提高到90.99%。此外，文章还对自由曲面阵列单元的形状研究，证明了相对于正方形的结构单元，选取与目标面比例一致的自由曲面单元可以得到更好的均匀性。

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李长胜  

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综述了现有各种光学电功率传感器的传感机理和主要特点，并分析提出了电功率传感器研究中存在的问题、方法和研究方向。光学电功率传感器一般具有测量范围大、响应频带宽、电气绝缘能力强等优点。根据光载波中是否含有电功率调制信号，可将光学电功率传感器分为直接调制型和间接调制型两类；与光学电压、电流传感信号比较，直接调制型光学电功率传感信号更加微弱，且其有功功率传感信号为直流信号，易于与光载波强度波动混淆。对于单晶体型电功率传感器，一般要求传感介质兼有线性电光、磁光效应，或者具有双横向电光Pockels或Kerr效应；此外，选择传感介质时应全面考虑其多重光学效应及其相互关系，并应考虑如何避免或抑制传感信号的温度漂移。光学电功率传感器将在智能电网、微波功率及电磁脉冲功率测量等领域具有潜在的应用前景。

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陈伟民   雷小华   张伟   刘显明   廖昌荣  

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光纤法珀传感器作为一种干涉型光纤传感器，自1980年初诞生以来，经过20多年的发展，才在近10余年来进入了高速发展期，分别在法珀腔、解调、应用等方面取得全面突破，并在航空航天、石油化工、能源土木等特殊行业的应用方面，体现出了其在高温、高压、强辐射、狭小空间等特殊工作环境下超群的优势。本文从光纤法珀传感器的基本原理出发回顾了其发展历史，并分别从其传感器、解调方法、硬件系统、应用技术等几个方面，详细介绍了其近期的技术进展以及未来的发展趋势。

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廖常锐   何俊   王义平  

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光纤布拉格光栅具有体积小、耐腐蚀、抗电磁干扰、传感灵敏度高、可实现准分布式测量等优点，是一种重要的光纤传感器件。传统紫外激光制备光纤布拉格光栅时需要对光纤载氢预处理，这种方法制备的光纤光栅热稳定较差，无法用于极端高温环境。近年来，随着飞秒激光在玻璃材料微加工领域研究的深入，研究人员开始将飞秒激光应用于光纤光栅的研制，飞秒激光制备光纤光栅具有更好的加工灵活性，无需对光纤载氢预处理，也无需剥除光纤涂覆层，而且飞秒光纤光栅具有极佳的高温稳定性。本文首先介绍了光纤光栅的飞秒激光加工机理，然后介绍了三种典型的光纤光栅飞秒激光制备方法，最后综述了飞秒光纤布拉格光栅在高温传感领域的研究进展。

       PDF全文 (下载：5)        光学学报 ，2018年第38卷第3期 pp.0328009      

廖延彪   苑立波   田芊  

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本文概述了我国光纤传感近40年的历史和现状，回顾了该技术领域发展的三个阶段，概述了主要成果，总结了经验，展望了前景。

       PDF全文 (下载：12)        光学学报 ，2018年第38卷第3期 pp.0328001      

万育航   郑铮  

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布洛赫表面波技术是一种新型的光学传感技术。与基于金属薄膜的表面等离子体共振技术相比，布洛赫表面波技术基于全介质结构，具有更低的光学损耗、更强的相位跳变以及自由度更高的设计性，近年来得到了广泛的研究。作为表面等离子体共振的一种替代技术，关于布洛赫表面波技术的研究取得了许多成果，不同的结构设计和检测方案被提出并得到验证，相关技术被证明可用于免标记生物传感检测、气体传感检测、荧光检测等。本文主要从布洛赫表面波技术的基本原理、传感器件、检测系统和方法等方面，介绍了国内外的研究进展和发展现状。

       PDF全文 (下载：3)        光学学报 ，2018年第38卷第3期 pp.0328008      

李晨   陆雪琪   庾财斌   吴繁   吴宇  

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本文研究了一种基于多层石墨烯材料的光纤声波传感器，该传感器是由单模光纤和多层石墨烯薄膜构成的光纤法布里-珀罗干涉腔结构，我们分别采用多层的石墨烯和氧化石墨烯(Graphene Oxide, GO）材料作为声压敏感薄膜，进行声波传感的实验研究。实验结果表明，在音频范围内，基于石墨烯和氧化石墨烯薄膜的光纤声波传感器的平均信噪比分别达到了56dB和69dB，平均最小可探测声压分别为20.8 ，6.63 ，远低于电子式声传感器的最小探测声压。因此，基于石墨烯材料的光纤声波传感器具有更高的声波检测灵敏度，同时适用于强电磁干扰、狭小空间等环境下的微声压测量。

       PDF全文 (下载：4)        光学学报 ，2018年第38卷第3期 pp.0328017      

杨军   苑勇贵   喻张俊   李寒阳   侯长波   张浩亮   苑立波  

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光学相干域偏振测量技术（OCDP）是一种基于白光干涉原理，利用保偏光纤、器件和组件中的偏振传输模式之间存在的能量耦合（偏振串扰）实现分布式偏振特性精确表征的测试方法。它具有超高偏振测量灵敏度（偏振串扰优于-100dB）、高空间分辨率（优于10cm）、超宽测量动态范围（0~1010）和长光纤测量距离（超过5公里）等优点，可以满足包括光纤陀螺核心器件和光路在内的保偏光纤器件与组件的超高偏振性能测试需求。本文回顾了OCDP测量原理与关键技术，包括分布式偏振串扰的测试原理与精确建模方法以及OCDP仪器化若干关键技术；同时展示了其在超高消光比集成波导调制器、超长陀螺敏感环定量测试与诊断评估中的应用；最后，针对高性能光纤传感器复杂多变的应用环境，展望了分布式光学偏振测试技术在高精度光纤陀螺的核心器件与整机光路测试中未来的研究发展方向。

       PDF全文 (下载：3)        光学学报 ，2018年第38卷第3期 pp.0328007      

王宇   靳宝全   张建国   王东   张明江   王云才  

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提出了一种基于混沌激光干涉的分布式光纤声音传感系统，利用外腔反馈半导体混沌激光器作为传感光源，借助非等长的马赫泽德双臂引入干涉光程差，通过直线型萨格奈克结构克服环形干涉系统的互易效应，采用频谱零频点实现声音信号的分布式定位。实验结果表明，该系统可实时提取到1kHz单音信号及200Hz-900Hz频率范围内的语音信号。与传统的宽带放大自发辐射激光相比，基于混沌激光干涉的传感系统具有更好的声音频响曲线、更高的检测灵敏度以及均匀的平面指向性，并在12km单模光纤上实现了宽谱声音定位，从而为分布式光纤声音传感系统提供了一种新的灵敏度提升解决方案。

       PDF全文 (下载：1)        光学学报 ，2018年第38卷第3期 pp.0328016      

郭团  

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等离子体共振传感技术是当今实用化最强、最有可能实现单分子检测的生物 医学检测技术之一。高灵敏度的等离子体共振传感技术与高数据通量的光纤载体相 结合，为现代生物传感研究提供了可实现在体原位检测的全新方法。本论文综述了 基于光纤光栅的等离子体共振生物医学传感机理与关键技术，通过能量汇聚的“表 面共振场”取代传统“倏逝场”，实现了10‐6~10‐8 RIU 的超高精度折射率测量，为 生物医学提供超低检出限（pM~fM 量级）、特异性、原位实时检测。与此同时， 该技术还可提供“绝对式/相对式”多参量同时检测手段，有效消除环境干扰影响， 保证了传感器的稳定性和可靠性。本论文将回顾近些年等离子体共振光纤光栅生物 医学传感领域取得的研究进展（包括蛋白、血糖、微生物、气体等样本原位检测）， 并讨论该技术未来发展趋势和需要解决的关键技术。

       PDF全文 (下载：4)        光学学报 ，2018年第38卷第3期 pp.0328006      

周登望   王本章   巴德欣   徐金龙   徐鹏柏   姜桃飞   李惠   董永康  

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近些年,分布式布里渊光纤传感因具有分布式应变和温度的测量能力，以及在结构健康监测领域的重要应用而受到广泛的研究。在多种传感方案中，布里渊光时域分析技术（BOTDA）具有信噪比好、空间分辨率高、传感距离远等优点，受到广泛关注。但是，传统的BOTDA系统需要比较费时的平均和扫频过程，只适宜进行静态或缓慢的应变测量。本文通过分析BOTDA的分布式传感原理，总结了限制其快速分布式传感测量的主要因素。针对这些限制因素，综述了近期快速BOTDA系统取得的一系列的进展，主要包括基于偏振补偿技术的快速BOTDA系统、基于光学捷变频技术的快速BOTDA系统、基于斜坡法的快速BOTDA系统、基于光学啁啾链的快速BOTDA系统、基于光学频率梳技术的快速BOTDA系统。

       PDF全文 (下载：2)        光学学报 ，2018年第38卷第3期 pp.0328005      

杨远洪   杨福铃   陆林   李慧   李帅  

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为满足空间和其它高精度制导导航控制系统的迫切需求，开展了基于实心保偏光子晶体光纤的干涉型光子晶体光纤陀螺技术研究，研究和开发了光纤陀螺专用保偏和掺铒光子晶体光纤、光子晶体光纤耦合技术和熔接工艺等关键技术，研制光子晶体光纤陀螺原型样机并进行了典型环境试验。研究结果表明，实心保偏干涉型光子晶体光纤陀螺在精度和环境适应性等方面都具备明显优势，具备工程应用条件。

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叶玮琳   孟永贤   周波   余红志   何迅   吴福培   郑志丹   郑传涛  

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乙烷作为温室气体之一，在大气中对于光化学污染的产生和臭氧层的破坏具有促进作用。但由于其在大气中含量极其低，对传感器的探测精度具有较高要求。本文报道了一种使用中红外连续波长（CW）带间级联激光器（ICL）检测大气乙烷浓度的传感器，其测量精度达到十亿分之一(ppb)量级。采用体积为220 mL，光程为54.6 m的多通池增加气体吸收光程，提高探测性能。采用LabVIEW虚拟仪器平台，编程产生激光器扫描及调制信号及其叠加，通过数据采集卡（DAQ）输出到ICL驱动源。通过DAQ读取探测器输出信号，由LabVIEW程序进行信号的锁相放大及提取二次谐波。实验结果表明，当系统采样时间为1.67 s时，阿伦方差为1.86 ppb，且阿伦方差在平均时间为775 s时达到最小值，为0.026 ppbv。将该系统置于室外对校园大气中乙烷气体浓度进行了长时间测量实验，结果证明所研制的乙烷传感器具有实用价值。

       PDF全文 (下载：1)        光学学报 ，2018年第38卷第3期 pp.0328020      

王超   孙富君   付中原   周健   丁兆祥   田慧平  

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光子晶体微纳传感器由于具有体积小、易集成、响应时间快、控光能力强、可实现无标签检测以及设计灵活等优点，在工业生产、海洋探测、生物医疗检测及环境监测等广泛领域展现出巨大的应用前景，近年来吸引了大量研究。本文聚焦于综述国内外光子晶体微纳传感技术相关理论与实验研究进展，重点针对基于一维纳米束光子晶体与二维平板光子晶体的微纳光子传感技术，从传感器结构设计的角度和传感性能提升的角度分析当前光子晶体微纳传感的关键理论和实验技术进展，并通过对比分析，探讨微纳光子晶体传感技术进一步应用所面临的挑战，及未来发展的趋势。

       PDF全文 (下载：8)        光学学报 ，2018年第38卷第3期 pp.0328003      

陈珂   袁帅   宫振峰   于清旭  

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光纤法布里-珀罗干涉声波传感器具有灵敏度高、抗电磁干扰能力强等特点，应用于光声光谱微量气体检测系统中可以有效地提升系统的综合性能。针对当前油浸式变压器故障诊断中对超低浓度乙炔气体检测需求，本文结合光纤声波传感技术、纵向共振式光声探测技术、波长调制技术和二次谐波检测技术，提出一种基于光纤法布里-珀罗干涉传感器的悬臂梁增强型光声信号检测方法。针对光纤耦合近红外激发光的特点，通过理论分析对共振式光声池进行了优化设计，搭建了一套超高灵敏度的激光光声光谱微量乙炔气体检测系统。实验结果表明，当测量时间为60s时，该系统对乙炔气体的检测极限（1σ）达到0.8ppb。

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喻俊松   梁大开  

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针对复合材料结构上低速冲击载荷位置识别问题，本文通过构建分布式光纤布拉格光栅（FBG）传感网络，分析了光纤布拉格光栅传感器感知的冲击响应信号时间序列的偏度、峰度与到传感器之间距离的关系。本文首先通过不同位置传感器感知的冲击响应信号的偏度和峰度对冲击载荷所在的区域和到各个传感器之间的距离进行了辨识，进而采用加权质心定位算法实现了冲击载荷位置的坐标定位。实验结果表明：在碳纤维复合材料板上240mm×240mm的监测区域内随机选取16个测试样本点进行低速冲击定位识别，实现了所有冲击试验点的区域辨识，坐标定位的平均误差为20.7mm。研究结果为碳纤维复合材料板的低速冲击定位提供了一种可靠的方法。

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邵敏   韩亮   兆雪   傅海威   乔学光  

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为了简化光纤液位传感器的设计与制作工艺，提出了一种基于纤芯失配模间干涉的在线型光纤迈克逊干涉仪，由单模光纤熔接一段细径光纤构成。单模-细径光纤熔点处充当耦合器，激发出光纤高阶包层模，纤芯基模与高阶包层模被细径光纤端面反射后传输至单模光纤产生模间干涉并输出。传感器干涉条纹清晰、对比度高，对环境液位改变敏感。对细径光纤长度为12 mm的传感器进行了不同溶液液位和温度响应特性的实验研究，实验结果表明在0-9 mm 的液位变化范围内，干涉谷波长与液位呈线性关系，水液位灵敏度为-0.116 nm/mm，4.7% NaCl溶液液位灵敏度为-0.129 nm/mm；在20-80℃的水温变化范围内，干涉谷的温度灵敏度为0.038 nm/℃。传感器结构简单、制作简便，而且成本低廉，在石油化工等领域具有较好的应用前景。

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郑狄   潘炜   salvador sales  

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设计了一种基于多芯光纤Bragg光栅的曲率传感器，并采用匹配滤波技术实现曲率解调。多芯光纤Bragg光栅曲率传感器是通过在多芯光纤的两个中心对称纤芯中写入Bragg光栅实现的。两个光纤Bragg光栅的反射谱具有相似的中心波长和形状，当多芯光纤发生弯曲时，两个光纤Bragg光栅的反射谱叠加区域将发生改变。将两个光纤Bragg光栅构造成匹配滤波模式，则两个光纤Bragg光栅反射谱的叠加区域面积决定了输出信号的光强，而叠加区域的面积与光纤曲率有关。因此，通过测量匹配滤波信号的功率可以实现曲率解调。结果表明，匹配滤波技术能有效解调多芯光纤Bragg光栅曲率传感器，最大曲率解调灵敏度为0.78 mW/m-1。此外，测量了多芯光纤Bragg光栅曲率传感器在不同轴向应变和环境温度下的解调性能，结果表明所提曲率解调系统具有很强的抵抗外界环境波动的能力。

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唐晨   陈明明   陈霞   李碧原   雷振坤  

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介绍了变分图像分解图像处理方法的基本原理，常用的函数空间及变分图像分解模型。回顾了近几年变分图像分解图像处理方法在电子散斑干涉（ESPI）信息提取技术中的应用成果，包括应用变分图像分解图像处理方法实现ESPI条纹图的滤波处理，应用变分图像分解图像处理方法实现ESPI条纹图方向和密度的计算，应用变分图像分解图像处理方法实现ESPI条纹图骨架线的提取。介绍了这些方法与传统方法相比的优势，并进一步展望了变分图像分解图像处理方法在光测技术中的发展趋势。

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柯熙政   王夏尧  

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由于大气湍流的影响，涡旋光在自由空间中传输时会发生波前畸变，故需要进行波前校正。相比于传统的有波前传感器的自适应光学校正系统，采用随机并行梯度下降算法的无传感器自适应光学校正技术具有硬件实现简单、对光强闪烁等复杂环境的良好适应性等优点，因而，本文研究了采用随机并行梯度下降算法的自适应校正技术对涡旋光波前畸变的校正效果。仿真结果表明：该系统对单模涡旋光和多模复用涡旋光都可实现波前畸变校正，提高其模式纯净度。实验结果表明：单模涡旋光的光强相关系数可由0.3左右提高至0.85左右，多模复用态涡旋光的光强相关系数可由0.3左右提高至0.72左右。结合仿真和实验结果，说明了采用随机并行梯度下降算法的自适应校正技术可有效地实现涡旋光波前畸变校正。

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郑文雪   郑传涛   姚丹   杨硕   党佩佩   王一丁  

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甲烷（CH4）是大气环境监测、工业过程控制、煤矿生产安全等多个领域中需重点监测的气体之一，研制CH4传感器具有广泛的应用价值。利用CH4分子在3.31 μm附近的基频吸收带并选择其在3038.5 cm-1的吸收线作为目标谱线，本文研制了一种基于中红外室温、连续、单模带间级联激光器（ICL）的甲烷传感器。该传感器采用可调谐激光直接吸收光谱技术以及长光程（54.6 m）吸收光谱技术测定CH4气体浓度。自主研制了高灵敏、低功耗的激光器温度控制器和电流驱动器，编写了LabVIEW数据产生、采集与处理程序。利用体积分数为2.1 ppmv的CH4标准气体和气体稀释系统配备了不同浓度的CH4气体样品，开展了传感器的性能测试实验。根据传感器标准差的分析结果，当采样周期为2.5 s时，传感器的1σ检测下限约为11.0 ppbv。利用该传感器对室外大气甲烷浓度做了连续84小时的监测，证实了所研制传感器的工程实用价值。

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宋雪刚   梁大开  

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载荷识别在结构健康监测中拥有十分重要的地位，为了在结构健康监测的同时方便利用最优化算法对系统进行有效控制，在此提出了一种基于光纤光栅传感器（FBG）和卡尔曼滤波器的载荷识别算法。此算法建立在卡尔曼滤波器的基础上，以光纤光栅传感器测得的应变值作为观测信号，通过卡尔曼滤波器产生的增益矩阵、新息序列和协方差矩阵，利用最小二乘算法实时估计载荷大小，附录包含了算法的详细推导过程。为了对识别算法进行验证，采用梁系统作为仿真和试验对象，通过光纤光栅传感器测得的应变值依次识别正弦、方波和锯齿波载荷。结果表明本文提出的动载荷识别算法能够很好的抑制噪声，并且具有良好的稳定性和实时性

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石佳   王娟芬   张聪   张朝霞   杨玲珍  

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基于简化的光纤激光器模型，采用分步傅立叶方法，数值研究亮暗孤子对在光纤激光器中的传输特性。研究结果表明：在光纤激光器中，亮暗孤子对的稳定存在与群速度色散有关，亮暗孤子对可以在零色散区保持波形不变地稳定传输。同时亮暗孤子对受光纤激光器的小信号增益系数，饱和能量，初始脉宽，偏振角度等因素的影响。小信号增益系数越大，饱和能量越大，则亮暗孤子对峰值强度越大，脉宽越窄，增大到一定程度，亮暗孤子对发生分裂。而偏振控制器可以控制亮暗孤子对的输出。本文的研究结果可为光纤激光器中亮暗孤子对源产生的研究提供一定的理论依据。

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冯浩   张黎明   李佳伟   徐伟伟   陈洪耀  

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反射式点光源设备可用于光学遥感器在轨MTF检测、绝对辐射定标等，其高精度指向是确保太阳光反射至遥感器入瞳的关键环节，并且指向精度的提高可以减小现有点光源的体积和重量，具有重要的工程意义。本文通过建立几何误差标校模型，反射镜法向标校模型，去除旋转矩阵的参数的相关性，利用阻尼Gauss-Newton方法迭代求解标校模型参数，实现了反射式点光源优于0.1度的指向精度，该技术为实现光学卫星遥感器高精度、高频次、全动态范围定标检测奠定了基础。

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孙明国   马宏亮   刘强   曹振松   王贵师   刘锟   黄印博   高晓明   饶瑞中  

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基于二极管激光波长调制光谱技术，建立了一套参数主动控制的痕量气体实时在线探测系统。为提高系统的实时在线测量性能和测量的精度，在理论模拟温度与压强对痕量气体浓度探测影响的基础上，待测气体的温度、压强和流量被主动控制并能保持长期的稳定性。小波去噪和卡尔曼滤波数字降噪技术被联合运用于系统。以CO2分子吸收为例的实验结果表明，小波去噪的应用将吸收光谱的信噪比提高了约30%，卡尔曼滤波的应用将浓度测量的精度由250 ppb提高至70 ppb。Allan方差结果给出系统的稳定时间约为60 s。实测实验室内CO2浓度的结果表明，测量系统具有良好的稳定性和可靠性，能够很好的监测痕量气体浓度的变化。小型多通池以及降噪硬件的缺省，不仅提高了系统的测量精度，还有利于系统的快响应。该痕量气体探测系统在大气成分探测、环境监测以及工业过程控制中，将具有广阔的应用前景。

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唐意东   黄树彩   黄达  

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光谱图像包含丰富的空间信息和光谱信息，能够为天基预警探测任务提供重要的信息支撑，但其庞大的数据量给硬件设备带来了极大的挑战。传统的基于奈奎斯特采样的“先采样后压缩”的处理方式不仅无法从根本上解决数据量庞大的问题，还会造成资源浪费。针对此问题，本文利用单波段二维图像的稀疏性和空间编码数据的谱间冗余，设计了一种基于空间域压缩采样和谱域KL变换编码的光谱图像重构方法，并建立了基于 范数和全变分约束的单波段二维图像复合正则重构模型，同时结合投影梯度法和软阈值收缩算子设计了一种模型求解算法。实验结果验证了该方法的有效性。

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罗斯特   刘浩   朱煜   李国新   范应威   常玮   安昕   赵辉   霍力  

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利用光学相干层析成像（optical coherence tomography, OCT）系统对39例胃癌病人肿瘤组织成像并和对应位置的病理切片作对比。有效的38个病例的OCT图像能清楚分辨癌症组织和正常组织的差别。其中4例粘液型胃癌，粘液型胃癌的肿瘤分泌的粘液会破坏胃组织的层状结构，导致纹理紊乱，粘膜残缺。由于粘液对于光的背向散射更弱，和粘膜组织的背向散射对比相差更大，所以粘液型胃癌的 OCT图像成像更清晰，B-scan的OCT图像能够分辨出该种类型癌症的边界区域。将B-scan的OCT图片进行3-D重建后显示整个成像区域的体结构，经过表面展平后提取深度方向上不同层的切面图像，提供了另一维度视角观察胃癌组织的边界区域，和B-scan图像交叉验证可以显示优异的区分效果。这种方法可以在癌症外科手术术中提供实时反馈，更精确的切除癌症组织，在术中导航领域展现了应用潜力。

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管相合   张艳丽   张军勇   朱健强  

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针对高功率激光多程放大的三维反演问题，提出了基于修正增益迭代算法结合输入输出曲线的方法和基于修正输入脉冲的正向迭代算法。利用该两种方法对有增益分布的四程放大进行数值模拟验证，计算表明两种迭代算法都是有效可行的，都可得到输入脉冲时空分离的三维强度分布，计算所得输出脉冲与需求值基本相同，输出能量的相对偏差小于10-7，第一种方法功率波形的相对偏差小于1%，第二种方法功率波形的相对偏差小于10-4%，很好地解决了由于放大饱和效应引起的时空演化畸变。第一种方法主要依靠正逆模型的自洽性，相对直观，第二种迭代算法引入反馈因子，其计算收敛速度相对较快，精度较高，拓展性强。

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张森   张军伟   母杰   周忆   王逍   粟敬钦   胡东霞  

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分析随机并行梯度下降(SPGD)算法用于多路大型固体激光装置相干合成中校正动态相差的能力。首先介绍了SPGD算法实现相干合成的基本理论，利用数值模拟的方法对算法进行了优化，实现了两路基于SPGD算法的800nm，30fs光束的相干合成实验，验证了在外加10Hz、15Hz、20Hz和25Hz动态相差条件下算法的特性，并进一步模拟了动态活塞相差和指向性相差的校正过程，分析了不同相位噪声强度和频率对校正能力的影响，计算了控制带宽与光束路数以及算法执行速度之间的关系。结果表明，远场强度分布的平方和是用于高能短脉冲激光相干合成的最佳性能评价函数，采用自适应增益的方式在保证算法稳定性的前提下提高了算法的收敛速度；随着相位噪声强度和频率的提高，算法的有效控制带宽随之减小；算法执行速度越快，光束路数越小，算法控制带宽就越小；受限于器件，SPGD算法不适用于4路以上30fs激光阵列的相干合成。

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李莹莹   吴昊   常学立   程宇峰  

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传统同源CCD立体的数据源获取条件非常苛刻，随着星载SAR图像分辨率大幅度提高，特别是其全天时全天候的观测能力以及对高度敏感的侧视特点，使得SAR作为光学遥感的有效补充，大大提高了立体构像的可能性，有望达到或优于同源光学立体精度。但是由于数据源不统一，影响因素众多，异源立体投入应用必须要有全面的误差规律分析支撑，然而目前相关研究均没有明确结论。本文从推导SAR严密几何模型与有理多项式模型(RPC)的等效关系入手，通过对全链路误差传播特性进行建模，仿真评估定位精度与图像源夹角、同名点匹配精度等影响因素的定量关系，分析异源立体所能达到的理论精度及其优越性，推导出一套明确的数据选择策略，即如何从重复拍摄的大量异源图像中折衷选取有效数据源参与立体对定位精度贡献最大。通过在轨数据试验充分验证了理论正确性，并详细分析了不同数据组合下的误差规律，为异源多视立体转入实际应用提供可靠依据。

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徐守龙   邹树粱   黄有骏   匡雅   郭赞  

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文章研究了4T-PPD-APS的光子响应特性。通过建立传感器像元及像素阵列仿真计算模型，并结合γ射线辐射响应实验，对APS在不同能量光子及不同放射性水平条件下的响应特性进行了分析与研究。研究结果表明：γ光子在光电二极管空间电荷区内沉积能量并形成扩散光电流是APS发生光子响应现象的根本原因；输出数字信号量平均值随剂量率增大呈先增大后趋于饱和的趋势，当典型事件区域内出现多个峰值时，输出数字信号量统计值不能准确反映辐射场放射性水平。

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林达奎   陈火耀   刘正坤   刘颖  

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在激光等离子体诊断等领域中，以平焦场光栅为核心器件的软X射线光谱仪发挥着重要的作用。利用电子束光刻-近场全息法制作平焦场光栅可以兼具电子束光刻线密度变化灵活，以及全息光栅低杂散光、抑制高次谐波等特点。本文用光线追迹方法分析电子束光刻-近场全息法制作平焦场光栅的主要制作误差对其光谱成像特性的影响。结果表明，电子束光刻制备熔石英掩模和近场全息图形转移过程的制作误差均会导致谱线展宽；以目前应用较多的软X射线平焦场光栅(中心线密度为2400 线/mm、工作波段在0.8-6.0 nm)为例，其熔石英掩模在光栅矢量方向的长度为50 mm，其电子束光刻分区数目保证在1500个以上，且熔石英掩模线密度偏差引入的谱线展宽可以通过调整近场全息制作参数来消除；确定了近场全息中两个主要影响因素：熔石英掩模与光栅基底的间距和夹角，且近场全息中各误差因素之间有相互补偿效果。

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王君   王丽   刘顺瑞   王越   冷雁冰   孙艳军  

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为简化主动频率选择表面（FSS）器件结构，提高其谐振频率的操控性能，提出一种利用光电导薄膜光照导电特性控制FSS结构尺寸变化的光控主动FSS。论文从理论角度阐述了FSS结构尺寸与中心谐振频率的关系。以十字带通型光控主动FSS为例，采用CST软件仿真得到光照前后的中心谐振频率由23GHz变为28GHz。采用镀膜、电子束蒸发及光刻等工艺制作出光控主动FSS结构，分析了光电导薄膜中掺杂成分、退火温度、退火时间及光照频率、光照功率等因素对其光电性能的影响。结果显示：调节CdS、CdSe（1:1～5:1）的比例可改变敏感波长；调节CdCl2、InCl3、CuCl2的比例可改变亮暗电阻比，实验中比例为（3.6:2.6:1.3）时效果最佳；退火温度750℃、退火时间30s时达到光电导薄膜光电特性与欧姆接触的峰值。测试结果表明：光照功率200mW/cm2与光照频率0.6μm条件下，光控主动FSS光照前后中心谐振频率从23.8GHz变为28GHz，与仿真结果一致。

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周润   张征宇   黄叙辉  

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在相机位姿估计的实际应用中,参考点的坐标数据不可避免地包含了测量误差，其量值大小往往不会完全一致，如果不区别测量误差直接进行相机位姿估计，将可能导致估计结果与真值相差甚远。为此，本文在广泛应用的正交迭代算法基础上，提出了相机位姿估计的加权正交迭代算法，该方法以加权共线误差为目标函数，根据像面重投影误差确定权重系数取值，优化相机位姿估计结果，具有精度高、鲁棒性好的优点，且满足全局收敛条件。数值仿真实验与风洞迎角实验的结果表明本文方法有效，能够抑制不同程度测量误差对相机位姿估计结果的影响，所得结果明显优于正交迭代算法；具有较强的工程实用价值。

       PDF全文 (下载：5)        光学学报 ，2018年第38卷第5期 pp.0515002      

孙颖榕   霍美如   闫智辉   贾晓军  

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量子离物传态是借助量子纠缠实现量子态在不同节点之间传输的方法，是量子信息处理技术中最重要的协议之一，是进行量子计算及构建量子网络的基础。随着量子计算及量子网络研究的发展，需要将量子态或者量子信息在更多节点之间分别传递。为此，我们提出了一种利用四组份纠缠态光场实现开放传输的量子离物传态网络的实验方案，被传递的未知量子态在输入节点与纠缠态光场的一个子模进行联合测量后，可以根据需求选择经典通道的传输方向，在其他的任意一个节点处恢复出该量子态。通过分别计算三种不同的传输方式后恢复出量子态的保真度，证明了三种方式都可以成功的实现量子离物传态，达到开放传输的目的。该方案证明基于四组份纠缠态的量子离物传态具有更多的信息传输方向，为今后建立大规模量子信息网络提供了更多更广阔的应用前景。

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胡克艳   陈义川   张效华   朱文均   帅伟强   胡跃辉  

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在石英玻璃衬底上采用射频磁控溅射法在不同溅射功率下沉积ZnO:W薄膜层55 min，在此基础上，通入5%浓度氢气（H2/(H2+Ar)=5%），并保持溅射参数不变，表面氢化处理8 min获得表面直接绒面结构的ZnO:W透明导电薄膜。对样品的显微形貌、结构和表面绒度等性能进行测试与分析，结果表明：在200 W的溅射功率条件下，5%氢浓度氢化处理8 min获得的ZnO:W样品具有表面纳米柱状晶绒面结构，表面绒度综合指标CI值达到92.82, 同时具备最优异的电导性能（电阻率均值3.93×10-4 Ω·cm）。氢化处理使得薄膜表面形成的羟基基团具有相对疏松的结构，在高能溅射粒子的轰击作用下易于形成绒面结构，而这种表面绒面结构对可见光谱的减反射效应和增散射效应共同作用即陷光效应可提高对太阳光的捕获效率，有望进一步提高ZnO透明导电电极电池的转换效率。

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王少亮   叶子威   彭希亮   郝然  

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本文提出了一种基于二维材料石墨烯的复合波导调制器，复合波导有着0.26dB/μm的调制效率，在调制器长度为11.6μm时即可实现3dB开关监控效应，此时的插入损耗为0.58dB，调制带宽可达131GHz。利用狭缝中的表面等离激元对电磁波的强约束增强了光与石墨烯的相互作用，提高了调制器的调制性能。此外，设计了与输入波导相连接的耦合器，在耦合总长度仅为1μm的前提下，实现了86.6%的耦合效率。最后，用严格的三维数值仿真结果直观地展现了调制器的工作状态。此研究结果对于未来基于石墨烯的集成光路的设计与实现具有促进意义。

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吴敏   查宇飞   张园强   库涛   李运强   张胜杰  

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相似度目标跟踪算法是利用目标模板与候选目标的相似度信息，以与目标模板最相似的候选目标作为真实目标，实现目标跟踪。但由于相似度信息更多的考虑了目标的类内相似，而忽略了不同目标之间的类间差异，针对这个问题，本文在相似度算法上增加目标的属性信息-类别信息，提出基于分类-验证模型的视觉跟踪算法。首先，利用相似度信息与类别信息构建损失函数，在高维空间学习目标的类内相似和类间差异；然后，将目标模板与候选目标输入网络模型，分别通过分类模块与验证模块实现对网络参数的更新；最后，利用训练好的网络提取目标模板与候选目标的深度嵌入特征，实现目标跟踪。该文在OTB50和UAV123数据库上进行了大量实验，结果表明，增加目标的类别信息，可以使算法的跟踪效果得到较大的提升，对相似目标具有较强的鲁棒性。

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洪昕   王晨晨  

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打破球对称的芯帽结构，其对激发光的偏振态具有选择性，从而可以展现出偏振态敏感的光学性质。本文基于三维时域有限差分法计算了单个芯帽纳米颗粒在不同结构参数作用下的LSPR（局域表面等离子体共振）响应；采用模板法和真空蒸镀技术制备了SiO2@Au芯帽结构纳米颗粒。通过透射电子显微镜和紫外可见近红外分光光度计对其形貌和光学性质进行了测量分析。获得了纳米结构参数包括金壳厚度、芯壳比、芯径、金属表面覆盖率等结构参数对其LSPR峰值吸收波长和吸收截面积的作用规律。通过微小改变颗粒的结构参数，该结构颗粒的局域表面等离子体共振峰在可见光到近红外波段实现宽带红移，该特性使其作为分子探针或纳米药物用于生物医疗中具有潜在的重要价值。

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杨力   沈旭玲   杨康文   郝强   曾和平  

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本文采用自适应双光梳光谱检测方法对乙炔（C2H2）气体在ν1+ν3吸收带部分的P支谱线进行测量，并通过与HITRAN相应数据库对比，验证了该方法的准确性。在原理上从采样定理出发分析了自适应主动补偿技术的工作机理，并讨论了其高阶信号和带宽的特性。使用非线性光纤对光梳进行200 nm范围的超连续谱展宽，拓展了其宽谱特性。时域信号单次采样时长为600 μs，光谱分辨率达到1.09 GHz，光谱更新频率为180 Hz。自适应补偿技术有效地解决了自然室温条件下“梳齿”快漂引起的光谱抖动问题。同时，光梳振荡源重复频率锁定后均方差抖动控制为7.01 mHz,通过对光梳振荡源的重复频率锁定和连续激光的中心频率的反馈调节控制，有效抑制了光梳“梳齿”慢漂现象，使双光梳光谱测量系统的稳定运行时间由几分钟提升到半小时量级，增强了自适应双光梳系统的长期稳定性和实用性。

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张宁超   任娟   王鹏   刘福生  

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冲击压缩过程中透明晶体的发光现象与材料的微观损伤及其结构变化密切相关，利用气炮加载手段结合多通道辐射高温计以及ICCD瞬态光谱技术，在可见光波段400-800nm获得了蓝宝石晶体的发光光谱，证实蓝宝石的冲击发光呈典型的热辐射特征，其热辐射温度值与该压力下蓝宝石的熔化温度之间存在明显的关联性。同时结合辐射温度、光谱分布形态，证实了蓝宝石剪切带发光的机理。

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冯志刚   赵科佳   杨智君   吴钒   陈赫   缪京元   李抵非   吴昭春   何昭  

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针对Nose-to-nose (NTN) 技术的脉冲波形参数国家基准已无法完全满足目前超高速电脉冲波形测量和校准的现状，我们构建了基于电光采样技术的脉冲波形参数测量系统。我们自主设计并制备了钽酸锂基共面波导结构的高频电光调制器，通过网络分析系统测量得到的其3dB频率响应达到100GHz。以高速光电探测器输出的电脉冲波形作为待测信号，对系统参数进行了详细的分析和优化。在以上优化完善的基础上，最终实现了对70GHz高速光电探测器输出电脉冲波形的精密测量，获得的波形的上升时间和半高全宽分别为4.6ps和5.0ps。

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袁治灵   陈俊波   黄伟源   魏波   唐志列  

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为了消除光学相干层析成像（OCT）中存在的大量的散斑噪声，引入了鲁棒性主成分分析（RPCA）算法。通过分析生物组织在光学相干层析成像中形成散斑的原因，从而了解OCT系统中散斑噪声的特点，并结合OCT成像系统自身的特点，证明RPCA的低秩矩阵恢复模型对OCT消除散斑噪声有良好的适用性。利用RPCA算法可以得到OCT原始图像分解成散斑噪声图像和样品截面图的最佳估计。RPCA算法能在分离散斑噪声的同时保留样品自身结构的散斑图样，有效地避免了伪影的生成。通过对比处理后和处理前的图像，结果表明，RPCA算法能够有效的扼制散斑噪声，提高信噪比，改善成像效果。

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赵馨   董岩   刘洋   宋延嵩   常帅  

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星间相干通信系统其多普勒频移达到了GHz量级，同时受到调谐激光器线宽、相位噪声的影响，对光学锁相环路系统提出了高要求。依据科斯塔斯锁相环技术原理，对采用多级复合环路的光学零差锁相环系统进行了分析与设计。搭建实验测试系统对环路性能进行测试，结果表明此系统可达到锁相范围为4GHz，锁相带宽为1.7MHz，实现了信号光与本振光之间的多普勒频移跟踪、激光器线宽补偿及相位快速锁定，为星载激光相干通信的具体设计、实施提供了依据与参考。

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刘安良   殷洪玺   吴宾   刘畅  

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在我们研制的28GHz光载无线通信系统中，接收端经光纤传输后恢复出的基带信号眼图会随时间出现张开—闭合的现象，这导致通信系统的可靠性遭到破坏。通过对这种现象进行详细地试验研究和理论分析，我们发现射频信号的传输时延会随着光纤周围温度的变化而改变，尤其对于载波频率较高、传输距离较长的光载无线通信系统来说，这种变化将严重破坏通信系统的可靠性。在本文中，为了来克服相位漂移变化，我们提出并实验论证了一种基于载波恢复技术的改进光载无线通信系统，通过采用二次下变频结构，从中频信号中提取同步时钟，最后恢复出幅度稳定的原始基带数据。实验系统实现了28GHz载频、1Gbps数据速率、25km光纤传输、误码率小于10-9的传输。

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徐姣   陈俊明   陈鹏   王勇禄   张益彬   孔钒宇   晋云霞   邵建达  

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本课题组前期通过实验和理论分析了960线合束光栅在不同功率激光辐照下的表面热畸变及远场光束质量的变化状况并得出结论：基底受热膨胀是导致合束光栅面形质量和光束质量下降的主要原因，但没有对合束光栅表面热量沉积和远场光束质量状况进行改善分析。本文通过模型改进不仅分析了合束光栅在不同功率辐照下表面温升、热畸变量以及远场光束质量的变化状况，而且计算了基底厚度对合束光栅表面温升、热畸变以及远场光束质量的影响并得出结论：增加基底厚度有利于提高合束光栅的功率耐受性以及衍射光远场光束质量。

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白士伟   孙刚   李学彬   刘庆   翁宁泉  

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本文提出基于频域小波分析的方法研究大气湍流相干结构特性，采用墨西哥帽小波（Mexican Hat Wavelet）函数分析近地面风速脉动数据资料。根据能量极大值原则识别相干结构主尺度，利用重构公式，提取相干结构波形。研究发现：重构相干波形是具有准周期运动的信号，与波形变化趋势十分吻合，反映原始脉动信号中存在某个中间尺度上的运动;相干结构时间尺度与周期满足大约1:4的关系；小波系数的时间与尺度图可以很好解释湍流具有多尺度性和间歇性，反映了湍流相干结构的演变过程。在分析时间段内，对风速相干结构的主尺度进行统计分析，发现相干结构的主尺度近似满足正态分布。

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吕朝晨   王青   尧舜   周广正   于洪岩   李颖   郎陆广   兰天   张文甲   梁辰余   张杨   赵风春   贾海峰   王光辉   王智勇  

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采用金属有机物化学气相淀积（MOCVD）设备生长InGaAs/AlGaAs应变多量子阱有源区和双氧化限制层的外延整体结构，利用断点监控电感耦合等离子体刻蚀技术、精确湿法氧化控制技术等芯片制造技术，实现了氧化孔径为7μm，相邻单元间隔250μm的高速调制4×15Gbit/s 850nm 垂直腔面发射激光器（VCSEL）列阵。测试得到VCSEL列阵的静态特性和动态特性，阈值电流0.7mA，斜效率0.8W/A， 6mA工作电流下，工作电压2.3V，光功率4.5mW。在非归零码NRZ调制15Gbit/s速率下，眼图轮廓清晰，线迹很细，抖动较小且无明显串扰。对比列阵各单元在15Gbit/s调制速率下眼图的上升时间、下降时间、信噪比、均方根抖动等相关参数，结果表明其动态性能一致性良好。同时利用箱线图分析得出外延片上VCSEL器件性能的一致性能良好，能够满足批量生产的要求。

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潘越   徐熙平   乔杨  

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为避免环境温度变化影响红外双波段目标模拟器的投影图像质量，针对其变焦投影镜头进行了光机热集成分析。建立了变焦投影镜头的有限元分析模型，通过对非定常热应力问题进行准静态处理完成了有限元模型的热分析和静力学分析，并求解出整机随温度变化位移云图。通过有限元数据转换算法将离散节点坐标数据转化为矢高变形数据，利用Householder算法完成了基于Zernike多项式的镜面热变形拟合，并将拟合系数导入光学设计软件，得到不同温度下变焦投影镜头的热分析结果：温度为10℃时，长波双视场在10lp/mm处的MTF值均优于0.4，中波双视场在10lp/mm处的MTF值均优于0.6；温度为35℃时，长波双视场在10lp/mm处的MTF值下降到0.3以下，中波双视场在10lp/mm处的MTF值仍优于0.6。该结果表明当温度变化在10℃和30℃区间时，投影图像质量对整机热变形不敏感。

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窦心怡   张洁   陈思孟   张晓蕾  

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为了探究不同工艺条件下锥形光纤表面增强拉曼散射(SERS)探针的拉曼增强性能，本文首先采用化学腐蚀法制备锥形光纤，采用溶液化学沉积法制备锥形光纤SERS探针；通过对比分析反应温度、沉积时间、硝酸银浓度等关键参数影响，优化光纤SERS探针的制备工艺；以R6G为探针分子，对不同条件的光纤SERS探针进行了拉曼测试实验研究。对比实验数据得到：室温条件下，沉积时间为120 s，硝酸银溶液浓度为0.1 mol/L时，最优增强因子为~10^10，此时光纤SERS探针拉曼检测性能最好。最后对应十组样品的银纳米粒子直径以及覆盖率，利用FDTD Solution仿真建模分析，得到增强因子为10^7~10^8。

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张波   周煜   孙建锋   张国   李光远   许蒙蒙   贺红雨   劳陈哲  

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本文开展了多通道宽幅度合成孔径激光成像雷达（SAIL）收发装置的优化研究，提出了一种实现远场瞬时宽幅式的成像方法，并给出了多通道宽幅度SAIL收发装置的结构图。重点对发射光路进行了研究，分析了光纤阵列器中发射光束排布的特点，并给出了光纤阵列器中光纤的倾斜排布方案。接着，对发射光束排布的方案进行了优化，建立了多通道宽幅度SAIL发射装置的发射光束排布模型，给出了光纤阵列器中发射光束排布的最佳方案并进行了分析。最后，给出了多通道宽幅度SAIL接收装置中阵列探测器的结构图。这将对远距离高分辨率宽幅度的机载合成孔径激光成像雷达具有非常重要的意义。

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乔玉晶   谭世征   姜金刚  

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摘要：多视觉测量组网是应用于大型结构三维形貌的有效测量方法，现阶段主要以测量三维不确定度作为目标函数实现多视组网的最优化，忽略了测量覆盖率对测量结果完整性的影响，最终将导致无法重构测量对象的完整形貌。针对大尺寸三维形貌测量中的高覆盖率与高精度的要求，本文提出了一种兼顾覆盖率与三维不确定度的智能组网规划方法。结合视觉测量要求，建立了视觉测量网络的离散化几何模型，确定组网规划的决策变量，给出了视觉测量网络覆盖率和目标点三维不确定度两个概念。通过分析多种摄像机位姿约束条件，应用多目标遗传算法对组网决策变量进行全局性搜索，最终实现了多视觉的精确组网。结合理论分析以及对螺旋桨主体结构模型的仿真实验，得出测量网络覆盖率可以达到99.72%，三维不确定度可以收敛到0.0326mm，并通过单视觉多站式测量实验验证了该策略的有效性和可行性，研究内容为多视觉测量组网技术提供了理论与技术支持。

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赵亚娟   王晓端   伍孟林   李兆   谢会东   陈利君   陈双莉  

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通过固相反应法合成了一种新型硼酸盐荧光粉K6Ba4B8O19:x%Eu3+。利用粉末X射线衍射、扫描电镜、荧光光谱、漫反射吸收光谱对合成的样品进行表征，并测得其荧光量子效率。结果表明：实验合成了接近纯相的K6Ba4B8O19基质；当合成温度为750℃，K6Ba4B8O19:5%Eu3+与K6Ba4B8O19标准卡片符合较好；在395nm激发下，K6Ba4B8O19:Eu3+在592nm（5D0?7F1）和613nm（5D0?7F2）处有橘光和红光发射峰；荧光发射强度随Eu3+浓度升高而增加，当Eu3+浓度为6%时达到最大值。测得K6Ba4B8O19:6%Eu3+在激发波长395nm处的荧光量子效率值为4.51%。获得的粉体呈不规则颗粒状。本研究中荧光粉的制作方法简单，易于操作，无污染。

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李小柳   沈华   李嘉   朱雪妍   姚德超   路晴   朱日宏  

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光学自由曲面在生物医学、航空航天等领域均有广泛的应用，但自由曲面面形的高精度检测一直是光学领域的一大难题。倾斜波面干涉法(Tilted-Wave-Interferometry，简称TWI)是自由曲面面形检测技术中前景较好的方法之一。点源阵列发生器是TWI系统的关键器件，文中分析了光纤阵列型点源阵列发生器相对于透镜阵列型点源发生器的优势，针对光纤阵列型点源阵列发生器各光纤出射光束之间存在初始光程差的问题，提出了基于马赫曾德全光纤干涉系统和小数重合法的光程差检测方法，测量各光束间的光程差并引入TWI系统的误差模型中，以消除其对被测件面形偏差解算的影响，经过分析该系统的测量不确定度为0.07λ3(λ3=632.8nm)。最后，分别使用基于光纤阵列的倾斜波面干涉系统和ZYGO干涉仪对一抛物面镜片进行测量，二者获得的面形偏差结果形状一致。

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杨敏   方勇华   吴军   崔方晓  

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为了研究地物背景的偏振反射特性，综合考虑了镜面反射、体散射和后向散射，建立了一种六参量偏振双向反射分布函数(pBRDF)模型。该模型利用Kubelka-Munk(KM)理论对体散射分量进行建模，并引入了呈高斯分布的后向散射分量，改进了传统的偏振BRDF模型，使得新的六参量偏振BRDF模型更加符合地物背景的偏振反射特性。基于多角度偏振测量原理，获得草地和土壤在不同观测几何下的偏振光谱，分析了偏振反射分布特征，并从实测数据中反演了模型参量，将测量值与仿真值进行了对比。结果表明，这种六参量偏振BRDF模型的仿真结果与实测数据之间呈现良好的吻合性，证明了模型的准确性与有效性，对自然背景下的目标探测、识别以及偏振特征提取具有重要的研究价值。

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王涛   田留德   赵建科   周艳   陈琛   赵怀学   刘锴   潘亮   万伟   刘艺宁   张婷  

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为解决转角受限编码器角度误差的精确测试问题，采用平面反射镜——自准直经纬仪法测试编码器角度误差。建立了角度误差和位姿失调参数、编码器角度以及经纬仪示值之间关系的数学模型，通过对失调参数的解算可对编码器角度系统误差进行修正。实验结果表明在角度范围为0~40°时，由位姿失调所引入的角度误差随编码器角度增大单调递增，误差最大值为724.9″，经过修正后的角度误差和编码器位姿无失调时的角度误差基本相当，误差最大值为4.4″，此方法可有效测试转角受限编码器的角度误差。

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张瞳   林春   陈洪雷   孙常鸿   林加木   王溪  

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调制传递函数(modulation transfer function)是表征红HgCdTe外探测器成像性能的重要参数。串音是降低探测器的MTF主要因素之一,合理的器件结构设计可有效的抑制串音提高器件MTF值。本文介绍了一种金属框结构的HgCdTe红外焦平面探测器，可有效的吸收横向扩散少数载流子降低器件的串音干扰。并对金属框结构器件和无框结构器件进行了MTF测试及对比分析。测试结果表明，具有金属框结构器件较无框结构MTF数值显著提升。

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梁龙学   张晓金   吴小所   张云霞   赵丹  

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基于石榴石型铁氧体磁性材料用于光子晶体滤波器的可行性，设计了一种磁性材料光子晶体滤波器和光开关。用平面波展开法（PWM）与时域有限差分法（FDTD）计算并分析了特定半径下光子晶体的能带结构和磁性材料在磁场改变时耦合腔耦合频率的变化。结果表明，该器件在不加磁场时具有优良的选频滤波功能，且各目标光信号的透射率均达90%以上；加磁场时，耦合腔的耦合频率改变,器件处于关断状态且最大透射率仅为8%，关断效果明显，具有良好的开关特性。该器件用一种结构，实现了滤波和开关两种功能，在THz集成光路的高效利用中有一定的参考价值。

       PDF全文 (下载：7)        光学学报 ，2018年第38卷第5期 pp.0513002      

鲁森   杨开明   朱煜   王磊杰   张鸣  

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扫描干涉场曝光是制造大面积平面光栅的先进光刻技术，精确的光刻模型可准确预测光栅的几何轮廓并为曝光显影参数选择提供理论指导。论文根据扫描干涉场曝光的特点，针对光刻胶层内曝光量的驻波效应，建立了动态曝光模型；然后基于快速推进法建立了显影模型，得到了光栅掩模槽形的演变规律。为减弱驻波效应的影响，提出了抗反射层最优厚度设计方法。仿真结果表明，建立的曝光显影模型能有效预测光栅掩模的槽形轮廓，同时可以优化抗反射膜厚度。

       PDF全文 (下载：1)        光学学报 ，2018年第38卷第5期 pp.0505001      

赵琦   崔朝龙   黄宏华   朱文越   饶瑞中  

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利用Kolmogorov谱、修正Hill谱和Rytov改进模型等三种大气湍流功率谱模型，得到了光强闪烁激光雷达探测路径上闪烁指数与大气折射率结构常数之间的关系，分析了不同内尺度下大气湍流强度的变化情况，并与不考虑内尺度的情况进行了比较，结合实验数据对比分析了内尺度对光强闪烁激光雷达在探测大气湍流时的影响程度，得到在内尺度的取值变化范围内，采用修正Hill谱时理论上有限内尺度的折射率结构常数测量结果与不考虑内尺度时折射率结构常数偏差能达到9倍，实验中L=1020m、2040km传输路径上两者最大偏差为0.4、0.1个量级；Rytov改进模型下，理论上两者偏差能达到6倍，实验中同样传输路径上两者最大偏差为0.6、0.3个量级，则可得出结论：有限内尺度的折射率结构常数测量结果在一定程度上偏离不考虑内尺度的折射率结构常数，且影响程度与激光传输距离以及内尺度的大小有关，因此在光强闪烁激光雷达的大气湍流探测过程中必须考虑内尺度效应。

       PDF全文 (下载：15)        光学学报 ，2018年第38卷第5期 pp.0501001      

赵建辉   徐帆   李帆   徐贺  

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针对井下近钻头随钻测斜仪内径受限、井下环境温度梯度大等特殊恶劣环境，设计了一种新的供石油井眼轨迹惯性测量用的椭圆柱形光纤陀螺。由于光纤环存在热致非互易相移问题，以光纤环的Shupe误差为基础，采用四极对称绕法，建立了椭圆柱形光纤环的三维温度瞬态响应数学模型和有限元模型。结合光纤陀螺实际工作环境，对椭圆柱形光纤环进行了数值仿真，定量分析工作温度梯度下光纤环的Shupe误差，并进行了温度实验以验证模型的正确性。在光纤长度、光纤环层数和光纤环半径一定的条件下分别对圆柱形光纤环和椭圆柱形光纤环施加相同的温度激励进行数值仿真，比较了两种光纤环的热致误差速率。结果表明：椭圆柱形光纤环热致误差速率较圆柱形光纤环减小35%到39%。在满足井下测量仪器体积受限的同时，可提高井眼轨迹惯性测量的精度。

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李聪   鹿存跃   赵珣   章宝民   王红雨  

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为提高相关滤波（Correlation Filter, CF）跟踪算法鲁棒性，并克服传统CF方法无法处理目标尺度变化以及未利用图像颜色特征等问题，提出了一种基于融合颜色特征的尺度自适应相关滤波改进跟踪算法。首先，将目标搜索区域从三原色（RGB）颜色空间转换到Lab颜色空间，提取搜索区域的Lab三通道颜色特征；然后，融合Lab颜色特征与方向梯度直方图（HOG）特征得到多通道特征，利用核相关滤波(KCF)计算输出响应图并寻找图中最大响应位置即目标位置；最后，基于Lab颜色特征建立尺度模型，从当前帧的目标位置处截取不同尺度图像块，通过与尺度模型比较得到目标尺度最优估计。实验选取35段公开彩色视频序列进行测试，并同其他5种近年来性能优秀的跟踪方法进行对比。实验结果表明，该方法在彩色视频序列中对目标遮挡、变形、尺度变化等现象具有良好的适应性，平均性能优于对比方法，同时具有76 frame/s的实时跟踪速度。

       PDF全文 (下载：8)        光学学报 ，2018年第38卷第5期 pp.0515001      

张秀萍   张林波   刘军   江晨晖   陈龙   刘涛   张首刚  

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空间窄线宽激光器作为空间锶光钟的本地振荡源，决定着空间锶原子光钟的中短期稳定度。由于空间站的载荷资源有限，空间窄线宽激光器光学系统既要满足空间光钟参考跃迁的功能要求，也要考虑体积、重量等因素。此外，由于空间窄线宽激光器系统对功耗、热耗有严格的要求，在激光源输出光功率一定的条件下，提高系统光功率利用率成为保证后续光路光功率需求的关键所在。为减小体积，减轻系统重量，采用小型化光学组件构建系统光路；为提高系统光功率利用率，采用短焦双透镜方案，在此基础上构建该光学功能单元的实验平台，结果显示声光调制器的单通衍射效率>90%，双通衍射效率>70%。对声光调制器驱动信号进行扫描，在±20MHz扫描范围内，光纤光功率耦合效率变化50%，基本满足了空间上和功率上的应用要求。

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张伟   朱秋东   张旭升  

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摘要 本文提出了一种用于平板玻璃中部应力检测的偏振移相干涉测量法，并进行了实验研究。该方法基于平面偏振干涉测量原理，通过旋转检偏器实现偏振移相，通过CMOS相机采集一系列光强图像，根据建立的数学模型，进行图像处理并解算出应力双折射数值及分布曲线，由玻璃的应力光学系数最终可得到中部应力值。针对浮法平板玻璃样品，进行了实验研究和分析，实验结果表明，该方法测量误差可控制在3%以内，测量重复性优于1nm/cm，验证了提出方法的有效性。

       PDF全文 (下载：6)        光学学报 ，2018年第38卷第4期 pp.0426001      

朱民   楼俊   潘玉珏   谢成宝  

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基于非成像光学理论，提出了一种基于准直系统的自由曲面设计方法。以几何光学为理论基础，设计了一种关于中心轴旋转对称的新型LED准直系统。准直系统的集光角约为236°，出射光半发光角度小于1°。基于几何光学和能量守恒定律，在准直系统的出射平面上设计了自由曲面，并给出了“多对一”的能量拓扑关系和均匀矩形光斑的照明设计方法。借助MATLAB软件，进行自由曲面的面型数据的求解，并在NURBS曲面的理论基础上，采用SolidWorks软件搭建模型，进而使用光学设计软件LightTools进行模拟分析。仿真结果表明：新型准直系统能够实现大角度光线的准直，基于准直系统的自由曲面设计方法，实现了均匀的矩形光斑。

       PDF全文 (下载：8)        光学学报 ，2018年第38卷第4期 pp.0422002      

游永   黄薇   陈胜勇   宋彬彬  

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本文设计了一种可支持22个轨道角动量(orbital angular momentum，OAM)模式传输的新型微结构光纤，该光纤具有低平坦色散，低损耗等优点，光纤中可支持的各个矢量模式之间有效折射率差值均大于10-4，因此对应的22个OAM模式都能够在纤芯中稳定传输。在1500nm-1600nm波段范围内，通过优化包层最内圈两层空气孔的物理参数，该光纤中可支持传输的模式色散均能控制在0-50ps.nm-1.km-1范围内，HE71和EH51模式的色散变化值低于12.8ps.nm-1.km-1，其余模式的色散变化范围低于5ps/nm/km。此外，该光纤的模式传输损耗非常小，所支持的所有模式损耗在1550nm波段处均低于1.3549×10-9dB/m。该微结构光纤在轨道角动量光纤系统中具有很好的应用价值。

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鲍松泽   钟兴   朱瑞飞   于树海   于野   李兰民  

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近海、内河场景中水陆分界情况复杂，船只检测易受小岛、水上漂浮物和云雾等干扰准确性低，针对这一问题，提出一种应用短波红外遥感影像实现水体分割和船只自动检测的方法。首先利用水体在短波红波段反射率低的特点，采取阈值分割和形态学处理的方法快速准确地提取水体区域；使用视觉显著模型搜索水面目标，提取候选目标图像切片；对可能存在的伪目标，提出使用灰度分布直方图来描述目标切片的灰度分布特征，并结合梯度方向信息通过阈值判别的方法去除伪目标。基于AVIRIS影像数据的实验表明，该方法可以成功检测近海、内河中不同尺寸的船只目标，其中显著性检测共获得279个候选目标，经目标鉴别步骤后检测出142个真实目标中的138个，检测虚警率低于6%，召回率高于97%，具有较强的鲁棒性。

       PDF全文 (下载：3)        光学学报 ，2018年第38卷第5期 pp.0528001      

沈云   汪涛   汪云   邓晓华   曹俊诚   谭智勇   邹林儿   代国红  

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基于CST对二维金属光栅阵列结构在0.1-10 THz波段的偏振特性进行了数值分析，利用光刻和金属薄膜工艺在500μm厚的高阻硅衬底上沉积了厚度为20 nm的不同结构周期的金属铜光栅阵列，利用Bruker公司VERTEx80v型傅里叶变换光谱仪测量了光栅阵列结构的透射及反射特性。结果表明，光栅阵列结构在THz波段宽谱范围内其透射和反射光都具有良好偏振特性，其偏振范围可通过调整结构周期进行调整。该研究对THz偏振器的进一步研究及应用提供了参考。

       PDF全文 (下载：4)        光学学报 ，2018年第38卷第5期 pp.0513001      

杨艳春   李娇   党建武   王阳萍  

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针对在多聚焦图像融合中目标物体的边缘处产生虚影的问题，提出了一种基于引导滤波与改进PCNN的多聚焦图像融合算法。首先用引导滤波器对源图像进行多尺度边缘保持分解，对分解得到的基本图像和细节图像采用不同的引导滤波加权融合策略进行初步融合，得到初步融合图；然后将这个初步融合图作为外部输入激励去刺激改进的PCNN模型，得到融合权重图；最后根据这个融合权重图对多幅源图像进行融合，获得最终的融合图像。实验结果表明，本文方法与传统融合算法相比，较好地将源图像的边缘、区域边界及纹理等细节信息保留到融合图像中，避免了在目标物体的边缘处产生虚影，提高了融合图像的质量。

       PDF全文 (下载：3)        光学学报 ，2018年第38卷第5期 pp.0510001      

麻晓敏   陶宗明   张璐璐   单会会   张辉   马明俊   王申浩   王英俭  

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基于电荷耦合装置（CCD）的侧向散射激光雷达没有几何因子的影响，是探测近地面气溶胶的有力工具。夜晚的探测技术已成熟，由于背景光中夜晚的月光和星光远弱于白天的太阳光，故利用夜晚技术探测白天气溶胶信噪比很低。本文选用窄带滤光片和小张角镜头，通过校正窄带滤光片透过率、缩短单次曝光时间、多次曝光平均等技术有效提高白天探测气溶胶的信噪比。白天个例表明，侧向散射激光雷达与后向散射激光雷达反演的气溶胶后向散射系数廓线在0.75-1.5km变化趋势一致，并对0.75km以下侧向散射激光雷达探测的正确性进行了验证。对合肥地区近地面气溶胶进行了37小时的连续昼夜探测，与温度、PM2.5质量浓度进行了对比分析。研究表明，改进后的白天侧向散射激光雷达技术是正确的、可行的。

       PDF全文 (下载：1)        光学学报 ，2018年第38卷第4期 pp.0401005      

章云港   易本顺   吴晨玥   冯雨  

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为了改善低剂量CT图像的视觉质量，提出一种基于卷积神经网络的图像去噪方法。首先，网络引入了批量归一化，并且学习的是低剂量CT图像到其噪声图像之间的映射。其次，网络使用了空洞卷积在不提高复杂度的情况下增大了感受野。此外，网络还将前后层的特征图进行连接，使得后方的卷积层能够利用前方各层的特征图作为输入，鼓励了网络中特征图的重用。实验结果表明，与目前较先进的方法相比，提出的网络结构在实现了更好去噪效果的同时大幅度降低了网络复杂度，能够快速显著地改善低剂量CT图像的视觉质量。

       PDF全文 (下载：13)        光学学报 ，2018年第38卷第4期 pp.0410003      

赵志军   许方宇   徐世春   黄一彬   高玲  

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应大口径望远镜选址需求，研制一台红外辐射测量设备，对丽江天文观测站及澄江M'波段（4.605-4.755微米）大气红外辐射与消光进行了实测。用Allan方差法和大气辐射传输方程分别对设备时间序列采集和天顶角扫描模式所得数据处理及分析，结果表明：在低频区，辐射涨落较大，丽江Allan方差比澄江小，Allan方差随时间呈指数增加，丽江和澄江幂指数为0.794和1.238。丽江正天顶辐射亮度2.385*10^-6 W Sr^-1 cm^-2，透过率0.68，60°天顶角亮度增大68%，透过率降到0.46；澄江正天顶辐射亮度4.689*10^-6 W Sr^-1 cm^-2，透过率0.72，60°天顶角亮度增大72%，透过率降到0.52，所得结果可用于台址评价。最后，在探测器单像元模式和Binning模式下，基于Allan方差法，讨论了大气辐射的涨落对红外观测的影响及最佳斩波频率的确定。结果显示，单像元、2×2、4×4 Binning的最佳斩波频率分别是0.030Hz、0.070Hz、0.144Hz，大气红外辐射涨落将影响红外望远镜设计及观测模式。

       PDF全文 (下载：6)        光学学报 ，2018年第38卷第4期 pp.0401004