罗均文   李云霞   蒙文   石磊   魏家华   薛阳  

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

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

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

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朱路   王杨   熊广   刘媛媛   岳朝政  

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

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刘辉   陈洪耀   司孝龙   张黎明  

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

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郝美   汪海玲   印建平  

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

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吴娟   周真   齐佳   杨希   曾毛毛  

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

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

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

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尹鹏   徐熙平   姜肇国   张璐璐  

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

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林放   张华   雷武虎   王金诚   胡以华  

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

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宋佳慧   任永杰   杨守瑞   尹世斌   郭寅   叶声华  

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

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陈园园   张玮芝   阎晓娜  

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

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缪洁   李展   崔子健   刘德安   朱健强  

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

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梁金星   万晓霞  

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

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吴斌   叶东   郭玉波   陈刚  

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

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朱坪   谢兴龙   朱健强  

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

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王丹   胡仁志   谢品华   李治艳  

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

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李臣亮   胡新奇  

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

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王晓恒   薛庆生  

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

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王彩红   陈妮   于瀛洁   司徒国海  

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

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周欣鑫   苏忱   李海峰   刘旭  

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

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刘炼雄   胡昌华   何川   周志杰   赵玉山  

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

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沈瑜   党建武   王阳萍   王博伟  

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

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

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

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

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

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黄帅   丁建丽  

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

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房晓倩   彭彦昆   李永玉   王凡   卜晓朴   赵芳  

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

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蒋汉阳   戴美玲   苏志龙   杨福俊   何小元  

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

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路绳方   刘震  

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

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马守宝   刘琼   钱晓晨   洪瑞金   陶春先  

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

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杨静   王韩奎   朱雨   刘伟峰   王高亮  

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

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李响   张立中   李小明   柳鸣   孟立新  

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

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项静峰   王利国   李琳   吕德胜   刘亮  

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

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

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

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贺飞跃   赵伟  

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

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沈隆翔   封皓   沙洲   曾周末  

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

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何宁   骆湘红   赵中华   廖欣  

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

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姚烨   乔彦峰   钟兴   于树海   戴路   白杨  

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

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董安国   李佳逊   张蓓   梁苗苗  

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

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沈诗欢   李艳秋   姜家华   刘岩   刘克   刘丽辉  

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

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王博   王霞   陈飞   贺云涛   李文光   刘莉  

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

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程宇峰   金淑英   王密   常学立   朱映  

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

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

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

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牟冰   崔廷伟   秦平   巩加龙   肖艳芳   郑荣儿  

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

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吴涛   徐冬   何兴道   赖荣   程涛  

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

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徐志超   李娜   段宝岩  

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

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贾科军   郝莉   白利军   余彩虹  

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

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刘现磊   张效栋   徐航宇   曾臻  

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

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闫丽  

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

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王靖茹   山卓玉   张勇  

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

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黄作维   刘峰   胡光伟  

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

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李晚侠   卢启鹏  

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

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王加安   车英   吕超   王馨兰   郭林炀  

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

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胡润   吴逢铁   朱清智   杨艳飞  

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

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王宇   朴燕   孙荣春  

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

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袁昱纬   全吉成   吴晨   刘宇   王宏伟  

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

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高琳   王俊峰   范勇   陈念年  

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

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王敬雨   韩玉   李磊   席晓琦   刘建邦   闫镔  

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

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

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

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白正元   姜雄伟   张龙  

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

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吕佳彦   何明元   陈林   胡秀清   李新  

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

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吕健滔   王春明   朱晟昦   刘海  

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

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胡友友   何小凤   唐霞辉   李波  

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

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王进霞   洪瑞金   陶春先   张大伟  

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

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

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

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沈玉鹏   赵高鹏   王建宇  

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

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

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

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张超   杨楠   包艳   郑普超   张兵  

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

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刘卿卿   严飞   郭颖  

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

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

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

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

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

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苏建东   齐晓慧   段修生  

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

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常新宇   曾雅楠   雷海   姚成文   卢钧胜   胡晓东  

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

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高乾坤   刘文清   张玉钧   高闽光   李相贤   童晶晶  

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

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靳阳明   沈为民  

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

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

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

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吴一全   王志来  

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

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梁子   安晓英   张茹   宋丽培   朱松河   武鹏飞  

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

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胡玉霞   赵南京  

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

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蔡熠   徐青山  

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

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吴冬鹏   毕笃彦   何林远   马时平   凡遵林  

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

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徐灿   张雅声   李鹏   李纪莲  

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

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陈荣荣   邝彩霞   马俊洁   汪敏   林如俭   张倩武  

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

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

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

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董功勋   林锦达   张松   邓见辽   王育竹  

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

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汪香香   张成   沈川   张凯   汪烨   韦穗  

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

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余景景   田晶   王海玉   李启越  

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

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刘羽桐   钮月萍   林功伟   龚尚庆  

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

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方玉亮   柳光乾   金振宇   李鹏飞   刘忠  

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

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孙力帆   张森   冀保峰   普杰信  

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

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王玮   巴音贺希格   潘明忠   宋莹   李文昊  

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

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姚超   王辉   张政   刘天野  

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

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郑海晶   白廷柱   王全喜   曹峰梅  

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

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侯榜焕   姚敏立   王榕  

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

       PDF全文 (下载：6)        光学学报 ，2017年第37卷第7期 pp.0728002      

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

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

       PDF全文 (下载：1)        光学学报 ，2017年第37卷第7期 pp.0724002      

闫素英   常征   王峰  

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

       PDF全文 (下载：2)        光学学报 ，2017年第37卷第7期 pp.0722002      

李建欣   刘勤   周建强   柏财勋   许逸轩   袁恒   刘杰  

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

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任坤   范景洋   任晓斌  

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

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侯榆青   金明阳   贺小伟   张旭  

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

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

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

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李仁忠   杨 曼   刘阳阳   张缓缓  

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

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田棋杰   常松涛   何锋赟   乔彦峰  

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

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何建争   简慧杰   马孟超   王克逸  

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

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翟亮   王涛   白满社   左毅娟   苏宇   刘新   陈静   朱良健  

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气体放电产生的等离子体与反射镜作用会导致反射镜损耗增加，传统损耗测量方法无法监测放电过程中的实际损耗变化情况。本文提供了一种实时在线测量损耗增量的方法，并搭建了测量系统。实验结果表明该方法能有效监测等离子体环境中反射镜损耗的增加过程，揭示损耗变化规律，并发现了实际的损耗增量和与等离子体作用后的自然放置时间密切相关，此方法可为等离子体作用下反射镜损耗变化机理研究提供实验依据。

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卢道明  

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采用负本征值（Negativity）来描述两子系统间的纠缠，研究了光纤耦合腔模型中，每个腔囚禁原子系综的情况下，两腔场间和腔场与原子系综间的纠缠特性。利用数值计算方法，讨论了原子系综所含的原子数，以及光纤模与腔模间耦合系数对纠缠特性的影响。研究结果表明：随原子数增大，两腔场间纠缠，以及腔场与原子系综间纠缠的拉比振荡频率都增大；随光纤模与腔模间耦合系数增大，两腔场间纠缠和腔场与原子系综间纠缠都增强。

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李燕   戚俊   陈斐楠  

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以厄米高斯混合模形式描述激光二极管光束的分布，结合利用光束二阶项矩阵计算，研究了光束束腰宽度与光束传输因子的变化关联，并对各向异性大气湍流中广义指数与各向异性系数对光束传输因子的影响做了计算分析。发现对于不同的湍流强度，均存在不同的特殊束宽，使得光束传输因子在随距离传输时变化值最小。此外，大气湍流模型中各向异性系数的增大将使得湍流对光束传输因子的影响相应减小。最后，通过二维光束质量轨迹图的仿真，证实了各向异性系数对光束传输因子轨迹的影响将随着传输距离的增大而更为明显。所得结果对于大气光传输理论的发展，以及大气光通讯、激光雷达探测等方面的应用有着重要意义。

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程丽君   杨苏辉   赵长明   张海洋  

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由兰姆的半经典激光理论可知，固体激光器中两个模式能否同时振荡取决于这两个模式之间的耦合程度，它定义为增益竞争引起的互饱和系数与自饱和系数之比。本文实验部分利用双四分之一波片搭建了双频固体激光器，实现了频差从30 MHz到1.3 GHz连续可调的双频激光输出。在此基础上测量了两正交偏振模式在不同频差输出条件下的噪声强度功率谱，计算出表征两个模式间增益竞争程度的耦合系数。理论部分根据兰姆半经典理论推导出耦合系数的表达式，解释了实验中耦合系数随着频差增加而减小的规律，分析了影响耦合系数的因素，为进一步优化双频固体激光器提供理论基础。

       PDF全文 (下载：4)        光学学报 ，2017年第37卷第7期 pp.0714002      

王磊   郝士琦   张岱   王勇  

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针对大气湍流引起的系统频带利用率下降问题，研究了一种离散速率条件下的大气激光通信自适应调制编码系统性能。从信号层角度建立了湍流信道模型，给出了湍流信道下的瞬时信噪比概率密度函数，并采用外场实验验证了该信道模型，最后理论推导了系统频带利用率和误码率公式。仿真表明了大气激光通信自适应调制编码系统较传统单一传输模式系统的优越性，研究了其频带利用率和误码率曲线特性，分析了不同误码率要求、不同湍流强度对系统性能的影响。结果表明，通过牺牲一定的误码性能，能够大大提高系统的频带利用率，且误码率要求越低、湍流强度越弱，频带利用率越高。

       PDF全文 (下载：5)        光学学报 ，2017年第37卷第7期 pp.0706002      

焦蛟   罗先刚   赵青  

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传统透镜由于其体积，性能等因素的制约，使其在微纳光学系统中的应用遇到了挑战。金属纳米结构能够将自由光波耦合产生表面等离子体激元，通过控制表面等离子体激元来实现对入射光波的调控。V形等离子体纳米天线凭借其双共振效应以及0-2π的全面相位调谐范围，使其在这些可以实现光束调控的金属纳米结构中脱颖而出。本文首先基于V形纳米天线设计出了可以在34?m处高效聚焦的平面透镜。接着利用聚焦电子束并结合光刻工艺技术对样品进行制备，最后对样品进行了表征分析与光学检测。这些工作将促进V形纳米天线在激光直写、光学集成方面的应用。

       PDF全文 (下载：6)        光学学报 ，2017年第37卷第7期 pp.0724001      

杨祖华   魏来   张强强   陈勇   范全平   巫殷忠   曹磊峰  

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伴随先进X射线源的发展，相关光学元件也有了新的进展，椭圆反射式波带片就是其中之一。当前，标量衍射积分方法是设计、模拟椭圆反射式波带片的主要方法。然而，当波带片尺寸较大、光源非点光源或者平行光光源时，标量衍射积分方法就难以胜任。为此，本文提出一种基于光栅衍射原理的椭圆反射式波带片光线追迹算法，利用该算法分析、获得了反射式波带片的衍射聚焦、能谱分辨特性。基于该算法，光学仿真软件X-LAB已成功添加了椭圆反射式波带片光线追迹模块，其计算量小、占用计算机资源少，在含有椭圆反射式波带片光学系统的设计、数值模拟方面具有重要意义。

       PDF全文 (下载：2)        光学学报 ，2017年第37卷第7期 pp.0720001      

杨秀彬   姜丽   王绍举   王旻   范国伟   王亚敏  

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为实现高分面阵相机对垂直轨道方向的长条带区域一定重叠率的凝视搜索成像，设计了凝视姿态与地速运动互补偿的垂轨凝视搜索模型。通过划分垂轨长条带区域与构建目标三维运动速度，设计成像实时姿态变化与地球目标自转速度互补偿的引导策略，计算了垂轨凝视自适应搜索成像参数与实时变化指向姿态，并对卫星姿控精度对成像像移匹配的影响进行了分析。最后，利用卫星姿控三轴气浮仿真系统与CMOS相机对曲面LED地球目标模拟系统进行等比缩放的全物理仿真演示试验。结果表明：垂轨凝视自适应搜索成像参数K为0.95时，可实现垂轨向边缘帧间重叠率为85%、中心帧间重叠率100%的渐变垂轨长条带成像区域，比全凝视成像区域扩大近4倍，姿控精度优于0.05°与0.003°/s时，像移速度失配量小于0.9个像元；凝视搜索成像MTF值为0.1543。

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徐伟伟   张黎明   司孝龙   李鑫   杨宝云   沈政国  

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调制传递函数（MTF）是高分辨光学卫星传感器像质评估的重要参数之一，在轨MTF检测关系到高分辨卫星遥感数据的应用和未来卫星遥感器的发展。提出一种基于反射点源的直接检测方法，从其遥感影像数据计算得到成像系统的点扩散函数（PSF），进而获取系统MTF。同时根据成像关系对点光源图像数据，利用非线性方程优化求解的方式，得到被测光学卫星传感器成像系统的一维线扩散函数（LSF）值，进而验证了可近似用高斯模型来表征高分辨率光学卫星传感器的点扩散函数。试验结果表明：基于反射点源的光学卫星传感器在轨MTF检测结果与基于刃边靶标的在轨检测结果差异优于5%，能够实现高分辨率光学卫星传感器的在轨MTF检测。

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覃志松   赵南京   殷高方   肖雪   甘婷婷   段静波   张小玲   石朝毅  

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光合作用参数直接反映植物的生长状态与生理变化过程。本文根据生物膜能流理论和电子传递模型，结合快相与弛豫两种激发条件，对复杂光合作用过程进行分析和简化，获得植物光合作用参数反演方法；利用滑动窗口斜率判定法确定最大荧光产率稳态点；利用线性最小二乘算法解析快相荧光过程获得光化学量子效率Fv/Fm和有效功能截面σPSII ；利用离散迭代算法解析弛豫荧光过程获得PQ平均还原时间常数τQA。通过对对数生长期以及铜离子胁迫条件下的平裂藻和斜生栅藻实验测量，表明该方法反演结果具有良好的稳定性和重复性，Fv/Fm、σPSII和τQA的测量结果相对标准偏差分别为1.25%、1.50%和1.83%，其中Fv/Fm与PAM技术的测量结果线性相关系数达到0.9714。该方法为研究植物生理研究提供一种光学分析手段。

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陈正伟   张方   周扬   黄惠杰  

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提出了一种光谱信号噪声的乘性加性混合分析模型，并采用维纳滤波和同态滤波相结合算法对光谱信号进行了去噪处理。仿真结果表明，基于维纳滤波和同态滤波相结合的光谱去噪方法比移动平均算法（moving average）、最小均方(least mean square, LMS)算法和递归最小均方(recursive least squares, RLS)算法具有更好的去噪性能。实验结果表明，氙灯光谱信号中噪声符合乘性加性混合模型，另外与移动平均算法、LMS算法和RLS算法相比，经本文算法处理后的汞灯光谱信号能够提取更加稳定的谱峰谷位置、谱峰幅度、谱峰半高全宽等特征值，经本文算法处理后的光谱信号用于定量分析时具有更好的性能。

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陈海永   郄丽忠   杨德东   刘坤   李练兵  

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针对经典ViBe算法长时间存在鬼影、动态背景导致高频噪声以及背景模型误更新等问题,本文提出一种改进的视觉背景提取算法。首先，对原始图像进行超像素分割，将其分割为若干个超像素区域；其次，在超像素分割区域，对ViBe算法检测结果进行像素点再分类，在目标检测的初始阶段，实现了鬼影信息的准确检测，同时更新了鬼影区域像素点的背景模型，从根本上解决了全局范围内鬼影检测的难题；最后，根据运动目标的超像素对前景目标内的空洞进行快速纠正，实现前景目标的小范围填补，同时完成了对背景超像素内高频噪声的检测、滤波，增强了检测结果的鲁棒性。通过数据集对本文提出的算法进行测试，实验对比结果表明，本文算法的精确率和识别率等性能指标均有了显著提升。

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阎晓娜   赵嘉渊   陈园园   王燕   戴晔  

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利用Kogelnik耦合波方程和传输矩阵法，推导了飞秒脉冲通过多层体光栅衍射的耦合波方程，由此得到时、频域的衍射场和衍射光强表达式。对时域衍射光强的数值模拟结果表明，每一个体光栅层提供一个时域的衍射脉冲，脉冲波形由该体光栅参数决定，与其他体光栅和穿插层的参数无关。穿插层会对置于它左面的体光栅层的衍射脉冲有负时间轴方向的平移，但对置于其右的体光栅层的衍射脉冲则没有影响，由此通过改变体光栅层和穿插层参数实现可调控的飞秒脉冲串。文章最后通过衍射效率和衍射谱表达式对产生脉冲串的现象进行了解释。

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王惠琴   姚宇   曹明华  

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将修正的Two Term Henyey-Greenstein (TTHG)散射相位函数运用到电子散射理论中，并利用小角度近似条件推导出了沙尘天气下脉冲时延和展宽的表达式。研究了脉冲时延、展宽与沙尘能见度之间的关系，以及散射反照率、散射系数和不对称因子等因素对脉冲时延和展宽的影响；分析了不同波长条件下脉冲时延和展宽随传输距离的变化规律。结果表明，在能见度较低的沙尘天气下，脉冲的时延量和展宽量均呈现出随传输距离、反照率和散射系数的增大而增大，随能见度的增大而减小的规律。尤其是当能见度增加至3.5km时其值将逐渐趋于一个与激光波长有关的稳定值。随着激光信号波长和沙粒不对称因子的增大，脉冲的时延和展宽将呈负指数的趋势而减小。

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

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基于Wollaston棱镜角剪切和Savart偏光镜横向剪切组合的可调光程的差分偏振干涉成像光谱系统，不仅可同时获取目标正交偏振分量的干涉图和二维空间图，而且通过调整Savart偏光镜的厚度，可以得到不同光程差下的正交偏振分量的干涉图像。系统的显著特点是正交图像的同时获取和光程的实时改变。文中描述了可调光程的差分偏振干涉成像光谱系统结构、理论原理，推导出干涉强度表达式。详细分析了可调光程的Savart偏光镜（MSP)和可调光程的宽视场型Savart偏光镜（MWSP）的光程差、横向剪切量的变化范围。通过两种偏光镜之间的对比，得出了光程差差别甚微但MWSP剪切量较大且变化量比MSP高出50％。为以后选择Savart偏光镜类型提供了重要依据。该研究对干涉成像光谱系统的性能优化和理论指导具有重要的意义和应用前景。

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陈莎莎   徐青山   徐赤东   余东升   陈小威  

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基于微脉冲激光雷达测量数据，提出了利用气溶胶标高计算整层大气气溶胶光学厚度(AOD)的算法。首先利用激光雷达垂直和水平测量数据分别反演得到大气气溶胶垂直消光系数廓线和近地面水平方向的消光系数；再将气溶胶垂直消光系数廓线分为四种类型，分别按照不同的方法拟合得到了气溶胶标高；最后结合近地面消光系数得到整层大气气溶胶光学厚度。将计算结果与同一地区相同时刻太阳光度计的测量结果相比较，结果表明两者之间一致性较好，平均相对误差不超过6.7%。这种方法为白天少云和夜晚时段反演大气气溶胶光学厚度的反演提供了一种新的技术手段。

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姜曼   马鹏飞   周朴   刘泽金  

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光束合成是突破单路激光功率限制、获得高能量/高功率激光输出的重要手段，目前已有多种方法实现。本文以亮度为判据，对不同方法的合成效果进行理论研究，给出光束合成效果的预评价方法。分析了亮度、M2因子和Strehl比三个描述光束质量的重要参量之间的关系。给出了亮度与Strehl比的关系公式，并通过其得出相干合成系统与光谱合成系统亮度的定标放大公式，对它们的功率与亮度定标放大能力进行了比较。

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谭政   相里斌   吕群波   孙建颖   赵娜   方煜   刘扬阳  

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针对探测器奈奎斯特频率不足和光学系统点扩散效应造成的成像系统像质下降问题，在频域框架下提出一种改进的多帧图像超分辨率增强方法。在图像序列配准方面，考虑了频谱混叠和插值变换等因素对图像频谱相位差的影响，建立了更准确的亚像元位移提取模型。在图像复原方面，基于同步纹理自回归先验，建立了图像的联合高斯分布模型，并结合贝叶斯方法对插值重建结果进行复原。实验表明，本方法较为全面的考虑了像质下降因素，具有较好的超分辨率增强效果，且计算复杂度较低。

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冯阿阳   李乐   周莉   林燕丹  

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为了验证小尺寸光源的不舒适眩光评估模型是否适用于LED，本文使用两种色温的白光LED产生不舒适眩光，在四种眩光源亮度和四种观察角度下进行实验。被试在每种条件下进行deBoer rating评分。实验结果表明，1)白光LED的偏心角增大，亮度对比度会增加；2）白光LED的亮度增加和偏心角减小，不舒适眩光评分越高，即产生更多的不舒适眩光。本文通过实验数据验证了小尺寸光源UGRsmall模型和Yang et al提出的位置系数修正模型UGRS1和UGRS2，与主观实验不舒适眩光评分的相关性较高。将UGRS2模型增加优化系数进行优化得到模型UGRSa，模型性能显著提高。通过研究，提出加入偏心角的UGRsmall修正模型UGRSk，修正后的模型具有更好的性能。

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牟福生   李昂   吴丰成   谢品华   王杨   陈浩   徐晋   李素文  

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Ring效应是指大气分子对太阳光的转动拉曼散射致使太阳光中夫琅禾费结构变浅的现象。气溶胶能够影响大气辐射传输并进而影响夫琅禾费线的填充效应，因此可以通过研究大气Ring效应获得气溶胶的光学特性。本文研究了一种利用地基MAX-DOAS 仪器探测气溶胶信息的新方法，基于MAX-DOAS 仪器在晴朗天气下对大气Ring 效应进行观测，结合McArtim大气辐射传输模型可以获取气溶胶光学厚度（AOD）和非对称因子（g）。将MAX-DOAS 反演气溶胶光学参数结果和太阳光度计观测结果进行了对比，两者一致性较好。研究表明，基于地基MAX-DOAS观测大气Ring 效应反演气溶胶光学参数（AOD，g）是可行的。

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王娟   张飞   王小平   杨胜天  

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利用三维荧光技术进行水质监测对干旱区绿洲河流水质的有效管理具有重要的意义。本研究以三维荧光技术为手段，以艾比湖流域地表水为研究对象，采用平行因子分析（PARAFAC）法和自组织映射神经网络(SOM)方法，探讨艾比湖流域地表水溶解性有机质三维荧光特征及其与地表水水质指标之间的关系。结果表明：(1)通过PARAFAC法，有效提取艾比湖流域地表水样含有四种荧光组分，C1荧光峰所对应物质为紫外区类富里酸，C2荧光峰所对应物质为类富里酸，C3包括2个峰C3(T1)和C3(T2)，其中C3(T1) 荧光峰所对应物质为类蛋白，C3(T2)荧光峰所对应物质为类酪氨酸，C4荧光峰所对应物质为类腐殖质；(2) 经SOM训练，根据各荧光组分所对应荧光强度的大小可将样点分为4层，且在不同聚类层中，探讨水质参数分布情况，水质状况表现为：博河上游>精河绿洲>乌苏周边农田>艾比湖周边。(3)在艾比湖流域丰水期，传统有机质检测指标DO，COD和BOD5与水样三维荧光峰存在较为显著的相关性，而TP、TN及NH3+-N与各荧光峰相关性较弱。(4)分别建立DO、COD及BOD5与各荧光组分间的多元线性回归方程，所得到的相关系数R分别为0.502、0.762和0.785，其结果可以在一定程度上利用各荧光组分模拟水质参数的变化情况，为干旱区艾比湖流域的水资源保护提供一定的依据。总之，在利用平行因子法探讨地表水荧光特征的基础上，SOM网络可以作为一种有效的水体荧光光谱分析工具，有助于为干旱区水质监测和河流水质污染治理提供科学依据。

       PDF全文 (下载：1)        光学学报 ，2017年第37卷第7期 pp.0730003      

赵黎   彭恺  

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传统基于照明的光源布局方式在室内难免会存在光照度不均匀，造成通信盲区效应，这将会大大影响通信系统的可靠性。为了解决此类问题，本文首先以4mX4mX3m房间为模型，在常用的室内光源布局模式下，采用光照度补偿技术，对其进行合理的布局优化，得出了一种由5个LED阵列组成的光源布局方式。在这种布局方式下，可同时降低系统功耗和提高光照度均匀性；其次，为了同时兼顾VLC系统可靠性，采用室内接收平面的光照度标准差与通信中接收平面的平均误码率构建系统优化模型函数f(L，i)，当f(L，i)达到最小值时可同时保证接收平面的照度要求和通信误码率要求。最后通过仿真验证，当L=0.35米，i=0.025米时，f(L,i)取得最小值，此时接收平面的光照度最小值为301.26lx，最大值为389.90lx，均匀度为93.24%，系统照度标准差为20.1，功耗为140.5W，误码率为。表明该系统可同时兼顾室内接收平面光照度分布的均匀性和通信的可靠性，为室内可见光通信光源布局提供了一种优化方法。

       PDF全文 (下载：2)        光学学报 ，2017年第37卷第7期 pp.0706001      

王丽   荆杰泰  

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本文中我们研究了级联四波混频系统实现信噪比的优化。级联四波混频过程包括相敏级联和非相敏级联两种方式，其中通过非相敏级联系统的探测光强度是始终被放大，且伴随着光强度放大的同时信噪比也始终会被降低。相敏级联四波混频系统中探测光强度可以被放大也可以被减小，取决于两个铷池的相位调控。相同增益条件下，相敏级联四波混频系统对注入光束的放大倍数要比非相敏级联四波混频系统的放大倍数高。另外，我们还发现两个铷池的相位在等于0/2π的时候，通过相敏级联四波混频系统中探测光的强度可以被最大倍数放大且信噪比也被提高到最大，也就是说我们理论上通过相敏级联四波混频系统得到了一束强度放大且信噪比也优化了的光束。

       PDF全文 (下载：5)        光学学报 ，2017年第37卷第7期 pp.0719001      

徐永征   李辉   王莉   张中月  

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弯曲光束在光学捕获，光纤传感器和微观操控领域具有重要的应用，在这些应用中空间的介质环境有着重要的影响。本文根据弯曲光束的激发原理提出了一种理论方法，应用斯涅尔折射定律反演弯曲光束曲线相位的每一条几何射线来描述弯曲光束在空气-介质界面的折射现象，同时以空间弯曲光束为例进行了有限元法模拟。本文所阐明的空间弯曲光束在空气-介质界面的折射机制为任意通过相位反演激发的弯曲光束的折射机制的阐释提供了一定的参考。

       PDF全文 (下载：12)        光学学报 ，2017年第37卷第6期 pp.0626004      

程时航   丁亚琼   祝可嘉  

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不同于传统的厄米系统，非厄米系统存在奇异点。当某一参数演化到奇异点时，非厄米系统发生相变——两个本征态合并成一个。最近，在由2x2非厄米矩阵描述的二态系统中，奇异点导致的许多有趣的物理现象，比如相干完美吸收、单方向隐身、损耗诱导激光，吸引了极大的关注。在更高维度上，由4x4非厄米矩阵描述的四态系统包含了更加丰富的奇异点物理，如更高阶的奇异点和更加丰富的拓扑性质。本文利用耦合的超材料人造原子，研究了二态和四态的非厄米系统。通过记录电磁波开放系统的相干吸收峰频率位置随损耗参量的变化，我们研究了非厄米系统本征值的各种演化轨迹。理论和电磁场仿真结果表明，四态非厄米系统的本征态通过不同的方式合并，可以形成五种奇异点。其中，由两个以上本征态合并产生的奇异点，为高阶奇异点。

       PDF全文 (下载：3)        光学学报 ，2017年第37卷第6期 pp.0626003      

林涛   赵尚弘   朱子行   李轩   郑秋容   屈坤   胡大鹏  

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本文提出一种基于单光频梳的，具有简单，灵活和稳定变频性能的变频方法。本方法使用了双偏振正交移相器(dual-polarization quadrature phase shift keying, DP-QPSK)，该调制器是一种集成调制器，集成了两个双平行马赫曾德尔调制器（dual-parallel Mach-Zehnder modulator, DPMZM），其中一个DPMZM作为光频梳（optical frequency comb, OFC）产生器，另一个进行载波抑制单边带调制（carrier suppression single sideband, CS-SSB）产生单边带信号。从该调制器输出的信号是一个正交的耦合信号，在偏振控制器（polarization controller, PC）和偏振片（polarizer, Pol）的控制下，被转化为一个具有固定偏振角的信号，最后送入光电探测器实现微波信号的产生。仿真结果表明，通过适当调整该集成调制器中六个直流偏置点和外接的移相器，可以实现多频段变频。比如C波段3.8 GHz的信号可以被变频到X，Ku，K和Ka波段；X波段9.6 GHz的信号可以被下变频到C波段同时也可以被上变频到Ku，K，Ka波段。除此之外，整个系统体现出良好的对直流偏置点漂移的适应性，具有很好的可操作性。

       PDF全文 (下载：2)        光学学报 ，2017年第37卷第6期 pp.0623002      

应锐   赵军磊   肖飞   李津宇   杨晨   赵豪欣   王成（成都光电所）   戴云  

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如何有效矫正随人群起伏很大的人眼像差，提高人眼自适应光学系统的人群适用范围是大规模人群应用面临的最大难题。旋转双柱面镜散光补偿技术是一种使用灵活、低成本的散光补偿方法。本文首先给出了旋转双柱面镜散光矫正的理论依据，并搭建了基于远场光斑形态的散光自动补偿实验系统，验证了旋转双柱面镜散光矫正理论的正确性。在此基础上，将旋转双柱面镜与人眼自适应光学系统相结合，利用哈特曼波前测量数据调整双柱面镜，实现了 散光的全自动补偿，补偿精度优于 ，并验证了实际人眼散光补偿效果。该技术结合Badal调焦可以为人眼自适应光学系统的大规模人群适用提供一种经济有效的低阶像差补偿方案。

       PDF全文 (下载：4)        光学学报 ，2017年第37卷第6期 pp.0633001      

李闯   薛常喜   杨红芳   张然  

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采用具有“负-正”形式的反远距结构为初始结构，利用Q-type非球面设计了一款工作在可见光波段，全视场为110°，焦距为1mm，F数为3.3，最大通光孔径为3mm，系统总长为7.89mm的电子内窥镜物镜（EEO）光学系统。该光学系统由6片透镜组成，其中包含2组双胶合透镜和一片两面均为Q-type非球面的镜片。设计结果表明，在奈奎斯特空间频率143lp/mm处的调制传递函数（MTF）高于0.4，接近衍射极限。为验证Q-type非球面在EEO系统设计中的优越性，在相同计算平台与结构参数下设计了一款包含幂级数（PS）非球面的EEO系统，对两者进行了分析比较。结果表明，Q-type非球面具有更强的系统像差校正能力，且有利于提高系统的优化设计效率，设计得到的Q-type非球面对其最接近球面具有非常小的偏离量，有利于提高非球面光学元件的加工效率与检测精度，降低成本，同时Q-type非球面设计的EEO系统相比PS非球面设计的系统具有更小的装配敏感性，有利于提高系统的装配效率。

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武鹏飞   李玉剑   邵士勇   康德永   陈嘉鸿   李学彬   魏合理   饶瑞中  

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高精度低仰角大气折射修正模型方法是提高海陆域光电测控系统全方位测控能力的重要保证。利用光线追迹方法，建立了一种考虑大气空间不均匀性的低仰角大气折射修正方法，并对修正方法的影响因素及误差进行了深入分析，包括大气空间不均匀性和湍流对折射修正的影响，同时给出了不同折射修正精度对应的大气折射率高度分布所要满足的最大误差，修正方法的数据基础为自主建立的基于实测廓线数据的三维空间格点化大气参数高度分布模式。此外，利用建立的修正模型和格点化大气模式对典型大气状况下的折射修正结果进行了分析。

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康丹娜   何业锋  

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针对传统量子密钥分配协议使用非理想单光子源会带来密钥生成率过低的问题，对光源进行优化，以奇相干光源代替传统弱相干光源，提出了基于奇相干光源非对称信道的测量设备无关量子密钥分配协议。对比了在奇相干光源下，对称信道和非对称信道测量设备无关量子密钥分配协议的性能优劣。分析了基于奇相干光源非对称信道的测量设备无关量子密钥分配协议中，密钥生成率、单边效率与信道损耗之间的关系。仿真结果表明，奇相干光源的引入弥补了传统光源的不足，使其多光子数大大减少。随着信道损耗的增加，密钥生成率随之降低，但非对称信道的性能仍旧高于对称信道。

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王加安   王馨兰   车英   郭林炀   尹鹏  

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基于Rytov方法采用von-Karman模型对Airy光束的光强闪烁现象进行了分析研究。由于光束到达接收器接收面上的光强度分布不均匀，提出了Airy光束的面光强闪烁，推导出了Airy光束在大气湍流中的面光强闪烁的表达式。通过计算仿真，结果表明：当束宽一定时，相同的光束传播距离下，指数截断因子的数值越小，其光强闪烁的数值也越小；当Airy光束宽度在1.6cm左右时，Airy光束的光强闪烁最小；另外，在光源强度和接收强度相同时，将Airy光束与高斯光束进行了比较，发现Airy光束的光强闪烁小于高斯光束的光强闪烁。

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王晓旭   李志刚  

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为满足地面/空间辐射定标和太阳/大气遥感测量的应用需求，开发了一种基于Gershun管的高精度光谱辐射计。本文首先介绍Gershun管辐射计的设计与结构，然后对其探测器光谱响应度、空间响应均匀性、角度响应特性、视场内外辐射响应特性进行了测试，最后将基于探测器标准的Gershun管辐射计与光谱辐射光源标准进行了比对并分析了其标准不确定度范围。实验结果表明，光谱响应度重复性0.3%，区域灵敏度均匀性±0.3% ，角度响应与余弦分布一致性±0.2%，视场外辐射抑制能力2.1E-4；Gershun管辐射计与光谱辐射光源标准比对标准不确定度2.50%，实验测试一致性0.17%。实验结果证明Gershun管辐射计设计可以满足应用需求。

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康乐   张群   李涛泳   顾福飞  

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在无人机小型化的趋势下，现有下视三维合成孔径雷达（Downward-Looking Three Dimensional Synthetic Aperture Radar, DL 3-D SAR）成像方法为了获得理想的跨航向分辨率，存在所需天线阵列过长，阵元数目过多的问题。针对这一问题，提出了一种基于Lp正则化的下视三维SAR成像方法。首先在下视三维合成孔径雷达回波信号模型分析的基础上，构建超完备字典，将跨航向成像过程转化为Lp范数最小化问题，并分析其可行性，最后使用贝叶斯学习方法对其进行优化求解获得最终的成像结果。仿真实验验证该方法在保证成像质量的前提下减少成像所需阵列长度为原长度的1/4，或者在相同阵列条件下提高1倍跨行向分辨率。

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段绿林   刘东（浙大）   张与鹏   成中涛   罗敬   杨甬英   沈亦兵   白剑  

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双通道数据拼接技术能有效增大激光雷达系统的探测动态范围，改善大气回波信号的信噪比。本文提出了一种基于非支配排序遗传算法II（NSGA-II）与邻域粗糙集（NRS）的大气遥感激光雷达数据拼接智能算法，提高了拼接的准确性和稳定性。该算法以3个判断双通道数据拟合优度的评价函数为优化目标，通过NSGA-II获得评价函数的帕累托（Pareto）最优解集，进而利用NRS训练数据样本得到的权重进行线性规划，实现了最优拟合范围的全局随机搜索。实验结果表明，所提算法拼接效果良好并在全天性数据拼接工作中有较好的稳定度。

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张海波   耿国华   赵映程   孙怡   易黄建   侯榆青   贺小伟  

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锥束X射线发光断层成像(cone-beam X-ray luminescence computed tomography,CB-XLCT)是一种新型的分子影像模态，对于疾病的早期检测，靶向治疗以及药物研制等具有重要研究意义。然而，通过传统的压缩感知理论反演生物体内纳米目标的三维分布时，高维系统矩阵的强相关性会直接影响成像质量。本文基于非凸稀疏L1-2正则子，将CB-XLCT的成像问题转化为一种新的稀疏重建模型。采用一种凸差分算法来解决非凸泛函最小化问题，在每一步的凸差分子迭代中采用一种带自适应惩罚项的交替方向乘子法来高效求解。设计了单目标数字鼠仿体、双目标数字鼠仿体以及真实在体老鼠实验来验证本文算法的有效性和鲁棒性，并与5种常见正则子 (L1/2,L1,L2,TV和L0)进行对比和分析。实验结果表明，L1-2正则子的成像性能是最优的，本文方法可以有效解决CB-XLCT的快速成像问题。

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刘松彬   陈梦瑶   刘水富   牛虎   叶信宇   侯得健   游维雄  

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采用高温固相反应法制备了一系列Li+掺杂的SrLu2O4: Ho3+/Yb3+荧光粉。通过X射线衍射仪、扫描电子显微镜、傅里叶红外光谱仪及荧光光谱仪分别对样品的结构、形貌以及荧光性能进行了表征。结果表明， Li+掺杂并没有改变样品原有的斜方晶系结构， Li+离子能够以替代掺杂和间隙掺杂的方式进入主晶格。适当的Li+掺杂可以改善样品的团聚现象，颗粒粒径约为3μm左右。Li+的引入还可以减少高声子能量的杂质基团（OH-,CO32-）从而减少荧光猝灭中心增强发光。在980nm激光激发下，样品展现出强烈的绿光（542nm）和很弱的红光（673nm）发射，分别归因于Ho3+的5F4,5S2→5I8和5F5→5I8跃迁。与SrLu2O4:Ho3+/Yb3+样品相比，Li+的掺杂使得上转换发光强度明显增强，其原因是Li+的掺杂可以修饰Ho3+周围的局域晶体场对称性。与其他碱金属离子掺杂相比，Li+由于半径最小、电负性最强导致发光强度增强最多。基于泵浦依赖分析，绿光与红光发射均为双光子过程，详细讨论了能级图及可能的能量转移机制。

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伊路福   熊显名   张文涛   占平平  

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在激光驻波场会聚原子过程中，由于沉积基片的存在，激光驻波场内会产生直边衍射现象，从而影响原子的运动轨迹及原子沉积光栅。本文建立了直边衍射扰动下激光驻波场模型，利用了半经典理论，通过四阶Runge-Kutta法，对直边衍射扰动下铬原子在驻波场中的三维运动轨迹及三维沉积效果进行仿真。考虑到激光功率与失谐量的影响，本文分析了原子在直边衍射驻波场中的三维运动轨迹，并从半高宽和对比度两方面入手，对原子沉积条纹特性进行了分析。结果表明：当激光功率为3.93mW，失谐量为200MHz时，原子沉积光栅的半高宽为6.043nm，对比度为0.863。此时，原子沉积光栅的质量最佳。

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苑媛媛   王书涛   王玉田   王志芳   杨哲  

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摘要:本文根据多环芳烃中苯并[k]荧蒽（BkF）具有强荧光特性，构建了荧光检测实验系统，并制备了10个不同浓度的BkF的甲醇溶液，分析了其荧光特性。为了更好的对其进行定性和定量分析，我们采用经验模态分解（EMD）改进阈值法结合数学形态学对荧光光谱信号进行去噪处理，并与EMD阈值去噪做对比。结果表明，本文采用的方法使去噪后的荧光光谱图更加平滑，荧光强度与样品浓度的线性相关系数较高，达到0.99746；信噪比有所提高；原始信号和去噪后信号的均方误差由0.0053降低至0.0012。此方法去噪效果显著，有效地提高光谱的分析精度，为荧光光谱预处理提供了一种新方法。

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罗海燕   熊伟   施海亮   李志伟  

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以传统非成像式的高光谱空间外差干涉光谱仪为例，详细推导了传统空间外差干涉光谱仪的干涉域和光谱域信噪比的表达式，分析了仪器各影响因素与信噪比的关系，包含空间分辨率、光谱分辨率、干涉条纹调制度和电子学噪声等影响因素，并结合样机成像方式进行了讨论，得出了相应的结论。结果表明，计算信噪比可有效评估和反映传感器的特性。

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胡显声   蒲继雄   冀旋旋   陈子阳  

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通过对入射光束的相位进行调控，可以实现将激光经过散射介质的散斑调制为聚焦光斑。本文提出了基于黄金分割法调控入射光场的相位，实现了光束经散射介质的聚焦。在理论上,分析了黄金分割法相比现有的顺序算法在搜索单峰函数极大值时的优势。并且数值模拟了散射聚焦的过程，发现无论改变入射光场面总的调制单元格数，还是单个调制单元的相位调制精度，用黄金分割法调制相位相比顺序算法，在调制速度上都具有一定优势。

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邵江锋   华灯鑫   汪丽   王骏   闫庆  

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瑞利测温高光谱激光雷达作为一种新型探测大气温度廓线的有效工具，受到研究者的广泛关注。目前，瑞利测温紫外高光谱激光雷达通常采用355nm波长，然而白天太阳背景光辐射影响雷达系统的信噪比，进而温度探测的距离和精度受到较大的制约。本文针对大气温度的全天时探测，提出了基于F-P标准具266nm波长瑞利测温紫外高光谱激光雷达系统。由于到达地面的太阳背景光辐射不包含266nm，只需考虑臭氧对其影响，进而实现全天时大气温度探测。基于脉冲能量、望远镜口径、接收视场角、臭氧浓度以及太阳背景光强度等主要影响参数，对266nm和355nm两种波长高光谱测温激光雷达系统的谱宽、透过率、回波信号的信噪比、温度偏差参数进行数值仿真和对比分析。结果表明，白天266nm高光谱瑞利测温激光雷达系统有效探测距离为4km左右，比355nm远2.9km，夜间为6km。在5km内白天266nm高光谱瑞利测温激光雷达探测温度偏差小于355nm波长10K。采用266nm高光谱瑞利测温激光雷达可实现全天时探测大气温度。

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万剑华   臧金霞   刘善伟  

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全极化SAR丰富的极化信息对地物识别具有显著优势，本文提出一种顾及极化特征的SAR与中分光学影像融合方法，对全极化SAR影像进行极化目标分解，采用改进的HSV变换方法融合极化特征波段与中分光学影像，并基于面向对象的方法对融合影像进行地物分类。结果表明，本文融合方法优于传统单极化SAR与中分光学影像的HSV融合方法，能够有效利用全极化SAR的极化纹理信息。面向对象分类方法能够降低SAR对融合影像的斑点噪声影响，地物总体分类精度优于高分光学影像，且对于极化信息敏感的地物，其分类精度明显优于高分光学影像。

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李思俭   樊祥   朱斌   程正东  

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在红外对空探测系统中，由于探测器时刻处于运动状态，使得目标图像产生剧烈的运动模糊，给红外小目标检测造成困难，为了解决运动模糊条件下红外小目标检测的问题，提出将运动模糊复原技术和图像增强技术引入红外探测系统。先将探测器采集到的原始图像经过维纳滤波，对运动模糊进行处理并抑制噪声干扰，再利用梯度法对处理后的图像做锐化处理，增强目标边缘。实验验证和仿真分析都表明本方法运动模糊复原效果明显，并在一定程度上抑制了噪声，提高了目标对比度，使目标在背景中更加凸显，并且能够显著提高目标图像质量，引入的评价参数PSNR和MSE表现良好，可以增强探测系统使用效能。

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张超   张杰瑞   王一名   匡尚奇   谢耀  

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针对宽角度高反射率极紫外（EUV）多层膜的设计中普遍采用遗传算法存在的种群规模大、收敛速度慢和计算过程复杂的问题，本文提出了一种基于实数编码量子进化算法（RQEA）的宽角度EUV多层膜的理论膜系设计方法。采用基于实数编码的遗传算法(RGA)和RQEA对宽角度Mo/Si多层膜进行了理论设计和分析，并将基于两种算法的设计结果进行比较分析。对比分析表明，RQEA在宽角度EUV多层膜的设计方面具有种群规模小、搜索效率高和求解精度高的明显优势，体现出RQEA在光学薄膜设计领域的潜在应用价值。同时，本文设计出入射光波长为13.5nm，在入射角0°-18°范围内反射率可达50%的宽反射带Mo/Si多层膜膜系设计结果，其最优膜系的膜系结果完全不同于基于RGA得到的多层膜膜系结构，为宽角度高反射率的研发提供了另一种可供选择的膜系结构和优化算法。

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张玙   朱晓松   石艺尉  

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提出了基于强度检测方式的空芯光纤表面等离子体共振（Surface plasmon resonance, SPR）传感器。实验上采用532nm的激光作为光源对所设计的传感器的性能进行了研究，并在理论上采用光线传输模型对传感器的性能进行分析，理论与实验结果相符。传感器在线性区的灵敏度和分辨率其分别达到8380.3μw/RIU和5.5×10-6RIU-1 。相比于波长检测型空心光纤SPR传感器，分辨率提高了两个数量级，而且实验系统更为简单，利于小型化。

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袁铮   邓克立   李晋   杨志文   吴冰静   陈韬   邓博   齐文博   王强强   曹柱荣   刘慎业  

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为充分利用亚皮秒紫外激光器的大能量、超短脉宽的紫外激光输出特性，配套建立了激光惯性约束聚变（ICF）诊断设备性能指标的标定平台。标定平台具备激光能量测量、光传输延迟、光束分割与等比递减、序列光脉冲产生器等功能，可为相关诊断设备提供结构支撑和高真空度的运行环境。通过机械与光学设计完成了平台各部件的研制，并利用该平台对X射线二极管的响应时间、X光条纹相机的扫速、X射线分幅相机的动态范围等指标进行了标定。结果表明，该标定平台与亚皮秒紫外标定源匹配度良好，可实现多种诊断设备性能指标的精密标定。

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蒋强   陈家璧   梁斌明   王燕   庄松林  

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光子晶体特殊的色散特性能致使在其中传输的光发生负折射现象。对其等效负折射率的测量，目前大部分采用V型棱镜法实验来实现，且以微波频段的测量居多。本文用波束位移法对二维光子晶体平板在10.6μm波长的光入射时的负折射现象进行了理论计算和实验测量研究。实验中用二维平移台带动AgBr光纤扫描得到了平板光子晶体后面的折射光的二维光场分布。测量结果表明，TE光在光子晶体中发生负折射，出射光沿出射面产生了反方向的横向位移。由此计算出来的负折射率约为-0.44，而TM波没有发生负折射。这与仿真结果是吻合的。

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胡永禄   刘道柳   王博   吴俊芳   李潮  

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本文提出并研究了一种基于表面微腔光子晶体的发光二极管（LED），利用多个谐振腔出射光之间的相干耦合作用产生beaming准直效应，从而在提高光提取效率的同时，出射光的空间指向性也得到改善。通过对表面光子晶体LED结构的优化设计，使得表面微腔光子晶体LED的光提取效率较完整光子晶体LED的提高了77%，而较普通平板LED的提高了1.8倍以上。同时，微腔光子晶体LED相对普通LED和完整光子晶体LED具有更加明显的远场能量汇聚效应，让出射光具有更好的空间指向性。

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王昊深   韩奎   孙威   李海鹏   王伟华   付文悦   沈晓鹏  

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基于多个圆环嵌套的单元结构，设计、加工与测试了一种对偏振无依赖以及大角度入射稳定的三波段超材料宽带带通滤波器。实验结果表明该滤波器存在三个通带，中心频率分别为6.93 GHz、9.95 GHz和14.43 GHz，3 dB带宽分别为1.18 GHz，1.92 GHz和2.48 GHz，相对带宽分别为23.8%，18.2%和17.1%。单元结构具有旋转对称性，使得该滤波器对电磁波偏振不敏感，并且在入射角达到40°时，三个波段依然维持较好的稳定性。通过监测谐振频点处的表面电流分布情况，分析三波段滤波的物理机理。这种带通滤波器具有多波段滤波、偏振无依赖以及大角度入射稳定等特性，有望在多频谱成像技术、信息通讯等领域发挥一定的作用。

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徐平   肖冲   张竞成   薛凌云  

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针对植物高光谱图像各波段噪声强度不同，以及空间域和谱域均存在噪声污染的问题，提出了一种基于分组三维离散余弦变换（Discrete Cosine Transform，DCT）字典的稀疏表示去噪方法。首先分析了植物光谱特征，根据谱间相关性对波段进行分组；然后采用边缘块剔除的局部均值标准差法对高光谱图像进行噪声标准差估计，为去噪算法提供参考阈值；最后构建三维DCT字典的稀疏表示去噪方法，对植物高光谱图像进行去噪。实验结果表明，与原始数据和二维DCT字典去噪方法相比，在空间域噪声评估中平均信噪比分别提高9.9dB和1.8dB，在谱域噪声评估中平均信噪比分别提高18.2dB和9.2dB。因此，该方法不仅具有较好地空间域去噪能力，而且也抑制了谱域噪声。

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何艳林   徐浩博   吴逢铁  

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本文研究了无衍射光束成像系统对图像信息的携带情况。在入射的平面波中加入图像信息，基于基尔霍夫衍射公式和菲涅尔衍射公式的角谱理论，使用离散傅里叶方法描述图像经轴棱锥后在观察面的光强分布，对图像面进行数据抽样并引入色散公式；将离散傅里叶公式导入Matlab并设置参数模拟，得到不同位置处的光强图。实验中，利用蓝光LED发出光束经扩束后入射到含有信息的菲林片和轴棱锥上，实验参数与数值模拟一致，利用CCD观察结果，对比模拟结果得出结论：菲林片上的图像经轴棱锥后，在传输100mm内，图像信息可以完整的观察到，图像大小会随距离增加而减小。实验结果与数值模拟十分吻合。

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朱红求   邹胜男   阳春华   李勇刚   陈俊名  

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本文针对Zn(II)、Co(II)混合溶液的紫外可见吸收光谱重叠严重、难以分离的问题，提出了一种基于特征区间联合-偏最小二乘的Zn(II)、Co(II)同时测量方法。针对混合溶液在400-800nm波长段的吸收光谱，利用特征区间联合法以分区的方式对Zn(II)、Co(II)的特征波段进行筛选，并以留一交叉验证均方根误差(RMSECV)最小和决定系数(R2)最大挑选出Zn(II)、Co(II)的最优特征区间；再联合这些最优子区间建立PLS模型，从而获得Zn(II)、Co(II)离子浓度。结果证明，该方法不仅能降低波长变量筛选的复杂度，还能在保证波长筛选过程稳定的情况下，筛选出对模型贡献度高的波长变量，从而将Zn(II)、Co(II)模型的RMSECV及预测平均相对误差降低到0.0483、0.0501、3.48%、4.25%，并将Zn(II)、Co(II)模型R2值提高到99.41%、99.22%；同时，还可以将光谱仪的Zn(II)、Co(II)扫描光段固定在所选的特征区段，大幅提高光谱检测效率。

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李胜强  

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我们提出了一种用金属平板电容器和四根半埋入绝缘介质的杆电极形成的用于囚禁处于弱场搜寻态的冷极性分子的静电表面阱方案。我们首先用有限元软件计算了在单阱囚禁时的空间电场分布。 计算表明在芯片表面上方2.2mm左右，形成了一个三维封闭的静电阱。我们选用ND3作为测试分子，用经典的蒙特卡洛方法模拟了分子被装载和囚禁的动力学过程。模拟结果表明，当ND3 分子束中心速度为13m/s，装载时刻为0.576ms时，最大装载效率可达到53%，被囚禁的冷分子波包的温度约为35mK。如果我们继续增加平板电极的电压，那么原先的单阱将对称分裂为两个阱，两个阱中的分子数比为1:1. 我们可以通过调节中间两个杆电极的电压实现非对称分裂，以此来调节两阱中分子数目比。模拟表明，左阱和右阱的分子数目占总分子数目的比例可以实现0%~100%范围的调节。本文为进一步研究三维囚禁型冷极性分子静电表面干涉仪打下基础，对于精密测量，研究物质波干涉有着重要的意义。

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隋成华   韩勇浩   徐丹阳   高楠   高建勋   沃圣杰   杜春年  

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为实现角膜地形图仪中实时图像检测，采用精准有效与实时快速的图像清晰度评价函数来进行角膜图像的自动判别与拍摄至关重要。本文基于角膜地形图仪中光学成像系统分析了系统离焦对图像清晰度的影响，并提出了一种图像清晰度评价方法。该方法选择拉普拉斯函数作为全局图像粗调的评判参数。引入霍夫圆变换及亚像素边缘检测确定图像的中心点。根据中心点，采用Sobel算子与Canny算子相结合的边缘检测方法找出最清晰边缘，从而实时获得了最清晰的角膜图像。实验表明，该方法具有很好的稳定性和抗噪性能，能够准确有效地评价角膜图像的清晰度，可用于角膜地形图仪中对实时图像的精准检测。

       PDF全文 (下载：1)        光学学报 ，2017年第37卷第6期 pp.0611001      

唐波   黑东炜   马戈   盛亮   欧阳晓平   周海生   魏福利   夏惊涛   罗剑辉   刘旭  

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在轻气炮加载实验平台上，利用小型闪光X射线源建立了一套脉冲X射线衍射测量系统。利用该测量系统对平面冲击加载条件下LiF晶体微观结构变化进行了研究，得到了不同冲击加载压力下LiF晶体的单次脉冲X射线衍射图像。实验结果表明：沿[100]晶向加载，LiF晶体晶格发生了形变，形变量与衍射条纹偏移量相关；基于小型闪光源的脉冲X射线衍射测量系统可实现冲击压缩下材料微观结构变化的定量化测量，同时具有体积小、实验方便等优点，为研究弹塑性形变微观机理提供了一种有效手段。

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屈鹏飞   王石语   邵新征   过振   蔡德芳   李兵斌  

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在大功率端面抽运固体激光器中，传统Nd:YAG晶体吸收谱线较窄，极易受到抽运源温度波长漂移的影响，导致激光器输出功率出现起伏变化。为了降低激光器对抽运源温度波长漂移的敏感程度，本文将具有优良热物性参数的Nd:YAG晶体和具有宽吸收谱特性的Nd:YVO4晶体相结合，通过前后组合放置的方式，由前端Nd:YAG晶体吸收大部分抽运光能量，用后端Nd:YVO4晶体对未被吸收的抽运光能量进行补充吸收。当抽运源出现波长漂移时，两种晶体通过互补吸收的方式，使激光器吸收效率和输出功率保持稳定，从而降低抽运源温度波长漂移对激光器产生的影响。实验表明，在抽运功率97.5W时，这种双晶体组合方案可在抽运源工作温度22℃-32℃变化范围内，实现对抽运光90%以上的吸收效率，同时激光器输出功率不稳定度小于8%，有效改善激光器对抽运源温度波长漂移的敏感程度。

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

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提出了一种基于奇偶模初始相位差因子调控的新型因斯-高斯(IG)光束。通过对传统IG光束偶模施加具有初始相位差ψ的e指数相位因子，然后与奇模进行线性叠加后得到了该新型IG光束（命名为PIG光束）。在其他参数相同的条件下，重点研究了初始相位差调控因子ψ对PIG光束空间模式的调控特性。数值模拟和实验结果表明：当参数ψ在0到π区间上连续取值时，可实现正负涡旋PIG光束的连续变换，其中间状态涡旋消失；调节ψ使其为π的整数倍，可以实现正负涡旋模式的跳变切换。当调节参数ψ为π的半整数倍时，该光束可实现光瓣在椭圆轨迹上的精确位移控制。这种新型光束为微粒操纵及光束微雕刻等领域提供了额外的调控自由度。

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王丽   杨荣草   贾鹤萍   田晋平   薛文瑞  

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本文基于包含渐减色散和周期集总放大的变系数非线性薛定谔方程，通过一种简单变换，解析给出其精确孤子解，并研究了色散渐减周期集总放大光纤链路中孤子的传输、放大和恢复。研究结果表明，当光纤色散、损耗和放大器增益相互平衡时，色散渐减光纤链路中可实现孤子的周期放大和恢复；而且可根据光纤损耗和放大周期来设置放大器的增益，或根据光纤损耗和放大器增益来设置放大周期，从而实现孤子的周期性放大或恢复。另外，本文用数值计算的方法讨论了孤子的稳定性和相邻孤子间的相互作用。本文的研究结果对实际的色散渐减周期集总光纤链中孤子的传输及周期放大链路的精确配置具有一定的理论指导意义。

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徐娇   陈丽霞   游兴海   张彬  

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基于薄膜元件的热力学理论，建立了强激光连续辐照下薄膜元件的热分析模型，模拟计算了薄膜元件表面杂质吸热后，向其周围薄膜进行热传递的过程，并详细讨论了不同表面洁净度等级下不同尺寸杂质对薄膜元件热应力损伤的影响。研究结果表明：强激光连续辐照下，表面杂质会吸收激光能量产生较大的温升，激光辐照时间越长，功率密度越大，杂质的温升也越大。杂质吸热后会向周围薄膜传递热量，达到熔点的杂质和未达到熔点的杂质主要分别通过热传导以及热辐射方式向周围薄膜传递热量，且杂质热传导作用在薄膜元件表面引起的温升明显高于杂质的热辐射作用。杂质向周围薄膜传递热量后会使薄膜元件产生非均匀的温度梯度，进而产生热应力，且热应力随着温度梯度的增加而增大,当杂质的尺寸处于一定范围内，更容易诱导薄膜元件热应力损伤。此外，薄膜元件的表面洁净度等级越高，杂质粒子的数目越多，越易于造成薄膜元件的热应力损伤。

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胡帅   高太长   李浩   杨波   陈鸣   刘磊   李刚  

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为解决串行MRTD（Multi-Resolution Time-Domain）散射模型运行时间长、内存消耗大的问题，基于MPI技术设计了一套非球形气溶胶散射并行计算模型。介绍了散射模型的基本框架和原理，给出了2套并行数据通信方案，并基于MPI重复非阻塞通信技术实现了MRTD散射模型的并行化设计；搭设了网络并行计算平台，实现了模型的并行化计算。将本模型与Mie散射理论及T矩阵法进行了对比验证，并分析了模型的并行计算性能。结果表明，并行MRTD散射计算模型与Mie散射理论、T矩阵法的模拟结果一致性较好；并行计算技术可显著缩短模拟时间，提高运行效率；电磁场分量同时交换的并行设计方案的效率略高于仅交换磁场分量的方案；随着使用CPU核数的增加，程序的并行加速比随之增大，但单核运行效率却略有降低。随着粒子尺度参数的增加，单核计算效率随之增加；复折射率的改变并不会显著影响并行计算效率。

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段鹏飞   桂特特   陈飞   杨春曦   别玉  

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固定光口聚光太阳能系统具有宽带集热温度、无需跟踪装置、没有机械运动、易于集成构建、运行状态稳定等特征，因此本文针对圆形吸收体太阳能复合抛物聚光器（CPC）关键部件面形结构进行了研究，并对其面形结构进行了应用。理论构建了圆形吸收体CPC面形结构模型，并获得其解析解；采用光学设计软件TracePro验证了所构建理论模型的光学特性；应用圆形吸收体CPC面形光学特性，构建了CPC耦合的太阳能集热系统，并建立了其光学特性计算方法；针对所构建系统的光学特性进行了数值计算，结果表明所构建的系统较真空管太阳能集热系统有效提高了采光量，平均提高了34.57%。

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彭波   钟昆   李中云  

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以高斯光作为参照，实验研究了携带不同拓扑荷数的拉盖尔高斯（LG）涡旋光在浑浊水下环境的传输行为。结果表明，在水体比较浑浊（即衰减长度≤0.118m）时，拓扑荷数较大的LG光束具有更强的水下传输能力。但是，就透射光束的能量密度分布而言，则是传输距离决定着最佳的拓扑荷数，且与水体浑浊程度无关。本文的实验方法和实验结果对LG涡旋光在水下光通信、水下目标探测等领域的应用，具有潜在的指导意义和工程价值。

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杜志强   张黎明   司孝龙  

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为模拟大面积空间太阳光辐照环境，本文提出一种新型投影式太阳模拟系统设计方法。根据光学扩展量理论分析系统的能量传递过程，采用4个短弧氙灯阵列作为光源，设计物方远心投影系统实现了大面积均匀照明。通过Zemax软件模拟仿真及实际系统测量，验证了系统设计的合理性。实验结果表明：太阳模拟器的有效辐照面尺寸为1m×1m，辐照度可达1263 W/m2，且辐照面不均匀度优于±4.82%，为卫星载荷的空间环境试验提供准确可靠的太阳光辐照，弥补了传统大型太阳模拟器的体积大、造价高的局限，促进了空间环境模拟技术的多样化发展。

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周奕帆   程强  

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将物体表面视为漫反射或镜反射表面，有时会给物体的温度检测及传热分析带来严重误差。双向反射分布函数 (Bidirectional Reflectance Distribution Function, BRDF) 能更准确地描述实际物体表面的辐射特性。因此，为了精确计算介质辐射特性参数，本文考虑了实际物体表面BRDF的影响，利用光谱半球反射率、半球透射率、法向反射率和法向透射率等检测信息反演一维平板内介质辐射特性参数。文章采用DRESOR (Distributions of Ratios of Energy Scattered or Reflected) 法计算了一维平板内的辐射传递正问题，并用粒子群算法(Particle Swarm Optimization, PSO)反演了介质和表面的辐射特性参数，进而将该方法分别应用于吸收散射介质、强散射介质和强吸收介质三种情况下辐射特性参数的反演。研究表明，反演结果与给定初值相吻合，因此，该方法可用于反演一维平板内介质和表面辐射特性参数。

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李孟奇   谭智勇   邱付成   王长   万文坚   曹俊诚  

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以太赫兹（THz）量子级联激光器（QCL）为光源、低温热辐射计（bolometer）为信号接收端，采用可旋转和平移运动的二维扫描平台搭建了反射式THz快速扫描成像系统；通过计算机控制扫描平台旋转和平移的连续运动，实时获取探测信号强度和样品的位置信息，成功实现了对直径80 mm圆形区域的快速扫描成像，扫描时间5 s，图像的平均空间分辨率约1 mm，大大缩短了系统的成像时间；此外，成像装置中基于THz分束片的共光路设计，可有效减少系统光路元件，为进一步缩小成像系统的体积奠定基础。

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张智南   李立波   胡炳樑   陈洁婧   高晓惠   杨凡超  

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静态迈克尔逊干涉仪为一种实体式像面干涉仪，采用像面干涉技术可以解决干涉光谱成像仪大视场的技术难点，然而由于静态迈克尔逊干涉仪的固有特点，在采样过程中会引入光程差的非线性误差，导致无法进行光谱复原，因此需要对非线性误差进行修正。本文分析了非线性误差产生的理论模型，并提出了基于数值拟合的非线性干涉光谱数据重构算法，提出了数学模型并进行了仿真验证。仿真结果表明，采用数值拟合的重构算法可成功复原出目标光谱，消除非线性干涉误差，同时使用柯西色散公式拟合的重构算法的光谱复原精度更高，更能准确还原出目标的光谱信息，吸收峰处的反演光谱误差小于0.7%。

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李密   胡浩   高清松   王君涛   章健   邬映臣   陈小明   周唐建   徐浏   唐淳   赵娜   刘鹏   许晓小  

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本文开展了二极管端面抽运Nd:YAG复合陶瓷板条的理论设计，并制作了双浓度掺杂的Nd:YAG复合陶瓷板条。在二极管总抽运功率为18.06kW时，通过激光放大器双通提取了7.08kW的激光功率，光光转换效率高达39.2%，单程传输的退偏振大约3.2%。根据实验结果可知：Nd:YAG复合陶瓷板条对提高板条激光器的输出功率和减小退偏振具有显著的效果。

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单斌   梁勇奇   李恒年  

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针对空间高轨目标运动信息难以获取的问题，研究了在光度观测下实现目标姿态和角速度估计的算法。基于目标形状反射以及太阳、地球和空间目标三者的运动关系建立了空间目标的光度量测模型，分析了姿态角、角速度和目标形状作用下的光度观测数据特征及变化规律。通过对姿态角以及自旋角速度变化率的随机噪声描述建立目标姿态角与角速度的运动学模型，实现对姿态和角速度的联合估计，并探讨了算法对姿态角缓变机动时的自适应估计能力。仿真表明，光度曲线对姿态与角速度敏感，基于本文光度观测方案可实现未知的姿态角与自旋角速度估计;算法具备在姿态角和角速度缓慢变化的自适应估计能力，但随着目标侧面数增加角度估计误差增大且算法收敛速度变慢。

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金云声   张兴卫   谭福利   赵剑衡   孙承纬   杨华  

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脉冲激光作用下冲量测试方法中，激光干涉法已有应用，但其测量精度和可靠性方面，仍有提升空间。本文将激光干涉光路应用于冲量摆冲量测试装置中，分析了可通过优化而降低的主要测量不确定度，在测量过程中给出了相应的处理方法。在对干涉实验数据进行处理过程中，本文在利用累计峰值个数来计算最大摆角的常规方法之上，新增加了一套独立、互补的数据处理方法，使其具有双精度测试效果，可通过相互比对的方式，提高数据的测量精度，并且由于新增处理方法的特点，采用两种方法结合的方式，可使适用范围得到明显延伸，提高了测量的可靠性。

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袁文佳   沈伟东   章岳光   郑晓雯   沐雯   方波   杨陈楹   刘旭  

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本文根据分振幅光偏振测量仪系统要求设计与制备了一种差分相移介质分束镜。分束镜要求45度角入射情况下，在波长1064nm处，分光比为50%/50%，且s光与p光透射比为0.268，同时反射和透射的相位延迟满足关系式Δr?Δt=π/2。用离子束溅射沉积方法制备了分束镜和背面减反膜，实验结果与设计值吻合，在1064nm处系统矩阵行列式的归一化值为0.978。多层介质薄膜分束镜不受基板和膜层材料，以及入射角和工作波长的限制，具有更广泛的应用。

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郑翔   赵柏秦  

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针对周向探测系统对探测激光光束发散角大小和能量均匀分布的要求，提出了一种基于非球面柱透镜阵列的分区探测方案。探测系统光源为快轴准直的半导体激光器阵列，激光慢轴由非球面柱透镜阵列进行配光。本文提出了平行光线光源近似方法来简化复杂的高斯光束相关计算，并最终得到非球面曲线方程。应用上述方程确定的非球面柱透镜阵列，得到发散角可调且功率密度关于弧矢面平面角均匀分布的出射光束，均匀度可达98.64%。为减小光学系统公差的影响，本文设计了波浪型结构透镜阵列。通过误差分析可知：透镜材料的折射率误差只影响发散角的大小而不影响配光的均匀性；波浪型结构有效地避免了透镜阵列的楔形结构，减小了制造难度和制造误差；线光源长度与透镜周期对应，使得装配时透镜偏心和倾斜产生的公差影响减弱。

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段锋华   王先华   叶函函   蒋芸   吴浩  

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用于研究气候变化遥感卫星必须实现CO2高精度测量，气溶胶和云散射是影响大气CO2反演精度的主要环境因素。本文通过将主成分分析的统计方法和光子光程概率分布的PPDF方法相结合，以主成分分析方法解决大气CO2反演中的先验值的问题，避免由于偏差过大而在运算过程中无法接近真值的困难，以三层PPDF模型，解决由于大气中云和气溶胶散射引起光子路径变化而导致的吸收谱线的变化。结果表明通过两种方法的联合，使得反演精度得到明显提高，从对2013年塔克拉玛干地区GOSAT数据反演结果上看，单一的PPDF方法方差为3.5，两种方法相结合的方差为1.4，而日本国立环境研究所（NIES）产品方差为1.6。

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李双双   赵高鹏   王建宇  

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针对复杂场景下单一颜色特征鲁棒性差、存在类目标干扰及目标尺度变化的问题，提出了一种基于特征融合和尺度自适应的干扰感知目标跟踪方法。首先综合目标、邻域背景、类似干扰区域的RGB颜色特征和改进的HOG特征计算得到干扰感知目标模型，其次在搜索区域内逐个像素点计算目标概率图，在此基础上通过进行密集采样得到候选目标，利用目标概率图的概率值与距离值进行加权，同时定位目标和类似干扰，并更新目标模型；然后采用RGB直方图建立尺度模型，从当前帧图像上截取不同尺度的图像块并计算其RGB直方图，通过与尺度模型比较，获得最优尺度估计并更新尺度模型。实验结果表明，本文方法对复杂场景下的类目标干扰、局部遮挡、尺度变化等均具有很好的适应性，同时在距离精度、重叠精度等指标上优于对比算法。

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刘盛盈   刘震涛   吴建荣   李恩荣   谭诗语   韩申生  

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基于稀疏约束的鬼成像光谱相机，能够单次曝光获得目标场景的三维空间光谱数据立方体。但是，由于不同波长的散斑场在探测器的同一位置处，使得仪器的光谱分辨率和信噪比受到限制。为了解决上述问题，本文提出了利用平场光栅分光将不同波长的光场在探测面上错开一定距离的系统方案，从而实现基于平场光栅的稀疏约束鬼成像高光谱相机。通过对系统成像过程的理论推导，得到了系统的关联函数，并通过实验和数值模拟验证了理论推导结果。在保证原先光谱相机优点的同时，基于稀疏约束的鬼成像高光谱相机可以分别调控光谱分辨率和空间分辨率，实现可控的信噪比。此外，今后还能够根据不同波长的光场特性来优化测量矩阵，从而提高图像恢复质量。

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刘春娟   杨超山   连乐   徐晓瑞   胡延伟  

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摘要 为了优化光栅的性能，提出一种基于CMOS兼容性制造工艺的改进型包层调制光栅结构。该结构通过调整光栅齿的位置来改变波导中传输光的耦合率，最终达到改善光栅的反射带宽、消光比、输出功率等性能参数的目的。利用耦合模理论分析了改进型光栅中结构的变化对其耦合率、反射带宽和输出性能的影响，同时利用有限元方法进行了数值仿真。结果表明，布拉格光栅的反射带宽由0.9nm减小到0.3nm,消光比ER（绝对值）从29.2dB增加到35.1dB,耗散到包层的光功率从5.99×10-5W减小到3.13×10-5W，因此达到了改善光栅器件性能的目的。该工作对调制型光栅的改进和优化光子器件的灵敏度、滤波特性等性能具有一定的参考价值。

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胡明勇   李明杰   赵奇   范二荣   封志伟  

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随着工业上对小尺寸物镜的视场需求不断增大，且必须解决畸变成像问题。设计相对口径为1/5，焦距6mm，125o视场角的大视场针孔物镜系统。该结构在50 lp/mm时的所有视场MTF均大于0.5，成像达到衍射极限，但全视场畸变率达到-46%。根据光学成像理论和图像处理技术，利用点阵样板，计算光学中心和畸变系数，建立畸变校正模型，设计校正算法。将线性成像模型与畸变校正模型相结合，建立畸变校正率标定方程。求得畸变校正率达到96.17%，并将本文校正方法与其他方法进行了对比分析。结果表明，该方法简单易行，基本满足工业上的需求，广泛适用于大视场镜头的成像畸变校正。

       PDF全文 (下载：1)        光学学报 ，2017年第37卷第5期 pp.0522002      

王敏   赵金宇   陈涛  

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恒星识别以及卫星目标检测识别是空间监视系统的重要应用之一。由于星图图像点目标成像的特点以及大量背景恒星的干扰，星图中用于目标识别的特征难以提取，因此目标的位置是实现目标识别的关键特征。高斯曲面拟合方法是使用较为广泛的目标质心提取算法之一，本文通过理论分析和试验表明传统高斯曲面拟合方法对运动卫星的定位存在较大误差。为此，本文提出了各向异性的高斯曲面拟合模型，该模型通过使用两个不同的高斯模糊参数和旋转因子，可以捕捉目标不同方向的各异特征，适合卫星由于运动造成的随机方向模糊。仿真试验和真实数据试验表明，本文方法的总体定位精度可分别达到0.008和0.04，能够准确提取星图目标的质心，较传统方法有较大提高。

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胡康   毛钱萍   赵生妹  

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循环差分相移量子密钥分发协议在不需要监控窃听者干扰状态下保证了密钥的安全。但是现有循环差分相移量子密钥分发协议常用弱相干光源来代替完美单光子源，并且需要使用光子数目解析探测器进行探测。考虑到使用探测器诱骗态的方法可替换光子数目解析探测器，获取发送脉冲信号的单光子特性，且预报单光子源具有较弱相干光源更好的性能，本文提出了一种基于预报单光子源和探测器诱骗态的循环差分相移量子密钥分发协议，简称HSPS-DD-RRDPS-QKD协议。论文详细地推导了协议的密钥率，并给出了相关的数值仿真，同时分别与使用弱相干光源和探测器诱骗态的循环差分相移量子密钥分发（WCS-DD-RRDPS-QKD）协议和诱骗态的BB84协议进行了性能比较。结果表明，随着脉冲序列长度L的增大，其密钥率和最远传输距离都相应的减少；当脉冲序列长度L=16时，HSPS-DD-RRDPS-QKD协议较WCS-DD-RRDPS-QKD协议，安全通信距离约提高了100km，密钥率提升了近一个数量级；当系统错误率为9.5%时，本文提出的协议的密钥率相较诱骗态的BB84协议提升了近2个数量级。

       PDF全文 (下载：7)        光学学报 ，2017年第37卷第5期 pp.0527002      

宗方轲   张敬金   雷保国   郭宝平   杨勤劳  

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针对传统X射线门控微通道板（MCP）分幅相机利用针孔阵列获取目标图像时视角不一致问题，本文提出了一种单一视角X射线变像管分幅方法实现目标图像视角的同一性。本文利用电子束团在电子光学交叉点所携带信息的全息性和可分割性，设计了一种单一视角多幅输出图像的静电聚焦变像管，输出端配接快门选通MCP分幅单元，实现图像选通和增强功能。这种分幅变像管与传统门控MCP分幅管相比，既能实现图像视角的同一性，又可以避免直穿光激发荧光屏的对输出图像的影响，具有更高的信噪比。所设计的分幅变像管阴极有效工作直径40 mm，输出荧光屏直径40 mm，放大倍率为1.29，中心理论空间分辨率达到60 lp/mm，边缘空间分辨率达到26 lp/mm，其分幅曝光时间特性由快门选通MCP分幅单元的选通脉宽决定。该方法为实现X射线分幅相机视角同一性给出了一条有效途径。

       PDF全文 (下载：2)        光学学报 ，2017年第37卷第5期 pp.0523001      

张勇   司福祺   李传新   曾议   刘文清   周海金  

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中国燃煤烟气成分复杂，设备维护难度大、维护费用昂贵，造成烟气汞监测困难。为了克服上述问题，采用横向塞曼原子吸收法实现燃煤电厂烟气汞在线监测。处于1.5T强磁场中的自然汞灯光源，因塞曼效应使得253.65nm共振吸收线分裂为π和σ^±组分，通过汞原子对两线偏振光不同的吸收特性实现干扰气体(NO2、SO2等)和颗粒物等干扰背景的精确校正，系统的探测下限为66.3ng?m^3 。当烟气中NO2的浓度不高于509ppm，SO2的浓度不高于183ppm时，系统的汞检测不受影响。对燃煤电厂的烟气汞排放进行连续一周的监测，平均浓度为8.3μg/m^3，最大值为19.4μg/m^3，均低于国家标准的规定值。实验结果表明，烟气汞在线监测系统可对烟气中的干扰气体以及颗粒物等进行精确背景校正，实现烟气汞的准确测量；满足我国复杂烟气环境下的汞在线监测。

       PDF全文 (下载：1)        光学学报 ，2017年第37卷第5期 pp.0501002      

陈育斌   王泽锋   顾博   陆启生  

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首次报道了基于空芯光纤的1.5μm光纤气体拉曼激光放大器。实验中以一个1.5μm波段的可调谐DFB激光器为种子源，输出的连续波种子激光与1064nm微芯片激光器输出的脉冲泵浦激光通过双色镜一起耦合进充乙烷气体的空芯光纤中，通过乙烷分子的受激拉曼散射实现了高效率的1553nm拉曼激光输出。种子光的注入大大降低了受激拉曼散射阈值，从而将拉曼光-光转换效率提高到47.5%。本文为实现高效率的光纤气体拉曼激光输出器提供了一条有效的技术途径。

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谭志国   欧建平   张军   何杰  

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TOF（Time of Fight，飞行时间技术）或结构光等深度传感器获取的深度图像包含大量的噪声，采用常规图像去噪方法难以达到理想效果，提出一种根据深度图像深度值进行分层的去噪算法。文中首先对深度图像实现噪声强度的估计；根据噪声强度以及深度图像的探测距离范围，确立图像的深度层级（距离选通门的大小），得到分层级的深度图像；而后，对每一层级的深度图像进行去噪；最后，对分层级的图像进行拼合，合成完整深度图像。文中实验结果表明，所提算法能去除图像中不确定性干扰噪声的同时，也能较好地保持图像中目标、景物的原始细节以及边缘信息。

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殷金英   郑宇浓   杨洪艳   周真  

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基于分形理论，生成了高、低相对湿度下典型形态包覆水层碳黑团聚物，分析了相对湿度与碳黑粒子等效折射率和半径之间的关系，得出包覆水层碳黑粒子半径随相对湿度的增加而显著增大。采用壳层米理论（Coat-Mie）验证了有效介质理论Maxwell-Garnett（MG）结合T矩阵（MG-T）方法计算包覆水层碳黑粒子辐射特性的准确性，计算结果表明MG-T理论和Coat-Mie理论方法的计算结果基本吻合。利用MG-T方法计算了两种典型形态包覆水层碳黑团聚物辐射特性，结果表明：随着空气相对湿度增大，密实状团聚物辐射特性远大于枝节状团聚物辐射特性; 在空气湿度大于50%时水层厚度的增加使得碳黑团聚物粒子半径增大，两形态碳黑团聚物辐射特性均显著增大，碳黑粒子半径增大是使得其团聚物辐射特性显著增大主要因素。

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周达标   王德江   霍丽君   刘让   贾平  

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长波红外探测器经常被用于机载红外预警系统中，常受严重的非均匀性噪声干扰。为了校正探测器的非均匀性，补偿辐射响应非线性，提出了一种基于梯度场景的非均匀性校正方法。首先，给出了探测器辐射响应非均匀性的观测模型；其次，以标准黑体和梯度场景作为参考源，在理论上推导出校正系数表达式；最后，利用原理样机进行了外场实验，并探测民航客机目标。实验结果表明：与基于黑体的两点校正方法相比，利用本文方法进行非均匀性校正后的图像，局部标准差峰值由8.57降低到2.39；对于相距50.64 km的空中客车A319型客机，目标的信杂比由4.87提高到11.22。本文算法可以有效降低图像局部标准差，适用于机载红外预警系统。

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蔡勋明   赵晶云   童红   罗姣莲   杨吟野   李林福  

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径向偏振矢量光束在被高数值孔径透镜聚焦时，使用环行光阑能强化光场轴向分量，缩小聚焦斑的尺寸。 相位板能对光场相位进行调制，从而改变聚焦区域光场的分布。结合光阑和 相位板器件可同时实现对光场聚焦区域位相和强度分布的调制，从而获得极小的聚焦斑。利用一个半径较大的环形光阑使得聚焦区域产生较强的轴向电场分量，用半径相对较小的环形光阑结合 相位板在聚焦区域形成轴向电场分布，但电场振动方向与半径较大的环形光阑产生的轴向电场反向，从而使得半径较大的环形光阑在聚焦区域形成的聚焦斑被整形，在一定条件下可使得光场聚焦斑尺寸大为缩小。研究表明相比单独使用环形光阑的情况，这种方法可使得光场聚焦斑尺寸缩小超过40纳米，得到小于光波长三分之一的聚焦斑。

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廖九零   高万荣  

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光谱编码显微镜(Spectrally encoded microscopy, SEM) 使用一个衍射光栅和光谱分析装置来获得显微图像。样品上不同的位置被不同的波长照明，通过对反射光光谱进行解码来得到空间信息。本文研制了一个基于扫频光源和平衡探测的小型光谱编码显微镜(compact spectrally encoded microscopy, CSEM) 。在没有放大器的情况下，一个固定增益的平衡探测器被用来探测较弱的样品光。通过对一个1951USAF 分辨率测试靶成像来测量系统的横向分辨率。对离体猪小肠组织和在体手指皮肤成像来验证生物组织成像性能。结果表明，采用CSEM具有对生物组织实现深度分辨成像的能力。

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吕洁   朱文越   蔡俊   青春  

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选取随船观测的三亚地区2016年1月6日至2016年1月9日连续4天的折射率结构常数及温度、风速、相对湿度三种常规气象参数，基于后向传播神经网络和逐步回归理论，分别建立两种模型对进行了连续3天的估算。结果显示，估算结果在变化趋势及量级上均符合近海面光学湍流的一般特征和变化规律，能表现出湍流的基本日变化特征，整体相关系数分别为0.8661和0.8496。选取了平均绝对误差（MAE）、平均相对误差（MRE）等统计量衡量估算结果，分析表明，两种方法均能准确地估算出近海面的，但在夜间弱湍流发生时表现欠佳，估算值略高于测量值，进一步提高估算的准确度需要改进模式在夜间的估算效果。

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孙俊阳   孙俊   许传龙   张彪   王式民  

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基于光场成像技术的场景三维深度重建，需标定光场相机的几何参数。本文提出了一种基于原始光场图像的聚焦光场相机的标定方法。拍摄了标定板不同旋转角度的原始光场图像，根据图像上像点与虚拟像点（像点关于微透镜的共轭点）的共轭关系，计算得到了虚拟像点的坐标，根据标定板上角点与虚拟像点的共轭关系，建立了聚焦光场相机标定模型，利用Levenberg-Marquardt算法求解标定模型，开展了标定实验,比较了所提方法与基于全聚焦图像的标定方法的标定参数，结果表明：原始光场图像与全聚焦图像对应的虚拟像点（角点关于主透镜的共轭点）之间的误差在21个像素以内，角点的标定误差小于3%，基于原始光场图像和全聚焦图像方法获得的结构及外部参数具有较好的一致性，证明了基于原始光场图像的标定方法的可行性。

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王珊   徐晓  

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摘要：本文以双目立体视觉理论为基础，采用基于模仿人眼的双目单视面所给出的规律，设计出一套简单的三维重建算法。为了利用双目单视面的原理，采用两个光轴交叉放置的相机，来拍摄物体。对所得的两幅图片进行坐标转换，将图像坐标转换为角度坐标，然后在球坐标域进行特征匹配，对得到的匹配点进行曲线拟合，将拟合得到的点转换到空间域，进而得到目标物体的三维模型。实验结果表明，此匹配算法可以准确确定目标物体的位置，而且此算法计算复杂度比较低，后期的数据处理采用分段匹配的方式，使得坐标转换以后得到的目标物体的三维模型准确且稠密。

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张恒   李思坤   王向朝  

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提出了一种基于分离变量法的极紫外光刻三维掩模衍射谱快速仿真方法，在保证一定仿真精度的前提下提高了仿真速度。该方法将三维掩模分解为两相互垂直的二维掩模，对两二维掩模采用严格电磁场方法进行衍射谱仿真并将结果相乘以重构成三维衍射谱。以6°主入射角，45°线偏振光照明下，22 nm三维方形接触孔掩模为例，在入射光方位角0°到90°变化范围内，相同仿真参数下，该方法的仿真结果与商用光刻仿真软件Dr.LiTHO的严格仿真结果相比，图形特征尺寸误差小于0.21 nm，仿真速度提高约65倍。在上述参数下，该方法与Dr.LiTHO的域分解方法及基于掩模结构分解法的快速方法相比，仿真精度和速度均提高1倍以上。该模型无需参数标定，适用于矩形图形的三维掩模快速仿真。

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赵鑫   喻虹   陆荣华   谈志杰   韩申生   曹清  

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X光傅里叶变换关联成像的赝热光源是通过随机孔屏调制X光获得，本文基于统计光学分析了调制后的X光散斑场的统计特性，并通过数值模拟分析了随机孔屏参数对散斑场特性及成像质量的影响。结果表明，随机孔屏引入的相位差变化为π时，关联成像对比度达到最优值，对于振幅型随机孔屏，成像对比度随着占空比的减小而增大，对于相位型随机孔屏，成像对比度随着占空比的减小而减小。实际X光傅里叶变换关联成像系统中使用的复振幅型随机分布金属孔屏，通过选择合适的透过率和占空比可以实现高对比度关联成像。

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张岩   刘晋宏   马荣   王丹   韩宇宏   张俊香  

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对应于碱金属原子吸收线的非经典光是量子信息网络中重要光源之一，近年来受到人们的广泛关注。而对应于铯原子D1 线的非经典光场由于其独特波长在固态量子信息网络中有重要应用前景。我们采用连续单频钛宝石激光器作为光源，将输出的锁定于铯原子D1 线的894.6 nm 激光通过外腔倍频腔产生447.3 nm 蓝光，再用于泵浦由周期极化磷酸氧钛钾晶体作为非线性介质的连续简并光学参量振荡器，获得铯原子D1 线的单模正交压缩真空光。 参量振荡阈值为39 mW，在注入泵浦光功率为30 mW 时，利用平衡零拍探测装置测得2.8 dB 正交压缩。考虑到探测效率，光学参量振荡器输出光场的实际压缩度为4.4 dB。

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薛志祥   余旭初   谭熊   付琼莹  

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针对传统高光谱影像低秩表示去噪方法无法保持影像多元几何结构信息的问题，提出一种基于局部超图拉普拉斯约束的高光谱影像低秩表示去噪方法。一方面，在低秩表示模型中增加超图拉普拉斯正则项，保持数据间多元几何流形结构；另一方面，对低秩模型系数矩阵增加稀疏、非负约束条件，进一步提高模型对影像局部信息的保持能力，使得模型不仅能够恢复具有低秩性质的影像信号分量，而且可以很好地保持影像的多元几何结构。在AVIRIS影像和ProSpecTIR-VS影像上的实验表明，所提方法更好地保持了影像的空间和光谱信息，提高了高光谱影像去噪效果。

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唐志列   王洁琳   廖日威   曾亚光   肖化  

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传统的光学投影层析由于受相机感光元件动态范围及曝光时间的限制，对于具有复杂空间结构分布的样品很难获取其完整且精细的三维结构信息。针对传统光学投影层析三维成像系统存在的问题，提出了在传统光学投影层析技术中引入郎伯体光源以及线性化动态范围变换的新方法。使用郎伯体光源照射样品，通过多次曝光分别对样品进行图像采集，获取相机实际响应曲线，线性化处理曲线中非线性响应区域以解决传统“多次曝光动态范围变换”存在的非线性失真和假象问题，然后应用图像融合技术对多次曝光获取的原始图像数据进行融合，运用反投影算法重构样品三维成像，从而获得具有复杂空间结构样品的精细三维结构信息。理论分析与成像结果表明，这种基于光学投影层析的三维结构成像新方法可以获得复杂空间结构样品更多的信息。

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陈斌   贾石   王菊   王文睿   王子雄   于晋龙  

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提出了一种在波长双环路光电振荡器中，利用啁啾压缩和孤子压缩效应产生光窄脉冲的有效方案。此方案能够同时产生双波长的光窄脉冲。利用双环路光电振荡器产生的高质量微波信号(20 GHz)，直接调制到系统中的直调激光器和相位调制器上，产生光脉冲和光啁啾。通过调节直调激光器和相位调制器之间的延时量，使得两部分啁啾变化同步从而获得最大的啁啾率。利用色散补偿光纤和高非线性光纤对光脉冲进行啁啾压缩和光孤子压缩，使得光脉冲最终压窄至1.2 ps。测得20 GHz微波信号的相位噪声为-123.2 dBc/Hz@10 kHz，由此算得光脉冲的抖动为6.75 fs。采用锁相环技术对系统腔长进行有效控制，使光脉冲的长期稳定性得到改善，微波信号在1小时内的频率漂移小于±75.6mHz。

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侯嘉慧   贺达芳   陈晶晶   李春梅   程南璞  

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基于密度泛函理论的第一性原理平面波超软赝势，采用广义梯度近似方法+HSE03对能带及态密度修正，研究AlN1-xPx（x=0，0.25，0.50，0.75，1）合金的晶体结构、电子结构和光学性质。结果表明，随P组分浓度增加，AlN1-xPx晶格常数呈线性递增趋势，AlN1-xPx（x=0，0.25，0.75，1）属于立方晶系，而AlN0.50P0.50属于四方晶系。AlN1-xPx带隙随P组分浓度增加呈先减后增趋势，AlN和AlP是间接带隙半导体，而AlN1-xPx（x=0.25，0.50，0.75）属于直接带隙半导体。P组分的存在破坏了AlN原本的本征值和简并态，改变了电子能带结构。随P组分浓度提高，光学性质曲线向低能区移动，AlN1-xPx介电函数虚部的次强峰逐渐消失。AlN1-xPx（x=0，0.25，0.50，0.75，1）对紫外光可较强吸收，P组分的存在拓宽了可见光吸收范围。

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屈鹏飞   王石语   过振   蔡德芳   李兵斌  

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在固体激光器中，热效应会同时影响抽运光和振荡光的空间分布。本文研究表明，对于端面抽运固体激光器而言，通常存在一个特定的抽运功率区间，使抽运光与基模振荡光在热效应的作用下，在增益介质内部高度重合，激光器效率和光束质量得到大幅度提升。利用这一特点，本文设计了一种激光器，在抽运功率为105w至115w区间内，实现了抽运光与基模振荡光空间分布的高度重合，激光器光束质量因子小于2.3。在此区间外，激光器光束质量因子迅速增加到3以上。本文最后提出一种计算上述抽运功率区间的优化算法，在端面抽运固体激光器中，可以快速寻找到理想的抽运功率区间，并与上述实验进行对比，使用该方法寻找到的抽运功率区间与实验所得到的区间高度吻合，相对误差低于5%，可靠性高。

       PDF全文 (下载：0)        光学学报 ，2017年第37卷第5期 pp.0514001      

颜健   彭佑多   程自然   谭新华  

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为了实现聚光器镜面安装误差的快速校准，设计一种螺纹副与球铰副组合的镜面支撑-调节结构，实现调节量的准确控制。提出了镜面单元位姿(轴线矢量和顶点位置)的快速测量方法和轴线矢量误差的定量校准方法。首先，应用摄影测量方法确定镜面单元表面的3个特征点(构成三角形)坐标，建立镜面单元位姿，球铰中心与特征点坐标三者关联的数学模型，实现镜面单元位姿的快速测量。而后，结合镜面单元的调焦过程，提出三转一移刚体运动(三次绕轴旋转和一次平移)来等效镜面位姿误差，建立镜面单元位姿与螺栓调节量的关联模型，实现镜面单元轴线矢量误差的定量校准。通过在SolidWorks软件建立的虚拟调焦实验和室内的金属平板位姿调节实验，验证了镜面单元新支撑-调节结构的便捷性，以及轴线矢量定量校准方法的有效性。提出的镜面单元校准方法不受反射镜几何形状的限制，具有广泛的适用性。

       PDF全文 (下载：2)        光学学报 ，2017年第37卷第5期 pp.0522001      

白先勇   王怡然   张志勇   冯志伟   邓元勇   刘四清   季凯帆   郭晶晶   张洋  

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平场测量可以扣除日冕仪系统中的不均匀性，是日冕仪数据定标中的必要步骤。本文提出一套基于乳白玻璃测量日冕仪平场的装置和方法，并开展了相关模拟和实地测量以验证该方法的可行性。首先，模拟了太阳经乳白玻璃后在日冕仪视场内的均匀性，模拟结果表明其均匀性为99.98%，十分接近理想的均匀面光源。其次，利用该方法测量了12cm地基日冕仪的平场，测量结果显示该方法可以测量出日冕仪系统的不均匀性，如相机的条纹，平场改正后的结果符合日冕和天空背景亮度的径向分布。最后，为评价乳白玻璃平场的有效性，我们将其和天空平场进行了对比，二者相关系数为99.94%，线性拟合的斜率为1，具有很强的相关性。

       PDF全文 (下载：2)        光学学报 ，2017年第37卷第5期 pp.0523002      

吴量   刘艳红   邓瑞婕   闫智辉   贾晓军  

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光场的偏振分量和原子的自旋分量均利用斯托克斯算符来描述，能够直接相互作用；并且光场偏振分量的测量不需要本地振荡光场。我们理论分析并且实验制备了795nm的两组份偏振纠缠光场。首先利用两个简并光学参量放大器和光学分束器产生795nm的两组份正交纠缠光场；然后将它们分别和两束强相干光在两个偏振分束棱镜上耦合得到两组份偏振纠缠光场。在1.8MHz到6.5MHz之间， ，得到了两组份偏振纠缠纠缠态。当分析频率大于3MHz时， 达到0.5左右。该非经典光源可以应用于未来的量子存储，并且可能用于实现量子通道和量子节点之间、两个量子节点之间的纠缠以及量子态的传输。

       PDF全文 (下载：0)        光学学报 ，2017年第37卷第5期 pp.0527001      

朱志绿   李连煌   郭福源   李维弦  

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基于扁椭球面坐标系下非傍轴高斯光束电场分布表达式，给出非傍轴LG10模高斯光束远场的电场振幅分布表达式，分析了非傍轴LG00模和LG10模高斯光束远场的电场振幅分布特性，计算了非傍轴与傍轴高斯光束远场电场振幅分布的匹配效率，并指出当扁椭球坐标系的半焦距远大于波长时，非傍轴LG00模和LG10模高斯光束远场的电场振幅分布趋近于傍轴LG00模和LG10模高斯光束远场的电场振幅分布。

       PDF全文 (下载：1)        光学学报 ，2017年第37卷第5期 pp.0526002      

屈若媛   侯立平   冯翔   王志吉   吴侃   邹卫文   陈建平  

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本文探讨了一种能够在接触面施加恒定压力的光纤式衰减全反射（ATR）探头，可用于红外光谱分析系统，如傅里叶红外光谱分析仪（FTIR）。优化后的探头压力在9-11N之间连续可调，每次施加的压力的误差可小于1%。该恒压探头用于测量样品吸收谱时，可以显著减小操作对测量的影响，使多次测量的偏差小于5%。该探头被用于分析NEPE推进剂中安定剂的含量，与已有报道相吻合并极大提升了测量的便捷程度。据作者了解，这是首个具有恒压功能的手持式ATR探头工作报道。

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冯文林   马诗章   彭志清  

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采用高温固相法成功制备了K1-xSr4(BO3)3:xPr3+发光材料。通过X射线衍射(XRD)，扫描电子显微镜(SEM)和荧光光谱分析,研究了荧光样品的晶体结构,形貌与光谱性质。XRD图谱表明所合成的样品具有Ama2的空间点群对称结构。SEM表明颗粒分散度和结晶性好,形貌不规则且表面分布有毛绒状细丝。样品激发光谱的最强峰位于449nm,对应Pr3+的3H4→3P2特征跃迁；发射光谱最强峰位于606nm，属于Pr3+的3P0→3H6跃迁,所发光为红色光。研究发现:当Pr3+的掺杂量为1mol%时,样品的发光强度最强。吸收光谱、漫反射光谱与激发谱呈现良好的镜像关系，计算可得基质晶体KSr4(BO3)3的带隙约为3.10eV。

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蒋欣兰   王胜春   罗四维   黄雅平   戴鹏  

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传统的视频拼接模型和图像对齐方法中，耗时的图像匹配和复杂的光流计算一直是实时拼接的性能瓶颈。本文提出了一种车载前向运动视频的实时全景成像方法，该方法充分利用物理场景的几何结构和列车的运动信息来构造视频的拼接区域，并建立几何模型实现了拼接区域的对齐。整个拼接避免了复杂的图像处理过程，实现了铁路全景图的实时获取，同时也提供了一种轻量级的视频全景索引方式，降低了视频数据的存储和访问开销。

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潘柳华   李中梁   王向朝   张向阳   南楠   陈艳   王瑄   卢宇  

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提出一种随深度变化的色散补偿方法，用以提升频域光学相干层析成像系统的纵向分辨率。该方法利用迭代算法计算出不同成像深度处的色散补偿系数，通过数值计算，得到色散补偿系数与成像深度的关系表达式，计算出各成像深度处的色散补偿系数，利用这些色散补偿系数消除相应深度位置处信号的高阶色散相位，从而有针对性地对系统中参考臂与样品臂引入的色散失配进行补偿，消除色散的展宽效应。理论推导和实验结果表明，光学相干层析成像随深度变化的色散补偿方法对成像深度各位置处的信号，包括成像深度较深位置处的弱信号，均可以进行有效的色散补偿，得到样品更多的结构信息。

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李洋   夏新林   范超   陈学   谈和平  

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以太阳能多孔吸热器等热利用系统为研究背景，针对多孔层表面的红外测温问题，基于反向蒙特卡罗法建立了三维非等温各向异性散射多孔层的红外测温模型，讨论了散射类型、多孔层厚度、基材发射率、孔隙率、孔径等物性和结构参数对红外测温误差的影响，提出了多孔层表面温度的反向计算方法。结果表明：后向散射对高温背景辐射起到削弱作用，从而减小探测温度较高时的误差，但增大了探测温度较低时的误差；高孔隙率(>0.93)会造成测量误差迅速上升；测温误差小于2%时的参数范围分别为多孔层厚度14~27 mm，基材发射率0.33~0.81，孔隙率0.86~0.93，孔径1.5~2.8 mm；直接将红外温度的实验测量值视作多孔表面温度会导致一定误差。

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张海勇   朱义君   张艳语  

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随着可见光多输入多输出（VLC-MIMO）系统收发阵元数增多、阵元间距减小、传输距离变远，出现接收端信号间严重干扰、信道矩阵严重缺秩的问题，导致系统复用率低、信道相关性大。针对这些问题，本文提出以最大干信比最小化为优化目标，通过建立可见光多输入多输出的信道模型，分析收发端阵元法向量倾斜角度对信道相关性的影响，提出选择优化LED法向量倾斜角度来降低信道相关性，最终得到各个LED法向量的最佳倾斜角度。通过比较接收平面的光照度分布，本文所提出的优化方案能有效的降低信号间的干扰，与链路阻塞方式相比性能提高了42dB。

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沈秋   严小乐   刘霖枫   孔繁锵   王丹丹  

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近年来，基于相关滤波的目标跟踪算法因其具有很好的跟踪精度和明显的速度优势，引起了研究人员的极大关注。该文提出一种基于自适应特征选择的多尺度相关滤波跟踪算法，首先提取三种互补特征，通过相关滤波响应图评估各特征的跟踪性能，自适应选择最优特征进行位置跟踪；其次，通过预设响应图阈值作为位置相关滤波模型更新的判断条件，优化模型更新方式；此外，引入尺度相关滤波跟踪器，进一步提高了算法的尺度适应性和跟踪精度。实验部分将该算法和近年来流行的相关滤波及非相关滤波类跟踪算法进行了对比，结果表明该算法在精度上优于其他算法，同时具有53.12fps的实时跟踪速度。

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刘奡   张宇宁   沈忠文   王保平  

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在全息波导近眼显示系统中，微像源发出的载像光波经过准直后,被输入耦合光栅耦合入平板波导，进一步在平板波导上下表面内进行全反射传播，到达输出端后通过输出耦合光栅衍射出波导，最终到达人眼。本文以真实的图像传输为目标，对全息波导光栅的效率、视场角等方面进行理论分析和优化设计，通过激光干涉曝光实验制作了光栅周期为197nm，光栅矢量与介质表面法线方向夹角为26°,厚度为7.5um的全息光栅,光栅峰值效率大于80%。结合波导光学设计，进一步实现了图像的传输。

       PDF全文 (下载：1)        光学学报 ，2017年第37卷第5期 pp.0523003      

何煦   袁理   靳淳琪   张晓辉  

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目的：高分辨率成像光纤束制备工艺不断进步，促使传统高性能光电成像仪器具备“柔性”并大幅缩小体积和重量，但光纤传像束和CCD间的像元耦合离散采样效应导致传统成像质量评价模型存在局限性。方法：论文从光强度余弦分布光信号在光纤传像束、面阵CCD中传递过程出发，建立耦合离散采样系统调制传递函数模型。并基于此研究耦合调制传递函数（Coupled-MTF）的收敛特性、随像元耦合误差的变化规律等。结果：研究表明，若输入信号空间频率与Nyquist频率的偏差为1%，当阵列中包含的像元总数超过1000时，Coupled-MTF接近振荡收敛为固定值。输入信号频率与Nyquist频率的偏差越小，Coupled-MTF振荡收敛速度越慢。Coupled-MTF的振荡幅值在弧失和子午方向不同，与各自方向的像元耦合误差有关。此外，Coupled-MTF随面阵光纤束与CCD像元间的耦合偏差周期振荡，周期理论上为包层直径。结论：结果显示在Nyquist频率及其分频附近的频域，Coupled-MTF在给定空间频率处并非固定值，上述特性有别于传统空不变系统的调制传递函数。

       PDF全文 (下载：0)        光学学报 ，2017年第37卷第5期 pp.0506002      

李健   陈圣波   王羽飞   于岩  

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多角度多源遥感数据之间空间位置的精确配准是遥感数据产品交叉验证、目标双向反射分布特征研究、地表参数多源遥感数据综合反演等研究及应用的基础。美国地球观测卫星（EOS）上搭载的多角度成像光谱辐射仪（MISR）L2级产品投影和存储方式特殊，常用遥感软件不支持将其直接转换到自定义投影格点上，不便于与其它遥感数据进行逐像素精确配准，而间接多步配准会对遥感数据多次重采样，造成信息损失。针对这些问题，在分析其科学数据的成像几何和存储格式基础上，提出了基于自定义投影格点的多角度多源遥感数据空间位置精确配准方法，以EOS MISR L2级产品与MODIS L3级产品的空间位置精确配准为例，分析比较了ENVI、HEG、MRT及本文方法对两种数据投影变化能力的差异。还使用欧洲空间局环境卫星（ENVISAT）的先进沿轨扫描辐射计（AATSR）数据与前两者配准，对本文方法做出进一步验证。本文方法解决了使用常用遥感软件不能直接将MISR L2级产品数据与其它遥感数据进行空间位置精确配准的问题，且对科学数据仅进行1次重采样、避免多次重采样可能造成的信息损失。对于类似多角度遥感数据的空间位置精确配准，本文方法的基本思路和目标同样有效。

       PDF全文 (下载：0)        光学学报 ，2017年第37卷第5期 pp.0528002      

余皓   刘秉琦   张瑜   闫宗群   华文深   胡文刚  

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为了解决氧气A带被动测距中使用高光谱成像系统导致测量实时性差的问题，提出了一种多为了解决氧气A带被动测距中使用高光谱成像系统导致测量实时性差的问题，提出了一种多光谱非成像氧气A带平均透过率测量方法。利用窄带滤光片分别采集目标位于氧气A吸收带及左右带肩的辐射强度信息，以光电倍增管作为光电转换器件，在外场条件下开展氧气A带平均透过率测量实验；建立氧气A带透过率逐线积分模型，通过对比实验测量值与模型理论值验证该方法的可行性。实验结果表明：在100到400米范围内，氧气A带平均透过率测量值与理论值误差在0.146%-1.576%之间，论证了该方法的可行性。

       PDF全文 (下载：5)        光学学报 ，2017年第37卷第4期 pp.0401003      

沈静   熊伟   施海亮   罗海燕   李志伟   胡广骁   方雪静   徐标  

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多普勒非对称空间外差光谱仪用来探测氧气大气带气辉谱线的多普勒频移，反演中高层大气的风速。由风速变化产生的干涉条纹相位发生微小的改变，系统误差导致的相位漂移严重影响了风速反演的精度。双臂式干涉仪与单臂式不同，不仅扩视场棱镜和光栅，空气隔片的热膨胀也会影响干涉图的绝对相位。通过实测不同温度下相位和仿真计算，分析了干涉仪热漂移的原因。在此基础上，提出了一种相位漂移校正的方法，通过线性拟合后求距离，校正由于温度引起的干涉相位的漂移，提取高精度相位频移，从而准确反演风速。结果表明，仿真分析与实测相位漂移具有较好的一致性。通过校正干涉相位的漂移，获得了3.5m/s的风速，与校正前相比风速反演误差得到了极大的改善。

       PDF全文 (下载：0)        光学学报 ，2017年第37卷第4期 pp.0430003      

高贤君   郑学东   刘子潇   杨元维  

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为了提高建筑物提取的自动化程度和精度，本文提出了一种以分割-分类-优化为方法主线、利用偏移阴影分析提高自动化的建筑物全自动提取方法：首先，采用面向对象的多尺度分割方法进行影像初分割；然后，结合支持向量机(Support Vector Machine，SVM)分类将分割结果分为阴影、植被、建筑物、裸地四大类提取初始结果，其中设计了基于偏移阴影分析的样本自动提取方法，首先对阴影和植被进行自动检测，然后对建筑物阴影逆向偏移分析提取建筑物样本、顺向偏移分析提取裸地样本，完成四类样本自动提取；最后，设计了利用阴影的建筑物验证指标——相交边界阴影比率，准确地验证建筑物，剔除无阴影的非建筑物干扰，获取最终结果。大量的实验结果验证了本文算法的有效性，自动化程度得到明显提高，完整度达到85%以上，正确率和综合分数F1均达到90%以上，且仅需要可见光波段影像数据，适用范围广。

       PDF全文 (下载：0)        光学学报 ，2017年第37卷第4期 pp.0428002      

郭力仁   胡以华   王云鹏  

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最大似然估计是提取目标微动特征参数的最佳估计方法，但直接用网格法求解计算量巨大，且激光探测微多普勒回波信号对应的代价函数具有高度非线性，存在多个局部最大值。为此，论文提出均值似然估计与蒙特卡洛结合的估计方法，首先给出了最大似然参数估计的闭合表达，再通过设计压缩似然函数获得全局最大值，最后通过蒙特卡洛法抽样并计算循环均值估计出参数。该方法避免了传统方法中对高精度初始值的依赖和迭代的复杂性，能够实现参数的联合估计。而且，对于多分量微多普勒信号，该方法可在参数估计同时实现各微动分量分离，并不过多增加算法的复杂性。对仿真和实验数据进行估计，结果表明，论文方法在达到近似与最大似然估计性能的同时可有效降低计算复杂度并确保了全局收敛，实现信号的分离和参数估计。

       PDF全文 (下载：1)        光学学报 ，2017年第37卷第4期 pp.0412004      

李洋   夏新林   孙创   范超   谈和平  

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本文提出一种获取泡沫材料孔隙尺度光谱辐射特性分布的思路。首先实验测量了不同厚度的泡沫镍在0.4~2.2 μm波长的法向-半球反射率/透射率，然后采用蒙特卡罗(MC)法对泡沫镍的计算机断层扫描(CT)结构进行孔隙尺度辐射传输建模，最后对比研究了泡沫镍辐射特性随入射光谱和样品厚度的变化，计算得到了泡沫镍辐射特性的孔隙尺度分布特征。结果表明：所建立的泡沫镍孔隙尺度辐射传输模型在计算其光谱辐射特性方面具有有效性。波长增长，吸收率逐渐降低，反射率逐渐升高；样品厚度增加，吸收率逐渐升高并趋于稳定，透射率逐渐降低至0。孔隙尺度辐射特性分布强烈依赖于局部纹理结构，波长1.5 μm时，泡沫孔隙中的平均吸收率是肋筋上的1.5倍，而肋筋上的平均反射率则达到孔隙中的3.7倍。

       PDF全文 (下载：2)        光学学报 ，2017年第37卷第4期 pp.0424002      

张煜林   孔慧华   潘晋孝   韩焱  

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与传统CT相比，能谱CT在一次扫描中能得到物体在不同能谱通道下的投影图像，有利于提高信噪比(CNR)，区分物体的材质。基于光子计数探测器的能谱CT是近年来成像领域研究的热点。由于能谱通道变窄，每个能谱通道内的噪声被戏剧性地增加了。为有效降低通道内的噪声，本文使用基于TV最小化的Split-regman算法进行重建。首先，根据重建模体的先验信息，进行能谱通道的划分。然后，采用Split-regman算法能谱投影数据进行稀疏角度和噪声重建。仿真实验结果表明，基于Split-Bregman算法的能谱CT重建方法能够有效去除能谱通道内的噪声，满足物体材质区分的需求。