李维超   杨艳芳   何英   李红艳   段慧慧  

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依据角向偏振涡旋光束强聚焦有径向分量的结论，修正角向偏振涡旋光束的强聚焦场公式，重新模拟研究了高阶角向偏振拉盖尔高斯涡旋光束经过衍射光学元件和高数值孔径透镜后的强聚焦特性。结果发现在焦平面附近获得了新的三维三光链结构（沿着光轴方向的一条三维主光链和对称的两条三维旁轴次光链）,详细分析了聚焦系统中的光学参数对三光链的影响，进而通过调整相关参数，能得到横向和纵向均对称的主光链和次光链结构。

       PDF全文        光学学报 ，2019年第39卷第08期 pp.0826002      

吴晨   于光   张凤晶   刘宇   袁昱纬   全吉成  

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遥感场景类别的语义词向量与图像特征原型的距离结构不一致问题，严重影响遥感场景零样本分类效果。针对该问题，利用不同词向量间一致性，提出一种基于解析字典学习的语义词向量融合方法，以提升遥感场景零样本分类效果。首先，采用解析字典学习方法，提取场景类别的不同词向量的公共稀疏系数，并作为融合后的语义词向量；然后，同样采用解析字典学习方法，将场景类别的图像特征原型嵌入到融合后的词向量空间，与融合后的词向量进行结构对齐，降低距离结构的不一致性；最后，通过联合优化获得未知类的图像特征空间类别原型表示，并采用最近邻分类器完成未知类别遥感场景的分类。在三种遥感场景数据集和多种语义词向量上进行定量和定性实验。实验结果表明，通过词向量融合可以获得与图像特征原型结构更一致的语义词向量，显著提升了遥感场景零样本分类的准确度。

       PDF全文        光学学报 ，2019年第39卷第08期 pp.0828002      

刘纪彩   赵亚男   张莹   成飞  

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利用克兰克—尼科尔森差分法求解激光场的傍轴波动方程和粒子数速率方程，研究了纳秒超高斯型激光脉冲与富勒烯C60分子的相互作用过程，模拟了不同阶次强场超高斯型激光脉冲在介质中的传播演化情况。当强场超高斯脉冲在C60分子介质中传播时表现出了明显的反饱和吸收光限幅行为，而且脉冲的时空包络形状在传播过程中被明显重塑，由初始入射的具有中心对称性的平顶型时间包络分布逐渐演化成了具有非中心对称的尖顶型的激光脉冲分布，而且脉冲持续时间也缩短了一个数量级；随着输入超高斯脉冲时间阶次的增大，脉冲在传播过程中被吸收的越厉害，出射脉冲的宽度越小。

       PDF全文        光学学报 ，2019年第39卷第08期 pp.0832001      

罗俊伟   刘凯   位祺   黄永清   段晓峰   王琦   任晓敏   蔡世伟  

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本文提出了一种可以同时进行收发工作的集成光电芯片对，是通过在PIN光电探测器（PIN-PD）结构垂直方向上集成垂直腔面发射激光器（VCSEL）结构单元实现的。他们可以同时在两个波段进行收发一体的工作，一端进行805nm波长光信号的发送和850nm波长光信号的接收，另一端进行850nm波长光信号的发送和805nm波长光信号接收。本文主要介绍与优化了在805nm波长处进行光信号发送的一端结构与性能，并且通过仿真证明了结构中VCSEL单元和PIN-PD单元工作时的电学隔离和光学解耦，进一步保证本结构可以同时进行收发一体的工作。

       PDF全文        光学学报 ，2019年第39卷第08期 pp.0806003      

熊怀   唐永兴   胡丽丽   沈斌   李海元  

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以正硅酸乙酯（TEOS）为原料，采用溶胶凝胶法制备SiO2溶胶，通过提拉法涂制多孔 SiO2减反膜，并在多孔SiO2减反膜上涂制一层甲基三乙氧基硅烷（MTES）预聚体。通过疏水的MTES预聚体涂制在多孔SiO2减反膜上，对多孔SiO2减反膜表面进行改性，以提高膜层的环境稳定性。经过表面改性的复合膜层透过率峰值达99.67%，折射率为1.231，水接触角达到123.6°，在相对湿度95%的环境中存放475天后膜层的峰值透过率99.09%，稳定性提高明显。膜层表面平整，激光损伤阈值约为24.5J/cm2。

       PDF全文        光学学报 ，2019年第39卷第08期 pp.0831001      

刘一琛   吴侃   邱高峰   陈建平  

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本文提出了一种基于激光光斑畸变和卷积神经网络的光路气流扰动研究方案。利用卷积神经网络对激光光束在空间传播中受到气流扰动后的光斑畸变进行学习，得到光束传播路径上的气流扰动情况。实验表明，训练后得到的评估参数与光路中的气流扰动（风速）具有强相关性。因此本方案提供了一种短距离、快速、低成本的气流扰动分析手段。

       PDF全文        光学学报 ，2019年第39卷第08期 pp.0801002      

赵春艳   韦玮   张艳娜   张孟   李新   郑小兵  

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为了提升光学卫星遥感器的定标频次，提出了一种基于场地高光谱BRDF模型的高频次绝对辐射定标方法，实现了Suomi-NPP VIIRS的长时序高频次绝对辐射定标。介绍了基于场地高光谱BRDF模型的绝对辐射定标原理，于2018年4月和8月利用场地高光谱BRDF手动测量系统分别对敦煌场的方向特性进行了测量试验，并基于半经验核驱动反演了敦煌场的地表高光谱BRDF模型参数。基于BRDF模型计算了2018年全年VIIRS M1~M11波段的表观反射率，并与卫星观测表观反射率进行了比对验证，结果表明，Suomi-NPP VIIRS遥感器 2018年全年的有效定标频次为51次，其中M1~M7波段的模型计算的表观反射率与卫星观测的表观反射率的相对偏差均小于3.23%。基于场地BRDF模型的高频次绝对辐射定标方法可有效地提高卫星载荷的定标频次，及时跟踪载荷的辐射特性变化。

       PDF全文        光学学报 ，2019年第39卷第08期 pp.0828001      

糜万鑫   马红萍   曹丽丽   楚司祺  

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摘要 采用固相法合成Sr3P4O13:Ce3+,Tb3+荧光粉，通过X射线粉末衍射仪(XRD)、扫描电镜(SEM)和荧光光谱仪分析了其相组成、颗粒形貌和发光性能等。研究结果表明，Sr3P4O13:Ce3+的发射光谱和Sr3P4O13:Tb3+的激发光谱在300~400nm有重叠，近紫外光（290nm）激发下该荧光粉发射出Ce3+的蓝光（300~420nm）和Tb3+的黄绿光（480~500nm）和（530~560nm），当Ce3+浓度为x=0.08，Tb3+浓度y从0.01增大到0.09时，Ce3+的4f→5d电子跃迁将能量传递至Tb3+的5D3和5D4能级，Ce3+发光强度逐渐降低，Tb3+发光强度逐渐增强，表明Sr3P4O13基质中存在Ce3+→Tb3+的能量传递。当掺杂Tb3+浓度为y=0.09时，能量传递效率可高达86.46%。通过CIE色度图可以看出，样品Sr2.61P4O13:0.24Ce3+,0.15Tb3+的色坐标在绿光区域。因此，Ce3+,Tb3+双掺Sr3P4O13荧光粉可作为绿色荧光材料应用在白光LED上。

       PDF全文        光学学报 ，2019年第39卷第08期 pp.0816002      

郭治成   党建武   王阳萍   金静  

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为了解决大多数背景建模算法在光线突变和复杂场景中前景目标检测精度低的问题，提出一种改进Census变换的多特征背景建模算法。针对视频图像易受噪声干扰变化复杂等特点，改进传统Census变换特征值对中心像素的依赖，建立Census模板，保持了Census变换对光线变化鲁棒性。将改进Census变换特征值、图像像素值、更新频数、最近更新时间和动态指数多种特征融合建立了一种新的背景建模方法，利用帧间亮度差自适应选择融合多种特征更新背景模型，依据动态指数衡量背景变化复杂程度，建立不同的更新规则，提升模型对光线突变和复杂场景处理的稳定性。经测试多组标准视频序列，表明本算法检测精度优于其他算法，有效改善了光线突变对前景目标提取的影响，提高了对光线突变和复杂场景的鲁棒性，减少了运动目标的孔洞和像素漂移产生的假前景。

       PDF全文        光学学报 ，2019年第39卷第08期 pp.0815003      

林萍   何坚强   邹志勇   陈永明  

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提出一种基于可见光谱图下多模态词典特征低秩稀疏表示框架下的大豆外观品质判别方法来精确地确定大豆品质等级。首先，提取大豆粒子可见光谱图像的多尺度空间梯度特征和YCbCr颜色空间特征；接着，将上述提取的两种基于视觉梯度和颜色特征分别看成视觉词汇，通过Kernel K-means聚类算法获取视觉词汇在核空间局部分布聚类中心形成视觉词典，视觉词典表示的是图像的语义信息，因此一定程度上消除了异质纲量特征的影响；然后，使用低秩稀疏表示法耦合上述两种基于梯度和颜色相关的模态的词典特征，用于消除高维异质模态词典描述符中的冗余信息的影响。最后，在高维耦合空间中根据样本之间的度量对低秩稀疏耦合表示多模态词典特征编码进行分类。提出的方法从而充分利用多模态多尺度空间梯度特征和YCbCr颜色空间特征来描述大豆粒子外观品质的语义特征归属。实验结果显示：建模集和预测集总的识别精度达92.7%和80.1%，识别精度优于文献中提出基于单一模态的视觉词典特征表示方法，提出的方法为实际大豆精加工中外观品质精细分选工艺提供理论依据和技术支撑，具有良好的应用前景和可观的市场价值。

       PDF全文        光学学报 ，2019年第39卷第08期 pp.0815002      

陈东营   杨远洪   王中亮   刘峰   姜丽伟   全伟   房建成  

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采用基于圆偏振探测光的光纤Sagnac原子自旋进动闭环检测技术，实验测试了无自旋交换弛豫（spin-exchange relaxation-free，SERF）原子自旋陀螺在两种不同泵浦状态下的角速度输入/输出特性，发现SERF原子自旋陀螺输出的非线性现象。基于SERF原子自旋陀螺理论，建立了非线性响应模型并进行了仿真研究，仿真结果与实验测试一致。研究表明SERF原子自旋陀螺的非线性由原子内在相互作用决定，与总电子弛豫率Rtot密切相关。

       PDF全文        光学学报 ，2019年第39卷第08期 pp.0806004      

李卓   李宾  

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在0.6-1.5keV的光子能量范围内设计了一种新型的光栅光谱仪结构，其光学系统包含前置凸柱面镜和凹柱面变线距光栅。针对子午尺寸为30μm(r.m.s)的高斯光源和10米的初始物距，实现了33,000~70,000的分辨能力。这种光谱仪可用于诊断软X射线自由电子激光的辐射光谱，其超高光谱分辨能力可以很好的测量自发辐射放大模式(SASE)的光谱分布和细节。通过对该谱仪系统中的光学像差进行详细的分析和优化，在探测器平面上实现了覆盖整个能量范围的优质“平场”；并且将机器学习算法“支持向量机”引入到系统参数的设计中进行高效寻优，找到实现最佳分辨性能的关键系统参数。同时，将一面弧矢聚焦柱面镜添加到光谱仪光路中以减小光谱成像中的像散问题，实现光谱光强度和探测效率的提升。 关键词 光谱仪；X射线光学；几何光学；光线追迹；衍射理论；像差分析与优化。

       PDF全文        光学学报 ，2019年第39卷第08期 pp.0822001      

孙福盛   韩燮  

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本文以LYTRO相机为例，提出了一种基于微透镜阵列型光场相机的多目标快速测距方法。算法研究过程分为三个部分。第一部分，通过对原始数据点扩散函数计算及色彩恢复的方法，对数据进行超分辨处理及重聚焦序列图像的获取，完成对待测目标的预处理过程；第二部分，在对目标图像进行预处理后，通过贴片的方法，利用三角形定理，提出了一种直接测距法。第三部分，通过超分辨处理对现有的相对测距法进行优化，使原有算法精度大幅提高；同时利用改进型拉普拉斯算子验证了算法的正确性。最后，文章将两种算法结合，得到了一种MLA光场相机的多目标快速测距算法。本文算法可以为光场相机深度获取、三维重建等方面的研究工作提供重要的数据参考及较为精准的评价依据。对光场相机的研究工作具有重要的意义。实验证明，对于少量待测物体，直接测距法精度高，速度快；对于数量较大的待测物体，将直接测距法与相对测距法结合，不但能够保证精度，时效性也会获得较大提高。

       PDF全文        光学学报 ，2019年第39卷第08期 pp.0815001      

毛前军   冯春早  

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多频段超材料完美吸波器的设计在多色光学领域具有重要的意义。本文提出一种多频段金属-绝缘层-金属超材料吸波器，表面电磁响应单元为三圈嵌套的金属环阵列，同时时域有限差分方法被用于计算结构的吸收光谱和电磁场密度分布情况。研究结果表明：结构可以在1.44 μm、2.28 μm和3.25 μm处分别实现98.5%、99.6%和99.9%的吸收，物理机理为磁激元共振的激发。文章系统地分析结构的几何参数对共振的影响，通过改变金属环的直径和高度，可以对不同共振进行独立调控，此外，结构的吸收光谱对入射光极化角度具有很好的鲁棒性。文章进一步分析超材料吸波器的传感特性，结构的最大品质因数高达8.3RIU-1，对应的灵敏度为1.08 μm/ RIU-1，表现出优良的红外传感性能。本文提出的吸波器可以在传感领域取得应用，并为其他超材料的设计带来新的启示。

       PDF全文        光学学报 ，2019年第39卷第08期 pp.0816001      

王洋   朱力强   余祖俊   郭保青  

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为实现高速铁路异物侵限检测系统自动识别轨道区域的功能，本文提出自适应的多尺度边缘检测算法及简化的卷积神经网络来实现高速铁路场景的快速分割与识别。本文通过在霍夫空间计算自适应阈值来减少传统多尺度边缘检测算法中冗余的计算量，提高碎片化区域的生成速度；设计了新的基于边界点权重及面积的聚类组合规则，使碎片化区域快速组合成局部区域。本文对卷积神经网络进行简化以完成局部区域的分类；为了弥补因简化网络而损失的识别准确率，提出对卷积核进行预训练并在损失函数中增加稀疏项来提高特征地图的差异性和可分性。实验结果表明，所提方法在分割精准度、识别准确率、计算时间、人工操作复杂度及系统硬件成本等多对矛盾中找到了有效的平衡点，提高了铁路异物侵限检测系统的自动化程度及工作效率。

       PDF全文        光学学报 ，2019年第39卷第06期 pp.0610004      

章晓伟   覃亚丽   任宏亮   薛林林  

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自2015年实验上观察到光子Lieb晶格中的光局域态以来，Lieb晶格因其存在平坦色散带而逐渐引起诸多学者的关注。本文以最小周期单元包含五个格点的新型Lieb晶格（以下称Lieb-5晶格）为平台，将Lieb-5晶格的格点根据其空间位置分成：中心格点和边缘格点，用光束传输法研究了具有不同强度值的两组格点对异相八极光束传输的影响。仿真结果表明，无论采用格点入射还是非格点入射，当中心格点的强度小于边缘格点的强度（两组格点强度之比为2:3）时，光束在传输过程中始终保持八峰形状，呈现出“强局域”性；否则，在传播过程中光束的八峰结构无法始终保持，入射格点之间的能量随着传播距离的增加周期性的相互耦合，呈现一种“弱局域”性。这是因为Lieb-5晶格特有的拓扑结构产生的几何阻挫性能抑制光束的离散衍射，若晶格的束缚性，光束的衍射效应和异相光束的相互作用达到平衡，则能保持八峰结构，反之光束则不能始终保持八峰结构。

       PDF全文        光学学报 ，2019年第39卷第08期 pp.0819001      

马铭阳   王德江   孙翯   张涛  

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针对红外图像中由复杂背景和目标形态不固定带来的单帧检测暗弱小目标困难的问题，提出了一种先阈值分割粗提取，再多点信噪比精检测的算法。先根据图像中背景的低秩性和小目标的稀疏性，利用鲁棒主成分分析（RPCA）算法分割图像，并对稀疏图像做均值滤波，将滤波结果做阈值分割，粗略提取候选点。再根据小目标的信噪比和能量扩散的特性，统计候选点在邻域内每个像元信噪比，筛选出同时达到虚警率门限和统计数量阈值的目标点，精确检测出小目标。实验表明，在复杂背景下本算法的探测率达到95.6%，虚警率与单像元和邻域像元均值计算信噪比的方法相比，分别降低56.1%和47.1%。

       PDF全文        光学学报 ，2019年第39卷第08期 pp.0810001      

唐天旭   段晓礁   周志政   吴琦  

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在锥束CT系统中，由于不易安置后准直器，未经校正的散射信号会导致测量信号偏离真实值，从而降低图像对比度和信噪比甚至产生伪影。利用散射校正板（Beam Stop Array，BSA）可有效估计射线穿过工件后的散射信号分布。本文将BSA散射校正方法应用于锥束微纳CT系统，通过在X射线源与工件之间放置校正板的方式获取散射分布。首先介绍了基于BSA散射校正的基本原理，给出了具体的实验装置和实验步骤，然后使用自主研制的锥束微纳CT系统对几种工件进行扫描成像，最后从DR投影、重建切片、三维重建图像等多个角度对图像质量进行分析，结果表明，基于BSA的散射校正方法能够有效减少锥束微纳CT系统的散射伪影，改善图像质量，验证了BSA方法应用于锥束微纳CT系统的可行性。考虑到微纳CT射线源能量低、焦点漂移影响大等因素，在散射校正的基础上增加了硬化校正和焦点漂移校正，对图像质量进行了进一步修正。

       PDF全文        光学学报 ，2019年第39卷第08期 pp.0834001      

朱春霖   焦庆斌   谭鑫   王玮   巴音贺希格  

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适用于二氧化碳激光器的亚波长角向偏振金属光栅，在9.6~11.6μm波段需要具有较高的偏振选择特性。为了能够更高效地进行亚波长角向偏振金属光栅的结构设计，提出了分步寻优的基于粒子位置调整惯性权重的粒子群算法(PDW-PSO)，通过调用严格耦合波方法(RCWA)计算衍射效率，进行了光栅结构参数的优化。将PDW-PSO与惯性权重不变的粒子群算法(PSO)和基于迭代次数调整惯性权重的粒子群算法(IDW-PSO)进行了对比，结果表明PDW-PSO具有更快的收敛速度：相比于PSO与IDW-PSO，PDW-PSO的平均迭代次数从89.83次、74次下降到了21.2次；调用RCWA的次数从3144.05次、2590次下降到了224次。进行了波段匹配数对算法影响的分析， PSO与IDW-PSO的RCWA调用次数与波段匹配数呈等倍率增加，而PDW-PSO的RCWA调用次数增加的倍率小于波段匹配数增加的倍率。进行了算法准确性的实验， 在30次运行中，PDW-PSO与PSO、IDW-PSO正确收敛到最优值的次数相近，误差值不超过6.6%；随着粒子数的增加，三种方法的准确性都有所提高，粒子数达到27后基本可以保证收敛到最优。

       PDF全文        光学学报 ，2019年第39卷第07期 pp.0705002      

牟福生   雒静   李素文   单巍   韦民红   汪徐德  

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针对被动多轴差分吸收光谱技术（MAX-DOAS）反演痕量气体SO2中吸收强度弱，易受反演波段和大气气溶胶状态影响的问题，研究了基于地基多轴DOAS的对流层SO2垂直廓线及垂直柱浓度反演方法。通过反演误差对比确定了SO2最佳反演波段（307-330nm），精确获取了差分斜柱浓度。鉴于大气中气溶胶状态是影响SO2等痕量气体反演的重要因素，反演中采用了两步反演方法，第一步通过测量O4气体的差分斜柱浓度反演气溶胶廓线，第二步将气溶胶廓线输入辐射传输模型，利用痕量气体浓度垂直反演算法获取对流层（0-4km）SO2垂直分布廓线和垂直柱浓度。将SO2廓线0-100m反演结果和地面点式仪器数据进行对比，两者一致性较好。研究表明，基于多轴差分吸收光谱技术反演对流层SO2垂直分布及垂直柱浓度是一种有效的手段。

       PDF全文        光学学报 ，2019年第39卷第08期 pp.0801001      

李炎炎   高彦泽   李卓   杨苏辉   王欣   张金英  

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延时技术在光通信、激光雷达和光电探测等领域运用广泛，由于光纤延时具有抗电磁干扰能力强、受环境影响小、延时抖动小等优点，近年来发展迅速。本文采用17个光开关与16段不同长度的光纤级联的方式，搭建了一套可编程光纤延时系统，可实现延时范围0-65535 ns，步长1 ns，数据刷新率可达100 Hz，延时稳定性0.2 ns，延时抖动小于0.32 ns，整套系统损耗小于31 dB。对可编程光纤延时系统的延时精度、损耗和数据刷新率等特性进行了研究，分析了损耗和色散对延时测量的影响，提出了一种减少延时测量误差的阈值补偿法，弥补了损耗和色散引起的延时测量误差。

       PDF全文        光学学报 ，2019年第39卷第08期 pp.0806002      

李文来   彭泰然   马剑强  

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为了提高变形镜生成贝塞尔光束的质量，探究其影响因素，研究了变形镜致动器环数以及光束入射角对贝塞尔光束质量的影响。当致动器环数从3环提高到5环时，变形镜重构10 μm幅值锥形相位的残差均方根值从70 nm降低到26 nm，变形镜圆顶角对光束质量的影响得到改善，生成的贝塞尔光束轴向光强分布更接近理想分布，证明提高变形镜致动器环数可有效提高贝塞尔光束质量。另外，采用入射角15°、30°、45°的光束生成贝塞尔光束，实验结果表明，生成的贝塞尔光束质量良好，不受光束入射角影响。本文为变形镜生成高质量贝塞尔光束提供了建议和依据，有利于其应用。

       PDF全文        光学学报 ，2019年第39卷第08期 pp.0826003      

毛奥   孙建锋   卢智勇   周煜   许倩   劳陈哲   贺红雨   许蒙蒙  

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结构光照明成像在近距离高分辨率物体三维测量方面具有重要应用。在传统结构光照明成像的基础上，本文提出了隐形结构光三维成像动态背景光干扰抑制技术，对实际目标进行了三维轮廓获取，并对动态背景光的抗干扰能力进行了详细分析和研究。结构光的产生基于激光干涉原理，投射两束正交偏振光束到物体表面，并不产生干涉条纹，接收采用同步相移技术实现结构光条纹的再现。由于采用同步相移的探测技术，同时获得了四步相移条纹图像，有效地降低了背景光的干扰，提升了动态三维成像的能力。本文理论分析研究了隐形结构光的成像原理及动态背景光抑制机理，搭建了实验验证装置，得到了动态背景光干扰下实际目标的三维重建图像，实验结果与理论分析吻合。

       PDF全文        光学学报 ，2019年第39卷第07期 pp.0711004      

刘旻雯   李迎春  

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在自由空间传输的过程中，轨道角动量(OAM)光束会受到大气湍流的影响，其螺旋相位会产生畸变，导致解调后的信号质量下降。为了研究不同湍流条件下大气湍流对OFDM-OAM光信号的影响，本文使用non-Kolmogorov湍流模型，通过改变模型中折射率结构常数 和大气指数 模拟不同情况下的大气湍流，测试OAM光信号经过湍流模型后的解调高斯光强图样、光束强度以及其携带的OFDM-16QAM信号的误码率。实验结果表明non-Kolmogorov湍流模型中 和 的改变会对解调后的高斯光束以及探测到的OFDM信号产生一定的影响，而在发送端进行信道编码可以从一定程度上改善湍流对传输信号的影响。

       PDF全文        光学学报 ，2019年第39卷第07期 pp.0706002      

姚翔   郑锐林   王中跃   李鹏   韦玮  

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光热敏折变（Photo-thermal-refractive, PTR）玻璃因具有在紫外辐射及热处理条件下可实现折射率的调制而被用于体光栅，但较低的折射率调制度和衍射效率严重限制了其应用。Ag0团簇诱导析出的NaF晶体直接影响其折射率调制度及衍射效率，而Ag0团簇的尺寸、数量主要由玻璃基质特性、紫外曝光和热处理等因素决定。本文选取Si-Na-Zn-Al体系作为玻璃基质，Ce3+和Ag+分别作为光敏因子和热敏因子；通过优化紫外曝光剂量与热处理条件，研究了光热敏折变玻璃中Ag0团簇的析出及其对玻璃的透过率和析晶等性能的影响。研究发现，通过控制紫外曝光剂量和热处理条件可以调控Ag0团簇的结构和NaF晶体的析出；当紫外曝光剂量为4 J/cm2@315 nm，成核温度T1为580 ℃、析晶温度T2为650 ℃时，可以获得均匀的Ag0团簇及NaF晶体。

       PDF全文        光学学报 ，2019年第39卷第07期 pp.0716002      

曹晋凯   杨鹏飞   田亚莉   毋伟   张鹏飞   李刚   张天才  

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光场的高阶关联特性是揭示光的统计行为的重要特征。若采用传统的HBT实验模型测量多光子高阶关联，受限于单光子探测器和分束器的数量，测量起来比较复杂。本文提出了一种利用增强型CCD（intensified CCD，ICCD）快速测量光场高阶关联的方法。通过改变曝光时间和光照强度（计数率）对赝热光场和相干光场的高阶相干度进行了测量和分析。研究表明，在适当的条件下，可以确定光场的高阶相干度。当曝光时间为600ns,计数率为（公式见word版）时,实测赝热光场的二阶和三阶相干度分别是（公式见word版），（公式见word版）。本文还对多达四阶的光场相干度进行了测量，该结果能在理论上得到很好的解释。该实验方法是对传统HBT实验的推广，可以应用到量子光源的高阶相干性的测量和研究方面，对揭示光场的高阶关联行为具有重要意义。

       PDF全文        光学学报 ，2019年第39卷第07期 pp.0712008      

邓矗岭   童晶晶   高闽光   李相贤   李妍   韩昕   刘文清  

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开路傅里叶变换红外光谱（OP-FTIR）技术与计算机层析（CT）技术相结合发展起来的开路傅里叶变换红外光谱层析技术可用于测量气体的二维空间浓度分布。为了研究层析重建算法对气体二维浓度场重建效果的影响，本文通过仿真模拟的方式，采用ART和MLEM两种层析重建算法，实现了高斯空间分布模型下的气体二维浓度分布重建，并利用了重建评价指标：逼近度和相关系数，分析了不同重建算法在高斯空间分布模型下的重建精度和抗噪性能。结果表明：在单峰浓度场中，ART与MLEM重建结果的逼近度分别为0.177和0.044，在双峰浓度场中，ART与MLEM重建结果的逼近度为0.263和0.069，可见MLEM算法更适用于复杂浓度分布。在不同噪声水平下，ART算法的抗噪性能优于MLEM算法，MLEM算法对噪声更敏感。

       PDF全文        光学学报 ，2019年第39卷第07期 pp.0707001      

肖功利   杨秀华   杨宏艳   窦婉滢   徐俊林   韦清臣   李海鸥   张法碧   李琦   陈永和   傅涛   孙堂友  

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本文设计了一种新颖的交叉领结形石墨烯阵列结构等离子折射率传感器。利用石墨烯与电介质交界面产生的表面等离子体效应，以期在中红外波段获得双共振透射现象。通过结合石墨烯的电可调特性来实现透射谱的动态调制。采用时域有限差分法(FDTD)研究了该结构中的石墨烯化学势、层数及几何参数对双共振透射现象的影响。结果表明，通过改变石墨烯化学势及层数能够实现共振位置的调谐；优化结构参数后，该结构相较于传统的传感器具有较好的传感性能和双共振透射现象，其灵敏度分别高达1280±24nm/RIU和2800±49nm/RIU，品质因数分别为17.1RIU-1和12.3RIU-1。该研究结果为石墨烯等离子生物传感器设计提供理论依据。

       PDF全文        光学学报 ，2019年第39卷第07期 pp.0728011      

吴军   王冰洋  

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提出一种新的正交扫描多视投影计算全息图生成方法，主要涉及两方面内容：a) 基于推导出的物体三维傅里叶频谱抽样统一模型及其误差分析设置模拟圆形扫描角度参数，从正交扫描投影图中模拟获得特定角度圆形扫描下的投影图频谱采样圆，并按“θ角小者优先”准则确定重叠位置频谱采样信息，从而提高正交投影图频谱利用效率；b)从理想采样点与其取整点在频谱信息一致性、空间邻近程度间的相互关系出发，分析给出理想采样点所在频域格网点权重值并以之为基础自适应选取频谱信息一致性好的格网点作为实际采样点，从而在投影图频谱充分采样和背景噪声引入间取得平衡，实现物体三维傅氏频谱最大程度获取。针对虚拟三维模型的正交扫描多视投影计算全息实验结果表明，本文方法生成全息图再现像视觉质量改善明显,其再现像信噪比不仅相同投影图数量下显著优于传统正交、圆形扫描方法，冗余采样条件下投影图数量减少1倍生成的全息图再现像SNR也优于传统正交、圆形扫描方法，具有理论与应用价值。

       PDF全文        光学学报 ，2019年第39卷第07期 pp.0709001      

宋文韬   胡勇   巩彩兰   匡定波  

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舰船目标的空间几何特性是目标在检测之后对其进一步识别的基础，其在不同分辨率和不同采样体制的遥感图像上表现不同，影响了识别精度,但现阶段缺乏对舰船目标多分辨率的相关研究。本文基于相机模型，建立多分辨率条件下的成像链路仿真，对不同尺度和不同采样体制下的舰船目标结构和方向特征进行分析。分析结果表明：对于长度在百米级别的船只，当空间分辨率高于12米时，形状和方向特性能够保持稳定；当空间分辨率低于12米时，随着分辨率的下降，很难通过单帧信息来识别目标类型和判断目标方向。相比常规采样，过采样虽然能够提高图像的空间分辨率，但目标边缘的扩散更明显，不利于目标形状特征的提取。对于具有对称结构的舰船目标，两种采样体制对运动目标方向的捕捉和判断能力相当。

       PDF全文        光学学报 ，2019年第39卷第07期 pp.0728010      

王涛   韩彪   史魁   吴亚风   郑运强   韩毅   谢小平   汪伟   孟佳成  

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蓝绿LED通信被认为是解决水下近距离高速无线数据传输的有效手段。然而由于LED发散角较大，造成通信链路的几何损耗增加，制约了水下LED通信距离的提升。针对这一问题，本文提出了一种利用全内反射透镜（TIR）压缩水下LED通信阵列光源出射角的方法。基于该方法将LED通信光源的出射角从130°压缩到了7°；然后利用该光源研制发射样机，在大型水池中搭建测试系统对发射机性能进行测试。实验结果表明，本文所设计的通信样机在水下传输距离为16.6 m时最大可支持23 Mbps的传输速率；与未加TIR透镜时相比，在同等速率条件下，传输距离增加了9.3 m。这表明利用TIR透镜二次配光的方法，可以有效减小发射机出射角，降低链路损耗，增强通信系统的传输能力。这为提升水下LED通信的传输性能提供了新的技术思路。

       PDF全文        光学学报 ，2019年第39卷第08期 pp.0806001      

李巍   董明利   吕乃光   娄小平  

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摘 要 为增强多光谱人脸图像在非刚体形变，噪声和离群点存在下配准结果的准确性和鲁棒性，提出一种综合考虑特征点的空间位置和局部特征两方面信息的多光谱人脸图像配准方法。由于内距离比欧式距离对于图像的非刚性形变具有更好的区分性，通过基于内部距离的形状上下文描述子来表述特征点的局部特征信息，建立可见光和红外图像相似性测度函数。为降低噪声和离群点对点集配准结果的干扰，利用Student’s-T混合概率模型来表示非刚性点集配准过程中变换模型估计问题，并采用期望最大化算法对模型进行求解。仿真与真实图像数据实验表明，在多光谱人脸图像数据存在非刚体形变，噪声和离群点的情况下，所提方法的召回率和匹配误差都优于现有处于领先水平的人脸图像配准算法，有利于基于图像融合的人脸识别技术的发展。

       PDF全文        光学学报 ，2019年第39卷第07期 pp.0710001      

黎经元   厉小润   赵辽英  

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针对可见光学遥感图像港口舰船检测过程中，人造目标造成检测结果准确率低、虚警率高的问题。提出了一种基于边缘线梯度特征定位和聚合通道特征的舰船检测方法。首先，基于多尺度多结构元素形态学滤波实现海陆分割；并结合遥感图像中港口的矩形形状特点，定义边缘梯度正切角和港口凹凸度特征对港口进行定位，获取港口感兴趣区域集合。然后提取舰船目标的聚合通道特征，并通过聚合通道特征构建的样本训练库和AdaBoost算法完成分类器的训练,利用训练完成后的分类器完成舰船目标的最终判别确认。实验结果表明该算法相较于传统的HOG特征和Haar特征，检测效果良好，准确率和召回率得到较大的提升。

       PDF全文        光学学报 ，2019年第39卷第08期 pp.0815004      

高雅昆   刘涛   李海滨   张文明  

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基于PatchMatch（同时估计像素点的视差和法向量的3D标签）的方案已经在立体匹配问题中取得高精度的亚像素视差，但该类方法对无纹理区域仍不能有效处理。针对这一问题，本文提出一种融合多维信息的自适应像素类别优化的立体匹配算法。该方法首先设计一种交叉窗口，在窗口内考虑颜色与颜色自相关信息构建相关权重，并利用约束函数剔除匹配代价中的离群值；其次在PatchMatch的标签初始化阶段增加约束机制，改进PatchMatch的标签建议生成机制，并利用基于局部扩张运动的优化方法求解标签值；最后,利用基于像素类别的填充策略进行视差优化。实验表明本文方法能够在Middlebury立体匹配数据集上取得较低的匹配误差。

       PDF全文        光学学报 ，2019年第39卷第07期 pp.0715006      

韩雪莹   王琪   葛乃馨  

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针对线状光栅仅适用于调幅图像的属性，研究以调频图像为载体的相位调制潜像防伪技术，以扩大该技术的适用范围。采用相位调制法将潜像隐藏在误差扩散加网图像上，将图像互信息值作为隐藏效果的评价指标；基于光栅提取潜像原理，设计一种专属于该潜像的不规则光栅，进行提取实验；基于不规则光栅设计理念，探究其在调幅图像上的适用范围。实验结果表明，不规则光栅能够清晰提取调频图像中的潜像，同时适用于调幅图像的不同阶调。该研究实现了相位调制光栅防伪技术对调频加网方式和调幅全阶调潜像提取的适用性，依赖原稿而生成的不规则光栅具有抗复制性，使本防伪方法本身具有天然防伪性能。

       PDF全文        光学学报 ，2019年第39卷第08期 pp.0805001      

孟萃   徐志谦   金晗冰   姜云升   吴平  

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高功率激光与靶相互作用的复杂物理过程会激励强电磁脉冲环境。强电磁脉冲对电子学设备及元器件会造成毁伤或干扰。为提高靶室内电子学系统的电磁兼容能力，本文针对靶室内的强电磁脉冲环境开展了理论研究。按照产生物理机理的不同，将靶室内的强电磁环境分为三大类，一是激光-靶作用产生逃逸电子激励的电磁脉冲；二是激光-靶作用激发的X射线与金属腔体作用产生的腔体系统电磁脉冲；三是激光-靶作用激发的X射线与线缆作用激励的线缆系统电磁脉冲。针对三大类电磁脉冲分别建立了物理模型、数学模型，采用时域有限差分、粒子模拟以及蒙特卡洛算法，形成了LPIC2D、LASER-SGEMP、Cable-SGEMP三个计算软件，开展了理论模拟研究，理论仿真结果与实验比对吻合较好，为深入研究激光-靶物理过程的电磁现象、提高装置电磁兼容能力提供了技术支撑。

       PDF全文        光学学报 ，2019年第39卷第07期 pp.0714004      

李萌阳   袁晓东   曹庭分   李大海   刘长春   张尽力   熊召   陈海平   全旭松   易聪之   罗欢  

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偏折术中的几何结构标定误差是制约低阶面形测量精度的主要因素。本文分析了几何结构标定中校直误差与低阶面形测量误差之间的关系。给出了描述校直误差与平面镜面形测量误差之间关系的灵敏度方程和权重因子，并通过模拟和实验结果对其进行了验证。结果表明，校直误差会在面形测量结果中引入倾斜、离焦、像散和彗差等像差项且面形测量误差与校直误差成正比。本文的研究内容可以帮助选择合适的系统结构以提高低阶面形测量精度，同时为偏折术测量中面形误差的评估和分析提供理论指导。

       PDF全文        光学学报 ，2019年第39卷第08期 pp.0812001      

刘璐   闫佩正   但西佐   鲍思源   王永红  

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自动对焦技术是液晶面板检测中非常重要的一环。本文针对TTL-LCD液晶面板的检测中需要快速准确的对焦到液晶面板的被测面上，采用了一种自动对焦显微镜系统。将数字光栅投影到物面上，先通过分光棱镜将光分成两路，一路被面阵CCD接收，另一路通过分光棱镜和反射镜，将光栅的像分成两路，分别成像在线阵CCD的靶面上。通过线阵CCD上两个光栅图清晰度的对比实现离焦方向和离焦量的判断，使用微位移平台移动物镜，实现显微镜的自动对焦。本文对影响自动对焦的数字光栅进行了研究分析，并采用变周期数字光栅进行对焦。

       PDF全文        光学学报 ，2019年第39卷第08期 pp.0818001      

程超   达飞鹏   王辰星   姜昌金  

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在人脸识别科研和实际应用领域中，大角度姿态是影响人脸识别结果的主要因素之一，成为限制人脸识别技术进步的难点，而姿态的矫正归一化是解决该问题的常用手段。本文首先通过加权的LK(Lucas-Kanade)算法得到侧脸块和对应正脸块的仿射变换参数，提出基于最大gabor相似度来寻找矫正人脸姿态的最优参数。进一步，以每一人脸块最优参数得到的平均gabor相似度作为这一块人脸的识别权重，可以增加大姿态人脸识别的精度和鲁棒性。在FERET人脸数据库中进行了实验，当水平偏转角度为45°时，准确率达到了97.3%，证明本文提出的以最大gabor相似度作为加权LK算法参数提取的依据是有效的，得到的最优参数具有较好的光照无关性，而将平均gabor相似度作为识别权重，有助于使算法的应用更加鲁棒和有效。

       PDF全文        光学学报 ，2019年第39卷第07期 pp.0715005      

王泰雷   张雷   贾学志   高阁  

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针对某型号微纳遥感相机超轻质、低功耗、短周期和低成本的要求，设计了一种一体式超轻主支撑结构。从微纳遥感相机的任务需求出发，经过比较后选择了钛合金作为主支撑结构的研制材料，并考量质量和功耗两方面因素选择了桁架式方案。建立了以基频为目标函数的拓扑优化数学模型，推导了目标函数的灵敏度并通过采用改进的Heaviside密度滤波方法，得到了拓扑结果清晰的主支撑结构最优传力路径。同样，以基频为目标函数建立尺寸优化数学模型，得到了各部分最佳设计尺寸，设计完成后的一体式主支撑结构质量为0.6kg。有限元分析结果表明，一体式主支撑结构满足光学系统公差要求，其199Hz的基频远高于卫星平台对光学载荷的要求。正弦扫频试验结果表明，一体式主支撑结构基频为200Hz，与模态分析结果误差仅为0.5%，验证了本研究拓扑优化设计方法和尺寸优化设计方法的正确性以及设计的合理性。

       PDF全文        光学学报 ，2019年第39卷第07期 pp.0728009      

孙丰钰   陈苗   梁宇   宋翰林   王天屹   刘忠凯   孙美玉   朱林伟  

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本文提出了一种基于非正交二元相位板的阵列光镊系统，此系统可以实现对多个粒子的非正交排列的稳定捕获。通过对高数值孔径物镜在紧聚焦条件下的傅里叶变换理论和遗传算法来设计二元相位。优化出了具有不同分束比的、高衍射效率、高均匀度的归一化相位转折点，进而根据相位转折点设计具有不同倾斜角度的非正交二元相位板。利用此二元相位板可以实现高数值孔径物镜聚焦下的各种非正交分布的阵列光斑。利用此类非正交的阵列光斑，在光镊实验中实现了对二氧化硅微球的稳定捕获。理论模拟与实验结果表明，此方法可以有效地实现对大量粒子的非正交排列的光学捕获。此技术有望在纳米粒子阵列的外延生长领域有着重要的应用。

       PDF全文        光学学报 ，2019年第39卷第07期 pp.0714003      

李占峰   王淑荣   黄煜   林冠宇   邵英秋   于淼  

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在轨为了在有限的太阳观测窗口时间内完成高质量(需较长积分时间)的太阳光谱测量，需保证太阳进入观测窗口时仪器已完成自身预热。为保证仪器预热时间一致性，需在轨实时预报预热开始时刻。因此需对每轨太阳开始进入仪器观测窗口的时间进行短时间高精度预报。首先详细介绍了一种由卫星平台当前的广播时间和轨道瞬根推导预报时刻太阳角度的简化方法。然后利用该方法对某一太阳同步轨道卫星本体坐标系下的太阳角度进行了预报，并将预报结果与STK仿真结果进行了比对，表明该预报方法在预热时间内的最大角度误差为0.5度，导致预热时间最大偏差为20秒，满足1分钟的指标要求。最后分析了预报方法中的主要误差来源及影响量，为后续卫星载荷的在轨太阳角度短期预报提供了借鉴与参考

       PDF全文        光学学报 ，2019年第39卷第07期 pp.0712007      

王孟   王璠   于春雷   冯素雅   王世凯   周秦岭   楼风光   张磊   陈丹平   胡丽丽  

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基于溶胶凝胶技术结合高温烧结法，经过二次高温均化后制备了折射率起伏小于1.5×10-4水平的Yb-Al-P-F高浓度掺杂的石英芯棒，采用堆垛法制备了纤芯数值孔径NA仅为0.02的75微米芯径的光子晶体光纤。采用80cm的该型光纤在MOPA皮秒放大结构中实现了102W的平均功率激光输出，峰值功率超过1MW，并在此功率下进行了66分钟的功率老化考核，未观察到功率下降。这是目前国内报道的采用国产光纤应用于高亮度皮秒放大系统实现峰值功率最高的自研光子晶体光纤。

       PDF全文        光学学报 ，2019年第39卷第05期 pp.0536001      

王惠琴   李亚婷   曹明华   包仲贤  

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分层技术的使用，可有效提高通信系统的频谱效率。本文将分层技术引入到光空间调制中，通过同时激活两个分别采用PPM和PAM调制的激光器，构建了一种适合于湍流信道的分层光空间调制系统。在详细介绍了系统中层映射和比特映射原理的基础上，推导出了分层光空间调制系统的误码率表达式，并利用蒙特卡洛仿真方法进一步验证了该方案的正确性。结果表明：和传统光空间调制系统相比，分层光空间调制系统的采用可大大的提高原有系统的频谱效率。在传输速率相同的情况下，（5,4,2,4）-LOSM系统的频谱效率是（8,4,16）-SPPM系统的9倍多。当频谱效率为4b/s/Hz时，（5,4,2,4）-LOSM系统与(8,4,2)-SPAM系统具有相同的误码性能，但前者的传输速率几乎是后者的两倍。

       PDF全文        光学学报 ，2019年第39卷第07期 pp.0706001      

马志宏   马灵玲   刘耀开   赵永光   王宁   李传荣   唐伶俐  

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场地自动化替代定标目前多采用稳定性较高的通道式辐射计垂直观测场地辐射特性。为了适应光谱特性、观测角度不同的卫星载荷定标需求，本文发展了一种考虑地表二向反射特性（BRDF）的通道式辐射计光谱反射率拓展方法，实现通道式自动观测数据的光谱拓展，该方法考虑了星-地观测角度差异给星上辐亮度模拟结果带来的影响。利用“国家高分辨遥感综合定标场”（简称“包头场”）的星地观测数据对于所发展的自动观测数据光谱拓展方法进行的验证结果表明，通道反射率光谱拓展结果与地物光谱仪实测值相比平均相对差异为2.67%；而与Sentinel-2A/B卫星实际观测结果相比，各波段差异均在10%以内。进一步地，本文还开展了不确定性分析，利用所发展的光谱拓展方法获得的地表光谱反射率不确定度为3.34%，基于此的Sentinel-2A/B蓝、绿、红、近红外波段辐射定标总不确定度分别为3.35%、3.77%、4.10%、4.29%。

       PDF全文        光学学报 ，2019年第39卷第07期 pp.0728004      

刘曼   张美娜  

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对分数阶拉盖尔-高斯涡旋光束在远场形成的光强和相位分布进行了分析，给出了拓扑荷从分数到整数的演化过程。光强分布图中出现了两个大小和形状不同的环状光斑，较大的环状光斑上有形状规则的亮斑，环状光斑所围区域内暗斑的形状呈椭圆状，亮斑和暗斑的数量都与入射光的拓扑荷有关。

       PDF全文        光学学报 ，2019年第39卷第07期 pp.0726001      

崔洲涓   安军社   崔天舒  

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为提高复杂场景中目标跟踪算法的准确性与实时性，提出一种基于多层深度卷积特征的抗遮挡实时目标跟踪算法。针对目标跟踪任务，对深度卷积模型VGG-Net-19 进行网络微调后，再提取目标区域的多层深度卷积特征。根据相关滤波框架构建位置相关滤波器，确定目标中心位置。设计尺度相关滤波器对目标区域进行不同尺度采样，确定目标尺度。目标遮挡时，采用阶段性评估策略进行模型更新与恢复，解决了模板误差积累问题。采用 OTB-2015 评估基准的 100 组视频序列进行测试，实验结果表明，与当前主流跟踪算法相比，本文算法具有更强的准确性，能够适应目标遮挡、外观变化以及背景干扰等复杂情况，平均速度为 29.6FPS，满足目标跟踪任务的实时性要求。

       PDF全文        光学学报 ，2019年第39卷第07期 pp.0715002      

孟晶晶   余锦   貊泽强   王金舵   代守军  

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微透镜阵列法是实现光束匀化的主要途径之一，通过改变成像透镜的光焦度，可在焦平面处得到大面积均匀光斑。本文从理论和实验上分析了散射成像法的可行性：为准确测量焦平面处的光斑照度，在考虑漫射板反射率及相机离轴角等影响因素的基础下，从张正友相机标定法出发，建立了CCD图像灰度值与目标面光斑照度的数学关系；实验中标定了漫反射板的双向漫反射分布函数，针对两种焦距的主积分透镜，测量了焦平面及附近位置处匀化光斑照度分布。实验结果表明：在积分透镜焦距分别为300、500 mm时，目标面处激光通量基本一致，光斑大小与理论值基本接近；分别比较了两种情况中观察面离焦时光斑分布的变异系数，得到光束经微透镜后匀化效果最佳的位置。

       PDF全文        光学学报 ，2019年第39卷第07期 pp.0712004      

孟泽江   李思坤   王向朝   步扬   杨朝兴   戴凤钊  

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本文提出了一种原位的光刻机投影物镜偏振像差检测方法。首先定义了一种新的偏振像差表征方法，在此基础上推导了三对正交偏振态照明下空间像之差与偏振像差三个泡利项之间的互相关关系，并据此关系对交替相移掩模的三组差分空间像进行主成分分析进而求解出偏振像差的各项泡利泽尼克系数。本文从理论上揭示了各偏振像差项在成像中的耦合规律从而在测量原理上解决了各项耦合的问题，因此所提方法可同时测量偏振像差所有泡利项的前37阶泽尼克系数。而现有方法只能同时测量部分项的低阶泽尼克系数，或在不考虑耦合的情况下逐一测量各项偏振像差。在典型的深紫外光刻仿真条件下对所提方法进行了随机偏振像差测试，其中三组泡利项的实部和虚部共6×37阶泡利泽尼克系数误差的标准差均在10-3量级。测试结果验证了本方法的正确性和可行性。

       PDF全文        光学学报 ，2019年第39卷第07期 pp.0712006      

于亭义   刘红林   乔木   韩申生  

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非视域成像技术对城市交通、灾难救援和探测隐藏目标等方面有着重要意义。传统非视域成像技术大多数是基于相干光源照明的成像技术，难以解决非相干光照明下的成像问题。针对非相干光照明下的非视域成像问题，本文提出一种基于深度学习的解决方法。结合计算机视觉领域中经典的语义分割以及残差模型，提出一种URNet网络结构，并对经典瓶颈层结构进行改进。实验结果表明，改进后的网络对图像细节恢复更加丰富，并且具有一定泛化性，相比于基于非相干光照明的散斑自相关成像技术，该网络恢复性能有较大提升。

       PDF全文        光学学报 ，2019年第39卷第07期 pp.0711002      

胡巧   郭新军   原续鹏   甘棕松   阮昊  

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双光束超分辨数据存储技术利用材料对光的非线性吸收实现了记录点超经典光学衍射极限的数据写入，单张标准光盘容量可达TB甚至PB量级。本文比较了基于光激发-光抑制（SPIN）和受激辐射损耗（STED）的两种双光束超分辨数据写入技术的机理，为基于STED的超分辨数据写入技术建立了动态物理模型，阐述了其光致聚合过程中的工作机制，并模拟了基于SPIN和STED的双光束超分辨数据写入技术在记录点尺寸和分辨率方面的差异。结果表明：基于STED的双光束超分辨数据写入技术具有无需抑制剂、原理简单的优势，但其需要第二束辅助光的强度较大、抑制聚合效率低，且多点写入情况下点的尺寸变大、记录均匀性变差。而基于SPIN的双光束超分辨数据写入技术所需能量小，多点记录时引发剂分子消耗将抵消因抑制剂分子消耗带来的影响，整体均匀性和稳定性好，故基于SPIN的双光束超分辨数据写入技术具有更好的超高密度存储前景。

       PDF全文        光学学报 ，2019年第39卷第07期 pp.0721001      

胡潇   吴瑞梅   朱晓宇   刘鹏   熊爱华   黄俊仕   杨普香   熊俊飞   艾施荣  

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针对茶叶中农药残留问题，利用表面增强拉曼光谱（SERS）结合二维相关光谱法快速检测茶叶中毒死蜱农药残留。以金纳米为增强基底，采集含不同浓度毒死蜱残留茶叶样本的SERS，利用标准正态变量变换（SNV）对原始拉曼光谱进行预处理，再以毒死蜱浓度为外扰，进行二维相关同步光谱和自相关谱分析，筛选出与毒死蜱浓度变化相关的特征谱峰，利用灰狼算法（GWO）优化支持向量机（SVM）参数，建立茶叶中毒死蜱残留分析模型，并与偏最小二乘（PLS）模型性能比较。结果表明，利用二维相关光谱优选出14个毒死蜱特征谱峰，所建SVM模型对预测集样本的决定系数RP2为0.98，均方根误差RMSEP为1.32，相对分析误差RPD为6.32，能用于茶叶中毒死蜱农药残留的实际估测，模型性能优于1096cm-1单个特征谱建立SVM模型和PLS模型的。研究表明，二维相关光谱法用于筛选与茶叶中毒死蜱浓度相关的特征谱峰是可行的，为拉曼光谱中特征变量优选提供了新思路；同时也表明，SERS结合二维相关光谱法可实现茶叶中毒死蜱农药残留快速检测，为研究茶叶中农药残留快速检测装置开发提供方法支持。

       PDF全文        光学学报 ，2019年第39卷第07期 pp.0730001      

朱雨霜   桂林   朱玉绚  

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针对基于射频非平衡马赫-增德尔干涉仪的光纤光栅传感器波长解调系统的特性展开研究，通过实验测量了由于非相干光的偏振损耗、器件插损及光纤光栅的反射谱宽引起的系统的最终输出功率衰减。采用最大射频强度判别法， 描绘各频率点输出强度最大值得到该波长解调系统频率响应，以119.96MHz作为调制频率得到0.1692dB/℃的传感灵敏度。本实验对于非相干光与微波光子滤波器在光纤传感应用过程中的性能改进与可行性研究具有实际参考意义。

       PDF全文        光学学报 ，2019年第39卷第07期 pp.0728003      

曹阳   李保权   李海涛   桑鹏  

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传统的质心算法面临着光学像差和随机噪声对质心位置提取精度的影响很难减小的问题。为了解决这一问题，对星敏感器所成星点像进行了分析，结合星敏感器光学系统的调制传递函数和图像传感器像素频率响应特性，提出了一种基于星点像重采样的星敏感器质心定位算法。根据夫琅禾费衍射理论计算出离焦光学系统的点扩散函数，并对重采样质心算法的系统误差分布进行了仿真，结果显示该算法在不同像差条件下的系统误差均方根都小于0.01 pixel。用星敏感器产品进行了质心提取系统误差测量实验，用重采样质心算法的系统误差为0.008 pixel，相比传统正弦曲线补偿方法精度提高了66%。仿真和实验结果表明：基于星点像重采样的质心算法精度高，受光学系统像差影响小，是提高星敏感器测量精度的一种有效方法。

       PDF全文        光学学报 ，2019年第39卷第07期 pp.0712003      

蔡杨   苏明旭   蔡小舒  

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针对混合颗粒分类问题，传统算法多利用颗粒的二值化图像提取其特征，并通过精细的特征设计结合BP神经网络、支持向量机(Support Vector Machines, SVM)等分类器进行分类，但是颗粒粘连以及不精确的特征设计都会严重影响分类的准确率；本文利用卷积神经网络(Convolutional Neural Network, CNN)提取颗粒的特征，通过区域建议网络(Region Proposal Network, RPN)搜索颗粒的位置，同时建立分类器，并结合全卷积网络实现像素级的颗粒分割。对球形、长条形以及非规则形颗粒组成的混合流动颗粒系进行实验研究，结果表明，利用人工特征设计的SVM法可以达到87%的分类精确率和召回率，而基于卷积神经网络的方法则分别为97%和93%，并且对于非规则颗粒的数目中位径(Dn50)，该方法可以将分析误差降低11%以上，同时解决了传统方法需要精确设计人工特征等不足，更易形成一个端对端的混合颗粒分类体系，为流动混合颗粒的图像在线分析提供了更加有效的思路。

       PDF全文        光学学报 ，2019年第39卷第07期 pp.0712002      

程煜   王雪莹   盛卫东   安玮  

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基于标准大气环境的理论大气折射率模型不能反映实际大气折射率的波动性，针对该问题，提出了一种基于恒星光线偏折的大气折射率估计方法。首先，基于光学卫星的恒星观测数据，分析恒星光线经过大气折射会发生偏折的现象，建立了恒星光线经大气折射后的进入光学卫星传感器的光路模型，在分层球形大气的假设下证明了该光路模型的对称性。其次，研究了一种利用恒星实测光线和恒星理论光线迭代前向反馈估计分层大气折射率的方法。最后，利用光学卫星的恒星观测数据进行有效性验证，计算出的大气折射率与理论大气折射率相符，且能够反映短期波动性，对测试用的恒星实测数据处理结果表明：88%以上的恒星理论视线与实测视线的估计值相差在1%以内，其余部分观测数据估计偏差基本不超过20%。

       PDF全文        光学学报 ，2019年第39卷第07期 pp.0701001      

蒋敏   孙怡   曲芝萍  

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由于有限角度范围内的计算机断层层析成像（CT）能够降低辐射剂量、适合采集范围受限的特殊应用场合，一直以来受到学术界的关注。Mojette变换作为一种特殊的Radon变换，是一种最小冗余采样的离散Radon变换，且有Katz定理证明了从较少的Mojette投影数据能够精确重建CT断层图像，为有限角度CT的精确重建提供一种新思路。本文基于Mojette投影变换的空域与频域性质，提出频域最小冗余覆盖的有限角度CT重建算法。其中频域最小冗余覆盖即相当于空域投影采样最少，也就是重建图像的投影数目最少、效率最高。进一步，本文发现了Mojette投影数据在其频域上的等效关系，将投影压缩在有限角度范围内，实现有限角度CT图像重建。实验结果表明该方法获得了较好的重建结果。

       PDF全文        光学学报 ，2019年第39卷第07期 pp.0711001      

邓素辉   胡杰   肖轶平   刘明萍  

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荧光差分成像(Fluorescence Emission Difference, FED)显微术利用实心光斑扫描的一副共聚焦图像减去空心光斑扫描的负共聚焦图像，实现了超分辨成像。一般情况下，空心焦斑是使用0-2π的螺旋位相板对圆偏振光进行调制获得的。为了消除FED相减成像中负值旁瓣引起的图像变形，需要使用0-2π的螺旋位相板及使用孔径光阑限制光路的数值孔径约0.6倍的物镜数值孔径来扩大实心焦斑，实现与空心焦斑的强度分布相重合。本文提出使用简单的环形光瞳滤波器提高消除变形的荧光差分成像显微术的成像分辨率。在空心焦斑光路上使用合适的环形光瞳滤波器，压缩空心焦斑的尺寸。同时,在实心焦斑的光路上允许使用更高数值孔径的孔径光阑，获得更小的实心光斑分布与之相匹配。两方面作用下,提高了荧光辐射差分显微术的空间分辨率。

       PDF全文        光学学报 ，2019年第39卷第07期 pp.0718001      

李丹阳   吴谨   万磊   王德宾   吴童  

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合成孔径激光雷达(SAL)具有成像距离远、分辨率高、速度快等特点，在天基空间目标成像领域有重要的应用前景。针对天基SAL成像中回波信号弱、噪声大、成像质量差等问题，提出了在交会点附近连续长时间观测的思路。基于简单假设，建立了采用光学外差探测的天基SAL成像理论数学模型，获得了回波数据方程，给出了成像处理流程、成像分辨率和图像信噪比，数学仿真了不同信噪比下的天基SAL空间目标成像。理论分析和仿真成像结果表明，当回波数据信噪比高时，任何子段数据均可形成目标的高分辨率图像；当回波微弱、数据信噪比低时，采用长时间观测数据连续形成目标子图像，将所有子图像叠加的方法提升目标图像信噪比，改善成像质量。

       PDF全文        光学学报 ，2019年第39卷第07期 pp.0728002      

吴晨   王宏伟   王志强   袁昱纬   刘宇   程红   全吉成  

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(问题)目标域遥感图像特征分布的变化，导致遥感场景零样本分类性能下降，针对该问题，提出一种基于局部保持的遥感场景零样本分类算法。(方法)首先，为减少冗余信息，采用解析字典学习方法，将源域中的场景图像特征和类别语义词向量嵌入到同一稀疏编码空间，并实现两者稀疏系数的强制对齐，以建立图像特征与词向量之间的关系；然后，通过保留图像特征空间中场景图像间的局部近邻关系，增强场景图像对应稀疏系数的鉴别性，以有助于对稀疏系数进行聚类分析；最后，为适应目标域图像特征分布变化，采用k-means算法对目标域场景图像的稀疏系数进行聚类，并以初始中心的类别标签，作为对应的聚类簇中场景的类别标签。(结果)实验分别采用GoogLeNet和VGGNet图像特征，以数据集UCM作为源域遥感场景集，对目标域场景集RSSCN7进行零样本分类，获得了50.67%和53.29%的最高总体分类准确度，比现有算法各提升了8.06%和9.70%。(结论)实验结果表明：算法能够适应目标域遥感场景图像特征分布的变化，显著提升遥感场景零样本分类效果，具有一定的优越性和适应性。

       PDF全文        光学学报 ，2019年第39卷第07期 pp.0728001      

汪伟   张黎明   司孝龙   黄文薪   王戟翔  

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多通道扫描成像辐射计搭载于风云四号气象卫星。为了实现其高精度定量化遥感，配备了星上定标机构。该机构主要是引太阳漫射板反射太阳光作为标准辐亮度源，漫射板衰退监测仪（后简称比辐射计）定期监测漫射板反射率变化。本文主要介绍了比辐射计的工作原理，并针对在轨返回的数据特点建立了太阳漫射板双向反射分布函数（BRDF）衰减因子计算模型。计算了三个通道衰减因子监测的合成不确定度，第二、第三通道合成监测不确定度为1.16%（k=2），第一通道的合成监测不确定度则为1.48%（k=2）。结果表明，比辐射计可以实现漫射板反射率的衰退监测。

       PDF全文        光学学报 ，2019年第39卷第07期 pp.0728005      

江恒泽   徐大鹏   康维刚   张一帆   陈建  

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为了获得分布均匀、有序排列、可重复性高的表面增强拉曼散射基底，本文选取银离子导体RbAg4I5导体薄膜，结合真空热蒸镀工艺，利用固态离子学方法在外加电流的作用下制备出高表面粗糙度的银纳米线。同时，选取R6G溶液作为探针分子，研究高表面粗糙度的银纳米线作为SERS基底时的表面增强拉曼特性。实验结果表明，制备得到的银纳米线在宏观形貌上呈现出“树枝状”，在微观形貌上呈现出有序排列，并且其纳米结构的分形维数为1.59。采用银纳米线作为SERS基底时，能够检测到R6G溶液的浓度低至10-17 mol/L，表明该方法所制备的高表面粗糙度和有序密集排列的银纳米线SERS基底在环境科学等诸多领域显示出潜在的应用前景。

       PDF全文        光学学报 ，2019年第39卷第07期 pp.0716001      

徐守龙   邹树梁   韩永超   刘明忠   曲延涛   张韬懿  

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研究并对比了6类CCD和CMOS图像传感器的辐射响应均匀性。通过设计辐射实验对像素阵列中响应信号在不同统计区域内的像素值增量平均值和非均匀度进行了分析与讨论，重点研究了各类固态图像传感器像素阵列全局、区域和代表像元的辐射响应均匀性。实验结果表明，稳态γ射线辐射在独立帧图像中发生电离辐射产生的信号量不均匀；像素阵列各区域内响应信号的均匀性不因辐射剂量率变化而改变，各类固态图像传感器对电离辐射的响应在时间和空间上是均匀的，但由于传感器本底噪声差异，单个像元和区域像素的统计结果与全局存在偏差。本文的研究为提高基于图像传感器的γ射线辐射探测技术，实现无遮光条件下在线辐射探测提供理论依据和数据支持。

       PDF全文        光学学报 ，2019年第39卷第07期 pp.0728007      

栾昆鹏   沈炎龙   陶蒙蒙   朱峰   黄超   谌鸿伟   易爱平  

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建立了适用于2.8 μm增益开关Er:ZBLAN光纤激光器的计算模型并进行了数值模拟。模拟发现存在最佳输出镜透过率使得输出功率最大，同时耦合率也影响脉冲宽度、峰值和脉冲形态。模拟了泵浦功率对脉冲形态的影响，发现了弱泵浦时两个泵浦周期内仅出现一个信号光脉冲，和强泵浦时一个泵浦周期内出现多个信号光脉冲的现象。模拟发现了若干未被实验报道的新现象和规律，如耦合率对输出功率、能量、脉冲形态的影响规律；泵浦阈值附近会出现与泵浦周期一致的弱信号脉冲等。研究表明，在适当耦合率和泵浦功率时2.8 μm Er:ZBLAN光纤激光器可以实现稳定增益开关脉冲输出。

       PDF全文        光学学报 ，2019年第39卷第07期 pp.0714001      

井帅奇   黄磊   董文辉   荣健  

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研究了基于3X3耦合器的光纤马赫-曾德尔干涉仪（MZI）的三路输出干涉信号的特点，针对相位衰落问题，提出了一种根据所得的正交信号来判断反馈正负性的方案。实验通过LabVIEW 软件来实现正交信号的获得及反馈输出信号的处理过程。测量和分析得到了直接输出反馈信号时会出现干涉信号短暂偏离稳定点的情况，整个过程的时间约35 ms,而采用本文提出的反馈正负判断方案后，可以稳定获得十几毫秒的稳定时间。通过一个光纤准直聚焦系统把光入射到被测物体表面并接收反射光，实验探测到了和输入信号频率一致的1.5 MHz高频振动信号。验证了本文所提出正负反馈判断方案及设计干涉系统的可行性和有效性。

       PDF全文        光学学报 ，2019年第39卷第07期 pp.0712001      

姚林林   金琴花   荆晶   陈韵岱   曹一挥   李嘉男   朱锐  

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针对血管内光学相干断层扫描（Intravascular Optical Coherence Tomography，IVOCT）影像中，使用动态规划算法分割可降解支架轮廓时，分割结果易受血液伪影和支架内部断裂的影响，从而导致支架轮廓分割准确度不高的问题，本文中创新性地提出一种利用IVOCT影像中可降解支架具有四边形外观的先验信息，使用支架四个角点进行轮廓分割的算法。实验结果显示，本文提出的分割算法进行支架轮廓分割的平均Dice系数为0.88，相较于DP算法的分割性能提高了0.08。表明本文提出的支架自动分割算法能够实现IVOCT影像中可降解支架的准确分割，且具有较好的鲁棒性，从而能更好地在临床应用中辅助医生进行支架贴壁情况分析。

       PDF全文        光学学报 ，2019年第39卷第07期 pp.0715001      

黄聪   张科鹏   王翔   孙年春   张彬  

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光学元件在加工及使用过程中引入的麻点或擦痕会严重影响其表面质量。传统的目视法因检测速度慢、工作强度大，难以满足大批量元件的快速初检，急需寻求一种表面疵病快速检测的新方法。本文基于Peterson疵病散射理论，将麻点或擦痕引起的散射光分为两部分，即对麻点或擦痕内部表面的散射光作漫反射分析，或者对麻点或擦痕外围轮廓引起的散射光作衍射分析，并进一步考虑麻点和擦痕的挡光效应，以及麻点衍射消失的边界条件，通过将疵病散射理论与新国家标准GB/T 1185-2006相结合，推导出麻点和擦痕的双向反射分布函数（Bidirectional Reflection Distribution Function, BRDF）的解析表达式，进而分析了不同疵病级数下的角分辨散射（Angular Resolved Scattering, ARS）和总散射（Total Scattering, TS）。研究结果表明，表面疵病的总散射与疵病面积近似成线性正比关系，进而据此提出一种基于总散射测量的表面质量快速检测新方法，分析了光学元件表面疵病阈值。

       PDF全文        光学学报 ，2019年第39卷第07期 pp.0712005      

鞠默然   罗海波   王仲博   何淼   常铮   惠斌  

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针对图像中小目标检测率低，虚警率高等问题，提出了一种YOLO V3的改进方法，并将其用于目标检测中，使其专用于小目标的检测。由于小目标所占的像素少，特征不明显，提出对原网络输出的8倍降采样特征图进行2倍的上采样，与第二个残差块(Res block)输出的特征图进行拼接，建立输出为4倍降采样的特征融合目标检测层。为了获取更多的小目标特征信息，在YOLO V3网络结构Darknet53的第二个残差块中增加2个残差单元(Resnet Unit)。利用K-means聚类算法对目标候选框的个数和宽高比维度进行聚类分析。用改进的网络在VEDAI航拍车辆数据集上与YOLO V3进行对比试验，结果表明改进后的网络能有效检测小目标，对小目标的召回率和检测的平均准确率都有明显的提升。

       PDF全文        光学学报 ，2019年第39卷第07期 pp.0715004      

李倩   吴桢   徐节速   厉宏兰  

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GS算法自提出后，在波前相位复原领域得到了广泛应用，但其缺陷也日益暴露：收敛速度慢、运算精度低，收敛易陷入局部极小值等。GS算法对初值的选择非常敏感，通常情况下，估计的初值越接近真实值，复原效果越好。为了获得更接近于真实值的初始相位，我们在望远镜的瞳面添加非冗余孔径掩模，利用非冗余孔径掩模的特性，对通过掩模形成的干涉图进行处理，将获得的相位作为初始值，可以有效地提升GS算法的收敛速度和运算精度。本文通过计算机仿真验证了此算法的效果。

       PDF全文        光学学报 ，2019年第39卷第06期 pp.0626001      

袁昆鹏   席志红  

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针对现有的模型，收敛速度慢，卷积层数少，训练前需要对原始图像进行预处理，没有充分利用各卷积层的提取到图像的特征等问题，本文提出一种基于深度跳跃级联的单幅图像超分辨率重建的方法（DCSR）。该算法加深了网络的深度，加速了网络的收敛速度，可以直接在低分辨率图像上提取浅层特征，最后使用亚像素卷积对图像进行放大，通过使用跳跃级联块可以充分的利用每个卷积层提取到图像特征，实现特征重用，此外网络的跳跃级联块可以直接从输出到每一层建立短连接，从而缓解深层网络的梯度消失的问题。实验表明，在几种公开的数据集上，该算法的PSNR,SSIM均高于现有的几种算法，充分说明了该算法的出色性能。

       PDF全文        光学学报 ，2019年第39卷第07期 pp.0715003      

吴泽鹏   曲耀斌   赵庆广   扈宗鑫  

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为了克服传统基于周期靶标的在轨传函测量方法中，测量精度过分依赖靶标组数的问题，通过对传统方法原理的深入剖析，提出了一种新的测量方法。在获得多组具有一定相位差异的地面周期靶标图像数据后，充分利用所有采样数据及相对相位关系，进行参数拟合，得到地面靶标经成像系统后的调制度，对比输入调制度计算传函。仿真及实际光学遥感相机试验结果表明：仅利用两组靶标，理论上该方法的测量精度可优于0.5%；测试图像噪声、靶标周期匹配偏差、测量角度匹配偏差等因素对测量误差影响均在4%以内，该测量方法适应性好。该方法计算结果与倾斜刃边法也具有很好的一致性，可以应用于高分辨率光学遥感相机的在轨传函测量。

       PDF全文        光学学报 ，2019年第39卷第07期 pp.0728006      

郭攀   周军   丁晓宇   刘检华   盛忠  

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本文以矢量波像差理论中的三级像差理论为基础，提出了一种两反系统装配失调量解算方法。该方法仅采用轴上视场波前像差系数建立失调量解算模型，然后基于球差系数解算间隔误差，并基于彗差和像散系数解算偏心和倾斜误差，大幅提高了解算精度和效率。本文以某一两反光学系统为例，利用光学设计软件ZEMAX进行模拟装调，系统轴上视场失调像差系数均减少到10^-7数量级，失调误差均校正到10^-5数量级，达到了良好的装调效果。最后，利用该失调量解算模型指导双反光学系统的装调，失调量解算精度及装调精度达到了使用要求。ZEMAX模拟装调结果和实际装调效果均证明了该方法的正确性。

       PDF全文        光学学报 ，2019年第39卷第07期 pp.0722002      

陈慈伟   周宾   祝仰坤   王一红   梁伟灿  

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针对燃煤电厂颗粒物超低排放在线检测需求，在激光散射法基础上提出了光强调制技术的颗粒物浓度在线测量方法，并结合波长调制技术，提出了气体与颗粒物浓度同步测量方法；同时建立了波长调制下散射光信号的数学模型，理论分析及仿真结果表明：气体浓度与归一化二次谐波峰高度成正比，颗粒物浓度与扣除气体吸收的散射光信号的一次谐波幅值成正比。为验证颗粒物与气体浓度同步测量方法的可行性，利用1392nm的近红外激光器对蚊香燃烧时产生的颗粒物与水蒸气浓度进行同步测量。实验结果表明，测量的水蒸气浓度值与温湿度传感器测量值的偏差小于3%，颗粒物浓度的特征值与粉尘仪测量值具有高度线性关系，拟合因子R2为0.9973；实现了基于波长调制技术的颗粒物与气体浓度的同步测量。

       PDF全文        光学学报 ，2019年第39卷第06期 pp.0612008      

陈炜   宋英雄   李正璇   李程程   陈健   李迎春  

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PAM4信号对光电器件的线性度要求较高，色散容限较小；10G级光器件的带宽限制严重影响系统性能。本文描述了采用商用25G级光器件实现50Gb/s NRZ信号的传输实验方案。分别在背靠背（BtB）和25km标准单模光纤（SSMF）传输情况下，使用最大似然序列估计（MLSE）和基于最小均方误差（LMS）算法的判决反馈均衡（DFE）进行译码。通过比较不同接收光功率条件下的误码率性能，证明了基于25G级光器件的50Gb/s NRZ信号传输，能够作为单路50Gb/s的候选方案。

       PDF全文        光学学报 ，2019年第39卷第06期 pp.0606003      

杨东   聂仲泉   翟爱平   田彦婷   贾宝华  

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作为一种高灵敏度的检测与分析技术，表面增强拉曼散射（SERS）近年来受到了广泛的研究。目前研究者们主要以线偏振光为激发源，通过设计高性能SERS基底材料与结构来提高SERS效应。本文我们研究径向偏振矢量光与氧化石墨烯/金纳米棒（GO/AuNRs）复合结构相互作用增强SERS性能。基于FDTD Solutions软件仿真模拟，得到氧化石墨烯/单金纳米棒（GO/single-AuNR）复合基底在径向偏振光激发下的SERS增强因子达到108，比相同条件下的线偏振光激发高6个数量级。这种性能提高的物理机制来源于径向偏振光激发金纳米棒的电磁增强与GO产生的本征化学增强。进一步详细地讨论了在径向偏振光激发下不同氧化石墨烯厚度、金纳米棒数量和排列方式对SERS性能的影响。基于径向矢量光场激发多功能基底的SERS性能调控在生物化学、食品安全与传感检测等领域具有巨大的应用潜力。

       PDF全文        光学学报 ，2019年第39卷第06期 pp.0630003      

王伦   薛常喜   李闯   兰喜瑞   贾孟   吴百融   王蕾  

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针对制造衍射光学元件材料选择的局限以及遮挡效应，本文采用了紫外光固化有机-无机纳米复合材料快速成型技术的衍射光学元件制造，可获得高折射率、高色散的衍射光学元件。通过有机-无机纳米复合材料制备实验获得了一种适合制造衍射光学元件的复合材料配方，配方各成分质量分数为57.97%的2官脂肪族聚氨酯丙烯酸酯(2PUA)、38.64%的季戊四醇三丙烯酸酯(PETA)、1.45%的光引发剂184(Irgacure 184)、1.93%分散剂163(disperbyk 163)以及纳米粒子ITO。使用该方法制备了紫外光固化衍射光学元件，并使用台阶仪测量衍射光学元件模芯表面的平均微结构高度为13.26微米，光固化衍射光学元件表面的平均微结构高度是12.58微米，得到使用光固化衍射光学元件与模芯微结构的相对误差为5.141%。紫外光固化有机-无机纳米复合材料的衍射光学元件制造技术突破了材料选择局限，减小了遮挡误差，在宽波段的折衍射混合光学系统的快速成型具有重要意义。

       PDF全文        光学学报 ，2019年第39卷第07期 pp.0722001      

谢臣瑜   翟文超   李健军   高放   李越   吴浩宇   郑小兵  

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为了更方便快捷地实现传感器的高精度绝对光谱辐射定标，本文提出基于超连续激光和单色仪的细分光谱扫描定标装置，用于传感器的绝对光谱辐亮度响应度定标。本文利用两种绝对功率响应度溯源于低温辐射计的辐亮度探测器（Trap A 和Trap B），分别以目前通用的“部件级”定标方式和基于该定标装置的“系统级”传递定标方式（以Trap A作为参考）确定了Trap B的绝对光谱辐亮度响应度，两种方式定标不确定度分别优于0.46%（k=2）和1.8%（k=2）。两种定标结果的比对展现出较好的一致性，在450nm–900nm波段范围内，相对差异小于0.9%；本论文的研究结果表明，基于超连续激光-单色仪的细分光谱扫描定标装置适用于传感器的绝对光谱辐射定标，在遥感器的绝对光谱辐射定标方面具有重要的应用价值。

       PDF全文        光学学报 ，2019年第39卷第07期 pp.0714002      

骆传凯   卢芳   苗志芳   韩香娥  

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阵列涡旋光束因其在高能激光合成、空间光通信及其它激光工程中的潜在应用而逐渐受到人们的关注，本文基于湍流相位屏的数值方法开展了阵列涡旋光束在von Karman湍流中传输特性的研究，分析了光场的演化情况，结果表明光束传输一段距离后发生融合，融合后光束拓扑荷与初始光场中子光束的拓扑荷相同。考虑到光斑扩展会导致拓扑荷的损失，从而影响通信效率，本文分析了不同湍流、光束参量对光束相对束宽的影响，湍流强度对相对束宽影响较大，拓扑荷等其它参量均会导致不同程度的影响，相对于单束涡旋光，阵列光束具有更小的相对束宽。本文的结果可以为阵列涡旋光束的大气湍流中应用研究提供理论参考。

       PDF全文        光学学报 ，2019年第39卷第06期 pp.0601004      

桂梅书   侯进   谭光鸿   吴佩军  

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提出了一种计算全局光照的算法，使用体素结构存储简化场景的光照信息，并通过体素锥追踪方法收集光照信息来计算间接光照。算法每帧只更新动态场景的体素结构，即可以支持动态光源，又避免了更新静态场景的时间消耗。体素结构是经过各向异性过滤生成的方向性层级结构，可以压缩存储在三维纹理的渐近贴图中，减少了存储开销。通过体素锥追踪收集体素结构中存储的出射辐射度及遮蔽值，可以计算环境光遮蔽，软阴影等全局光照效果。实验表明，该方法在计算多种全局光照效果的同时也有较好的绘制效率，在复杂的场景下可以达到实时速率（单帧时间少于33.3ms）。

       PDF全文        光学学报 ，2019年第39卷第06期 pp.0620001      

林强   杨民   唐彬   刘斌   霍合勇   刘家伟  

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解决中子CT扫描时间过长和样品辐照活化问题的有效措施是稀疏角度投影CT扫描，但这样会导致投影数的减少与噪声水平的增加。为了提升高噪声稀疏角度投影条件下中子CT成像质量，提出了同时迭代重建方法(SIRT)与加权总差分最小化(WTDM)相结合的迭代重建方法(SIRT-WTDM)。比较了在有无噪声情况下ART、SART以及SIRT方法的重建图像，证明了SIRT迭代重建具有较高的图像重建精度与较强的抗噪声性能，因此将SIRT方法作为高噪声中子投影图像CT迭代重建算法的保真项。考虑到对图像梯度稀疏性与连续性的约束，中子CT迭代重建方法的正则化约束项采用WTDM方法。通过Shepp-Logan模体与真实热中子层析扫描数据验证，在极端稀疏角度投影条件下，SIRT-WTDM方法可以达到较好的重建效果。

       PDF全文        光学学报 ，2019年第39卷第07期 pp.0711003      

江孝伟  

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摘要：为了能够实现VCSEL偏振无关特性，提出将偏振无关光栅与half-VCSEL集成。本文首先基于严格耦合波法分析了光栅参数对偏振无关二维光栅反射特性的影响，经过模拟计算可得在光栅周期691nm≦P≦719nm、光栅宽度408.73≦W≦467.6nm范围内偏振无关二维光栅有210nm的高反射（R>99%）带宽。随后将偏振无关二维光栅与中心波长为1.55μm的half-VCSEL集成，形成中心波长1.55μm偏振无关波长可调谐VCSEL，经过光学传输矩阵计算可得该偏振无关波长可调谐VCSEL波长调谐范围可达93nm。这能为以后制备偏振无关波长可调谐VCSEL提供理论指导。

       PDF全文        光学学报 ，2019年第39卷第06期 pp.0623003      

孔雪莲   张贵忠   汪天庆   丁欣   姚建铨  

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采用强场近似(SFA)方法，对处于两个具有时间延迟的圆偏振激光场中的氢原子的涡旋状光电子动量分布进行了数值模拟。在两个延时激光脉冲的作用下，电子吸收光子后克服电离阈值，从基态经由两个不同的通道跃迁到连续态，产生的电子波包之间会发生干涉。模拟结果表明，所产生的光电子动量涡旋的旋向与两脉冲的偏振方向有关，涡旋臂的数目与激光载波频率有关。动态Stark效应是一种典型的强场现象。若在电离发生的同时考虑动态Stark效应，将会观察到动量涡旋的扭曲。针对顺时针的动量涡旋及其扭曲进行分析，发现扭曲现象是由动态Stark效应引入的附加相位的时间非线性特性引起的。

       PDF全文        光学学报 ，2019年第39卷第06期 pp.0602001      

李坤   杨苏辉   王欣   李卓   张金英  

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载波调制技术用于水下目标探测可以有效抑制海水的前向及后向散射，高频调制绿光是载波调制激光雷达水下目标探测系统的重要光源。本文研究了通过双频激光倍频实现强度调制绿光的方法，单块非平面环形腔单频激光器经过声光移频合束的方法，获得10 mW，1064 nm双频激光，拍频调谐范围为125-175 MHz。1064 nm双频激光由光纤功率放大器放大到10 W。为了提高倍频效率，采用两块长度为15 mm的MgO:PPLN级联倍频，获得2.26 W的绿光输出，最高倍频效率为24.5%。当基频光的频差为150 MHz时，得到绿光的拍频分别为150 MHz和300 MHz，拍频稳定性分别是2.7 Hz和5.3 Hz。

       PDF全文        光学学报 ，2019年第39卷第06期 pp.0614003      

巫玲   陈念年   范勇   叶一东  

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针对已有的相对角差法面形检测原理验证装置，提出了更具鲁棒性的最小二乘积分面形重建算法。利用相对角差改写了经典最小二乘积分技术的代价函数，空间复杂度和时间复杂度仍分别为O(N2)和O(N3)。仿真模拟表明本文算法鲁棒性显著优于Zernike波前重建法与基于样条的最小二乘积分法（SLI）。实验证明该算法可适用于大口径角差法面形检测。

       PDF全文        光学学报 ，2019年第39卷第06期 pp.0623002      

吴磊   吕国强   薛治天   盛杰超   冯奇斌  

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针对目前基于卷积神经网络的图像超分辨率算法存在特征提取尺度单一、重建图像纹理模糊等问题，提出了一种基于多尺度递归网络的图像超分辨率网络模型。该模型主要由多个多尺度特征映射单元级联而成，每个单元分别包含一组不同尺度的特征提取层、一个融合层以及一个特征映射层。特征提取直接在原始低分辨率图像上进行，最后采用亚像素卷积重构高分辨率图像。训练阶段使用Adam优化方法加速网络模型的收敛。实验结果表明，所提算法取得了较好的超分辨率结果，主观视觉效果明显提升，图像纹理清晰边缘锐利，在Set5、Set14、BSD100以及Urban100等常用测试集上的客观评价指标（PSNR和SSIM）均高于现有的几种主流算法。

       PDF全文        光学学报 ，2019年第39卷第06期 pp.0610001      

丁梦娇   丘仲锋   张海龙   李兆鑫   毛颖  

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浊度是水环境和水质状况的重要监测指标。卫星遥感技术具有宏观的空间覆盖性和重复的定期采样性，是一种有效的监测水体浊度的方法。本文基于NPP-VIIRS卫星的遥感反射率，建立了一个适用于渤黄海的水体浊度遥感反演算法，并将其应用到VIIRS卫星图像上，研究了渤黄海水体浊度的时空分布特征。结果表明该算法具有较高的反演精度（R2=0.97，RMSE=16NTU，MAE=23 NTU，MRE=34.63%）。渤黄海水体浊度在空间尺度上基本呈现近岸高，远岸低的分布特征；在时间尺度上：冬季浊度维持在一个较高的水平，春季浊度高值区逐渐收缩，于夏季达到最低，只在沿岸区域仍有较高的浊度，在秋季，浊度又开始逐渐升高。

       PDF全文        光学学报 ，2019年第39卷第06期 pp.0601002      

卢笛   卫潇   曹欣   贺小伟   侯榆青  

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由于多激发点荧光分子断层成像(fluorescence molecular tomography, FMT)的重建过程中生成的系统矩阵规模较大，导致计算复杂度高，重建时间长。为加快重建速度并保证其准确性，本文基于人工神经网络理论，通过降低系统矩阵规模，提出了一种快速FMT重建方法。具体来说，采用的降维方法是自编码器(Autoencoder , AE)，即一种典型的ANN网络，训练数据为由系统矩阵和表面荧光测量值组成的矩阵，然后使用AE网络的编码部分得到原始矩阵在低维空间上的表示。为了测试本文方法的性能，我们设计了一系列的数值模拟实验，包括非匀质圆柱体实验和数字鼠实验。实验结果表明该方法能有效缩短重建时间，得到良好的重建精度。

       PDF全文        光学学报 ，2019年第39卷第06期 pp.0617001      

陈飞   高崇   杨春曦   李才对   别玉  

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针对圆形吸收体提出了一种几何聚光比和可接收角同步提高的高增益太阳能复合抛物聚光器（CPC）。理论构建了高增益CPC面形结构模型及数学解析解。基于数值计算和光学设计软件TracePro仿真验证的方法，对高增益CPC的聚光性能进行了分析，并与常规CPC的光学性能进行了比较。研究发现圆形吸收体切线角相同的高增益CPC，圆形吸收体直径增大，其面形起点的纵坐标值减小，圆形吸收体和切线角分别为47mm 和5.56?的高增益CPC面形起点的纵坐标为-29mm。高增益CPC聚光器的几何聚光比随着光口宽度角的增大而减小，可接收角和平均光学效率随着光口宽度角的增大而降低，光口宽度角为60?时，可接收角为74.39?，有效光线角度范围较常规CPC集热系统提升58.16%，平均光学效率为86.77%。

       PDF全文        光学学报 ，2019年第39卷第06期 pp.0608001      

潘宇航   路元刚   彭楗钦   马海霞   王吉明  

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研究了内全反射型光子晶体光纤的结构参数对光纤布里渊增益的大小、布里渊峰的个数以及相对峰值强度等布里渊增益谱(BGS)特性的影响。分析了全反射型光子晶体光纤中的声光耦合效应，利用有限元分析方法求解光纤中的光场和声场分布及其对应的布里渊散射谱，探究了空气孔层数、孔间距和孔直径等光子晶体光纤结构参数对BGS的影响。设计了峰值强度差为8dB的双峰BGS新型的光子晶体光纤，可望将其用于基于布里渊拍频谱(BBS)的光纤传感系统中，使传感系统的信噪比提升2.5倍。

       PDF全文        光学学报 ，2019年第39卷第06期 pp.0619001      

杨志勇   许友安   蔡伟   邢俊晖   张志利  

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基于磁光调制的方位传递系统的关键技术是磁光调制，其中交变电流驱动内置磁光材料的螺线管磁场至关重要，直接关系到方位信息的传递精度，但是目前关于该问题的深入研究甚少。针对此现状，本文研究了交变电流驱动的螺线管内磁场对方位信息传递精度的影响。首先，利用麦克斯韦方程构建了空心螺线管电磁场模型，分析了驱动信号频率对磁场的影响；然后在空心螺线管电磁场模型基础上，结合安培环路定律建立了内置磁光材料的螺线管内部磁场模型；最后分析了无松弛极化介质、松弛极化介质、驱动信号频率等对系统方位传递精度的影响，并得出结论：1）驱动信号频率是影响系统方位传递精度的重要因素，且方位传递误差存在规律性；2）无松弛极化介质与松弛极化介质对系统方位传递精度的影响程度相当。本文的研究内容为研究磁光调制方位传递系统方位传递精度分析与系统优化设计提供了参考。

       PDF全文        光学学报 ，2019年第39卷第07期 pp.0723004      

彭宽   冯诚   王森懋   艾凡   李豪   刘德明   孙琪真  

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在室外复杂环境下误报率过高是分布式光纤入侵监测系统应用中的痛点问题，若能实现对入侵事件的准确识别，则能大幅降低误报率。本文提出了一种基于时/频域综合特征提取的入侵事件识别方法。使用自适应幅值门限信号切分算法找出有效振动信号片段，在此基础上提取平均片段间隔特征。选取最大能量片段作为主要研究对象，提取片段长度和峰均比特征，并对其进行小波包分解生成频域能量分布特征，组成时/频域复合特征向量，使用高性能的一对一支持向量机多分类算法进行模式识别。现场实验表明，在400次测试中，该方法对行人路过脚踩、自行车轧过、拍击围栏和剪切光缆等4种典型入侵事件类型的平均识别正确率达到了98.5%，相比于仅提取时域或频域特征方法的正确率均有显著提高。此外，该方法对光路光功率变化不敏感，对提升系统的实用性有重要意义。

       PDF全文        光学学报 ，2019年第39卷第06期 pp.0628002      

陆驰豪   李海峰   高涛   徐良   李海丽  

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虚拟现实技术是头戴显示技术的一个重要分支。为了提高虚拟现实头戴显示装置的视场角，从而获得更高的沉浸感，本文设计了一种基于视场拼接原理的大视场虚拟现实头戴显示装置。利用四套横向视场角为80°，且完全相同的目视光学系统，拼接实现大视场虚拟现实头戴显示。本装置最终设计达到双目横向视场角162°，其中每个单目系统横向视场角为126°，双目重叠视场为90°。

       PDF全文        光学学报 ，2019年第39卷第06期 pp.0612002      

李长胜  

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分析旋光-电光晶体的电光相位以及强度调制特性，并定义其pi-电压。对于具有旋光性的电光晶体，以往半波电压的概念不能准确描述其电光偏振、强度调制的周期性，因而引入“pi-电压”的概念，并定义为此类晶体的椭圆双折射相位延迟变化量等于pi时所需要的调制电压。对于置于两个偏振器之间的旋光-电光晶体强度调制器，旋光性可以为电光强度调制提供光学偏置，但被调制光强度是调制电压的偶函数，只有当检偏器的主透光方向平行或垂直于起偏器、以及晶体出射线偏振光波的偏振方向时才能实现完全电光开关。当此类晶体用于电光开关时，可定义能够实现完全开关状态转换所需要的最大调制电压为其开关电压。实验测量了一块尺寸为6x4x2.9mm3的硅酸铋(Bi12SiO20)晶体的pi/4-电压，对于635nm的光波长，其pi/4-电压约为3kV。对于具有旋光性的弹光调制器，可以引入“pi-应力”、“pi-应变”的概念。

       PDF全文        光学学报 ，2019年第39卷第06期 pp.0623001      

谢俊峰   莫凡   王怀   李响   朱红  

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平台颤振是卫星在轨运行固有的现象之一，是高分辨率对地观测卫星研究的难点和热点。本文针对资源三号02星在轨运行过程中的平台颤振情况，结合多光谱相机各谱段CCD相机之间的安装关系，提出一种基于能量对称分布的相位相关配准算法，顾及到平台的线性平滑运动特性，得到线性拟合的平台颤振曲线，最后采用星敏感器数据和陀螺数据基于扩展卡尔曼滤波得到的卫星姿态数据对曲线复合验证。试验结果表明，所提配准算法能够有效探测资源三号02星平台颤振，并且首次探测到资源三号02星平台存在0.63 Hz-0.65 Hz的颤振，振幅为0.20″-0.52″。

       PDF全文        光学学报 ，2019年第39卷第06期 pp.0628003      

杜维川   康俊杰   李弋   谭昊   周坤   胡耀   张亮   王昭   郭林辉   高松信   武德勇   唐淳  

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GaN是一种重要的宽禁带直接带隙材料，其三元和四元合金覆盖了从紫外到红外的波段，而腔面反射率是激光器谐振腔结构参数，对器件的阈值和斜率效率有着非常重要的影响。本论文分析了腔面反射率对GaN基半导体激光器斜率效率和输出功率的关系，针对波长为450nm激光器进行了实验验证。其结果表明，对于非对称谐振腔结构，通过腔面反射率的优化可以抑制空间烧孔非线性效应，提高器件的微分量子效率。当前腔面反射率为5%时，斜率效率为1.3W/A，在3A的连续工作电流下，获得了2.6W的高功率输出。

       PDF全文        光学学报 ，2019年第39卷第06期 pp.0614002      

刘万军   孙虎   姜文涛  

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针对相关滤波方法对快速运动与快速变形的目标跟踪稳定性较差的问题，本文提出一种自适应特征选择的相关滤波跟踪算法。首先，利用位置滤波器和颜色概率模型提取候选区域中的基础特征，将基础特征以不同的权重分配方式融合得到多个融合特征。然后，对融合特征进行可信度判定，选择可信度较高的融合特征作为当前帧的跟踪特征，估计出目标的候选位置。最后，若最高可信度低于可信度阈值，启动检测器重新检测目标位置，否则候选位置即为目标最终位置。与此同时，对目标模型进行更新,确保模型对目标描述的准确性。在标准数据集OTB50和OTB100上进行大量实验测试，结果表明，本文提出的跟踪方法在运动模糊、光照变化、快速运动等条件下具有较好的跟踪准确率和鲁棒性。

       PDF全文        光学学报 ，2019年第39卷第06期 pp.0615004      

李清灵   尹达一   庾金涛   李磊  

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晴朗大气存在关于太阳子午线对称的大气偏振态，紫外和可见光适合用于大气偏振导航，但对大气环境的响应程度还没有高分辨成像级的认识。紫外与可见光两波段高分辨大视场有机结合可以提高场景和目标的几何辨识度以及时间分辨率，有利于实时统计与提取天空的偏振信息。采用蒙特卡洛方法对水云下大气的偏振态分布作仿真分析，所建模的水云大气环境在紫外360-400nm波段的偏振度响应最大。采用紫外-可见偏振成像技术对同一视场下的楼房、云和天空进行偏振成像试验，并用霍夫变换分割方法对图像中每个区域作统计分析，发现观测区域内的无云区比云区的偏振角均值相对差1.6%，偏振度均值相对差-14%，证明了大气偏振角较偏振度的稳健性。紫外和可见光对云目标的偏振观测中存在互补性，采用拉普拉斯金字塔图像融合技术能够提高对大气目标的探测能力提供目标探测能力，表明大视场高分辨紫外-可见偏振成像技术在大气探测中的可行性和有效性。

       PDF全文        光学学报 ，2019年第39卷第06期 pp.0611001      

冯佳睿   马晓丹   关海鸥   朱可心   于菘  

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

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

李员赫   杨超   薛常喜   李晓天  

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光栅的多级衍射杂散光对空间外差拉曼光谱仪的成像质量具有重要影响。为了提高其成像质量，使光谱特征更准确，本文针对空间外差拉曼光谱仪中光栅产生的多级衍射杂散光进行了分析与抑制研究。依据光学传递理论，利用ASAP软件对空间外差拉曼光谱仪中光栅产生的多级衍射杂散光进行仿真与分析，基于挡板、光阑和光学陷阱等方法设计了能够抑制±2.5°视场范围内杂散光的结构。结果表明，光栅产生的多级衍射杂散辐射比由4.996×10-3降到了1.57×10-8，对空间拉曼光谱仪系统内因光栅产生的多级衍射杂散光有良好的抑制效果，有效提高系统成像质量。

       PDF全文        光学学报 ，2019年第39卷第06期 pp.0630001      

王伟   唐瑛   张雄星   陈海滨   郭子龙   王可宁  

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本文建立了复合式光纤法珀腔压力传感器反射光谱的模型，针对现有解调方法不适用于短腔长复合式光纤法珀腔压力传感器解调的问题，提出一种双参数椭圆拟合腔长解调算法。对腔长为26μm~30μm的复合法珀腔的解调进行了仿真，结果表明：双参数椭圆拟合腔长解调的误差最大仅为0.05μm。基于所提出双参数椭圆拟合腔长解调算法，搭建了对光纤法珀传感器解调系统，对复合式光纤法珀压力传感器在加压条件下进行了解调实验，实现了20KHz的解调速率，成功验证了双参数椭圆拟合算法解调短腔长复合式光纤法珀压力传感器的可行性与实时性。

       PDF全文        光学学报 ，2019年第39卷第06期 pp.0606001      

胡佳贝   刘喆   张鹏飞   耿国华   张雨禾  

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为了有效提取散乱点云上的特征点，针对现有点云特征提取算法采用全局统一的特征度量阈值易造成特征误判、漏判及需要多次人工调参的问题，基于离散Morse理论，提出一种自适应地特征提取算法。首先，采用基于局部邻域的协方差分析计算每个数据点的特征度量，标定潜在特征点。然后将潜在特征点与其邻域点在主方向上所形成的夹角平均值作为局部特征检测算子，利用该算子计算该点的离散梯度；最后，构建每个潜在特征点局部邻域内的Voronoi图，利用线性插值法计算离散点所在泰森多边形所有顶点的梯度构建离散梯度向量域，将离散梯度向量域中的梯度极值点判定为特征点。为提高算法的鲁棒性和抗噪能力，算法将离散梯度扩展到多尺度上，将邻域大小作为离散的尺度参数，多尺度地对一点进行判定。实验结果表明，该方法简单、鲁棒，不依赖于特征的尖锐程度，能在有效提取较尖锐特征的同时，尽可能多地保留较平滑特征。当噪声为 时，可以有效地提取点云特征，而当噪声为 时，尽管存在个别特征点消失的情况，但整体上显著特征点能够得到较好地提取，效果令人满意。

       PDF全文        光学学报 ，2019年第39卷第06期 pp.0615002      

杨永强   杨玲珍   吕艺辉   王娟芬   张朝霞  

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本文利用混沌激光互相关峰值实验实现了脂肪乳液内部异质物检测。在脂肪乳液内放置异质物，利用自相关函数具有 delta 函数特征的混沌激光为光源，将混沌激光分成两路，一路入射到带有异质物的脂肪乳液内，通过脂肪乳液后经光电探测器接收输出作为探测信号；另一路经光电探测器输出作为参考信号。将混沌激光参考信号与经过脂肪乳液的混沌激光进行互相关，混沌激光的互相关的峰值反映了脂肪乳液内部异质物和脂肪乳液的光学信息，实验实现了脂肪乳液内异质物的检测。结果表明：混沌激光相关法检测具有很强的抗干扰性，该方法提供了一种探测脂肪乳液内异质物的新方法且在医学检测等领域具有很大的潜力。

       PDF全文        光学学报 ，2019年第39卷第06期 pp.0614001      

叶松   严浩方   孙晓兵   汪杰君   王新强   王方原   李树   甘永莹   张文涛  

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空间调制型全偏振成像系统以Savart偏光镜作为调制器件，通过将Stokes参量S0~S3调制在同一幅图像中，只需一次快拍式的采集即可得到包含目标4个Stokes参量的调制信息，实现目标全偏振参量同步探测。现有解调算法仅针对单色光探测系统，不适用于复色光的探测系统。对于宽波段空间调制型全偏振成像系统，当复色光偏振成像时，频域出现通道混叠，造成载波频率的偏差，而图像重构的关键是载波频率。通过寻找中心频谱位置获得实际载波频率的方式对偏振解调算法进行修正。最后，进行计算机模拟仿真和实验验证。复色光偏振成像实验结果表明：宽波段空间调制型全偏振成像系统通过修正的图像解调算法可得到中心波长的偏振信息，偏振探测误差<5%，验证了其准确性和有效性。研究结果为复色光全偏振成像系统的解调算法研究提供参考。

       PDF全文        光学学报 ，2019年第39卷第06期 pp.0607001      

崔岩   张西光   周鑫昌   刘亚飞   褚金奎  

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研究了气溶胶对大气偏振分布的影响。基于蒙特卡罗法的矢量辐射传输模式，对不同气溶胶条件的偏振分布模式进行了仿真研究。利用图像式测试系统对实际大气条件的偏振模式进行测试，分析了气溶胶的质量浓度变化对偏振模式的影响。结果表明，偏振度受到气溶胶的质量浓度影响较大，随着气溶胶的质量浓度升高，偏振度不断越小。当PM10的质量浓度由27μg/m3增加到53μg/m3再增加到103μg/m3，PM2.5的质量浓度由9μg/m3增加到28μg/m3再增加到66μg/m3时，最大偏振度值平均减小了约25%。气溶胶对偏振方位角几乎没有影响，偏振方位角的分布稳定。

       PDF全文        光学学报 ，2019年第39卷第06期 pp.0601001      

王小勇   张博文   梅强   周楠  

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空间相机在卫星平台的微振动作用下发生结构变形，改变光学系统理想装调位置关系，进而导致像移。像移量随着光学系统的动态变化而不断改变，对图像造成模糊和畸变等复杂的影响。本文建立了一种包括干扰模型、结构模型、光学模型及采样成像模型的时域集成分析方法，实现了空间相机从微振动干扰输入到图像输出的端到端系统集成仿真，并开发了基于Matlab的数据转换工具实现结构分析与光学分析之间的序列数据传递。以某空间相机的地面微振动试验为例进行时域集成分析，结果表明在两种不同成像模式工况条件下，该相机的动态像移统计最大值分别达到0.42和0.27像元，采样成像仿真得到的图像MTF下降因子分别为0.951、0.974，与原始图像间无明显的直观差异，为该相机微振动影响的有效预估提供了依据。

       PDF全文        光学学报 ，2019年第39卷第06期 pp.0612001      

谢江荣   李范鸣   卫红   李冰   邵保泰  

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提出一种用于空中红外目标检测的增强SSD方法。首先分析了感受野与特征图层数的关系，提出同时采用池化和转置卷积操作的特征图双向融合机制，从整体上增强特征的表达能力；并引入浅层特征图的语义增强分支，在高分辨率特征图上增加预测框，有利于小尺寸目标定位精度的提升。在VOC2007小目标和空中红外目标数据集上进行对比测试，mAP(mean Average Precision)分别增加了7.1%和8.7%，并且检测性能和速度较均衡。结果表明，增强的SSD方法效果提升明显，在空中红外目标检测中获得较好的性能。

       PDF全文        光学学报 ，2019年第39卷第06期 pp.0615001      

洪光烈   周艳波   严韦   雷武虎   舒嵘  

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火星大气风速廓线探测对研究火星大气环境具有重要意义，基于马赫曾德干涉仪的多普勒测风激光雷达相对于一般相干/非相干多普勒测风激光雷达更适合火星地基探测。为使马赫曾德干涉仪能对激光雷达中望远镜接收到的大视场角的回波光信号进行频移检测，需要对马赫曾德干涉仪进行视场展宽。分别研究了马赫曾德干涉仪中棱镜式视场展宽技术与“猫眼”光学系统的视场展宽技术后认为棱镜式视场展宽技术更具优势，设计并搭建了一套大光程差大视场角入射的马赫曾德干涉仪，使用压电晶体扫描反射镜片的方式测量其对11 mrad入射的准平行光束的透射谱，得到干涉仪最大干涉对比度可达0.87，满足多普勒测风激光雷达的使用需求。结合地球大气环境分析了干涉仪干涉对比度随高度的变化，分析表明，大光程差马赫曾德干涉仪干涉对比度在5km以下低空大气中随高度增加有小幅下降，仍可进行大气风速探测。

       PDF全文        光学学报 ，2019年第39卷第06期 pp.0628001      

杨宗峰   李文来   彭泰然   崔玉国   马剑强  

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压电材料固有的迟滞非线性特性严重影响了压电变形镜的控制精度，限制了其在自适应光学系统中的应用。本文对带迟滞补偿的单压电变形镜闭环校正性能进行研究。建立基于Prandtl-Ishlinskii (PI)迟滞模型的变形镜闭环控制算法，搭建了基于哈特曼波前传感器的自适应光学测试平台，分别进行了静态像差和动态像差的闭环校正实验。实验结果表明：在静态像差的闭环校正中，迟滞消除比未消除具有更快的校正速率；对于像差均方根平均值为168 nm的动态像差，校正后残差从迟滞消除前的33 nm降低到迟滞校正后的25 nm，校正精度提高24.7%。证明提出的基于PI迟滞模型的闭环控制方法可有效应用于压电变形镜自适应光学系统。

       PDF全文        光学学报 ，2019年第39卷第05期 pp.0522001      

程成   沈承昱  

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制备了导光波带位于近红外1400~1650 nm、PbS量子点掺杂的光子晶体光纤（QD-PCF）。测量了QD-PCF对980 nm泵浦光和1550 nm信号光的吸收。在980 nm激光激励下，测量了QD-PCF的光致荧光（PL）光谱，确定了中心波长1550 nm处PL光强最强时的量子点掺杂浓度和光纤长度，发现其PL光强远大于普通单纤芯掺杂的量子点光纤（QDF）。实验发现QD-PCF的PL光强会出现间隔距离较短的纵模，该纵模跟掺杂浓度有关。对比测量了QD-PCF和未掺杂PCF的带隙，表明量子点掺杂没有改变PCF的带隙分布。测量了QD-PCF的泵浦激励阈值和泵浦饱和功率，其泵浦阈值功率和QDF接近，泵浦饱和功率大于QDF，原因和QD-PCF有较大的光纤截面以及较高的量子点掺杂浓度有关。

       PDF全文        光学学报 ，2019年第39卷第05期 pp.0506006      

黄长军   胡纪元   周吕  

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基于噪声经过经验模态分解（EMD）后在不同的本征模函数（IMF）上具有不同的特征，本文提出了一种改进的EMD相位分析的永久散射体(PS)识别与探测方法。该方法首先对干涉图进行多尺度分解，然后基于梯度的自适应滤波，对分解的IMF中所含噪声实现低信噪比区域强滤波、高信噪比区域弱滤波，估算滤波后各PS候选点（PSC）的噪声相位，在顾及各PS候选点幅度和相位稳定性的基础上，对选取的PS候选点相位信息进行分析，判断其作为PS点的概率，进而选取出可靠的PS点。实验结果表明，相比传统的PS点选取方法，改进的EMD方法避免了探测过程中PS点的误判和漏判可能性，能够更准确地识别出SAR影像中的PS点。

       PDF全文        光学学报 ，2019年第39卷第05期 pp.0528006      

迟雨蕾   孙林   韦晶  

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通用动态阈值云检测算法（Universal dynamic threshold cloud detection algorithm, UDTCDA）是近期提出的一种基于先验地表数据库支持的遥感影像云识别方法。由于薄云在可见光波段与多数地物存在较为相似的光谱特征，它们之间的差异相对较小，影响了云检测的整体精度。针对该问题，本文结合可见光红外成像辐射仪VIIRS (Visible infrared Imaging Radiometer) 多波段、宽覆盖、高重访周期的特点，及云层在可见光到热红外通道的分布和变化特性，提出了一种改进的VIIRS动态阈值云检测算法（Improved-dynamic threshold cloud detection algorithm, I-DTCDA）。该方法首先模拟构建得到VIIRS数据可见光到近红外通道的动态阈值云检测模型，而后基于不同时空条件，分析了薄云和其他地物在可见光到热红外通道的分布特征，利用固定阈值法辅助识别影像中的薄碎云，同时改进了冰雪表面的云识别模型。本文通过遥感目视解译的方法对云检测结果进行精度验证，同时与UDTCDA和VIIRS官方云掩膜（VIIRS Cloud Mask, VCM）结果进行对比。结果表明，本文算法能够以较高精度识别影像中不同地表类型上的云层，总体精度为93%（Kappa=0.821），特别是对于薄碎云，整体精度明显提高，错分和漏分误差明显降低；同时，本文云检测结果整体优于UDTCDA和VCM云结果。

       PDF全文        光学学报 ，2019年第39卷第05期 pp.0528005      

何微微   武魁军   冯玉涛   王后茂   傅頔   刘秋新   鄢小虎  

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平流层风场星载探测对于提高天气预报水平有重要意义。平流层区域的化学及动力学过程比较复杂，且受太阳散射影响严重，导致该区域风场探测难度极大。以O3在8.823 μm波段的辐射为探测源，通过干涉仪获取其精细光谱的多普勒频移反演大气风场，是平流层风场探测的重要途径。鉴于此，通过对O3临边辐射光谱特性分析，确定了最佳目标谱线；利用三级红外Fabry-Perot标准具联合滤光，实现了目标谱线的提取；通过建立Michelson干涉仪数值模型，得到了临边观测情况下白天及夜间工作时的四步进干涉图像；通过误差分析，论证了在临边观测高度位于15-45 km范围内，白天及晚上的视向风测量误差均在1-2 m/s范围内。因此，以O3辐射为探测源的Michelson干涉成像仪可以实现平流层风场的全球全天时探测。

       PDF全文        光学学报 ，2019年第39卷第05期 pp.0512005      

李非燕   霍宏涛   李静   白杰  

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为了实现对高光谱小样本目标的精细分类，本文提出了一种基于多特征和改进稀疏表示模型的高光谱图像分类方法（MSIFR）。首先，从高光谱图像中提取三种不同的特征，光谱特征、Gabor特征、LBP特征，它们分别代表不同种类的光谱信息和空间信息，如果单纯地三种特征随意组合，会使得特征空间变得高度非线性、各个特征之间可能不兼容、冗余度高；所以，本文对所有特征求解稀疏系数，同时增加一个2范式约束，充分考虑到不同特征稀疏系数的多样性，增加稀疏系数求解的灵活性；最终，用得到的系数得到每个测试像素的最终类别标签。实验结果证明，本文提出的MSIFR方法对小样本目标的检测效果显著，且总体分类精度优于已知的分类器。

       PDF全文        光学学报 ，2019年第39卷第05期 pp.0528004      

尹明锋   薄煜明   朱建良   吴盘龙  

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

       PDF全文        光学学报 ，2019年第39卷第05期 pp.0515002      

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

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

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

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

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

       PDF全文        光学学报 ，2019年第39卷第05期 pp.0512004      

王任栋   李华   赵凯   徐友春  

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

       PDF全文        光学学报 ，2019年第39卷第05期 pp.0528003      

郭帅   吴莹   古同   胡二涛  

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

       PDF全文        光学学报 ，2019年第39卷第05期 pp.0531001      

陈平   黄凯   叶慧琪   韩建   郝志博   肖东  

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

       PDF全文        光学学报 ，2019年第39卷第05期 pp.0506005      

马识途   郭大波   薛哲   贺超  

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

       PDF全文        光学学报 ，2019年第39卷第05期 pp.0527001      

胡星   李强  

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

       PDF全文        光学学报 ，2019年第39卷第05期 pp.0514002      

韩梦欣   吴雅婷   张倩武   孙彦赞  

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

       PDF全文        光学学报 ，2019年第39卷第05期 pp.0506004      

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

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

       PDF全文        光学学报 ，2019年第39卷第05期 pp.0514001      

黄杰   杨林   陈磊   吴先映  

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

       PDF全文        光学学报 ，2019年第39卷第05期 pp.0512003      

张孟   韦玮   张艳娜   赵春艳   李新   郑小兵  

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

       PDF全文        光学学报 ，2019年第39卷第05期 pp.0528002      

陈卫   乔延利   孙晓兵   殷玉龙  

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

       PDF全文        光学学报 ，2019年第39卷第05期 pp.0529001      

穆绍硕   乔川  

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

       PDF全文        光学学报 ，2019年第39卷第05期 pp.0528001      

徐恩明   李凡   张祖兴   李培丽  

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

       PDF全文        光学学报 ，2019年第39卷第05期 pp.0506003      

崔方晓   李大成   吴军   王安静   李扬裕  

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

       PDF全文        光学学报 ，2019年第39卷第05期 pp.0530003      

张文静   张芹   江莹   李凤   黄彦   李清华  

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

       PDF全文        光学学报 ，2019年第39卷第05期 pp.0523003      

杨善初   喻虹   陆荣华   谈志杰   韩申生  

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

       PDF全文        光学学报 ，2019年第39卷第05期 pp.0511003      

陈载清   陈凯   黄小乔   邰永航   石俊生   云利军  

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

       PDF全文        光学学报 ，2019年第39卷第05期 pp.0533002      

杨彪   李迎春   张廷华  

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

       PDF全文        光学学报 ，2019年第39卷第05期 pp.0504003      

经文   江舸   成彬彬   张健  

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

       PDF全文        光学学报 ，2019年第39卷第05期 pp.0509001      

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

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

       PDF全文        光学学报 ，2019年第39卷第05期 pp.0513001      

王书涛   吴兴   朱文浩   李明珊  

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

       PDF全文        光学学报 ，2019年第39卷第05期 pp.0530002      

钟鸣宇   奚亮   司福祺   周海金   王煜  

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

       PDF全文        光学学报 ，2019年第39卷第05期 pp.0501003      

林虹宇   谢浩   王洋   陆宏波   孙艳   胡淑红   陈鑫   戴宁  

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

       PDF全文        光学学报 ，2019年第39卷第05期 pp.0504002      

金丽丹   宁提纲   裴丽   郑晶晶   李晶   贺雪晴  

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

       PDF全文        光学学报 ，2019年第39卷第05期 pp.0506002      

于霁晨   袁健   丛杉珊   李明璇   贾学志  

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

       PDF全文        光学学报 ，2019年第39卷第05期 pp.0523002      

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

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

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

乔要宾   陈辛   郭正玉  

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

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

程虎   李微   郭文平   杨克成  

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

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

王岩   付璐   陈平   刘希芸   刘伟伟   林列  

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

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

扎西巴毛   范伟如   胡显声   陈子阳   蒲继雄  

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

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

范保华   徐鹏柏   董永康  

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

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

蒋晓东   于纪言   黄建森   朱立坤  

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

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

张国强   杨燕   岳辉  

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

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

王煜   姜梦华   惠勇凌   雷訇   李强  

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

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

王森   伍星   张印辉   陈庆  

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

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

李康文   李享成   陈平安   程用志   朱伯铨  

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

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

王卓   张云伟   喻勇   樊阳阳  

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

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

蒋芸   叶函函   王先华   段锋华   吴浩   吕松  

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

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

郭艳城   刘艳格   王志   姚卓坤  

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

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

许云鹏   吴婷   李之通   姜梦华   惠勇凌   雷訇   李强  

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

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

项长铖   周常河  

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

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

白云波   周游   刘世杰   邵建达   徐隆波  

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

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

王鹏威   龚文林  

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

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

王文锋   张焱鑫   陈瑜   丁伟利  

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

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

代亮亮   闫连山   易安林   盘艳   蒋林   葛军   潘炜   罗斌  

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

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

何明芳   陈开鑫   胡哲峰  

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

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

刘峰   樊梦琦   王向军   陈晓昀  

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

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

郭志坚  

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

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

茅正冲   陈强  

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

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

严阳   华文深   崔子浩   伍锡山   刘恂  

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

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

刘辉   彭力   闻继伟  

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

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

童艳   李丹   李晶晶  

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

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

刘一凡   蔡振江  

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

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

尹明   粟荣涛   王小林   马阎星   马鹏飞  

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

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

王小娟   刘丙才  

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

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

梅亮  

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

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

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

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

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

陈高杨   马鹏   李杰   孙立朋   武创   关柏鸥  

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

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

刘立新   孙罗庚   李梦珠   祝铭  

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

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

时文俊  

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

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

朱磊磊   徐冰冰   金尚忠   刘开元   王杰  

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

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

陈溶   陶传义  

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

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

叶旭辉   吴功平   黄乐  

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

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

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

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

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

何西   刘诚   朱健强  

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

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

段晨   宗明成   范伟   孟璐璐  

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

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

张小兵   刘海江  

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

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

张元涛   柴孟阳   孙德新   刘银年  

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

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

任志君   胡海华   王彦强   李晓东   陈跃  

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

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

蒋小波   陈丹平   邹雅   韩帅   杨秋红  

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

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

张苗苗   孟炳寰   骆冬根   杨本永   提汝芳   洪津  

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

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

何聪聪   吴雅婷   韩梦欣   孙彦赞   张倩武  

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

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

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

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

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

陈艳   李中梁   南楠   步扬   王瑄   潘柳华   王向朝  

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

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

于志亮   姜晓明   王岩   李松   曹开锐  

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

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

刘航   卢麟   朱勇   吴传信   张宝富  

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

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

时家明   赵大鹏   刘瑞煌   董海龙  

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

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

张海娇   孔慧华   孙永刚  

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

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

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

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

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

陈琪   张华  

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

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

吴金达   卢瑾   任宏亮   覃亚丽   郭淑琴   胡卫生  

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

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

李竺强   朱瑞飞   高放   孟祥玉   安源   钟兴  

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

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

王迪   李璇   皮浩洋   杨飞   叶青   蔡海文  

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

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

胡佳洁   李素梅   常永莉   侯春萍  

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

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

李小龙   王静鸽   张利平   李新忠  

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

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

张文颖   劳达宝   周维虎   朱浩然  

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

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

王健   钟哲强   张彬   孙年春  

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惯性约束聚变；复合型光栅；扫动速度；功率谱密度；成丝

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

邓杨春   赵军磊   戴云   张雨东  

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

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

郭凤霞   乌云   李滨   戚俊  

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

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

宋牟平   尹聪   陆燕   朱伟基   吴媖   庄守望  

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

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

郑成林   何顶顶   费庆国  

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

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

张春悦   徐抒岩   许博谦   齐鑫   鞠国浩  

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

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

李雪艳   蒋燕义   姚远   毕志毅   马龙生  

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

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

王文秀   傅雨田   董峰   李锋  

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

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

杜虎兵   张少锋   宇建红   李军宁  

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

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

武伟   王世刚   赵岩   钟诚  

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

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

吴嘉宝   张示城   胡依奇   林功伟   钮月萍   龚尚庆  

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

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

常永莉   李素梅   胡佳洁   韩旭  

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

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

冯凤珍   白丽华   郑晓晓  

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

孙晶   黄普明   幺周石  

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

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

安喆   徐熙平   杨进华   刘洋