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激光制造
李春赫  马卓晨  胡昕宇  朱琳  [ ... ]韩冰  张永来  
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摘要
微流控芯片系统具有高效率、低损耗、高安全系数、高灵敏度等优势,表面增强拉曼散射(SERS)光谱具有灵敏度高以及指纹效应强等优点。从两方面对微流控拉曼检测芯片进行综述:微流控芯片通道和SERS基底的制备以及微流控拉曼检测芯片的集成与应用。最后讨论了SERS微流控芯片在便携化应用方面的挑战和机遇,并对整个领域的未来发展方向与前景进行了展望。
中国激光
2021, 48(2): 0202010
Early Posting
摘要
近年来,由柔软和自适应性强的材料组成的智能软体执行器由于具有高灵活性、生物兼容性和对高负载的机械弹性等一系列优势,因而引起广泛关注。在各种制造技术中,飞秒激光集成已被证明是一种强有力的工具,从而促进了智能执行器支持的功能性微机械的发展。本文设计并利用飞秒激光双光子聚合技术制造了一种基于蛋白质生物材料的pH响应特性微机械,一步实现了蛋白质材料的三维构型和内部交联网络密度的三维分布,通过切换不同pH值溶液实现生物微机械“手臂”捕捉和释放动作。这种制备策略在生物检测,细胞操控等拥有广阔的应用前景。
中国激光
2021, 48(14): 2
仪器,测量与计量
韩冰  李国君  胡泽骏  张义生  
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摘要
全天空极光成像仪是一种重要的地基极光观测设备,对全天空成像仪进行辐射参数定标能够获得全天空图像中极光结构在不同观测谱线上的真实激发强度,这对于空间物理过程的定量研究有着重要的意义。受到极区观测台站的条件限制,许多全天空极光成像仪无法在观测现场进行辐射参数定标。为此,提出一种基于恒星辐射稳定性对全天空成像仪进行辐射参数定标的方法,把恒星作为“虚拟标准光源”,利用全天空成像仪获取的星空图进行辐射定标,最终确定辐射强度-图像数值之间的辐射参数。利用更多的恒星亮度作为参考标准,以及电离层卫星探测到的极光沉降电子数据,结合GLOW模型计算的极光激发强度作为参考标准,对定标结果进行了两种不同方法的验证。结果显示,在恒星亮度验证中,恒星亮度偏差最大值为12.22%,平均偏差为4.624%;在卫星沉降粒子验证中,利用模型计算出的极光弧峰值强度与全天空观测获得极光弧峰值强度偏差最大值为11.30%,平均偏差为5.603%。两种验证结果相近,这表明本文所提定标方法是有效和可信的。
光学学报
2021, 41(5): 0512004
Lasers, Optical Amplifiers, and Laser Optics
摘要
In this Letter, we experimentally investigate fast temporal intensity dynamics and statistical properties of the cladding-pumped Er/Yb co-doped random Rayleigh feedback fiber laser (EYRFL) for the first time, to the best of our knowledge. By using the optical spectral filtering method, strong and fast intensity fluctuations with the generation of extreme events are revealed at the output of EYRFL. The statistics of the intensity fluctuations strongly depends on the wavelength of the filtered radiation, and the intensity probability density function (PDF) with a heavy tail is observed in the far wings of the spectrum. We also find that the PDF of the intensity in the central part of the spectrum deviates from the exponential distribution and has the dependence on the laser operating regimes, which indicates some correlations among different frequency components exist in the EYRFL radiation and may play an important role in the random lasing spectrum stabilization process.
Chinese Optics Letters
2021, 19(2): 021402
倪子月  程大伟  刘明博  韩冰  [ ... ]李小佳  陈吉文  
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摘要
稀土元素具有独特的电子结构, 化学性质活泼, 是冶金工业中重要的添加剂, 在许多领域发挥了重要的作用。 稀土添加剂不仅可以作为脱氧剂和脱硫剂对钢液进行净化, 还会对钢材产生变质作用和合金化作用, 改善钢组织, 提升钢种的性能。 但是钢铁材料中稀土元素的含量添加只有在一定范围内, 才会表现出较好的性能。 而通常使用电感耦合等离子体质谱法和电感耦合等离子体发射光谱法对钢铁材料中稀土元素进行检测, 这两种方法均需要对样品进行消解处理, 操作繁琐, 测试周期长。 使用便携式能量色散X射线荧光光谱法可以实现钢铁材料中稀土元素镧和铈的快速检测, 且整个仪器重量小于10 kg, 便于现场应用。 在传统便携式仪器的基础上, 使用大功率的光管对稀土元素的K系谱线进行激发, 与选择L系谱线进行分析对比, 不仅提高了谱线强度, 同时还避免了钢铁材料中其他常见组分对待测元素谱峰的重叠干扰。 测试时间设置为120 s, 通过研究不同的管电流和管电压研究峰强度和峰背比的变化情况, 最终选择800 μA和65 kV对样品进行激发。 使用参考物质绘制工作曲线, 同时使用背景强度对基体效应进行校正后, 镧和铈的线性相关系数分别可达到0.999 2和0.998 8; 对含量较低的参考样品GBW01135进行测试, 计算方法的检出限和定量限, 镧和铈的检出限分别为0.001 1%和0.000 5%, 定量限分别为0.003 8%和0.001 6%, 满足实际样品的测试需求。 使用样品GBW01132a进行11次连续测定, 对测试结果的稳定性进行研究, 镧和铈的相对标准偏差分别为2.42%和2.00%; 同时对测试结果的准确性进行研究, 对多个样品进行测试并与参考值进行对比, 结果表明除了一个低于检出限的样品之外, 其余样品的相对误差均小于20%,其中70%的样品的相对误差小于10%。 能量色散X射线荧光光谱法可实现钢铁材料中稀土元素的快速检测, 样品只需要简单的打磨处理就可以直接进行测试, 对进一步研究钢铁材料的性能具有一定的意义。
光谱学与光谱分析
2020, 40(9): 2974
摘要
在X射线荧光光谱(EDXRF)测试中, 由于探测器分辨率的影响, 谱线会有不同程度的展宽, 多元素存在时谱线还会有一定的重叠。 获得纯净的谱线强度, 并保证准确测试结果的过程, 通常被称为EDXRF解谱。 传统的解谱方法包括感兴趣区加和、 纯元素谱线剥离以及干扰系数法等, 但这些方法在解决EDXRF解谱问题时都有不同程度的局限性。 最优化算法本质上是一种多自变量求极值的方法, 首先列出具有多个自变量参数并能够描述真实物理学过程的目标方程, 然后设定参数初值和边界条件, 通过数学(如共轭梯度法)的运算, 得到最优化的目标方程解。 将最优化计算的思想应用于EDXRF解谱过程中, 假设EDXRF谱图是一系列理想高斯峰的叠加, 可以列出其与原始谱图残差的目标方程, 根据物理学现象对这些高斯峰的高度、 位置和宽度三个参数分别进行估计, 此时目标方程的值通常较大, 通过设定所有参数各自的边界条件, 用共轭梯度法不断调整, 做最优化计算, 直至该值达到极小, 此时多峰叠加的结果与实测谱最为贴合, 解谱精度大大提高。 利用这种方法研究开发了能用于商业化EDXRF仪器的软件程序。 对最优化计算用于EDXRF解谱的方法进行了介绍, 并以Pr和Nd混合液的L系EDXRF谱图的解析举例, 这段谱线由11个谱峰组成, 通过设定33个高斯峰参数的初始值, 用共轭梯度法执行33个自变量的最优化计算, 运行于普通计算机, 经过580 ms的计算, 拟合谱与实测谱的残差从37.645减小为1.699 4, 二者在对比谱图上也极为吻合, 从而说明这是一种比较有效的谱线拟合方法。 通过对结果的分析还发现, 部分谱线的宽度发生了变化, 真实地反映了该条谱线是由多条相邻谱线构成的事实。 研究创新性在于, 将数学中的最优化计算原理应用于EDXRF谱图解析过程中, 获得了较好的效果, 并以较为复杂的Pr和Nd双稀土元素的L系谱线解析为例进行了说明。
光谱学与光谱分析
2020, 40(4): 997
大气光学与海洋光学
摘要
在反演大气消光系数过程中,一个值得探讨的问题就是消光系数边界值的选择问题。提出了一种基于横向Steffensen型3阶方法求解大气气溶胶消光系数边界值的新算法,并将该方法应用于仿真信号和实际观测到的回波信号中求解大气消光系数,证明了所提算法的真实可靠性。结果表明,所提算法迭代速度快,经过较少的迭代次数就可收敛到消光系数的边界值,能够较准确地反演大气消光系数。
激光与光电子学进展
2019, 56(24): 240102
姜平  王恩德  金磊  齐凯  [ ... ]易春林  韩冰  
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摘要
为了提高红外成像质量的同时更大程度地保持纹理信息,提出一种多尺度分析和加权最小二乘法的条纹噪声非均匀性校正算法.该算法利用加权最小二乘法对图像进行平滑, 应用小波变换提取平滑图像的垂直分量, 并将其垂直分量替换为原始图像的垂直分量, 利用小波重构输出校正后的图像.算法能够精准地去除红外噪声, 而不会带来更加麻烦的“鬼影”问题.用该算法对多组不同红外图像数据进行仿真实验, 并与其他先进的红外条纹非均匀校正算法进行对比分析, 结果表明所提算法校正结果有较好的视觉效果和图像质量评估参数.
光子学报
2019, 48(9): 910002
机器视觉
刘峰  沈同圣  娄树理  韩冰  
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摘要
设计有效的特征向量是显著性检测方法的关键,决定了模型效果的上限,基于深度卷积神经网络和手工提取特征相结合的思路,提出了一种新的基于全局模型和局部搜索的显著性检测方法。在全局模型中,通过对VGG-16网络设计额外的卷积层进行训练,生成初始显著图,达到了从图像整体角度预测每一个候选区域显著性的目的。在局部优化模型中,设计区域对比度描述子和区域特征描述子对多级分割的超像素点进行描述,预测每一个区域的显著性值。最后,利用线性拟合的方法将两种模型中产生的显著图进行融合,得到最终的显著图。对4个数据集进行对比测试实验,实验结果表明,本文方法具有最高的准确率。
光学学报
2017, 37(12): 1215005
成像系统
袁理  张晓辉  刘振江  韩冰  聂真威  
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摘要
为了方便地对可见光镜头进行调制传递函数的测试以及打破国外的垄断,研制了一套体积小重量轻的便携式调制传递函数测试仪。该测试仪以圆孔作为目标物,它发出的光经平行光管准直后,再经过被测镜头,并在被测镜头像面上形成圆孔像,该像经显微物镜放大后被电荷耦合器件(CCD)接收并传入计算机,计算机对图像进行处理和计算,得到调制传递函数值。介绍了图像处理的过程,详细给出了调制传递函数的算法,对测试系统各组件的影响进行了分析与校正,并提出了误差和噪声的抑制方法。将该测试仪的测试结果与光学设计的理论值进行了比较,得到该测试仪的绝对精度为0.018,满足0.03的要求,达到了研制目的。
光学学报
2015, 35(11): 1111001
12
00 11