谢万鹏 1刘欢 1吴银花 1陈雷 2[ ... ]韩军 1,*
作者单位
摘要
1 西安工业大学 光电工程学院,陕西 西安 710021
2 西安工业大学 计算机科学与工程学院,陕西 西安 710021
为了解决单色视频和彩色视频的全自动高精度配准问题,设计了针对视频配准的首帧及后续帧配准方法,在保证配准速度的同时提高了配准精度。对于首帧,首先在尺度不变特征变换(SIFT)基础上,基于双摄像头的特点进行了改进,进而对单色视频和彩色视频进行了粗配准,增加了粗配准矩阵的获取稳定性和精确性;随后根据粗配准矩阵系数,使用尺度金字塔模式对单色视频和彩色视频的配准矩阵进行了配准修正。对于视频中的后续帧,采用具有步长金字塔的平移修正方法,对首帧中得到的修正配准矩阵进行再利用,并通过平移修正方法弥补了由不确定时差波动和相机摆动带来的平移误差,最终提高了单色视频和彩色视频的配准效率和配准精确度。实验结果表明,对于640×480大小的单色视频和彩色视频,本文算法相比传统SIFT算法将首帧配准均方根误差减少了0.79%,首帧标记点误差由约为1像素缩小到不可察,且连续视频帧的平均配准时间为0.357 s,同时仍然保持标记点误差不可察,较好地满足了单色视频和彩色视频配准的全自动、精度高、速度快、鲁棒性强等要求。
计算机视觉 视频配准 时空相似性 高精度修正 computer vision video alignment spatio-temporal similarity high-precision correction 
液晶与显示
2023, 38(12): 1689
王烨 1,3焦忆楠 3郭军霞 2刘欢 3[ ... ]赵晋津 1,*
作者单位
摘要
1 1.河北师范大学 化学与材料科学学院, 薄膜太阳能电池材料与器件河北省工程研究中心, 石家庄 050024
2 2.河北师范大学 物理学院, 石家庄 050024
3 3.石家庄铁道大学 材料科学与工程学院, 石家庄 050043
4 4.河北省计量监督检测研究院, 石家庄 050052
有机-无机杂化钙钛矿太阳能电池(PSCs)具有高能量转换效率、低能耗和低成本等优点, 但PSCs界面缺陷引起的非辐射复合严重阻碍了其光电转换性能提升。本研究通过降低氧化镍空穴传输层的粒径尺寸, 提高粒径均匀性, 实现了光生空穴在电池界面的高效传输; 并通过优化钙钛矿薄膜的反溶剂作用时间提升结晶质量, 降低界面非辐射复合, 改善空穴传输层和钙钛矿的界面问题, 使钙钛矿太阳能电池的能量转换效率(PCE)从10.11%提高到18.37%。开尔文探针力显微镜(KPFM)研究表明, 界面优化后的钙钛矿薄膜在亮态下的表面接触电位差相比于暗态下增加了120.39 mV。采用压电力原子力显微镜(PFM)分析钙钛矿薄膜明暗态铁电性能, 发现界面优化后的钙钛矿铁电极化变化微弱, 说明优化界面有效降低了电池界面缺陷和迟滞效应。该研究结果表明, 优化氧化镍空穴传输层, 提高钙钛矿薄膜质量, 减少了界面缺陷, 降低了非辐射复合和电池迟滞效应, 提高了钙钛矿太阳能电池的能量转换效率。
钙钛矿太阳能电池 原子力显微镜 接触电位差 铁电极化 perovskite solar cell atomic force microscopy contact potential difference ferroelectric polarization 
无机材料学报
2023, 38(11): 1323
刘欢 1,2冯玉涛 1,*傅頔 1,2赵珩翔 1[ ... ]王素凤 1,2
作者单位
摘要
1 中国科学院西安光学精密机械研究所 光谱成像技术重点实验室,西安 710119
2 中国科学院大学,北京 100049
为了探索基于氧气A带吸收谱线利用多普勒差分干涉仪实现对流层大气风场探测的技术可行性,建立了从大气吸收谱线入瞳临边辐射到干涉曲线的仪器响应函数数理模型,仿真分析干涉仪光学参数、滤光片参数、系统噪声、仪器稳定性和标准具离轴效应等对视线风速反演结果的影响,确定光学系统参数的最优取值范围。结果表明,对中心波长位于769 nm的氧气吸收线,当干涉仪非对称量取值6.5~6.7 mm,光谱分辨率取值0.49~0.51 cm-1,带通滤光片半波带宽取值0.12~0.21 nm,标准具间距取值0.8~1.4 mm,精细度系数取值30~100,标准具离轴角小于0.2°,标准具透射峰偏移小于0.018 cm-1,干涉图信噪比大于40倍时,风速反演精度优于8 m/s,研究结果可为被动式对流层风场探测以及相关仪器设计提供理论参考。
对流层风场 遥感探测 氧气A吸收带 多普勒差分干涉仪 风速反演 Tropospheric wind field Remote sensing Oxygen A absorption band Doppler asymmetric spatial heterodyne Velocity inversion 
光子学报
2023, 52(12): 1201001
作者单位
摘要
1 中国农业大学食品科学与营养工程学院, 北京 100083 北京市农林科学院信息技术研究中心, 北京 100097农产品质量安全追溯技术及应用国家工程实验室, 北京 100097
2 北京市食品风味化学重点实验室, 北京工商大学, 北京 100084
3 北京市农林科学院信息技术研究中心, 北京 100097农产品质量安全追溯技术及应用国家工程实验室, 北京 100097
4 中国农业大学食品科学与营养工程学院, 北京 100083
金属有机骨架材料(MOFs)是一类高比表面积、 结构多样性、 可修饰性较强的无机配位多孔骨架材料, 在挥发性有机化合物的吸附、 传感等领域有巨大应用前景。 新鲜度的评价对于肉类工业发展具有重要意义, 肉类在品质劣变时会产生挥发性物质, 是指示其新鲜度变化的灵敏的信息。 据此, 研究制备了一种基于荧光传感的冷鲜猪肉新鲜度指示MOFs复合膜, 并且依据膜对劣变挥发性化合物的响应信息、 对应猪肉样品的新鲜度指标(TVB-N值)建立PLS定量分析模型, 证实其有望成为冷鲜肉品质劣变监测的新技术。 主要结论如下: 以六水硝酸锌∶对苯二甲酸=2∶1的比例, 并向其中添加浓度为2×10-3 mol·L-1的罗丹明B, 制备得到RhB@MOF-5, 并对其进行表征。 根据RhB@MOF-5吸附冷鲜猪肉劣变气味前后的红外光谱变化, 推测其中可能有胺类物质。 之后以MOF∶PVDF(w/w)=4∶5的比例按照混合基质法制得MOFs复合薄膜。 并通过贮藏期实验验证了MOFs复合膜的贮藏稳定性, 证明其能在4 ℃避光环境中维持至少60 d的荧光稳定性。 此外, 利用MOFs 复合膜结合荧光传感技术对冷鲜猪肉整个劣变期间的挥发性化合物进行吸附、 响应, 观察其荧光性质的变化。 同时采用三维荧光技术观察到吸附后MOF-5相关峰和罗丹明B相关峰强度减弱, 分析是由胺类物质引起的罗丹明B电子云改变, 从而产生荧光猝灭。 采集激发波长340 nm处的表面荧光光谱可同时得到两个发射波长分别为435nm和550nm的特征峰与TVB-N值的响应信息, 使用偏最小二乘算法(PLS)建立新鲜度指标(TVB-N)预测模型, 建模结果R2c为0.908, R2p为0.821, RMSEC和RMSEP分别为3.435和3.647 mg·(100 g)-1, 具有良好的预测精度。 表明功能化MOFs复合膜可用于冷鲜猪肉的新鲜度预测。
冷鲜猪肉 金属有机骨架材料 挥发性化合物 荧光光谱 新鲜度检测 Chilled pork Metal-organic Framework materials Volatile compounds Fluorescence spectrum Freshness detection 
光谱学与光谱分析
2023, 43(7): 2105
作者单位
摘要
长春理工大学光电工程学院,吉林 长春 130022
针对传统变焦腹腔镜调焦结构所需空间大、调焦精度难以保证等问题,提出了一种以液体透镜为核心元件参与变焦的腹腔镜光学系统,利用液体透镜代替机械变焦结构,实现了变焦功能。推导了液体透镜电压与焦距的关系方程,结合COMSOL软件设计并仿真了满足所需焦距范围的双液体透镜。用ZEMAX软件设计优化了腹腔镜液体透镜变焦光学系统,通过控制电压即可实现焦距5~15 mm范围内同一像面高清晰成像。在焦距15 mm时,全视场点列图均方根(RMS)半径为6.694 μm,在焦距5 mm时,全视场点列图RMS半径为4.596 μm,均小于7.4 μm的像元尺寸。系统调制传递函数(MTF)在68 lp/mm处均大于0.5,4个组态(焦距分别为5、7.2、10.4、15 mm)畸变分别为7.047%、1.961%、0.732%、0.295%,满足腹腔镜对光学系统畸变的要求。
光学设计 变焦系统 液体透镜 腹腔镜 COMSOL ZEMAX 
中国激光
2023, 50(21): 2107204
刘欢 1江伦 1,2,3,*张晓菲 1付芸 1[ ... ]刘显著 1,2,3
作者单位
摘要
1 长春理工大学 光电工程学院, 吉林 长春 130022
2 深圳鹏城实验室, 广东 深圳518000
3 长春理工大学 航空与地面激光通信技术国防基础科学重点实验室, 吉林 长春 130022
为探测中层大气风场信息,研制了一台具有热补偿特性的大集光率(AΩ)、高信噪比(Signal-to-Noise Ratio, SNR)的地基多普勒非对称空间外差(Doppler Asymmetric Spatial Heterodyne, DASH)干涉仪。针对557.7 nm的氧原子气辉谱线,制定了DASH干涉仪的详细参数和指标。系统采用扩视场和消热差设计,半视场角达到2.815°,集光率为0.09525 cm2sr,系统信噪比在113.75左右,经过热补偿设计后,最终光程差随温度变化(dΔd0/dT)的数值仅为2.224×10−7 mm/°C。根据相应参数设计优化了光学系统,前置光学系统和探测器光学系统分别采用像方远心和双远心结构,各项指标均满足探测要求。为验证设计结果,搭建了地基DASH干涉仪实验平台,进行室内以及地基室外实验,最终得到了明显的干涉条纹。上述结果证明DASH干涉仪的系统设计是合理的,系统的信噪比和集光率满足检测要求。
地基DASH干涉仪 557.7 nm氧原子气辉谱线 光学设计 信噪比 ground-based DASH interferometer 557.7 nm oxygen atom airglow spectral line optical design signal-to-noise ratio 
中国光学
2023, 16(5): 1226
Yunqing Jiang 1,2†Xiaoqiang Zhang 1,2,*†Houyi Cheng 1,2†Huan Liu 3[ ... ]Weisheng Zhao 1,2
Author Affiliations
Abstract
1 School of Integrated Circuit Science and Engineering, Hefei Innovation Research Institute, Beihang University, Beijing 100191, China
2 Anhui High Reliability Chips Engineering Laboratory, Hefei 230013, China
3 School of Energy and Power Engineering, Beihang University, Beijing 100191, China
4 Department of Optics and Optical Engineering, University of Science and Technology of China, Hefei 230026, China
5 Institut Jean Lamour, UMR CNRS 7198, Universite de Lorraine, Nancy 54011, France
6 e-mail: yongxu@buaa.edu.cn
In spintronic applications, there is a constant demand for lower power consumption, high densities, and fast writing speed of data storage. All-optical switching (AOS) is a technique that uses laser pulses to switch the magnetic state of a recording medium without any external devices, offering unsurpassed recording rates and a simple structure. Despite extensive research on the mechanism of AOS, low energy consumption and fast magnetization reversing remain challenging engineering questions. In this paper, we propose a newly designed cavity-enhanced AOS in GdCo alloy, which promotes optical absorption by twofold, leading to a 50% reduction in energy consumption. Additionally, the time-resolved measurement shows that the time of reversing magnetization reduces at the same time. This new approach makes AOS an ideal solution for energy-effective and fast magnetic recording, paving the way for future developments in high-speed, low-power-consumption data recording devices.
Photonics Research
2023, 11(11): 1870
作者单位
摘要
1 长春理工大学 光电工程学院,吉林 长春 130022
2 中国移动通信集团吉林有限公司长春分公司,吉林 长春 130022
设计了一款能实现全天候清晰成像的全景监控摄像光学系统。采用全景环带结构形式,该结构分为摄像头部单元和中继透镜单元两部分,摄像头部单元完成全视场目标搜索,中继透镜单元将头部单元所成的中间虚像进行二次成像会聚到探测器上。设计时采用多重结构优化方式,实现可见光及近红外双波段成像。该光学系统视场为360°×(40°~100°),焦距为?2.75 mm,F数为3.28。设计结果表明:系统的MTF(modulation transfer function)值在全视场处接近衍射极限,各个视场的弥散斑半径均小于所选CCD像元尺寸,畸变小于2 %,且日夜离焦量小于0.002 mm,该设计结果可满足全天候全景监控需求。
全景环带镜头 宽波段 大视场 光学系统设计 panoramic annular lens wide band large field of view optical system design 
应用光学
2023, 44(3): 484
作者单位
摘要
南京大学电子科学与工程学院, 南京 210023
本文利用等离子体辅助分子束外延(PA-MBE)系统, 对常规连续外延生长和金属调制外延(MME)生长AlN薄膜进行研究。研究发现: 常规连续外延方法生长模式不易控制, 容易出现过度富Al和富N模式生长, 而且微富Al模式生长还会出现一些凹坑, 表面形貌较粗糙; 然而利用MME方法生长AlN薄膜, 通过精准调控Al源和N源快门打开、关闭时间, 可以获得形貌较好的AlN薄膜。通过调整优化获得的MME方案为: 首先Al源快门打开30 s, 然后Al源和N源快门打开60 s, 最后单独打开N源快门72 s; 单一周期内, Al源快门打开时间与N源快门打开时间比例为0.7。以上述方案为一个周期进行循环生长40个周期, 可获得粗糙度低至0.3 nm(2 μm×2 μm), 几乎无凹坑的AlN薄膜。
金属调制 分子束外延 外延生长 氮化铝 粗糙度 metal modulation molecular beam epitaxy epitaxial growth aluminum nitride roughness 
人工晶体学报
2023, 52(5): 878
作者单位
摘要
华中光电技术研究所-武汉光电国家研究中心, 湖北 武汉 430233
窄线宽激光具备极高的频谱密度、极低的相对强度噪声和相位噪声以及超长的相干长度, 在诸多领域发挥重要应用。首先介绍了窄线宽激光器压缩线宽的基本理论和设计思路, 随后介绍了四类当前最具代表性的外腔窄线宽半导体激光器, 分析了其各自基本结构、关键技术、性能特点以及国内外发展现状, 最后总结了几类外腔窄线宽半导体激光器的应用推广潜力, 并展望了窄线宽激光器的发展前景。
窄线宽 半导体激光 外腔 单频激光 光反馈 narrow-linewidth semiconductor laser external cavity single frequency laser optical feedback 
光学与光电技术
2023, 21(2): 1

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