Author Affiliations
Abstract
1 School of Electronics Information Engineering, Beihang University, Beijing 100191, China
2 Aerospace Institute of Advanced Material & Processing Technology, Beijing 100074, China
3 School of Information Science and Engineering, Wuhan University of Science and Technology, Wuhan 430081, China
4 Hubei Longzhong Laboratory, Xiangyang 441000, China
In this paper, we propose an ultrabroadband chiral metasurface (CMS) composed of S-shaped resonator structures situated between two twisted subwavelength gratings and dielectric substrate. This innovative structure enables ultrabroadband and high-efficiency linear polarization (LP) conversion, as well as asymmetric transmission (AT) effect in the microwave region. The enhanced interference effect of the Fabry–Perot-like resonance cavity greatly expands the bandwidth and efficiency of LP conversion and AT effect. Through numerical simulations, it has been revealed that the cross-polarization transmission coefficients for normal forward (-z) and backward (+z) incidence exceed 0.8 in the frequency range of 4.13 to 17.34 GHz, accompanied by a polarization conversion ratio of over 99%. Furthermore, our microwave experimental results validate the consistency among simulation, theory, and measurement. Additionally, we elucidate the distinct characteristics of ultrabroadband LP conversion and significant AT effect through analysis of polarization azimuth rotation and ellipticity angles, total transmittance, AT coefficient, and electric field distribution. The proposed CMS structure shows excellent polarization conversion properties via AT effect and has potential applications in areas such as radar, remote sensing, and satellite communication.
chiral metasurface linear polarization conversion asymmetric transmission Fabry–Perot-like resonance electromagnetic interference model 
Chinese Optics Letters
2023, 21(11): 113602
作者单位
摘要
1 中国科学院 空间应用工程与技术中心 太空应用重点实验室,北京00094
2 中国科学院 空天信息创新研究院 计算光学成像技术实验室,北京100094
3 中国科学院大学,北京100094
鉴于通过测量高精度的位移数据可以获得高精度的微重力加速度数据,进而服务于多种空间科学载荷的研究任务,提出了一种基于三组正交对称角锥棱镜的双频光路,利用外差干涉测量技术实现空间惯性质量块的六自由度位移和角度测量的方法。通过光路矢量分析建立了实际角锥棱镜的光路模型,考虑质量块在运动过程中带来的附加光程差,推导了各测量光路的光程变化与质量块六自由度位姿的函数关系。为了克服小角度近似法精度不高的缺陷,提出了利用数值计算法解耦姿态角进而获得相对位移的位姿解算算法。利用空间在轨位姿数据和随机位姿数据进行系统仿真。仿真结果表明:数值计算的位移误差小于0.02 fm,且该方法的计算误差不会随着飞行器振动的增大而变大,算法具有更高的精度和更好的适应性。最后,分析了系统的误差来源,在保证角度安装误差小于5 mrad、距离安装误差小于10 μm且平行度小于2 mrad时,系统的姿态角测量误差小于0.017°,位移测量误差小于10 nm。本文提出的六自由度测量及解算方法也可以服务于其他精密加工与检测领域。
精密测量 外差干涉测量 双频激光干涉 微重力 惯性传感 六自由度 precision measurement heterodyne interference measurement dual frequency laser interference microgravity inertial sensing six-degree-of-freedom 
光学 精密工程
2023, 31(11): 1593
王延仓 1,2,*李笑芳 3李莉婕 4李楠 1,2[ ... ]林家禄 1,2
作者单位
摘要
1 北华航天工业学院遥感信息工程学院, 河北 廊坊 065000
2 河北省航天遥感信息处理与应用协同创新中心, 河北 廊坊 065000
3 廊坊师范学院, 河北 廊坊 065000
4 贵州省农业科学院科技信息研究所, 贵州 贵阳 550006
5 北京农业信息技术研究中心, 北京 100097
作为一种仙人掌科植物, 火龙果植株无叶, 主要依靠肉质茎进行光合作用、 蒸腾作用等生理功能, 火龙果的肉质茎与常见绿叶类植物叶片在组织结构、 形态等方面存在明显差异, 且二者在植株冠层结构方面也存在明显差异, 该差异会直接影响植株冠层光谱特征, 进而影响基于与光谱技术的光合色素监测。 为探寻提升火龙果茎枝叶绿素含量估测精度的方法, 研究以贵州省罗甸县龙坪镇烟山火龙果种植基地为试验区, 先采集火龙果茎枝光谱及光谱测定部位的组织, 并采用乙醇萃取法测定此组织的叶绿素含量, 然后选用传统数学变换、 连续小波变换、 离散小波变换、 离散小波-微分变换方法分别处理分析光谱数据, 并采用相关性分析算法提取、 筛选敏感特征波段, 最后选用偏最小二乘算法构建火龙果茎枝叶绿素含量估测模型, 分析结果如下: (1)采用离散小波-微分变换算法, 高频信息与低频信息的峰、 谷交替依次呈现, 且可用信息分部具有较强的稳定性, 可用信息随尺度的增加, 曲线振幅加大、 频率降低。 (2)数学变换内的微分变换、 连续小波变换、 离散小波变换与离散小波-微分变换方法均能明显提升光谱对火龙果茎枝叶绿素含量的敏感性, 其中以离散小波-微分变换方法最优, 经处理后光谱与火龙果茎枝叶绿素含量的决定系数最高可达0.565(位于H1分解尺度737.5 nm处)。 (3)离散小波-微分变换最能有效提升光谱对火龙果茎枝叶绿素含量的估测能力, 并且基于离散小波-微分变换H2尺度构建的估测模型为最优模型, 其验证精度的R2=0.769, RMSE=0.040, RPD=1.739。 研究分析了四类光谱处理算法在提升光谱对火龙果茎枝叶绿素含量敏感性与估测能力方面的效果, 表明离散小波-微分变换算法能有效提升光谱对火龙果茎枝叶绿素含量的估测能力, 为火龙果茎枝叶绿素含量的无损估测提供了基础技术支撑。
火龙果 叶绿素含量 离散小波算法 高光谱 Hylocereus polyrhizu Hyperspectral Mathematical transformation Partial least squares 
光谱学与光谱分析
2023, 43(2): 549
作者单位
摘要
1 State Key Laboratory of Modern Optical Instrumentation, College of Optical Science and Engineering, Zhejiang University, Hangzhou 310027, China
2 Quantum Sensing Center, Zhejiang Lab, Hangzhou 310000, China
Optical tweezers sensitivity Coulomb force SNR Simulink system noise characteristic 
Photonic Sensors
2023, 13(1): 230124
作者单位
摘要
山西工程科技职业大学 现代物流学院, 山西 晋中 030600
机载红外探测系统在近地背景下检测目标时, 地面将对弱小目标产生严重的干扰, 导致传统检测方法对弱小目标的检测性能下降。针对该问题, 利用生成对抗网络提出一种近地背景下的机载红外探测系统弱小目标检测方法。将深度自编码器作为生成对抗网络的网络框架, 引入inception机制对视觉信息进行多尺度特征提取, 并引入残差块来缓解梯度消失问题。在神经网络的对抗训练中, 生成器考虑了移动损失与对抗损失两个损失函数, 提高了生成器的训练效果。最终, 在公开的无人机机载红外探测数据集上完成了实验, 结果表明所提方法能在近地背景下成功检测出红外弱小目标, 且检测的平均精度与速率均优于其它对比方法。
机载红外探测系统 户外探测 弱小目标检测 深度自编码器 生成对抗网络 airborne infrared detection system outdoors detection weak and small target detection deep auto-encoder generative adversarial network 
光学技术
2022, 48(6): 755
江依义 1沈旻 1宋半夏 1李南 1[ ... ]马国强 1,2,*
作者单位
摘要
1 1.浙江省化工研究院有限公司 锂电材料重点实验室, 杭州 310012
2 2.中国计量大学 光电材料与器件研究院, 杭州 310018
三元锂离子动力电池的开发和应用受制于高温高电压条件下的容量衰减和电池产气鼓胀等技术难题。解决这些问题一方面要注重电极材料改性和电池设计, 另一方面还依赖于电解液的技术进步。本研究报道了四乙烯基硅烷(Tetravinylsilane, TVS)作为LiNi0.6Co0.2Mn0.2O2(NCM622)/石墨软包电池的电解液添加剂, 可以显著改善电池的高温(45~60 ℃) 高电压(4.4 V)性能, 包括存储和循环性能。结果表明, 电解液中含有质量分数0.5% TVS的电池在2.8~4.4 V区间, 1C (1C=1.1 Ah)倍率下循环400次后的容量保持率达到92%, 而电解液中未添加TVS的软包电池仅为82%。进一步研究表明, 一方面TVS高电压下优先被氧化, 可以在NCM622颗粒表面形成耐高温的CEI膜, 有效抑制NCM622颗粒内部裂纹和过渡金属离子溶出; 另一方面, TVS在低电位下还可以优先被还原, 在石墨负极表面聚合形成稳定的SEI膜, 抑制电解液与负极之间的副反应。
高温 软包锂离子电池 电解液添加剂 循环稳定性 过渡金属离子溶出 high temperature lithium-ion pouch cell electrolyte additive cycle stability transition metal dissolution 
无机材料学报
2022, 37(7): 710
作者单位
摘要
1 长春大学 理学院,长春 130022
2 吉林省量子信息技术工程实验室,长春 130052
3 吉林大学 通信工程学院,长春 130025
4 东北师范大学 化学学院,长春 130024
5 吉林工业职业技术学院,吉林 吉林 132013
为了提高强度三维关联成像的图像重构质量,将飞行时间技术与差分关联成像重构算法相结合,推导了强度三维关联成像的理论公式,并进行了数值模拟成像。采用532 nm脉冲激光作为光源,搭建了一套赝热光三维关联成像实验系统,实现了实验室环境下的200 pixel×200 pixel目标物体的三维图像重构。实验结果与数值模拟结果一致,在一定范围内,随着选取阈值参数值的增加,可以减少切片噪声叠加的影响,显著提高三维重构图像质量;适当提高光源激光功率,能够有效改善三维图像的重构质量与纵向距离的测量精度。
三维关联成像 飞行时间 差分关联成像算法 时序对齐 多目标三维物体 Three-dimensional correlation imaging Time-of-flight technology Differential correlation imaging algorithm Timing alignment Multi-target 3D objects 
光子学报
2022, 51(5): 0511003
作者单位
摘要
1 周口师范学院 物理与电信工程学院,河南 周口 466001
2 华中师范大学 人工智能教育学部,湖北 武汉 430079
3 电子科技大学 信息与通信工程学院,四川 成都 611731
4 中国科学院西安光学精密机械研究所,陕西 西安 710119
5 西北核技术研究所,陕西 西安 710024
红外弱小目标检测系统可灵活部署在不同的平台中,在红外预警、制导等领域具有重要实用价值。但是,由于复杂场景下存在信噪比低、背景变化剧烈等问题,导致复杂背景下的红外弱小目标检测非常困难,一直是目标探测领域的研究难点和研究热点。根据红外图像数据使用方式的不同,将现有目标检测方法划分为单帧型(含局部信息类与非局部信息类等)和多帧型(含关联校验类与直接求取类等)两大类,并分别进行了简要梳理,分析了不同方法的原理、优势及不足。最后,对本领域的发展趋势做出了预测。该工作既可以帮助初学者快速了解本领域的研究现状和发展趋势,也可作为其他研究者的参考资料。
红外弱小目标 目标检测 单帧型算法 多帧型算法 infrared (IR) dim and small target target detection single-frame based algorithm multi-frame based algorithm 
红外与激光工程
2022, 51(4): 20210393
作者单位
摘要
1 State Key Laboratory of Modern Optical Instrumentation, College of Optical Science and Engineering, Zhejiang University, Hangzhou 310027, China
2 Quantum Sensing Center, Zhejiang Lab, Hangzhou 310000, China
Optical trap, a circularly polarized laser beam can levitate and control the rotation of microspheres in liquid medium with high stiffness. Trapping force performs as confinement while the trapped particle can be analog to a liquid floated gyroscope with three degree-of-freedom. In this work, we analyzed the feasibility of applying optically levitated rotor in the system. We presented the dynamic analysis and simulation of an ellipsoid micron particle. The precession motion and nutation motion of a rotating ellipsoid probe particle in optical tweezers were performed. We also analyzed the attitude changes of an optically levitated ellipsoid when there was variation of the external torque caused by deviation of the incident light that was provided. Furthermore, the trail path of the rotational axis vertex and the stabilization process of a particle of different ellipticities were simulated. We compared the movement tendencies of particles of different shapes and analyzed the selection criteria of ellipsoid rotor. These analytical formulae and simulation results are applicable to the analysis of the rotational motion of particles in optical tweezers, especially to the future research of the gyroscope effect.
Optical Tweezers rotor optically induced rotation dynamic analysis 
Photonic Sensors
2022, 12(2): 105
张文颖 1,2朱浩然 3,*李楠 1,2
作者单位
摘要
1 吉林工程技术师范学院量子信息技术交叉学科研究院,吉林 长春 130052
2 吉林省量子信息技术工程实验室,吉林 长春 130052
3 长春理工大学电子信息工程学院,吉林 长春 130022
为了解决测角传感器精度和径向尺寸之间难以调和的矛盾,从辐通量和莫尔条纹的角度,详细推导和分析了端面光栅轴系误差和柱面光栅轴系误差,并建立了误差模型。基于轴系误差分析,设计了一款结合端面光栅和柱面光栅的立体光栅测角传感器,并搭建了立体光栅测角传感器实验系统。实验结果表明,当读数头呈均匀分布时,立体光栅测角传感器的误差为6.75";当读数头呈非均匀分布时,立体光栅测角传感器的误差为4.33"。研究结果为轴系误差的抑制提供了新方法,为小型化、高精度测角传感器的研制提供了参考。
测量 测角传感器 轴系误差 角度测量 误差分析 圆光栅 measurement angle sensor axial errors angle measurement error analysis circular grating 
激光与光电子学进展
2021, 58(23): 2312005

关于本站 Cookie 的使用提示

中国光学期刊网使用基于 cookie 的技术来更好地为您提供各项服务,点击此处了解我们的隐私策略。 如您需继续使用本网站,请您授权我们使用本地 cookie 来保存部分信息。
全站搜索
您最值得信赖的光电行业旗舰网络服务平台!