作者单位
摘要
1 北京邮电大学 电子工程学院,北京 100876
2 中国电波传播研究所 第三研究部,山东 青岛 266108
针对小目标在整幅图像中占比很低,且目标周围存在大量杂波,提出了一种基于联合方向梯度(Associated Directional Gradient,ADG)和均值对比度(Mean Contrast,MC)的红外弱小目标检测算法。该算法由两个模块组成:ADG利用红外弱小目标的高斯分布模型,将单一方向的梯度与一个相邻方向上的梯度相加组成新的联合梯度特征,增强真实目标、抑制背景杂波的同时能够消除高亮边缘对目标检测效果的影响;MC融入方向信息来计算目标的多方向对比度,选用多方向对比度的最小值抑制结构噪声,并将均值滤波的思想引入对比度的计算,抑制背景中的孤立噪声,进一步降低检测的虚警率。在实际红外图像上的实验结果表明,该算法在增强目标信噪比和抑制背景噪声方面,能够取得较好效果。
红外图像 目标检测 联合方向梯度 均值对比度 infrared image target detection associated directional gradient mean contrast 
红外与毫米波学报
2024, 43(1): 106
作者单位
摘要
天津工业大学 电子与信息工程学院, 天津 300000
低半波电压电光调制器是实现大规模光电集成的关键。文章提出了一种半波电压低于1.5V的薄膜铌酸锂马赫-曾德尔(Mach-Zehnder,MZ)电光调制器,选用绝缘体上单晶薄膜铌酸锂材料作为设计基础,分析了直波导、多模干涉耦合器、弯曲波导和调制臂等结构对电光调制器的影响。结果表明,当调制臂长为3mm时,该薄膜铌酸锂电光调制器具有1.05V的低半波电压、0.319dB的低损耗和27dB的高消光比。同时,该调制器半波电压长度积为0.315V·cm,调制效率高,具有与CMOS技术兼容的半波电压,有利于大规模光电集成。
铌酸锂 马赫-曾德尔电光调制器 多模干涉耦合器 低半波电压 lithium niobate Mach-Zehnder electro-optic modulators multimode interference couplers low half-wave voltage 
半导体光电
2023, 44(5): 679
作者单位
摘要
中国科学技术大学 国家同步辐射实验室,合肥 230026
为了高效地对直线加速器输出束流能量进行调节,设计了合肥光源(HLS-II)直线加速器束流能量调节方案。该方案在调试阶段通过能谱分析系统观察束团状态并测量束流能量,储存环注入阶段使用3个束流位置探测器(BPM)对束流能量进行在线测量;使用自动相位扫描程序对速调管输出相位进行扫描,获得各加速段的能量增益公式;定量调节速调管的输出相位和高压,实现直线加速器输出束流能量的快速调节。在线应用结果表明,该方案能快速实现束流能量调节,调节后的束流具有良好品质,束流横向能散小于0.22%,注入速率明显改善。
直线加速器 能谱分析系统 束流位置探测器 自动相位扫描 能量调节 linac energy spectrum analysis system beam position monitor automatic phase scanning energy adjustment 
强激光与粒子束
2023, 35(9): 094002
刘苹 1,2徐威 1,2熊峰 1,2江金豹 1,2[ ... ]朱志宏 1,2,*
作者单位
摘要
1 国防科技大学 前沿交叉学科学院&新型纳米光电信息材料与器件湖南省重点实验室,湖南 长沙 410073
2 国防科技大学 南湖之光实验室,湖南 长沙 410073
过渡金属硫族化合物及其范德华异质结在光电探测方面具有重要的应用前景。近年来,基于光电导效应、光诱导栅控效应、光伏效应、光-热电效应等机理的器件被提出并广泛研究。其中,基于光诱导栅控效应的过渡金属硫族化合物平面型光电器件因其与晶体管相近的器件结构、工艺兼容性以及较高的光电探测响应率而备受关注,然而往往存在响应速度慢、不施加栅压时暗电流大等缺点,制约了器件性能的进一步提升。因此,针对过渡金属硫族化合物光诱导栅控型光电器件,如何提高其响应速度、降低暗电流成为亟需解决的重要问题。该研究通过实验构建石墨烯/MoS2/h-BN/石墨烯垂直异质结构,在传统石墨烯/MoS2异质结中插入宽禁带h-BN势垒层以抑制器件暗电流,同时利用光照条件下光生载流子的FN隧穿效应提升器件的光电响应速度。该研究成功实现了皮安量级的暗电流以及相对较快的光电探测响应速度(响应时间约为0.3 s),相比于传统石墨烯/MoS2异质结器件(响应时间约为20 s)有近两个数量级的提升,同时验证了基于FN隧穿效应的范德华垂直异质结构对于增强光电探测性能的积极作用。
光电探测器 范德华垂直异质结 FN隧穿 MoS2 h-BN 石墨烯 photodetector van der Waals vertical heterostructure FN tunneling MoS2 h-BN graphene 
红外与激光工程
2023, 52(6): 20230217
王涵钰 1,2徐威 1,2朱志宏 1,2杨镖 1,2,*
作者单位
摘要
1 国防科技大学 前沿交叉学科学院&新型纳米光电信息材料与器件湖南省重点实验室,湖南 长沙 410073
2 国防科技大学 南湖之光实验室,湖南 长沙 410073
近年来,因为体现出诸多异常拓扑现象,外尔超材料一直备受关注。此前的研究表明外尔超材料的反射场具有偏振转换特性。然而,关于反射本征态的讨论却不够深入,原因在于入射电磁场与反射电磁场处于不同的态空间,给分析计算带来了诸多不便。文中从电场为极矢量、磁场为轴矢量的基本特性出发,通过引入镜像算符将入射态空间与反射态空间联系起来,最后对全反射界面的本征态进行了明确的定义。依据上述定义,笔者对外尔超材料的反射本征态进行了计算,结果显示:在入射电磁场为线性偏振的前提下,外尔超材料的反射本征态均为线性偏振态。反射本征态为线性偏振态,这一性质是由系统能量守恒与洛伦兹互易性共同保证的。经过进一步探讨发现,当动量空间的路径绕外尔点一圈时,本征态的电磁场方向旋转角度为90°。这也意味着如果电磁场要回到初始状态,动量空间的路径需绕外尔点4圈。这一现象的拓扑结构可以类比为四阶莫比乌斯环。此外,依据反射本征态为互相垂直的线性偏振态这一特性,笔者定义了旋转角度θ用以描述本征态朝向的变化规律。值得一提的是,这种计算方法不仅仅适用于外尔超材料,满足条件的全反射界面的反射本征态均可以依照上述定义与方法进行分析求解。
超材料 外尔点 本征态 线偏振 莫比乌斯环 metamaterial Weyl points eigenstate linear polarization Möbius strip 
红外与激光工程
2023, 52(6): 20230233
作者单位
摘要
1 中国科学院上海光学精密机械研究所激光智能制造技术研发中心,上海 201800
2 中国科学院大学,北京 100049
3 中国科学院大学材料与光电研究中心,北京 100049
采用摆动激光填丝焊接Al?Si涂层22MnB5钢,研究摆动频率对焊接接头的组织和力学性能的影响。并与常规激光自熔焊接(LW)进行对比,讨论摆动激光填丝焊接(OLFW)工艺对δ?铁素体的抑制作用。结果表明,LW焊缝表面出现下凹,而OLFW工艺能够改善焊缝成形,并降低焊缝中α?铁素体的含量。当摆动频率为200 Hz时,α?铁素体的体积分数最低(11.51%)。高含量的α?铁素体造成LW接头的平均硬度、抗拉强度、延伸率分别降低至392 HV、1440 MPa、1.92%。与LW相比,热冲压前摆动激光填丝焊接样品2(OLFW2)焊缝中Al的平均含量(质量分数)由2.16%降低至1.38%。热冲压后OLFW2接头的平均硬度、抗拉强度、延伸率分别提高至471 HV、1561 MPa、3.1%,分别提高了20.2%、8.4%、61.5%。焊缝中α?铁素体的形成和不均匀分布是造成LW和OLFW2接头断裂在焊缝的主要原因。
激光技术 摆动激光焊接 热成形钢 铝硅涂层 焊丝 微观组织 力学性能 laser technique oscillating laser welding hot stamping steel Al-Si coating welding wire microstructure mechanical properties 
中国激光
2023, 50(16): 1602106
作者单位
摘要
沈阳工业大学机械工程学院,辽宁 沈阳 110870
针对双头螺杆廓形参数难以实现高精度、高效率检测的问题,以四轴旋风铣床为载体,设计并实现了一种基于激光三角位移传感器(LTDS)的在机测量系统。为了提高系统的测量精度,基于变结构元广义形态学方法、多项式插值算法及椭圆拟合法,实现了含噪光斑图像质心的微米级提取,并进行了实验验证。为了避免最小二乘分段拟合方法在断点处不满足函数连续性和可导性的缺陷,提出了基于拉格朗日乘数法的点云信号光顺处理算法。最后根据信号重构结果实时计算廓形参数,判断加工质量。实验结果表明,设计的在机测量系统可在39.7 s内完成一个螺距的螺杆廓形参数检测,测量精度为±9 μm,其中长轴、短轴、螺距的测量不确定度分别为0.72、0.69、1.65 μm,显著提高了测量精度和效率。
测量 螺杆转子 激光位移传感器 信号处理 measurement screw rotor laser displacement sensor signal processing 
中国激光
2023, 50(14): 1404002
作者单位
摘要
1 上海交通大学 核科学与工程学院上海 200240
2 中国核动力研究设计院 核反应堆系统设计技术重点实验室成都 610213
大量现有研究表明,使用合适的表面改性方法能够强化沸腾换热效果,使其在压水堆内有着广阔的潜在应用前景。但对于堆内高温高压碱性环境,这种强化换热效果能否长时间维持却鲜有研究。使用激光加工的方式,在不锈钢板状试样表面分别加工微槽、微孔、微柱三种微结构,将试样置于模拟实际堆内工况的高温高压反应釜中开展长达200 d的腐蚀实验,并对腐蚀前后试样进行池式沸腾实验与可视化研究。结果表明:三种微结构试样表面临界热流密度(Critical Heat Flux,CHF)均随腐蚀时间的增加先升高后降低,其中微孔试样在核态沸腾起始有着最大的气泡生成速率,微槽试样有着最高的CHF。
腐蚀 表面改性 沸腾换热 微结构 可视化 Corrosion Surface modification Boiling heat exchange Micro-structure Visualization 
核技术
2023, 46(6): 060606
李宝库 1,2柳乐 1,2徐伟 1曾文彬 1[ ... ]蔡盛 1,*
作者单位
摘要
1 中国科学院长春光学精密机械与物理研究所,吉林 长春 130033
2 中国科学院大学,北京 100049
探测距离是红外系统应用的重要评价指标,随着制冷型红外探测器的发展,红外系统自身热辐射已成为探测距离提升的重要限制性因素,冷光学设计是抑制自身热辐射的必然选择,因此对冷光学制冷温度指标进行评估和优化成为红外系统设计分析的新问题。文中从红外系统自身热辐射和经典探测距离理论出发,推导了包含系统噪声项的红外系统探测距离计算公式,提出了分布式探测距离的分析方法。以透射式光学系统为例,进行了影响因素灵敏度分析。通过对探测器焦平面进行分区域数据处理,得到了对应探测距离的主要影响表面。在此基础上,分析了在对主要影响表面进行低温处理前后(293.15 K制冷到173.15 K)探测距离的变化。结果表明,探测距离最大提升量达到43.32%,提升效果显著。该方法可为红外系统冷光学设计和评估提供参考。
红外探测系统 自身热辐射 探测距离 主要影响表面 分布式变化 infrared detection system self-thermal radiation detection range main influence surface distributed change 
红外与激光工程
2023, 52(3): 20220417
刘忻伟 1,2,3朴永杰 1,3,*郑亮亮 1,3徐伟 1,3籍浩林 1,2,3
作者单位
摘要
1 中国科学院 长春光学精密机械与物理研究所,吉林长春30033
2 中国科学院大学,北京100039
3 中国科学院 天基动态快速光学成像技术重点实验室,吉林长春100
基于深度学习的目标检测算法直接应用于航天光学遥感(Space Optical Remote Sensing,SORS)复杂场景图像中会出现舰船目标检测效果不佳的问题。针对该问题,本文以近海复杂背景的密集排布舰船和远海多干扰中小目标舰船为检测对象,提出一种改进的YOLOX-s(Improved You Only Look Once-s,IM-YOLO-s)算法。在特征提取阶段,引入CA位置注意力模块,分别从高度与宽度两个方向对目标信息的位置进行权重分配,提高了模型的检测精度;在特征融合阶段,将BiFPN加权特征融合算法应用到IM-YOLO-s的颈部结构,进一步提升了小目标船只检测精度;在模型优化训练阶段,以CIoU损失替代IoU损失、以变焦损失替代置信度损失、调整类别损失权重,增大了正样本分布密集区域的训练权重,减少了密集分布船只的漏检率。另外,在HRSC2016数据集的基础上增加额外的离岸中小舰船图像,自建了HRSC2016-Gg数据集,HRSC2016-Gg数据集增强了海上船只及中小像素船只检测时的鲁棒性。通过数据集HRSC2016-Gg评测算法性能,实验结果表明:IM-YOLO-s对于SORS场景舰船检测的召回率为97.18%,AP@0.5为96.77%,F1值为0.95,较原YOLOX-s算法分别提高了2.23%,2.40%和0.01。这充分表明该算法可以对SORS复杂背景图像进行高质量舰船检测。
舰船检测 深度学习 CA注意力模块 加权特征融合 损失函数优化 ship detection deep learning coordinate attention weighted feature fusion loss function optimization 
光学 精密工程
2023, 31(6): 892

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