Author Affiliations
Abstract
1 College of Electronic and Optical Engineering & College of Flexible Electronics (Future Technology), Nanjing University of Posts and Telecommunications, Nanjing 210023, China
2 National Laboratory of Solid State Microstructures, College of Engineering and Applied Sciences, Nanjing University, Nanjing 210093, China
3 State Key Laboratory of Millimeter Waves, Southeast University, Nanjing 210096, China
This study investigated direct fluorescence generation from a nematic liquid crystal (NLC) NJU-LDn-4 under femtosecond laser excitation. The absorption, transmittance, excitation, and emission spectra of the NLC were assessed. The relationship between the femtosecond pump power and fluorescence intensity was analyzed, revealing a quadratic increase and indicating that two-photon absorption (2PA) is the primary fluorescence mechanism. The LC microstructure was designed using photoalignment technology, allowing the generated fluorescence to reflect the corresponding structure. This research can establish a foundation for tunable LC microstructured fluorescence, with potential applications in fluorescence microscopy and optoelectronics.
liquid crystal femtosecond laser fluorescence microstructure Chinese Optics Letters
2024, 22(3): 033801
1 哈尔滨工业大学卓越工程师学院，黑龙江 哈尔滨 150001
2 哈尔滨工业大学郑州研究院，河南 郑州 450018
3 国家管网集团科学技术研究院，河北 廊坊 065000
4 哈尔滨工业大学航天学院，黑龙江 哈尔滨 150001
相位敏感光时域反射计（Ф-OTDR）系统通常用于振动监测中，具有响应速度快和检测灵敏度高的优势，但受相干衰落效应的影响，导致振幅较低位置提取的振动信号相位信息失真。为此，本文提出一种基于宽带声光调制的高保真Ф-OTDR传感方案，实现对振动信号相位信息的高保真提取。该方案具有调制结构简单紧凑、相位延迟控制精确、频率分量灵活可控、不牺牲响应带宽和空间分辨率等优点。在验证实验中，灵活调制脉宽为100 ns，且同时将包含三个非等间距频率的多频探测光脉冲注入2 km的传感光纤，并以幅值评估的方式对多频拍频信号进行复用。结果表明，该方案中相干衰落的概率从17.541%降低到0.045%，并实现了对模拟振动信号相位信息的高保真重构。
相位敏感光时域反射计 相干衰落效应 相位信息 多频脉冲调制
天津大学精密测试技术及仪器国家重点实验室，天津 300072
提出一种新型的关键点距离表征学习网络，该网络利用位姿变换过程的几何不变性信息，在网络中引入距离量的估计，进而推导出稳健关键点，以此来提升基于深度学习的六自由度物体位姿估计方法的精度。所提方法包含两个阶段。首先，设计了关键点距离表征网络，通过一种骨干网络模块和特征融合结构实现RGB-D图像特征提取，并结合多层感知机预测物体逐点相对于关键点的距离量、语义和置信度。其次，根据可视点投票法及四点距离定位法，利用网络输出的多维信息推理计算关键点坐标，并最终通过最小二乘拟合算法得到物体位姿。为了证明所提方法的有效性，在公开数据集LineMOD和YCB-Video上进行了测试，实验结果表明，所提方法相比于原PSPNet框架中的ResNet参数量减少一半且精度有所提升，在两个数据集上精度分别提升了1.1个百分点和5.8个百分点。
机器视觉 六自由度位姿估计 深度学习 关键点距离表征网络 特征提取 激光与光电子学进展
2023, 60(16): 1615008
1 中国科学院 安徽光学精密机械研究所 中国科学院环境光学与技术重点实验室, 安徽 合肥 230031
2 合肥学院, 安徽 合肥 230601
3 安徽大学 物质科学与信息技术研究院 安徽省信息材料与智能感知实验室, 安徽 合肥 230601
4 中国科学技术大学 环境科学与光电技术学院, 安徽 合肥 230026
静态散射光蕴含颗粒尺寸的特征信息, 因此静态光散射法是快速测量水体悬浮物粒度的有效手段。然而由于颗粒侧向和后向散射光微弱, 不易探测; 前向散射受艾里斑影响, 存在测量盲区, 导致静态光散射法的小颗粒粒度测量精度不足。提出水体小粒径悬浮物粒度低位异面扫描光散射测量方法, 以光电倍增管为探测器, 采用多角度连续扫描方式探测颗粒的光散射信息: 通过缩短探测器到样品池距离, 提高相同角分辨率下的散射光强度, 提升侧向和后向散射光探测灵敏度; 将探测器偏离激发光轴, 避开艾里斑盲区, 在不改变前角小角度测量精度条件下, 实现前向大角度散射光探测。在此基础上, 结合米散射模型, 实现小粒径悬浮物粒度测量。不同粒度样品实验表明, 方法能准确测量350nm至2μm范围内颗粒的粒度, 2μm、1.5μm、500nm和350nm标物D50的测量相对误差均不超过5.61%, 均低于标物不确定度的相对误差, 且优于实验室内激光粒度仪的测量结果。
光学测量 小粒径 悬浮颗粒物 粒度测量 静态光 低位异面测量 optical measurement small particle size suspended particulate matter particle size measurement static light low position out-of-plane measurement
1 中国科学院安徽光学精密机械研究所中国科学院环境光学与技术重点实验室，安徽 合肥 230031
2 合肥学院生物食品与环境学院，安徽 合肥 230601
3 合肥学院先进制造工程学院，安徽 合肥 230601
4 中国科学技术大学环境科学与光电技术学院，安徽 合肥 230026
5 安徽大学物质科学与信息技术研究院，安徽 合肥 230601
静态光散射法能够实现水体悬浮颗粒物粒度分布的快速检测，但测量精度易受背景干扰。传统的样品散射光减背景光方法无法有效消除背景干扰。提出了基于散射光基线的背景干扰消除方法，在样品散射光减去背景干扰的基础上，拟合出散射光强分布基线，进一步消除背景的干扰。120 μm及9.86 μm标准粒径样品的测量结果表明，相较于传统方法，120 μm样品的D10、D50以及D90的测量相对误差分别由56.9%、17.2%、8.1%下降到0.4%、0.8%、2.8%；9.86 μm样品的D10、D50以及D90的测量相对误差分别由17.2%、10.0%、0.1%变到11.6%、3.4%、0.1%。表明基线法能够大幅提升背景干扰的去除效果，提高颗粒物粒度测量的准确性。
测量 背景干扰 悬浮颗粒物 粒度测量 CMOS探测器
1 哈尔滨工业大学可调谐激光技术国家级重点实验室, 黑龙江 哈尔滨 150001
2 睿科光电技术有限公司, 辽宁 鞍山 114000
3 国家电网有限公司信息通信分公司, 北京 100761
4 哈尔滨理工大学黑龙江省量子调控重点实验室, 黑龙江 哈尔滨 150080
光纤复合架空地线(OPGW)接续杆塔与断纤的准确定位对于电力通信网络运行维护具有重要意义。目前OPGW光缆故障定位普遍采用光时域反射仪(OTDR)测量断点距离及衰减信息,由于OTDR测量结果为光纤长度,无法与杆塔明细表中记录的物理距离一一对应,且OTDR在长距离测量时受限于空间分辨率,无法实现光纤接续点、断纤与物理杆塔的准确对应,故提出一种利用多根纤芯布里渊频移跳变和引下线处布里渊频移特征实现OPGW光缆接续杆塔精准定位的方法。通过比对断纤与完好纤芯的布里渊频移,实现了光缆故障的精准定位。同时,本文提出的方法在实际OPGW线路运维工作中得到了初步应用,实现了OPGW光缆接续杆塔及故障纤芯的精准定位,为电力OPGW光缆的精细化运维提供了新的技术支撑手段。
光纤光学 接续杆塔定位 断纤分析 光纤复合架空地线 光学学报
2021, 41(19): 1906003
1 哈尔滨工业大学航天学院可调谐激光技术国家级重点实验室, 黑龙江 哈尔滨 150001
2 睿科光电技术有限公司, 辽宁 鞍山 114000
3 国家电网有限公司信息通信分公司, 北京 100761
光纤复合架空地线(OPGW)故障频发的原因与光缆局部受到的应力有直接关系,为了实现对OPGW光缆的在线应变监测,搭建了长距离布里渊光时域分析(BOTDA)和布里渊光时域反射(BOTDR)系统,并对重覆冰区域运行年限超过15年的在运95.14 km OPGW进行了应变检测和分析。通过对同一段光缆的对比测量,结果表明:BOTDA系统具有更长的测量距离、更高的空间分辨率与更高的测量精度,能准确辨别引下线并识别零应变参考点,可以实现温度和应变信息的准确分离。在两个站点的距离超过BOTDA系统的测量量程时,可以使用BOTDR系统从光缆两端分别测量以覆盖全部光缆。同时,BOTDR系统展现出单端测量的优势,在断纤故障发生时,BOTDR系统可不影响断点之前的线路测量。在同一条OPGW光缆线路上通过多维度的对比,分析了两种技术在OPGW光缆监测中的优劣势,为分布式光纤传感技术在电力系统中的应用提供参考。
光纤光学 布里渊光时域分析 布里渊光时域反射 光纤复合架空地线 光学学报
2020, 40(15): 1506001
华东师范大学物理与材料科学学院精密光谱科学与技术国家重点实验室， 上海 200241
提出了采用双非线性硒化锌(ZnSe)晶体将高斯光束整形成局域空心光束(LHB)的新方案，根据惠更斯-菲涅耳衍射理论计算了不同厚度的ZnSe晶体和不同束腰半径的高斯光束条件下产生的LHB的强度分布和暗斑尺寸。结果表明，该方案产生的LHB强度分布形状为空心椭球体，在传播方向上的二维强度呈中心对称分布。利用数值计算获得了所产生的LHB暗斑的纵横比，发现纵横比随着入射高斯光束束腰半径的增大呈线性增大。该方案产生的LHB的参数可以被灵活调节，因此所产生的LHB可应用于一些较大尺寸的原子分子、生物分子和介质粒子等的光学非接触式囚禁与操控。
非线性光学 局域空心光束 硒化锌晶体 纵横比 囚禁 激光与光电子学进展
2017, 54(7): 071901
北京师范大学遥感科学国家重点实验室, 遥感与地理信息系统研究中心, 地理学与遥感科学学院, 北京100875
通过测量绿萝、 银杏、 苹果三种叶片的多角度偏振光谱, 采用斯托克斯矢量法计算了叶片的多角度光谱偏振度, 并通过PROSPECT模型反演得到叶片的叶绿素、 水分含量, 进而分析了叶绿素、 水分含量对叶片多角度光谱偏振度的影响, 探索了观测几何条件与不同波段叶片偏振度间的关系。 结果表明, 相对于近红外波段, 红光波段的偏振度受叶绿素含量变化的影响较小, 而水分含量对这两个波段的偏振度基本均无明显影响。 在反映叶片偏振度随观测几何变化方面, 近红外波段较另外两个波段有着更好的敏感性和稳定性, 但其偏振度值较另外两个波段偏小。
植物叶片 偏振度 斯托克斯矢量 多角度 生理参数 Plant leaf Degree of polarization Stokes parameters Multi-angle Physiological parameters
重庆邮电大学 移动通信信息产业部重点实验室, 重庆400065
文章基于LTE(长期演进)采用的截尾卷积码, 介绍了截尾卷积码的循环维特比译码算法(CVA)和环绕维特比算法(WAVA), 并综合两种算法的优点, 对现有算法做了改进, 减小了译码计算的复杂度。仿真结果表明,同WAVA相比, 改进算法可获得较好的效果, 且计算量减小了1/4。
长期演进 截尾卷积码 循环维特比译码算法 环绕维特比算法 LTE tail-biting convolutional code CVA WAVA
