1 南京邮电大学电子与光学工程学院、柔性电子(未来技术)学院,江苏 南京 210023
2 南京理工大学电子工程与光电技术学院,江苏 南京 210023
柱矢量光束的紧聚焦在光学微操纵、光学存储、激光微加工、超分辨率成像和粒子加速等领域发挥着重要作用。亚波长光栅平凹透镜对柱矢量光束的紧聚焦的能力仍有提升空间,本文利用闪耀结构将光的能量从零级转移并集中到-1级,对亚波长光栅平凹透镜的聚焦性能进行优化。提高了透镜的衍射效率,增强了焦场的能量。通过调整高斯径向偏振光的形状参数,改变入射光振幅及入射区域半径实现对焦场能量的动态调控。进一步地,调控柱矢量光束的偏振组分能够直接有效地横向调制焦场,获得多样化形貌的焦斑。本文的优化手段对于其他光栅透镜也具有参考意义,该研究结果在超分辨率成像以及光场调控等领域具有潜在的应用价值。
亚波长光栅透镜 柱矢量光束 闪耀结构 聚焦 调控
针对扰动会对航空成像系统像旋补偿伺服机构跟踪精度产生影响的问题, 提出一种改进型复合控制算法。首先, 针对等效扰动, 提出一种基于有限时间双曲正弦跟踪微分器(FSTD), 用来构造改进非线性干扰观测器(NDO), 使系统对参数摄动不敏感且对扰动估计更加精确; 其次, 为了提升系统的跟踪精度, 结合变速趋近律的思想设计新型高阶滑模控制器(N-HSMC), 保证系统快速性的同时还能有效削弱抖振; 最后, 通过仿真对比验证了所提算法的有效性。
伺服系统 跟踪微分器 非线性干扰观测器 变速趋近律 滑模控制 servo system tracking differentiator Nonlinear Disturbance Observer (NDO) variable-speed reaching law Sliding Mode Control (SMC)
北京信息科技大学高动态导航技术北京市重点实验室, 北京 100000
针对高旋弹用MEMS-IMU在传统标定方法中不能全面激活误差, 且存在标定流程复杂、标定效率低的问题, 设计一种高旋弹用MEMS-IMU自动标定系统和方法。首先分析了高旋弹用MEMS-IMU输出特性, 构建误差模型, 设计十二位十八速的标定方案, 并优化转台转动方案。通过自动标定系统, 实现高旋弹用MEMS-IMU的自动标定。实验结果表明, 该方法能实现对高旋弹用MEMS-IMU的自动标定, MEMS陀螺仪滚转、俯仰和偏航轴精度较传统方法分别提升98%,72%,73%以上; MEMS加速度计三轴精度分别提升53%,47%,7%, 同时整个标定流程时间大幅减少, 提高了标定效率。
高转速环境 自动标定系统 high-speed rotation environment MEMS-IMU MEMS-IMU automatic calibration system
河海大学港口海岸与近海工程学院,南京 210098
泥浆广泛存在于河道疏浚、灌注桩、顶管等工程中,其处理是长期困扰工程界的问题。本文以原状煤矸石、高炉矿渣、粉煤灰等多元固废地聚物为基础固化60%(质量分数)含水率的泥浆,研究固化土的力学性能、耐久性和微观机理,评估固化土作回填料的可行性。结果表明,增加固体废弃物和碱性激发剂掺量都可提高固化土强度,固废掺量为20%(质量分数)时固化土7 d黏聚力c为60 kPa,内摩擦角φ为19°,强度可达400 kPa,满足回填土的性能要求; 同时地聚物固化土的抗冻融性能明显优于同掺量的水泥固化土; 地聚物固化土的胶凝产物主要为水化硅酸钙和斜方钙沸石,其水胶凝产物黏结土颗粒,填充孔隙结构,从而强化土体性能。
地聚物 固体废弃物 碱性激发剂 掺量 抗压强度 冻融循环 质量损失 微观机理 geopolymer solid waste alkaline activator content compressive strength freeze-thaw cycle mass loss microscopic mechanism
1 苏州大学电子信息学院,江苏 苏州 215006
2 科大亨芯半导体技术有限公司,江苏 苏州 215200
3 亨通集团有限公司,江苏 苏州 215200
基于4电平脉冲幅度调制(PAM4)的强度调制直接检测(IMDD)是目前中短距应用的主要解决方案之一。然而,基于高阶脉冲调制的IMDD方案检测灵敏度明显下降。另一方面,拥有更高灵敏度的标准相干检测技术又面临成本和复杂度方面的挑战。因此,自零差相干检测(SHCD)和差分检测等自相干检测方案,因其优于PAM4的性能和低于标准相干检测的硬件成本而在新一代中短距应用中具备优势。本文综述和比较自零差相干以及差分自相干检测(DSCD)系统各自的特征、优点和挑战。文中进一步针对光功率受限和光信噪比受限的不同传输场景,分析比较基于SHCD-正交相移键控(QPSK)和DSCD-差分正交相移键控(DQPSK)方案的系统性能,展示了DSCD-DQPSK系统相较其他方案在硬件成本和系统性能方面的综合优势。
光通信 相干检测 自相干检测 差分调制 数字信号处理 光学学报
2023, 43(15): 1506004
红外与激光工程
2023, 52(6): 20230196
1 苏州大学电子信息学院,江苏 苏州 215006
2 苏州市先进光通信网络技术重点实验室,江苏 苏州 215006
随着智能网联汽车的发展,车载网络作为汽车内传感器、处理器和执行器间的信息共享平台,逐步向简化架构和更高带宽方向发展。通过对智能网联汽车上几种主要新型车载传感器的工作原理介绍和带宽需求分析,分析了车载网络的带宽需求趋势。同时,本文根据对传统车载网络的网络架构和主流协议的回顾,以及对当前车载网络发展的追踪,指出了车载网络在汽车智能化趋势下面临的带宽瓶颈,光纤传输是未来车载网络的发展方向。最后,通过车载网络对光纤要求的分析和对塑料光纤传输技术的行业现状和最新研究进展的调研,说明了车载光纤传输技术亟须进一步研究。
光纤通信 摄像头 激光雷达 雷达 智能网联汽车 车载网络 激光与光电子学进展
2023, 60(5): 0500005
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 State Key Laboratory of Low-Dimensional Quantum Physics and Department of Physics, Collaborative Innovation Center of Quantum Matter, Tsinghua University, Beijing 100084, China
Single-pixel imaging can reconstruct the image of the object when the light traveling from the object to the detector is scattered or distorted. Most single-pixel imaging methods only obtain distribution of transmittance or reflectivity of the object. Some methods can obtain extra information, such as color and polarization information. However, there is no method that can get the vibration information when the object is vibrating during the measurement. Vibration information is very important, because unexpected vibration often means the occurrence of abnormal conditions. In this Letter, we introduce a method to obtain vibration information with the frequency modulation single-pixel imaging method. This method uses a light source with a special pattern to illuminate the object and analyzes the frequency of the total light intensity signal transmitted or reflected by the object. Compared to other single-pixel imaging methods, frequency modulation single-pixel imaging can obtain vibration information and maintain high signal-to-noise ratio and has potential on finding out hidden facilities under construction or instruments in work.
single-pixel imaging frequency modulation vibration measurement Chinese Optics Letters
2023, 21(1): 011102
光子学报
2022, 51(12): 1206001
1 北京信息科技大学高动态导航技术北京市重点实验室, 北京 100000
2 现代测控技术教育部重点实验室, 北京 100000
针对基于惯性测量单元(IMU)的姿态解算算法噪声大、精度低且无法准确解算偏航方向上姿态角变化的问题, 提出一种基于共轭梯度算法的MARG传感器系统姿态解算方法。使用加速度计和磁强计测量姿态误差, 通过共轭梯度算法对陀螺仪姿态四元数进行补偿和修正, 对数据加权融合求解得到飞行器姿态四元数。利用三轴转台对算法稳定性和准确性进行验证, 结果表明, 该算法能够有效抑制测量噪声, 提高姿态角解算的精度。
姿态解算 共轭梯度 四元数 attitude calculation MARG MARG conjugate gradient quaternion