为应对特殊条件下不便于实地进行移动式操作的问题，设计了一套基于混合现实的可移动机械臂操作控制系统。该系统分为人机交互、机械驱动、虚拟现实等3个模块：人机交互模块通过摄像头识别操作者肢体手势动作并发布相应操作指令；机械驱动模块解析由人机交互模块发布的操作指令后完成相应动作并反馈设备工作状态；虚拟现实模块接收机械驱动模块反馈信息后将设备运行情况在构建好的虚拟场景中还原，实现对设备运行情况的实时监控。在可移动机械臂平台上的测试结果表明，操作者通过所提系统可以实现对可移动机械臂的远程精准控制与实时监控，系统响应速度能够达到60~100 ms/frame。
机器视觉 混合现实 Unity3D 机械臂 动作捕捉 激光与光电子学进展
2024, 61(4): 0415002
1 中国科学技术大学环境科学与光电技术学院，安徽 合肥 230026
2 中国科学院合肥物质科学研究院安徽光学精密机械研究所，安徽 合肥 230031
本文介绍了一种基于高精度比例积分微分（PID）温控的宽带腔增强大气二氧化氮（NO2）探测技术。系统选取中心波长为460 nm的LED光源作为探测光，入射端利用双胶合透镜的直接聚焦代替传统的光纤取样耦合，结合基长为322.4 mm的高灵敏度谐振腔，实现了小型化高精度的NO2监测。针对温度波动会引起LED光源光谱漂移及光强改变的问题，本文提出了一种改进型PID-卡尔曼滤波算法，实现了LED温度的快速稳定调节，耗时仅需~2 min，温度的波动范围是±0.015 ℃，极大降低了LED温漂对探测性能的影响。仪器性能评估结果显示，在~2.15 km的有效吸收光程下，实现了81×10-12的探测灵敏度（5 s，1σ）；不同体积分数的NO2对比测试表明，本系统能准确测量大气NO2，进一步验证了系统的稳定性和准确性。
宽带腔增强吸收光谱 二氧化氮 比例积分微分温控 卡尔曼滤波 光学学报
2023, 43(24): 2430001
国防科技大学气象海洋学院，湖南 长沙 410073
本文提出了一种基于多波长平均的五步相移解调方案，解决非本征光纤法布里-珀罗（F-P）传感器阵列的串扰问题。以光纤F-P传感器的两基元并联复用系统为研究对象，探讨了基于五步相移解调方案的基本串扰理论以及多波长解调抑制串扰的具体方法。通过数值仿真研究了串扰与传感系统的消光比、平均波长数、波长间隔以及不同传感器基元腔长的关系，对单波长解调方案和多波长解调方案的串扰抑制效果进行了对比分析。结果表明，相较于单波长解调方案，多波长解调方案通过对多个连续工作点处的五步相移信号解调结果进行平均，降低了传感阵列的串扰。同时，该解调方案降低了对传感阵列光开关消光比和不同基元间腔长一致性的要求，有效推进了光纤F-P传感器阵列大规模复用的发展。
光纤传感阵列 光纤法布里-珀罗传感器 串扰抑制 相位解调 光学学报
2023, 43(23): 2306004
1 光电信息控制和安全技术重点实验室, 天津
2 中国电子科技集团公司光电研究院, 天津
对微扫描成像技术的研究现状进行了分析, 建立了红外成像系统模型, 分析了微扫描成像技术的技术原理, 对其超分辨能力理论仿真分析, 并通过实际红外微扫描成像系统对超分辨率效果进行验证, 并对成像结果进行了分析和评价。
微扫描 超分辨率 信息熵 质量评价 micro-scanning super-resolution information entropy quality evaluation
1 光电信息控制和安全技术重点实验室, 天津
2 中国人民解放军93046部队, 沈阳
作为光纤非线性效应中的一种, 孤子自频移效应由于其特殊的脉冲自持性而成为光纤中超短脉冲波长调谐的有效方式。从理论计算和实验验证角度对光纤中的孤子自频移效应进行研究, 基于广义非线性薛定谔方程对光纤中的孤子自频移效应进行仿真计算, 通过测量超短脉冲在保偏光子晶体光纤输出端的光谱对其进行实验分析, 理论和实验结果相符合, 均表明基于孤子自频移效应的超短脉冲波长可以实现大于300 nm的光纤反常色散区连续调谐。
孤子自频移 超短脉冲 波长调谐 光子晶体光纤 soliton self-frequency shift effect ultrashort pulse wavelength tuning photonic crystal fiber
1 西安航天发动机有限公司，陕西 西安 710100
2 航天推进技术研究院，陕西 西安 710100
为进一步提高冲压发动机火焰筒基体与加强环之间的焊接强度，考虑产品的实际结构，设计了4种不同形状的焊点，即环形、C形、椭圆形和S形焊点，对比研究了这4种焊点的性能差异。首先采用激光焊接方法对GH3230高温合金薄板进行搭接焊接试验，然后比较4种焊点在焊缝成形、力学性能、断裂行为以及微观组织方面的差异，最终确定了最优的焊接方案。结果表明：当搭接区域的面积一定时，新提出的S形焊点因为具有焊接熔合面面积大、焊缝不闭合留有应力释放区等优点，抗剪性能更优且焊缝成形质量良好；S形焊点焊缝的抗剪强度为原环形焊点焊缝的1.8倍，适合用于火焰筒等薄壁类产品的焊接。
激光技术 焊点形状 薄壁零件 焊接强度 高温合金GH3230
柔性显示以其轻薄、不易破坏、可弯折的特点受到消费领域的关注，最近几年柔性产品从初期的边缘弯曲手机发展到可折叠手机，目前折叠AMOLED显示屏已成为高端移动手机终端产品的标志。显示器件从刚性发展到折叠离不开材料科技的进步，聚酰亚胺材料的发展有效推动了显示形态的创新。柔性基板和柔性盖板是聚酰亚胺在折叠AMOLED显示中最重要的应用。本文介绍了柔性AMOLED用的基板材料基本性能，如耐高温、低膨胀、高平整、可分离，同时介绍了针对可折叠柔性盖板材料需要的基本性能，如高透明、抗冲击、耐蠕变、可弯折。本文基于京东方在折叠显示开发过程中的经历，综述了聚酰亚胺材料在柔性基板和柔性盖板两个关键资材方面的发展历程及工业化应用情况，并对聚酰亚胺材料的未来发展方向进行了展望。
折叠显示 有机发光二极管 聚酰亚胺 柔性基板 柔性盖板 foldable display OLED polyimide flexible substrate flexible cover
1 1.长春理工大学 中山研究院，广东 中山 528437
2 中国科学院西安光学精密机械研究所，陕西 西安 710119
偏振和位相调控分光膜是自由空间量子通信系统中不可缺少的光学元件，其性能直接影响通信质量，决定通信误码率。基于等效层设计理论，采用“介质+金属+介质”的特殊膜系结构，选用Ag金属和SiO2、Al2O3、Ta2O5三种介质膜料作为镀膜材料，实现石英衬底45°入射时，1500~1600 nm波段消偏振平均透射/反射比为8.5:91.5，在1530、1540、1550、1560 nm控制位相的分光膜。采用电子束蒸发离子辅助沉积技术，优化沉积工艺，制备了分光膜样品。检测结果表明：在45°入射条件下，1500~1600 nm波段光谱平均透射/反射比为8.53:91.47，在1530、1540、1550、1560 nm处透射光位相差控制在5.02°以内，反射光位相差控制在8.05°以内，满足通信系统分光比及位相控制的要求。此外，该分光膜通过了相应的环境试验测试，满足可靠性要求。
光学薄膜 分光膜 消偏振 位相 等效层 optical thin film beam splitter elimination polarization phase equivalent layer 红外与激光工程
2022, 51(5): 20210512
强激光与粒子束
2022, 34(6): 063003
1 桂林航天工业学院 电子信息与自动化学院，广西 桂林 541004
2 中国电子科技集团公司第三十四研究所，广西 桂林 541004
在星间激光通信中，精跟踪单元常采用四象限探测器用于光斑位置定位，定位误差的大小直接影响精跟踪单元的测角精度。为实现微弧度量级的测角精度，文章研究了影响探测器定位误差的各个噪声因素，并根据星间光通信的实际情况进行了简化分析，提出了定位误差的具体计算方法，最后通过具体算例评估了各噪声因素的影响程度。研究结果表明，提高发射功率可以在一定范围内提高接收端信号的信噪比，减小定位误差，进而减小测角误差，提高测角精度。但定位误差并非随发射功率的增大而线性减小，当发射功率增大到一定程度之后，定位误差的减小有限，这时再单纯通过增大发射功率来提高测角精度代价将非常大。
四象限光电探测器 定位误差 噪声因素 精跟踪单元 four quadrant photoelectric detector positioning error noise factor precision tracking unit
