作者单位
摘要
闽南师范大学物理与信息工程学院光场调控及其系统集成应用福建省高校重点实验室,福建 漳州 363000
Ge/Si雪崩光电二极管(APD)被广泛应用于近红外探测领域,但由于Ge和Si之间存在4.2%的晶格失配,故难以获得高性能的Ge/Si APD。提出在Ge/Si键合界面处引入多晶硅(poly-Si)键合中间层,弱化Ge/Si失配晶格对APD器件性能的影响。poly-Si引入后键合界面电场发生变化,导致APD内部的电场重新分布,极大地影响了器件性能。因此,重点对Ge吸收层和Si倍增层的掺杂浓度进行调控,探究了掺杂浓度对Ge/Si APD电场、复合率、载流子浓度、碰撞电离等性能的影响,最终设计出高性能键合Ge/Si APD。本工作将为低噪声、高增益Ge/Si APD的研究提供理论指导。
材料 Ge/Si雪崩光电二极管 晶格失配 poly-Si键合层 掺杂浓度 
中国激光
2024, 51(8): 0803001
作者单位
摘要
闽南师范大学物理与信息工程学院光场调控及其系统集成应用福建省高校重点实验室,福建 漳州 363000
目前,在近红外波段中普遍采用InGaAs/InP雪崩光电二极管(APD),但这类APD存在增益带宽积小和等效噪声高等问题,而InGaAs/Si APD采用电子、空穴离化系数极低的Si材料作为倍增层,在一定程度解决了上述问题,但其制造过程涉及Si电荷层的离子注入和高温退火激活,该过程工艺复杂、杂质分布不均匀、成本高。因此,本研究采用刻蚀技术在Si倍增层内制备凹槽环,并在凹槽环内填充不同介质对InGaAs层及Si层内的电场进行调控,构建无电荷层InGaAs/Si APD器件模型。结果表明,在凹槽环内填充空气或SiO2可获得高性能的InGaAs/Si APD。该研究结果可为后续研制工艺简单、性能稳定、低噪声的InGaAs/Si APD提供理论指导。
探测器 雪崩光电二极管 增益带宽积 电荷层 凹槽环 
光学学报
2024, 44(5): 0504001
作者单位
摘要
上海工程技术大学电子电气工程学院,上海 201620
卷积神经网络已在图像超分辨率领域得到广泛应用,Transformer近年来在该类图像处理任务中的扩展更是具有里程碑的意义,然而这些大型网络具有过多的参数量和计算量,其在部署和应用上存在很大局限性。考虑到上述发展现状,提出一种基于交错组卷积与稀疏全局注意力的轻量级图像超分辨率重建网络,该网络引入了以交错组卷积为主的特征提取模块,对Transformer的多头自注意力机制进行优化,设计了一种稀疏全局注意力机制以增强特征学习能力,并提出了一种多尺度特征重构模块来提高重建效果。实验结果表明:相比其他几种基于深度神经网络的方法,所提方法的PSNR、SSIM、参数量、计算量等性能指标都表现较好。而与基于Transfomer的方法相比,所提方法在PSNR、SSIM指标上平均提高0.03、0.0002,在参数量、计算量、运行时间上平均降低2.66×106、130×109、930 ms。
图像超分辨率 交错组卷积 注意力机制 轻量化网络 Transformer 多尺度特征重建 
激光与光电子学进展
2024, 61(4): 0411003
作者单位
摘要
西安邮电大学 电子工程学院,西安 710072
针对水下湍流的复杂性和多变性对水下航行器性能和姿态控制产生的挑战,提出使用卷积神经网络来测量水下湍流的温差耗散率XT。首先,采用功率谱反演法和惠更斯-菲涅尔原理仿真生成了受水下湍流影响的散斑图像数据集。随后,利用卷积神经网络提取这些受湍流影响的散斑图像中的特征信息,并对温差耗散率XT进行估计。最后,通过现场实验数据集验证了所提出方法的可行性。实验结果表明,所提出的神经网络在实地实验数据集和模拟仿真数据集上表现出相似的分类精度和损失曲线,其测量准确率分别为98.8%和99.2%。这一研究为水下环境监测和资源勘探领域提供了重要的参考,对于光学图像处理和湍流研究等相关领域具有实际意义。
图像处理 激光散斑 神经网络 水下湍流 温差耗散率 Image processing Laser speckle Neural network Underwater turbulence Temperature difference dissipation rate 
光子学报
2024, 53(1): 0111004
作者单位
摘要
上海工程技术大学电子电气工程学院,上海 201620
针对图像超分辨率重建网络因结构冗杂、参数量增加导致的计算量过大、训练时间过长等问题,提出一种注意力引导的轻量级图像超分辨率网络(LAGNet)。LAGNet将随机初始化的自适应权重引入深度残差网络结构,更大限度地利用浅层特征信息。其次,提出注意力引导(AG)模块,该模块使用高效通道注意力(ECA)模块和空间分组增强(SGE)模块双支路并联结构,结合通道间关系和空间位置信息特征,利用注意力引导层动态调整两个分支的权重占比,准确获取高频特征信息。最后,使用全局级联连接,减少网络参数量并加快信息流通速度。使用L1损失函数,在加快收敛速度的同时防止梯度爆炸。在三个基准数据集上的测试结果表明:相比其他网络,LAGNet的峰值信噪比平均提高0.39 dB,模型参数量平均减少24%,加法操作量和乘法操作量平均减少62%;在图像视觉效果上整体更为清晰,细节纹理更自然。
卷积神经网络 超分辨率 注意力机制 数字图像处理 计算机视觉 
激光与光电子学进展
2023, 60(14): 1410010
董彬 1张娟 2王达伟 1张亦元 1[ ... ]吴东 1,**
作者单位
摘要
1 中国科学技术大学精密机械与精密仪器系,中国科学院材料力学行为与设计重点实验室,安徽省高等学校精密科学仪器重点实验室,安徽 合肥 230026
2 中国科学技术大学第一附属医院,生命科学与医学部,安徽 合肥 230001
Therefore, in this review, the principle and advantages of femtosecond laser as well as its application in the micro/nano processing of optical device are discussed in detail. This review is divided into five sections. The first section introduces the mechanism and processing properties of femtosecond laser. The second section discusses a variety of methods to improve the resolution of femtosecond laser micromachining. The third section focuses on the femtosecond laser processing technology, and the fourth section describes the femtosecond laser's application in the processing of optical devices, including microlens, optical waveguide, grating, and photonic crystals. Finally, this review makes a summary and discusses the prospect of femtosecond laser micromachining used in optical devices.
飞秒激光 高精度 微纳结构 光学器件 femtosecond laser high-precision micro/nano structure optical device 
光电工程
2023, 50(3): 220073
作者单位
摘要
1 浙江大学艺术与考古学院, 浙江 杭州 310028
2 浙大城市学院创意与艺术设计学院, 浙江 杭州 310015
奏折是一类特殊的纸质文物, 是反映皇家文化的物证, 其造纸和染色工艺体现了当时的政治制度文化和社会发展水平。 奏折的材质较为脆弱, 此前对此类文物的研究大多聚焦文字内容、 样式、 政治意义和保护修复方面, 对本体材料和工艺方面的分析则相对匮乏。 采用多种原位无损技术, 对一份清末重臣岑春煊的请安折的材质和染色工艺进行了系统分析。 通过紫外荧光摄影和傅里叶变换红外光谱分析确认黄绫面装饰的花纹使用了丝制品勾织而成。 超景深显微观察、 拉曼光谱及X射线荧光光谱(XRF)等结果表明奏折是使用了矿物颜料雌黄对纸张进行染黄, 所用颜料的颗粒感细腻, 推测其染色工艺可能采用了刷染法。 雌黄颜料相比黄檗等有机染料更为昂贵, 其使用不仅赋予了奏折防蛀防水的能力, 更反映了奏折在清朝政治文化中的重要性, 这也是纸张染黄案例中的又一新发现。 此外, 还探索性地运用光纤荧光光谱对奏折上朱批的颜料进行了分析, 发现红色字迹为朱砂做墨书写, 与拉曼光谱和XRF的结果相符。 对奏折这类纸质文物的本体材料和工艺进行探究, 有助于了解清代造纸和染色的技术特点, 为合理保护和修复此类文物提供科学依据。 同时也探讨了光纤荧光光谱在纸质文物的颜料鉴定方面的适应性, 进一步拓展了无损光谱分析技术的应用。
奏折 原位无损分析 光纤荧光光谱 雌黄 染色工艺 Memorials In situ non-destructive analysis Fiber optic fluorescence spectroscopy Orpiment Dyeing process 
光谱学与光谱分析
2023, 43(4): 1063
王健 1,2张娟 1,2宿纪松 1,2胡劲华 1,2赵继军 1,2,*
作者单位
摘要
1 河北工程大学信息与电气工程学院,河北 邯郸 056038
2 河北省安防信息感知与处理重点实验室,河北 邯郸 056038
频谱碎片已成为影响弹性光网络频谱利用率的主要因素。为减少频谱碎片,有效的频谱碎片化度量必不可少。基于此,本文通过对碎片资源的产生机理以及产生概率进行详细分析,构建了时-频碎片感知模型,并提出相应频谱分配算法,为连接请求选择了碎片化程度最小的频谱。仿真结果表明,相较于对比算法,提出算法在有效降低频谱碎片率的同时,能够降低业务阻塞率,以及提高频谱利用率。
光通信 弹性光网络 频谱碎片 碎片感知 业务阻塞率 
激光与光电子学进展
2023, 60(9): 0906003
作者单位
摘要
1 成都信息工程大学资源环境学院, 四川 成都 610225
2 青海省气象科学研究所, 青海 西宁 810001
冬季牧草即枯草的存量是生态补偿计算与畜牧生产科学管理的关键基础, 而对青藏高原枯草关键参数认识的不足, 直接限制了高寒冬季枯草监测研究与应用发展。 PROSAIL是一种光学辐射传输模型, 它可以定量描述植被参数与冠层反射率的关系。 利用最新版本PROSAIL模型, 结合野外实测的枯草光谱及叶面积、 叶绿素等10个性状参数数据, 模拟生成了15 000组潜在的枯草光谱数据序列。 通过冬、 夏实测枯草与绿草样方的反射光谱特征分析, 揭示了枯草在可见光波段与近红外波段与绿草的显著差异性, 描述了青藏高原冬季枯草在400~1 300 nm波段近似线性的独特光谱分布特征。 在此基础上, 提出了以红光与绿光波段差值为依据的鲜/枯草光谱区分方法, 并据此实现了15 000组模拟光谱中枯草光谱的初级与二级筛选, 建立了枯草模拟光谱数据序列集。 该模拟光谱数据序列集与实测光谱在400~2 500 nm全波段明显相关, 所有模拟谱线R2均在0.904~0.994之间, 表明该模型能够很好地模拟高寒冬季枯草的反射率光谱。 进一步采用EFAST方法, 对枯草模拟光谱数据序列进行全局敏感性分析, 识别出棕色素、 类胡萝卜素、 花青素、 叶片结构、 热点5个对枯草光谱变化不敏感的参数, 并在此基础上优化枯草敏感参数阈值区间。 最终, 以99%置信区间为标准、 余弦距离为评价函数, OFAT方式再次运行模型, 界定了枯草敏感的参数阈值: 叶面积指数阈值区间为0.2~0.89、 叶绿素含量为0~1.29 μg·cm-2、 平均叶倾角为11°~90°、 等效水厚度为0.000 1~0.005 cm、 干物质含量为0.008~0.05 g·cm-2。 通过对10个枯草性状参数及其取值区间的率定, 提出了枯草光谱关键参数数值区间参考表, 为提高对高寒冬季枯草性状特征的科学认识及探究遥感反演应用技术方法提供理论依据与基础数据。
枯草 PROSAIL模型 参数阈值 敏感性分析 青藏高原 Withered grass PROSAIL model Threshold estimate Sensitivity analysis Qinghai-Tibet Plateau 
光谱学与光谱分析
2022, 42(4): 1144
作者单位
摘要
昆明物理研究所,云南 昆明 650223
读出电路开窗是红外焦平面和图像传感器读出电路中,用于提高图像帧频降低带宽的重要技术。该技术通过减小读出阵列的窗口尺寸,降低电路读出的数据量,从而提高帧频。介绍了两类主要的开窗模式:异步读出模式和同步读出模式。针对异步读出模式扩展性差、存在竞争冒险的问题,以及同步读出模式占用像元面积和窗口切换速度慢的问题,基于同步读出提出了一种行列控制字架构,并设计了一种用于该架构的可重复单元电路,提高了对不同面阵规格的扩展性。完成了所提出的开窗电路设计和版图设计,并对该电路进行了仿真验证。对比其他方案,文中设计实现了任意位置、最小1×1尺寸的开窗,同时解决了占用像元面积和竞争冒险问题,并提高了窗口切换速度。
红外焦平面 读出电路 开窗 infrared FPA readout integrated circuit region of interest(ROI) 
红外与激光工程
2022, 51(11): 20220100

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