张胜 1,2,3,*王永军 1,2,3王瑞军 1,2,3黄清波 1,2,3[ ... ]武明洋 1,2,3
1 核工业航测遥感中心石家庄 050002
2 国家核应急航空监测技术支持中心石家庄 050002
3 中核核应急航空监测工程技术研究中心石家庄 050002
针对当前海洋、湖泊、水库、河流等水体放射性在线监测和应急监测的实际需要，研制了一套水体γ放射性在线监测系统。监测系统由基于NaI探测器的γ射线监测装置、4G远程终端（4G Remote Terminal Unit，4G-RTU）通信单元、供电一体化防水抗压浮体装置以及配套软件组成。利用监测系统开展了γ射线监测装置的主要性能指标、系统的适应性和准确性以及软件功能等测试，采集了足量的原始能谱数据，进行了设计指标与实测指标的对比分析，并开展了初步应用研究。结果表明：在4G网络覆盖的范围内，该系统能够实现全天时远程操控设备，完成实时在线监测并上传数据，满足应用需求，达到预期功能。系统的可探测能量范围为30~3 000 keV，对137Cs的662 keV γ射线的能量分辨率为7.3%；对208Tl的2 614 keV γ射线的能谱漂移为0.33%，能谱能量线性度为0.999 970；系统在连续工作7 h条件下，能谱稳定性最大值为2.28%，最小值为-2.36%，对137Cs的最小可探测活度（Minimum Detectable Activity，MDA）为0.75 Bq?L-1；系统的工作温度范围为-5~+50 ℃。该系统可用于海洋、湖泊、河流等水体的放射性在线监测和应急监测领域，具有重要的推广价值和应用前景。
4G-RTU 水体 γ放射性 在线监测 4G-RTU Water body γ radioactivity Online monitoring
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，南京 210023
针对复杂大气湍流干扰、径向指数不为零的高阶复合拉盖尔-高斯(LG)光束模式识别准确率低的问题，提出一种基于卷积神经网络(CNN)的高阶复合LG光束的轨道角动量(OAM)模式识别方法，构建了一种基于CNN的OAM模式识别模型来研究复杂大气湍流条件下不同波长、不同传输距离对径向高阶复合LG光束模式识别准确率的影响。仿真结果表明：在复杂大气湍流情况下，当传输距离为1 km，CNN训练100次后，波长分别为850、1 310、1 550 nm的高阶复合LG光束模式识别准确率均达到98.8%以上；当波长为1 550 nm，传输距离分别为1、2、3 km时，该模型的模式识别准确率均达到86.8%以上。
轨道角动量 大气湍流 卷积神经网络 模式识别 orbital angular momentum, atmospheric turbulence,
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，南京 210023
针对大气湍流干扰下的多贝塞尔高斯光束畸变波前矫正研究场景单一的问题，提出了基于盖师贝格-塞克斯顿（GS）算法的多贝塞尔高斯光束畸变波前校正方法，采用功率谱反演法得到各向异性大气湍流相位屏，并仿真分析了异号拓扑、同号拓扑2种多贝塞尔高斯光束在3种不同大气湍流折射率结构常数影响下的畸变波前校正情况。仿真结果表明：该方法对2种多贝塞尔高斯光束在校正后的目标轨道角动量（OAM）模式纯度均能提高12%以上，OAM谱的弥散也能得到有效抑制。
多贝塞尔高斯光束 轨道角动量 大气湍流 盖师贝格-塞克斯顿算法 波前校正 multi Bessel Gaussian beam, orbital angular moment
1 合肥学院先进制造工程学院, 安徽 合肥 230601 Laboratoire de Physico-Chimie de l’Atmosphère, Université du Littoral Cte d’Opale, Dunkerque, 59140, France
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
3 肥学院先进制造工程学院, 安徽 合肥 230601
4 Laboratoire de Physico-Chimie de l’Atmosphère, Université du Littoral Cte d’Opale, Dunkerque, 59140, France
具有高灵敏度、 高光谱分辨率的中红外激光外差光谱气体探测, 是以窄线宽激光器作为本地振荡器, 通过放大入射的微弱吸收信号, 实现大气痕量气体柱浓度和垂直浓度廓线的遥感探测技术。 基于当前的激光外差辐射计, 提出了一种新型的仪器结构。 引入直接吸收光谱系统实现外差系统工作波长的选定和频率标定。 采用紧凑型红外黑体源EMIRS200作为宽带辐射光源, 替代太阳光, 进行激光外差系统的验证分析。 为激光外差辐射计的下一步系统集成提供了新方法。 研制了中红外宽调谐激光外差辐射计概念验证系统, 对系统基本参数进行了测试分析。 该系统采用8 μm外腔量子级联激光器(EC-QCL)作为本地振荡光源, 红外黑体源EMIRS200作为辐射光源。 通过对该系统基本参数的测试数据分析, 获得了系统信噪比(~120)和外差转换效率(~0.006)参数。 利用艾伦方差分析确定了EC-QCL的稳定时间至少达到了133 s, 因此非常适合于激光外差光谱的采集。 得到直接吸收光谱系统的1σ最小体积分数探测限为2.312×10-8, 能够满足大气甲烷高灵敏检测需求, 同时实现外差系统工作波长的选定和频率标定。 最后利用已建立的激光外差辐射计概念验证系统获取了甲烷中红外8 μm处高分辨激光外差吸收光谱, 并与甲烷在8 μm波段附近的直接吸收光谱进行了光谱比对。 最后拟合了系统光谱分辨率参数, 验证了该概念验证系统的高光谱分辨率, 能满足较窄线宽条件下的高分辨率激光外差光谱的测量。 实验结果表明, 激光外差系统中引入直接吸收光谱系统可以实现外差系统工作波长的选定和频率标定。 紧凑型红外黑体源EMIRS200可以用于激光外差辐射计的结构优化, 实现激光外差系统的分析验证, 为进一步应用于测量实际大气中多组分气体的光谱提供了实验基础并拓展激光外差辐射计在高精度遥感探测领域的应用。
大气遥感 外腔量子级联激光器 中红外 激光外差 Atmospheric remote sensing External cavity quantum cascade laser Mid-infrared Laser heterodyne 光谱学与光谱分析
2023, 43(6): 1739
中国矿业大学 信息与控制工程学院，江苏 徐州 221116
该文提出了一种由单边复合周期人工表面等离子体激元(SSPPs)波导和叉指谐振器构成的新型小型化低通双陷波滤波器。该滤波器首先去除了传统SSPPs滤波器的模式转换结构，有效地减小了滤波器的尺寸，从而实现滤波器的小型化。此外，该滤波器分别在SSPPs传输线和底部金属板引入叉指谐振器，从而产生两个传输零点，实现了两个可独立调谐的陷波。仿真与实测结果均表明，该文所提出的滤波器具有较高的传输效率，其截止频率为8.3 GHz，带内的回波损耗低于16.6 dB，陷波抑制均达到20 dB。
人工表面等离子体激元 小型化 复合周期 陷波 spoof surface plasmon polaritons (SSPPs) miniaturization composite periodic notch
为了减少激光焊缝语义分割中焊缝形状和颜色多样性对分割精度的影响, 采用注意力机制的图像语义分割方法提取焊缝区域。通过把焊缝区域图像从RGB转变到HSV颜色空间, 在HSV模型空间实现对焊缝表面颜色识别, 分析了３种类型焊缝对区域分割和颜色识别的影响。结果表明, 焊缝分割区域平均像素精度约为91.2%, 添加注意力机制U型网络模型的分割效果更好。此焊缝表面颜色自动识别结果符合生产要求, 在工业生产中有广泛应用前景。
图像处理 语义分割 颜色识别 深度学习 注意力机制 image processing semantic segmentation color recognition deep learning attention mechanism
中国矿业大学 信息与控制工程学院, 江苏 徐州 221116
该文提出了一款中心频率可调的三阶差分带通滤波器, 该滤波器主要由1个折叠的枝节加载谐振器(FSLR)和1对折叠的平行耦合线结构来实现滤波特性, 同时使用微带-缝隙线转换结构激励差模和抑制共模。与传统的微带滤波器相比, 该结构的共模响应和差模响应无关, 所以在不降低差模特性情况下实现了良好的共模抑制, 使设计更灵活。该差分滤波器整体尺寸为26 mm×49.2 mm, 中心频率为3 GHz, 相对带宽可达28.67%, 共模抑制水平优于37 dB。结果表明, 实际测量结果与仿真结果基本吻合。
差分滤波器 微带-缝隙线转换 加载枝节 共模抑制 differential filter microstrip-slotline conversion loading stub common mode suppression
Author Affiliations
Abstract
1 Key Laboratory of Advanced Optoelectronic Quantum Architecture and Measurements of Ministry of Education, Beijing Key Laboratory of Nanophotonics and Ultrafine Optoelectronic Systems, School of Physics, Beijing Institute of Technology, Beijing 100081, China
2 School of Physical Science and Technology, Provincial Key Laboratory for Thin Films and Institute for Advanced Study, Soochow University, Suzhou 215006, China
3 State Key Laboratory of Low-Dimensional Quantum Physics, Department of Physics, Frontier Science Center for Quantum Information, Tsinghua University, Beijing 100084, China
4 State Key Laboratory for Mesoscopic Physics & Department of Physics, Collaborative Innovation Center of Quantum Matter & Frontiers Science Center for Nano-optoelectronics, Beijing Academy of Quantum Information Sciences, Peking University, Beijing 100871, China
Topological photonic states have promising applications in slow light, photon sorting, and optical buffering. However, realizing such states in non-Hermitian systems has been challenging due to their complexity and elusive properties. In this work, we have experimentally realized a topological rainbow in non-Hermitian photonic crystals by controlling loss in the microwave frequency range for what we believe is the first time. We reveal that the lossy photonic crystal provides a reliable platform for the study of non-Hermitian photonics, and loss is also taken as a degree of freedom to modulate topological states, both theoretically and experimentally. This work opens a way for the construction of a non-Hermitian photonic crystal platform, will greatly promote the development of topological photonic devices, and will lay a foundation for the real-world applications.
topological rainbow non-Hermitian photonics photonic crystal slow-light effect Chinese Optics Letters
2023, 21(12): 123601
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,南京 210000
在公共安全、**等领域高分辨率热红外图像能够提供更多的场景细节信息, 有着广泛的应用需求,但高昂的设备成本限制了高分辨率红外图像的获取。为此设计了一种多级跳线深层残差卷积神经网络(DR-CNN), 通过软件超分辨的方法重构出高分辨率的红外图像。采用多级跳线双通道注意力残差块增加卷积深度以解决卷积层间缺乏关联性的问题; 使用Concat模块实现局部特征信息的融合, 利用反卷积层进行特征图像的上采样, 使其直接从低分辨率图像学习到高分辨率图像以降低训练的复杂度, 加快运行速度。所提算法与SRCNN, FSRCNN和ADSR等算法进行对比测试, 使用峰值信噪比(PSNR)和结构相似度(SSIM)作为算法的评价指标。实验结果表明提出的RD-CNN算法优于其他对比算法, 生成的高分辨率图像细节丰富且清晰。
热红外图像 超分辨重建 多级跳线 双通道 注意力残差块 Concat层 thermal infrared image super-resolution reconstruction multi-level skip dual-channel attention residual block Concat layer
中国矿业大学 信息与控制工程学院, 江苏 徐州 221116
该文介绍了一款环形耦合的圆形贴片天线。采用圆形金属贴片作为天线的辐射贴片, 通过在介质板上引入两个谐振环, 产生两个新的工作谐振频段。通过调节圆形贴片和耦合环之间的高度, 进一步拓宽了天线的工作频段。通过3D打印技术对不规则的介质基板进行加工制作, 有效解决了传统加工方法加工难度大及生产周期长的问题。测试结果表明, 该天线在3.8~5.8 GHz工作频段内, 回波损耗小于-10 dB; 在5.1 GHz时, 天线增益达到8.4 dBi; 天线相对带宽为42%, 且具有良好的全向辐射特性。天线的测试结果与仿真结果基本吻合。
圆形贴片天线 耦合环 3D打印技术 全向辐射 circular patch antenna coupling ring 3D printing technology omnidirectional radiation
