1 四川省分析测试服务中心，四川 成都 610015
2 四川省科学器材公司，四川 成都 610015
快速、准确地诊断寄生虫感染对防治导致全球数百万人死亡的寄生虫病至关重要。然而，中低收入国家缺乏常规显微镜是其有效管理寄生虫病的障碍之一，这就导致对低成本诊断设备的需求在不断增加。由于智能手机具有捕获和处理图像等功能，基于智能手机的显微镜为昂贵的传统显微镜提供了经济高效的替代品。总结了近15年来基于智能手机的显微诊断设备的发展，特别是其在寄生虫病诊断方面的应用，并根据光学设计方法对已有研究工作进行了分类，讨论了它们的优点和缺点，并提出了其未来的发展需求。
寄生虫疾病 智能手机 显微镜 诊断 parasitic diseases smartphone microscopy diagnosis.
针对无人机传统的航迹规划方法存在求解效率低、适用范围窄的问题, 提出一种考虑全局和局部规划相耦合的航迹规划方法。首先, 提出几何航迹碰撞检测法以改进跳点搜索(JPS)算法, 提升无人机在全局环境中航迹规划能力; 其次, 提出一种耦合策略的航迹规划框架, 通过将无人机全局航迹信息与动态窗口局部航迹信息进行耦合, 扩展动态窗口法的评价子函数, 确保无人机在动态环境中具备灵活的避障能力; 最后, 通过仿真实验论证了所提改进JPS算法在全局搜索时间、航迹距离和航迹转折点数目等方面较现有方法的优势, 验证了耦合算法在动态环境中的稳定避障能力。
无人机 航迹规划 几何航迹碰撞检测法 动态窗口法 改进JPS算法 耦合策略 UAV trajectory planning geometric track collision detection method dynamic window method improved JPS algorithm integration strategy
1 安徽建筑大学电子与信息工程学院，安徽 合肥 230601
2 安徽建筑大学机械与电子工程学院，安徽 合肥 230601
3 清华大学合肥公共安全研究院，安徽 合肥 230601
4 安徽泽众安全科技有限公司，安徽 合肥 230601
针对甲烷气体泄漏高精度、非接触和远距离探测的需求，提出一种基于TDLAS-WMS的甲烷泄漏遥测系统。该系统采用高级精简指令集机器（ARM）和现场可编程门阵列（FPGA）双核架构，FPGA实现数字锁相解调提取一次谐波（1f）和二次谐波（2f）信号，ARM通过串行外设接口（SPI）实时接收FPGA解调的1f、2f信号并传送至Labview进行谐波信号分析和甲烷浓度在线解调。通过2f/1f信号处理技术消除光强与靶标反射系数的变化对系统测量结果的影响。研究同等实验条件下0~90 m范围内谐波信号与探测距离的关系，结果表明，2f/1f信号处理技术对噪声抑制效果显著。测量不同积分浓度的谐波信号，采用最小二乘法对2f/1f和气体积分浓度数据进行线性拟合，获得系统标定线性度，为0.9966。对系统误差进行实验测量和分析，在0~2000×10-6 m范围内，系统测量最大相对误差为-3.66%，最小为-0.23%。利用1500×10-6 m甲烷浓度的二次谐波信号评估系统的检测下限为70.5×10-6 m。结果表明，设计和研制的甲烷泄漏遥测系统可广泛应用于城市燃气场站和天然气管网等场合的燃气突发泄漏监测预警。
遥感 甲烷气体遥测 TDLAS 波长调制光谱 FPGA 激光与光电子学进展
2023, 60(6): 0628006
水生植物能够净化污染物和抑制藻类生长，在生态系统重建方面具有重要的应用价值。光谱分析作为植物种类识别的一种方法，具有无接触、快速、无污染等特点。受周围水环境的影响，绿色水生植物的光谱特征峰比陆生植物更加难以区分，地面实测光谱数据不仅维度高，且存在大量重叠谱带和背景干扰，特征光谱不明显；同时，通过地面实测获取样本数据较为困难，适用于深度学习的地面光谱数据集较少。针对以上问题，本文提出了一种基于一阶导数法结合AlexNet网络的分类模型。本团队以2019年9—10月上海河道内4种优势种群的近岸挺水水生植物为研究对象，使用地物光谱仪采集4种水生植物叶片部位的光谱信息。实验中，首先使用4种光谱分析法对原始数据进行预处理，比较预处理前后分类模型的准确率，其中一阶导数法结合AlexNet网络的分类模型对4种水生植物的分类精度最高，为99.50%；然后分别选取样本数据的40%、60%和80%作为训练集，验证模型在小样本下的泛化能力；最后利用Grad-CAM算法对模型进行可视化，分析后发现本文模型提取的水生植物的特征光谱与现有研究结果一致。上述研究结果表明，本文模型能够有效提取水生植物的特征光谱，实现对4种水生植物的快速准确分类识别，为高光谱遥感卫星识别此4种水生植物提供了重要参考。
光谱学 近岸水生植物 深度学习 光谱预处理 AlexNet网络
1 安徽泽众安全科技有限公司，安徽 合肥 230601
2 清华大学合肥公共安全研究院，安徽 合肥 230601
激光气体遥测作为本征安全气体探测方法，可进行实时在线、非接触、远距离探测，具有独特的优势。基于非合作目标设计和开发一款具有完全自主知识产权的便携、轻巧、可实用化的手持式激光甲烷气体遥测仪，其温控芯片采用WTC3243，控温精度可达0.01 ℃，收发一体光学遥测组件采用平行光轴设计。通过标准气体比对测试，结果表明测量相对误差在±5%范围之内，测量综合偏差为293×10-6 m，遥测仪测量值与标准积分浓度值之间的拟合优度达0.999。经过不同遥测距离测试，结果表明遥测距离可达20 m，且系统具有不同遥测距离测量的一致性。通过甲烷泄漏气团实际环境模拟测试，结果表明设计与开发的该手持式激光甲烷气体遥测仪完全可用于实际燃气管道等场所甲烷气体泄漏的实时在线、非接触、远距离遥测，且满足测量要求。
非合作目标 激光气体遥测 甲烷 微控制单元 non-cooperative targets laser gas telemetry methane MCU STM32 STM32
1 中国科学院理化技术研究所 固体激光重点实验室, 北京 100190
2 中国科学院理化技术研究所 功能晶体与激光技术重点实验室, 北京 100190
3 中国科学院理化技术研究所 光化学转换和功能材料重点实验室, 北京 100190
4 中国科学院大学, 北京 100049
激光防护材料在保护人眼和光学器件免受强激光破坏方面具有重要意义，其中基于非线性光学原理工作的固态光限幅材料有望成为未来激光防护的主体。本文介绍了光限幅材料的研究背景、工作机理、参数指标以及测试技术，综述了目前具有实用前景的多类光限幅材料的研究进展，对无机半导体材料、共轭有机高分子、无机金属团簇、碳纳米材料、二维材料等5类材料做了重点介绍，探讨这些光限幅材料的发展前景，并介绍了相关材料在固态基质中器件化的研究现状。
光限幅 非线性光学 激光防护 optical limiting nonlinear optics laser protection 强激光与粒子束
2022, 34(6): 061003
1 中国科学院半导体研究所，中国科学院半导体材料科学重点实验室，北京 100083
2 中国科学院理化技术研究所，北京人工晶体研究与发展中心，中国科学院功能晶体与激光技术重点实验室，北京 100190
3 中国科学院大学，北京 100049
本文对新型非线性光学晶体Na3La9O3(BO3)8(NLBO)三倍频产生355 nm紫外纳秒激光的特性进行了研究。以重复频率10 kHz、脉冲宽度10 ns的高功率1 064 nm调Q激光器作为基频光源，采用I类相位匹配的LBO和NLBO晶体分别作为倍频晶体和三倍频晶体，获得平均输出功率152.5 mW的355 nm紫外纳秒激光输出，为目前采用NLBO晶体获得355 nm紫外激光的最高输出功率。本文还研究了NLBO晶体在实现三倍频最佳输出时晶体偏转角度随温度的变化规律，从实验角度对NLBO晶体在不同温度下的三倍频最佳相位匹配角度进行了修正。
非线性光学 NLBO晶体 三倍频 相位匹配角 紫外激光 激光输出功率 nonlinear optics NLBO crystal third harmonic generation phase matching angle ultraviolet laser laser output power
