1 北京理工大学光电学院北京市混合现实与新型显示工程技术研究中心，北京 100081
2 北京理工大学光电学院光电成像技术与系统教育部重点实验室，北京 100081
3 北京理工大学光电学院信息光子技术工信部重点实验室，北京 100081
相位是光场信息的重要组成部分。在光学显微成像领域，大部分生物细胞对光的吸收较弱，传统的亮场显微无法准确地表征细胞的结构特征，因此相位成像成为非标记细胞观测的重要方法。经典的相衬显微镜基于干涉成像原理，通常需要大块的折射棱镜或者复杂的成像系统，因而系统臃肿，易受环境扰动。超表面是一种特征尺寸在纳米或微米量级的光学元件，具有强大的光场调控能力，超表面集成在显微系统中可以实现方向无关、单摄式的定量相位成像，具有小型、轻便、易集成等优点。本综述回顾经典的相位成像技术原理，详细介绍基于剪切干涉、相位衬比和强度传输方程等3类超表面的相位成像技术原理，比较不同技术的优缺点和适用场景，指出超表面在相位成像领域面临的挑战，并对未来发展趋势进行展望。
相位成像 超表面 剪切干涉 涡旋相衬 激光与光电子学进展
2024, 61(2): 0211019
1 中国科学院上海光学精密机械研究所高功率激光单元技术实验室，上海 201800
2 中国科学院大学材料与光电研究中心，北京 100049
3 中国科学院大学杭州高等研究院，浙江 杭州 310024
4 中国科学技术大学物理与光电工程学院，安徽 合肥 230026
中国激光
2023, 50(24): 2416006
1 北京理工大学光电学院北京市混合现实与新型显示工程技术研究中心，北京 100081
2 北京理工大学光电学院光电成像技术与系统教育部重点实验室，北京 100081
3 北京理工大学光电学院信息光子技术工信部重点实验室，北京 100081
超表面器件的亚波长单元结构能够与光产生强烈的相互作用。通过对超原子的优化设计，能够对光场的各个参量进行多维度调控，为包括全息显示在内的众多应用光学领域带来全新的解决思路与方案。针对全息显示中核心光电调制器件能力有限的问题，发挥超表面器件超强的光场控制能力，利用多维度的复用调控，实现对信息通道数量的扩展，提升显示质量与效果。随着对超表面光场调控机制与复用技术的深入研究，超表面自身与相关应用领域都得到了长足发展。本文围绕超表面进行论述，着重介绍本课题组在多维度超表面的光场调控及全息显示中的研究进展。
超表面 光场调控 多维度 全息显示 光学学报
2023, 43(15): 1524001
1 光电控制技术重点实验室, 河南 洛阳 471000
2 中国航空工业集团公司洛阳电光设备研究所, 河南 洛阳 471000
时间敏感网络在标准以太网的基础上通过增加高精度时间同步、资源预留及路径控制、流量整形和业务调度等一系列关键技术,能够保证数据传输的实时性和可靠性。然而, 启发式算法在实现门控调度时, 数据的周期比过大会导致缓存容量增大和相同优先级数据同时、同向传输时无控制调度等问题。为此, 优化改进了门控调度的启发式算法, 通过采取数据周期感知和输出缓存长度感知循环等技术, 解决了缓存容量不足和时延抖动等问题。仿真结果表明, 与传统的启发式算法相比, 所提算法在数据周期比超过60倍时能有效减少门控列表90%的存储空间, 在相同优先级数据传输情况下平均时延抖动降低了约50%。
时间敏感网络 网络传输 门控调度 门控列表 启发式算法 时延抖动 time sensitive network network transmission gating scheduling gate control list heuristic algorithm delay jitter
北京服装学院 材料设计与工程学院, 智能可穿戴与特种功能纺织品研究院, 服装材料研究开发与评价北京市重点实验室, 北京 100029
石墨烯因其优异的导电性、优越的柔韧性和环境稳定性, 在可穿戴电子纺织品领域发挥了重要作用。本工作通过丝网印刷技术分别将自制的石墨烯浆料和复合热致变色油墨印在聚酯织物的正反面, 构筑了一种石墨烯基绿-黄可逆电热致变色织物。采用SEM、XRD以及FTIR等分析了织物的结构性质和变色原理, 采用红外热成像仪及全色差色度仪研究了织物的热学以及变色性能。结果表明：石墨烯电热致变色织物厚度约为250 μm, 在12 V电压下逐渐加热超过45 ℃, 焦耳热主要通过热传导至变色层, 结晶紫内酯的闭开环实现绿-黄可逆变色, 其变色响应时间约为15 s, 褪色响应时间约为27 s。石墨烯电热致变色织物经历30°~180°的弯曲角度后, 电压-电流曲线保持稳定。经200次加热/冷却循环后, 性能未发生明显衰退。本研究成功制备了颜色在绿-黄之间变化、响应迅速、循环性能良好的可逆电热致变色织物：石墨烯膜‖聚酯织物‖热致变色膜, 在**伪装和可穿戴显示领域有一定的应用前景。
电热致变色织物 石墨烯 热致变色微胶囊 可穿戴显示 electro-thermochromic fabric graphene thermochromic microcapsules wearable display
1 自然资源部第一地形测量队，陕西 西安 710054
2 自然资源部国土卫星遥感应用中心，北京 100048
3 兰州交通大学，甘肃 兰州 730070
高分七号卫星是国内首个亚米级双线阵立体成像卫星，同时配有两套激光测高仪和激光足印相机，可同期获取多源遥感数据。文中采用高分七号卫星获取的多源遥感数据进行平面和高程精度优化，利用激光测高数据对立体影像密集匹配的DSM进行偏度、中值、线性和二阶多项式模型和高程优化评估，利用足印影像对DOM进行一阶仿射变换方法和平面优化评估，并利用外业控制点对无控平面高程、激光高程优化、足印-激光平面高程优化、外业-激光平面高程优化等不同优化模型的结果进行精度评估。实验结果表明，利用激光测高数据可明显优化DSM高程精度，无控DSM高程误差平均值为−4.268 m，中误差为4.518 m，经过中值模型优化后的DSM高程误差平均值提升为−0.272 m，中误差提升为1.508 m，经过线性模型优化后的DSM高程误差平均值提升为−0.320 m，中误差提升为1.351 m；利用足印影像可改善DOM的平面精度，平面误差平均值从13.606 m提升到5.341 m，中误差从13.626 m提升到5.495 m。
高分七号 激光测高 足印影像 精度优化 GF-7 laser altimetry footprint image accuracy optimization 红外与激光工程
2022, 51(6): 20210458
光子学报
2022, 51(11): 1106005
西北大学信息科学与技术学院，陕西 西安 710127
在秦俑保护领域，为了降低秦俑碎片匹配及拼接的工作难度，更多的计算机辅助技术应用在破碎秦俑复原工作核心环节的碎片分类中。针对传统的秦俑碎片分类方法对碎片特征提取不充分及秦俑碎片数据采集难度较高等导致的分类准确率低下的问题，提出了一种基于数据增强的秦俑碎片深度分类模型。首先，通过条件生成式对抗网络对现有秦俑碎片数据集进行数据增强，实现秦俑数据集的扩充。其次，通过深度卷积神经网络自动且充分地提取碎片特征信息并实现有效的碎片分类效果。然后，引入convolutional block attention module（CBAM）双通道注意力机制和CutMix增强策略来显著提升深度分类模型的性能。最后，在秦俑实验数据集的对比实验结果表明，与传统的基于几何特征、尺度不变特征变换特征、形状特征、多特征融合等经典碎片分类方法相比，所提方法对秦俑碎片的分类取得了更准确的分类结果，有效降低了后续复原工作中匹配、拼接等工作的复杂度，进而提高了秦俑文物复原工作的整体效率。
图像处理 破碎秦俑复原 碎片分类 条件生成式对抗网络 双通道注意力机制 增强策略 激光与光电子学进展
2022, 59(18): 1810010
为了解决40Cr钢零部件表面磨损问题, 结合表面织构理论, 采用激光相变硬化工艺制备分布规则的不同形状(圆形、条状)软硬耦合表面。通过扫描电镜、X射线衍射、摩擦磨损实验和超景深显微镜分别分析相变区微观组织、物相, 评估表面抗磨损性能、磨损表面形貌。结果表明, 圆形相变区截面硬度高于条状, 平均介于(720±3)HV0.1, 且淬硬层较深; 相变后生成马氏体、Cr7C3、Fe7C3; 对比40Cr钢未处理表面与软硬耦合表面摩擦系数, 软硬耦合表面摩擦系数均低于0.5且波动小, 具备好的摩擦稳定性;磨损表面损伤小, 源于磨损过程硬质相能够阻碍磨屑运动、减少表面损伤, 软相区可以缓存能量和碎屑, 软相区以梨削、粘着损伤为主, 硬相区以小点蚀坑为主, 900W圆形软硬耦合表面减磨耐磨效果最好; 塑韧好、表面规律分布、一定比例(50%)硬质相能够有效提升和改善材料工作表面抗磨损性能, 改善对磨副接触表面, 进而能够稳定摩擦系数。该研究可为改善40Cr零部件表面磨损提供参考。
激光技术 材料 选择性激光相变 表面织构 摩擦性能 laser technique materials selective laser transromation harding surface texture friction property
Author Affiliations
Abstract
1 Beijing Engineering Research Center of Mixed Reality and Advanced Display, School of Optics and Photonics, Beijing Institute of Technology, Beijing 100081, China
2 School of Computer Science and Technology, Beijing Institute of Technology, Beijing 100081, China
Palladium-based hydrogen sensors have been typically studied due to the dielectric function that changes with the hydrogen concentration. However, the development of a reliable, integral, and widely applicable hydrogen sensor requires a simple readout mechanism and an optimization of the fast detection of hydrogen. In this work, optical fiber hydrogen sensing platforms are developed using an optimized metasurface, which consists of a layer of palladium nanoantennas array suspended above a gold mirror layer. Since the optical properties of these palladium nanoantennas differ from the traditional palladium films, a high reflectance difference can be achieved when the sensor based on the metasurface is exposed to the hydrogen atmosphere. Finally, the optimized reflectance difference R of can be obtained when the sensor is exposed in the presence of hydrogen. It is demonstrated that this integrated system architecture with an optimized palladium-based metasurface and a simple optical fiber readout system provides a compact and light platform for hydrogen detection in various working environments.
hydrogen detection metasurface palladium optical fiber sensor Chinese Optics Letters
2022, 20(5): 053601
