上海理工大学 光电信息与计算机工程学院 医用光学技术与仪器教育部重点实验室, 上海 200093
现有报道的PCF-SPR折射率传感器的检测范围普遍较窄, 不能实现低折射率的检测, 且工作波段多数集中在可见光或通信波段, 这限制了传感器的应用范围。鉴于此, 提出了一种基于D型双芯PCF结构的SPR传感器, 使用氧化铟锡作为等离子体材料沉积在D型PCF抛光表面, 并对该传感器的理论模型进行了分析, 包括金属参数对传感性能的影响, PCF结构参数对传感性能的影响。计算结果表明, 该传感器可在波长1300~2600nm的近红外区域实现1.27~1.39的超宽范围的折射率检测, 最高灵敏度可达35000nm/RIU, 分辨率为2.85×10-6RIU。该传感器的超高灵敏度和超宽折射率检测范围可应用于血浆、白细胞、血红蛋白、人体肠粘膜、人体肝脏、丙酮等生物组织及医药和化学领域的检测。
光子晶体光纤 表面等离子体共振 有限元法 折射率传感器 photonic crystal fiber surface plasmon resonance finite element method refractive index sensor
上海理工大学 光电信息与计算机工程学院，上海 200093
光开关是集成光路上一个重要的元器件。提出了一种用在L和C波段基于硫系相变材料（Ge2Sb2Se4Te1）的片上2×2定向耦合器式的可重构光开关，可通过改变相态切换开关。利用仿真软件Lumerical中的Mode Solutions和FDTD Solutions模块设计器件，得到在1500～1625 nm内耦合长度为24.9 μm的Ge2Sb2Se4Te1非晶态下插入损耗（IL）＞−0.36 dB，串口对比度（CT）＜−24 dB；Ge2Sb2Se4Te1晶态下IL＞−0.44 dB，CT＜−30.46 dB。利用仿真软件COMSOL模拟532 nm波长激光加热Ge2Sb2Se4Te1，结果显示：一个25 ns、峰值功率45 mW的高斯短脉冲可以使材料由晶态转化为非晶态；施加多个峰值功率20 mW、周期1 μs且占空比0.03%的高斯脉冲阵列可重回晶态。仿真结果表明，设计的光开关在通信波段通过激光加热可以快速实现切换光路的作用。
硫系相变材料 光开关 激光加热 chalcogenide phase-change material optical switching laser heating
1 上海理工大学光电信息与计算机工程学院, 上海 200093
2 上海市现代光学系统重点实验室, 上海 200093
针对复杂场景下单个特征的稳健性差,以及目标存在背景干扰和目标遮挡时跟踪失败的问题,提出一种基于自适应特征融合和模型更新的相关滤波跟踪算法。该算法在核相关滤波的基础上,通过对不同特征的响应图采用平均峰值-相关能量的方法进行加权求和,实现了响应图层面的自适应特征融合。根据响应图的峰值特性计算自适应权重,以其作为置信度确定模型的更新率,进而设计自适应模型更新方法。实验结果表明,该算法能够很好地适应背景干扰、目标遮挡、旋转运动等复杂场景,与近年来优秀的相关滤波跟踪算法相比,所提算法的平均距离精度比其中最优的算法提高了2.64%,平均重叠精度提高了1.54%。
机器视觉 目标跟踪 相关滤波 自适应特征融合 模型更新
1 中国科学院东北地理与农业生态研究所, 吉林 长春 130012
2 中国科学院研究生院, 北京 100049
积雪中的污染物含量可以用来反映区域和全球范围内人类活动对环境的污染, 但是迄今为止, 对大范围或人类活动难以到达的地区进行积雪污染物含量时空监测的研究尚不多见。 文章通过模拟大气沉降实验, 应用光谱学技术分析了不同污染物含量对积雪反射光谱的影响, 而后分别利用构建特征指数法、 主成分分析法、 BP神经网络以及RBF神经网络模型对积雪污染物含量预测, 表明神经网络模型结合高光谱遥感数据方法能够较为准确地估算积雪污染物含量。
高光谱遥感 积雪污染物含量 主成分分析 神经网络 Hyperspectral remote sensing Snow contamination concentration PCA Neural network 光谱学与光谱分析
2011, 31(5): 1318
1 中国科学院东北地理与农业生态研究所， 吉林 长春130012
2 中国科学院研究生院， 北京100049
作物叶绿素含量的估测可以为精准农业提供技术支持。 该文利用PROSAIL模型模拟了不同叶绿素水平下的大豆冠层光谱反射率， 而后针对多期实测高光谱及相应的叶绿素数据， 在对响应波段进行小波能量系数提取的基础上， 分别采用多元线性回归、 BP神经网络和RBF神经网络、 以及偏最小二乘法进行估算， 并进行了比较分析。 研究结果表明， 基于小波分析的三种回归模型都取得了较好的估算效果， 验证模型的R2分别为0.634， 0.715， 0.873和0.776, 其中RBF神经网络方法和基于高斯核函数的PLS模型精度最好， 能够全面稳定地估算叶绿素含量。
可见/近红外光谱 叶绿素含量 小波分析 神经网络 偏最小二乘 Visual/near infrared spectra Chlorophyll content Wavelet analysis Neural network PLS
东北师范大学 城市与环境科学学院，长春 130024
在进行水色遥感时，水面的镜面反射产生的太阳耀光，影响水体信息的提取和利用。以前的研究表明，当入射角为水体的布儒斯特角时，偏振可以消除太阳耀光，但是这种方法条件过于苛刻，现实中很难实现。针对这种情况，推导了自然光入射到水面后其反射光的偏振状态以及光线入射角与水体偏振度的关系。理论上证明了以非布儒斯特角入射时偏振消除太阳耀光的可能性，计算了从各个角度入射到纯净水体表面太阳耀光剥离的程度，实验验证了结论。
偏振 太阳耀光 布儒斯特角 非布儒斯特角 偏振度 polarization sun glitter Brewster angle non Brewster angle degree of polarization
1 东北师范大学,城市与环境科学学院,吉林,长春,130024
2 长春师范学院,教务处,吉林,长春,130032
提出一种利用多角度偏振信息计算海水密度的方法,从多角度遥感与偏振光遥感的角度,找出海水的偏振特性与海水密度之间的函数关系,利用海水偏振特性与海水折射率特性对海水密度进行计算,扩展现有遥感应用的领域,同时为海洋基本参数反演开拓新思路.
海水密度 偏振信息 多角度 海水折射率
