1 华东交通大学机电与车辆工程学院, 江西 南昌 330013 华东交通大学智能机电装备创新研究院, 江西 南昌 330013
2 华东交通大学机电与车辆工程学院, 江西 南昌 330013
柚子果皮厚, 果皮与果肉属于两种不同的介质, 对光的折射、 吸收程度存在差异, 针对建立水果可溶性固形物含量（SSC）检测模型时, 光谱采集量与目标不匹配, 导致模型精度差的问题, 以上饶马家柚为研究对象, 自主搭建可调实验平台, 采集并分析柚子整果的光能量衰减规律, 寻找柚子厚度与透光性的关系, 探索果皮厚度、 光透射深度对柚子SSC检测精度的影响。 首先将透射光源放置在柚子赤道圈的正上方, 统计柚子赤道圈不同区域接收到的光谱强度, 绘制光谱强度分布图, 结果显示, 距离光源发射点越远, 光谱强度越低, 入射点由远及近的位置接收的光强分别占33.40%、 2.90%、 0.50%、 0.40%、 0.20%, 柚子皮对光的吸收较为明显, 散射出的光所占比重较少; 采用切片法, 记录剩余厚度与对应的光谱强度值, 绘制光谱强度的变化规律曲线, 随着剩余厚度逐渐减少, 光谱强度逐渐增加, 在32.90 mm的位置, 光谱强度发生了巨大的变化, 果实厚度高于32.92 mm时, 果实接收的光谱强度普遍较低, 当果实低于32.92 mm时, 光谱强度呈跳跃式增加。 采集果肉、 整果、 果皮光谱, 采用偏最小二乘法（PLS）建立SSC预测模型, 去皮后的果肉模型相关性最高。 采集柚子果肉、 果皮+果肉厚度为40、 30、 20和10 mm时的光谱, 建立不同厚度的SSC预测模型, 果肉厚度为20、 40、 60和80 mm时, 预测集相关系数分别为0.91、 0.89、 0.87和0.86, 果肉在透射深度为20 mm时, 水果SSC预测模型精度最佳。 果皮+果肉的光谱透射深度为20、 40、 60和80 mm, 预测集相关系数分别为0.78、 0.86、 0.93和0.84, 果皮+果肉的透射深度为60 mm时, 有最好的预测效果。 研究结果表明, 果皮和果肉内部组织成分的差异, 会影响SSC预测的结果, 但是调整可见/近红外光在水果内部的传输距离, 可以优化模型精度, 研究揭示了可见/近红外光在水果组织中的漫透射传输特性, 可为厚皮果的品质在线分选装置研发提供实验依据。
光能量衰减 果肉和果皮 透射深度 可溶性固形物含量 传输特性 Light energy decay Pulp and peel Transmittance depth Soluble solids content Transmission characteristics 光谱学与光谱分析
2023, 43(8): 2574
1 中国科学院空天信息创新研究院，北京 101408
2 中国科学院大学，北京 100049
3 海南空天信息研究院海南省地球观测重点实验室，海南 文昌 571300
研究了海洋湍流中部分相干厄米-高斯光束的传输特性。首先，根据广义惠更斯-菲涅耳原理，建立了海洋湍流中厄米-高斯光束的强度分析模型。然后，推导了海洋湍流中厄米-高斯光束的均方束腰宽、瑞利区间和湍流距离的表达式。最后，对海洋湍流中厄米-高斯光束的均方束腰宽、瑞利区间和湍流距离进行仿真分析。仿真结果表明，均方束腰宽随着均方温度耗散率和温度与盐度相对参数的增大而增加，随着湍流动能耗散率的增大而减小。此外，瑞利区间和湍流距离都随着厄米-高斯光束的阶数的增加而增大。该研究可以为水下光通信研究提供理论依据。
水下光通信 厄米-高斯光束 海洋湍流 传输特性 光学学报
2023, 43(24): 2401003
西安电子科技大学物理学院, 陕西 西安 710071
高超声速飞行器在临近空间飞行过程中会产生等离子体鞘套, 这种等离子体鞘套的存在会严重干扰地面与飞行器之间的通信。针对这一问题, 在计算球锥流场的基础上, 根据流场温度、压强分布以及空气离解反应模型建立了等离子体鞘套模型, 并基于时域有限差分方法研究了不同飞行速度、不同入射角度下太赫兹波在等离子体鞘套中的传输特性。结果表明, 在不同的飞行速度和入射角度下, 太赫兹波都可以有效地穿透等离子体鞘套。该研究对实现临近空间与高超声速飞行器的通信具有重要意义。
光电子学 传输特性 时域有限差分方法 等离子体鞘套 optoelectronics transmission characteristics finite-difference time-domain method plasma sheath
1 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，江苏 南京 210023
2 南京邮电大学材料科学与工程学院，江苏 南京 210023
提出了一种面向2.0 μm的新型异质螺旋包层结构的大模场单模光纤，基于坐标变换理论，采用有限元仿真技术，建立了三维螺旋光纤的二维仿真模型，分析了光纤的模式传输特性，得到了优化的光纤参数，使得基模传输损耗小于0.1 dB/m，高阶模传输损耗大于10.0 dB/m，单模芯径达66 μm，模场面积约为2360 μm2。当光纤弯曲时，螺旋狭缝宽度值减小到9 μm附近。螺距增加到26 mm、光纤弯曲半径最小为33 cm时，基模传输损耗为0.10 dB/m，高阶模传输损耗大于10.08 dB/m。所提出的螺旋结构大模场光纤的螺距较长，属于全固态结构，参数之间可相互协调，有利于光纤的制备和使用，模式分辨本领达到大模场单模光纤相关要求，有望在高功率光纤激光器中获得良好的应用。
光纤光学 大模场光纤 模式传输特性 弯曲损耗特性 光学学报
2022, 42(20): 2006005
1 合肥工业大学光电技术研究院，安徽合肥 230009
2 特种显示技术国家工程实验室，安徽合肥 230009
以中心工作频率 130 GHz、衰减深度为-40 dB的太赫兹带阻滤波器为制备对象，介绍了其在制备过程中蒸镀、光刻、显影及湿法刻蚀等工艺步骤中的一些技术细节。制备得到的太赫兹滤波器加工误差<±3 μm，考察了加工误差对滤波器传输性能的影响，该加工误差在可接受范围。为进一步验证工艺的可靠性，使用空间测量装置获得了滤波器样品传输性能，测试结果与设计值吻合度较好。最后，探讨了本工艺推广至更高频率器件的适用性及需要改进之处。文中介绍的硅基太赫兹器件加工工艺适用于电子器件与光子器件的融合发展。
太赫兹 滤波器 工艺 传输性能 加工误差 terahertz filter fabrication technology transmission characteristics process error 太赫兹科学与电子信息学报
2022, 20(6): 570
1 中国空间技术研究院 通信与导航卫星总体部，北京 100094
2 中国海洋大学 海洋技术系，山东 青岛 266100
采用蒙特卡洛仿真方法，分析了三种典型天气条件（晴天、层云和卷云）下激光在大气-海气界面-水体中的下行传输特性。结果表明：不同天气条件下经过大气传输到达海面的激光角分布明显不同，晴天时角分布发散很小，层云条件下发散严重，卷云条件下发散明显；晴天与层云条件下到达海面的光斑尺寸接近，而卷云条件下光斑大15%左右。不同天气条件下，激光经过大气、海气界面后角分布表现出不同的特征，晴天时海面使激光角分布发散变大，且随风速的增加发散呈变大的趋势；层云条件下海面使角分布发散变小，且随风速的增加发散呈变小的趋势；卷云条件下激光角分布变化复杂。不同天气条件下，激光经过大气、海气界面、水体后，既有相同特征又有不同之处。当水较浅时，三种天气条件下角分布表现出不同特征，水较深时角分布趋于一致；晴天和层云条件下的光斑尺寸基本不随水深变化，卷云条件下随深度增加明显减小。不同天气条件下光斑中心能量随深度的变化存在一定差异，晴天时平均变化率约为-0.410 dB/m，层云和卷云条件下分别为-0.426 dB/m和-0.413 dB/m。研究结果可为蓝绿激光跨介质通信链路预算、系统设计及参数优化提供参考。
水下通信 信道传输特性 蒙特卡洛 天气影响 激光 Underwater communication Channel transmission characteristics Monte Carlo Weather effects Laser 光子学报
2021, 50(12): 1201003
1 山西工程科技职业大学 工程管理学院，山西 晋中 030619
2 燕京理工学院 艺术学院，河北 廊坊 065201
针对光纤网络通信中数据流传输路径质量影响网络资源利用率的问题，提出了一种改进的数据传输路径优化机器学习算法。首先,利用机器学习完成对初始数据的预处理，获取数据特征信息，完成数据流分类。基于对光纤跨度内数据流的分析，构建集群组完成数据路径的调整，实现网络资源的充分利用。其次，以包含特征参数的相似矩阵为约束条件，完成聚类分析的优化。根据数据特征参数建立相似矩阵，并在特征参数与通信路径的数据流类型之间建立函数映射关系。最后利用核函数对传输路径进行优化，实现网络传输路径的优化。实验针对包含多个光纤跨度的网络进行路径优化，并与传统的K-means聚类算法对比。测试中6种不同数据流的比例可以充分反映不同条件下的数据通信状态。实验结果表明：该算法的分类准确率为94.6%，平均执行时间为12.8 s，平均聚类变化度为31.3%。传统的K-means聚类算法分类准确率为84.6%，平均执行时间为20.8 s，平均聚类变化为46.2%。该算法的收敛时间也优于传统算法，其在网络数据传输中具有更高的准确性和实时性。
路径优化 机器学习 聚类算法 数据特征 传输特性 path optimization machine learning clustering algorithm data characteristics transmission characteristics 红外与激光工程
2021, 50(10): 20210185
1 长春理工大学电子信息工程学院，吉林 长春 130022
2 长春理工大学空间光电技术国家地方联合工程研究中心，吉林 长春 130022
为了研究偏振光通过水体发生多次散射后偏振特性的变化，采用随机抽样拟合相函数的蒙特卡罗仿真方法进行模拟，通过模型仿真和实际实验来验证其真实性。仿真模拟了波长为532 nm的偏振光经过粒径满足（600±10） nm高斯分布的聚苯乙烯小球悬浮液的偏振态变化数据，模拟过程中的光子个数为106。实验分别研究了0°线偏光、45°线偏光、左旋圆偏光以及右旋圆偏光在聚苯乙烯小球悬浮液中偏振态的变化情况。无论是仿真结果还是实验数据均表明，圆偏振光的偏振度下降幅度相比线偏振光要小20%，即聚苯乙烯小球悬浮液粒子密度数越高，偏振光的偏振度变化波动就越大，同时就保偏性来说，圆偏光优于线偏光。在相同浓度水体中，不同起偏角度的线偏光的偏振态变化差别不大。
散射 偏振度 蒙特卡罗仿真 偏振传输特性 聚苯乙烯小球 激光与光电子学进展
2021, 58(5): 0529002
