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期刊信息/Journal information
光电子·激光
光电子·激光

巴恩旭

月刊

1005-0086

baenxu@public.tpt.tj.cn；　baenxu@263.net

022-23679707

300191

天津市南开区红旗南路263号

光电子·激光/Journal Journal of Optoelectronics·LaserCSCD北大核心CSTPCDEI
查看更多>>本刊为专业技术性刊物。报道光电子、激光技术领域的研究成果，内容包括新型光电子器件、装置和材料、光电控制和检测、光存贮和光电信息处理、通讯和光纤应用技术光电集成技术、光计算和光学神经网络、激光加工和激光应用、光电生物医学等方面。
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    基于同时多表面设计原理的非球面成像光学系统初始结构构造方法研究

    胡俊波张帅解博夫赵星...
    1009-1017页
    查看更多>>摘要：设计非球面光学系统,尤其是含有多个非球面光学表面的光学系统,合理的初始结构可以有效地减少设计工作量,提高后续的优化效率,本文提出利用同时多表面(simultaneous multiple surfaces,SMS)设计原理构建初始结构的方法,并且分析了其在成像光学系统设计中的像差特性,根据分析提出了利用SMS方法开展非球面光学系统初始结构设计的流程.最后使用该方法获得一款激光雷达接收装置的光学系统初始结构,经过进一步优化后,得到了工作中心波长850 nm,系统焦距20 mm,相对孔径为1/1.6,视场角为40°,总长小于30 mm的设计结果,验证了该方法在确定非球面光学系统初始结构方面的可行性.

    应用光学同时多表面方法非球面光学系统激光雷达

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    PDMS封装的液滴型光纤平面应变传感器

    申屠卓成康娟刘睿洋王琛...
    1018-1023页
    查看更多>>摘要：提出了一种聚二甲基硅氧烷(polydimethylsiloxane,PDMS)封装的液滴型光纤平面应变传感器,用于监控薄片型工件的形变情况.该传感器由一段标准单模光纤(single mode fiber,SMF)弯曲形成的回音壁组成,其形状类似液滴,并被封装在由PDMS制作的方形模具中.实验通过监测传感器输出光谱波长的变化情况来获取待测工件所受的外界应变的大小及方向.实验结果表明:当传感器受到沿液滴型结构短轴方向的应变时,输出光谱蓝移,应变灵敏度为-0.108 nm/με;当传感器受到沿液滴型结构长轴方向的应变时,输出光谱红移,应变灵敏度为0.084 nm/με;实验还研究了受力方向与短轴成45°夹角时的情况,为应变的方向判断提供了参考;该传感器对温度的响应灵敏度为-1.557 nm/℃.所提出的光纤平面应变传感器,不仅可以检测应变的大小,而且可以通过应变灵敏度来识别应变的方向,达到平面应变测量的目的,在诸如镀膜、弯曲等领域具有很好的应用前景.

    平面应变传感器液滴型光纤结构回音壁模式(WGM)聚二甲基硅氧烷(PDMS)

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    一种基于FSI和MZI并联组合的光纤温度传感器

    陈健兰周雪芳胡淼毕美华...
    1024-1030页
    查看更多>>摘要：基于并联的干涉型滤波器的游标效应,设计了一种基于光纤萨格纳克干涉仪(fiber Sagnac interferometer,FSI)和马赫-曾德尔干涉仪(Mach-Zehnder interferometer,MZI)并联组成的光纤温度传感器.FSI由一个3 dB的四端口耦合器和一段6.6m的保偏光纤(polarization maintaining opti-cal fiber,PMF)组成,因其具有较高的灵敏度以及较好的稳定性,将其作为传感腔.MZI作为参考腔由两个3 dB的三端口耦合器自制组成,通过控制MZI两臂的长度,使这两个干涉仪的自由光谱范围(free spectral range,FSR)相接近但不相等,利用游标效应来提高该结构的温度灵敏度,然后通过改变温度来测量单个FSI与并联FSI、MZI这两种结构的波长漂移情况,从而探究温度灵敏度的放大情况.实验结果表明,单个FSI的温度灵敏度仅为-1.65 nm/℃,并联系统可以将其放大到12.9 nm/℃,增益系数为7.82,与理论结果相符,表明在相同温度下,并联结构能够明显提高温度传感器的灵敏度.该传感器能在较小的温度变化时呈现明显的波长漂移,适用于生物和工业领域的温度精细检测.

    光纤温度传感游标效应光纤萨格纳克干涉仪(FSI)马赫-曾德尔干涉仪(MZI)

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    基于微波光子混合封装技术的多通道解复用光/电转换组件

    许玮华吕晓萌廖翱伍艺龙...
    1031-1037页
    查看更多>>摘要：基于微波光子混合封装技术,制备了多通道解复用光/电(optical-to-electrical,O/E)转换组件.将光芯片、微波芯片、空间透镜、微波电路进行一体化混合封装在同一壳体内,使得组件具备解波分复用、O/E转换、微波处理等多种功能,从而实现将1路波分复用的光载射频信号解调至6路射频(radio frequency,RF)信号并放大后对外输出.多通道解复用O/E转换组件包含了解复用器、聚焦透镜、光电探测器(photodetector,PD)、微波放大器、均衡器以及电源等多专业裸芯片,利用混合集成封装技术,极大缩减了产品的尺寸,提高了集成度和复杂度,在大容量微波光子应用领域中具有极大潜力.通过对制备的O/E转换组件进行测试,结果表明该组件可实现光载射频信号到RF信号的宽带转换,光电转换效率在0.7 A/W以上.同时测试了 O/E转换组件的幅频特性,S21均值为-8.4 dB,在通带内波动范围在±3.5 dB之间,驻波反射小于2 dB,且通道间隔离度达到40 dBc以上.

    微波光子混合封装技术解波分复用光/电(O/E)转换

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    基于高度有效驱动注意力与多层级特征融合的城市街景语义分割

    赵迪孙鹏陈奕博熊炜...
    1038-1046页
    查看更多>>摘要：针对DeepLabv3+网络在进行城市街景图像分割任务时,没有充分利用到网络中多层级特征信息,导致分割结果存在大目标有孔洞、边缘目标分割不够精细等不足;并且考虑到城市街景数据具有天然的空间位置特殊性,本文提出在DeepLabv3+网络的基础上引入高度有效驱动注意力机制(height-driven efficient attention model,HEAM)与多层级特征融合模块(multi-stage feature fusion model,MFFM),将HEAM嵌入特征提取网络与空洞空间金字塔池化(atrous spatial pyramid pooling,ASPP)结构中,使其对目标关注更多垂直方向上的空间位置信息;MFFM通过融合多层特征图,在网络中形成多条融合支路依次连接到网络解码端,采用逐次上采样提高解码时像素上的连续性.将改进的网络通过Cam Vid城市街景数据集验证测试,实验结果表明,该网络能有效改善DeepLabv3+的不足,并且合理运用了数据集的位置先验性,增强了分割效果,在Cam Vid测试集上平均交并比(mean intersection over union,MIoU)达到了 68.2％.

    DeepLabv3+城市街景注意力机制语义分割特征融合

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    ATOM多注意力融合工件跟踪方法研究

    徐健张林耀袁皓刘秀平...
    1047-1054页
    查看更多>>摘要：针对工业生产复杂环境下,工件跟踪鲁棒性差且精确度低的问题,本文提出了一种基于重叠最大化精确跟踪算法(accurate tracking by overlap maximization,ATOM)的多注意力融合工件跟踪算法.该算法采用ResNet50为骨干网络,首先融入多注意力机制,使得网络更关注目标工件的关键信息;其次,使用注意力特征融合(attentional feature fusion,AFF)模块融合深层特征与浅层特征,更好地保留目标工件的语义与细节信息,以适应工业生产复杂多变的环境;最后将骨干网络第3层和第4层特征送入CSR-DCF分类器中,对得到的响应图进行融合,用以获取目标工件的粗略位置,通过状态估计网络获取精确目标框.实验表明,本文算法在OTB-2015数据集上的成功率(Success)与准确率(Precision)分别达到67.9％和85.2％;在VOT-2018数据集上的综合评分达到0.434,具有较高的精度和鲁棒性;在CCD工业相机拍摄的目标工件序列上,进一步验证了本文算法能高效应对工件跟踪过程中的常见挑战.

    深度学习目标跟踪注意力机制特征融合

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    基于相对动态误差的轴承故障特征参数提取

    郑志清全海燕钱俊兵
    1055-1066页
    查看更多>>摘要：轴承故障信号中存在有关故障的异常信息,对维护机械安全有着重大意义.轴承故障信号经小波包分解之后,故障的异常信息主要体现在分解频段的动态误差上,而各个频段的动态误差一般由标准差能量熵和标准差均值来描述.为了凸显轴承故障的区分特征,通过轴承故障尺寸去刻度动态误差,利用相应的轴承故障特征参数提取相对动态误差,是有效的处理方法.基于此思路,本文针对小波包分解后不同频段分量的标准差,计算其能量熵以及均值.然后把对应频段的标准差能量熵和标准差均值相加作为特征参数,在同一尺度下定性分析.同时把轴承信号不同频段的特征参数相加后的数值与轴承故障尺寸相比,通过产生的相对动态误差进行定量分析,最终实现对轴承故障的有效区分.实验结果表明,本文所提方法对轴承故障有很好的区分效果.

    轴承小波包标准差能量熵均值相对动态误差

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    应用于水下生物识别的联合范数主成分分析算法

    张浣星王肖锋武刚
    1067-1074页
    查看更多>>摘要：针对F范数对离群数据较为敏感,而L1范数能降低离群数据的影响,但无法有效控制重构误差的问题,本文将L1范数与F范数同时作为目标函数的距离度量方式,提出了二维主成分分析(two-dimensional principle component analysis,2DPCA)联合算法 2DPCA-F-L1,并给出 了 其非贪婪求解方法.该算法确保了对图像的分类能力,同时也降低了图像重构时的平均重构误差.本文将提出的2DPCA-F-L1算法在应用于水下生物图像识别时,可以抑制水下光学影像存在的噪声干扰.实验证明,该算法能够精确地识别水下生物的种类,并且在图像重构时相较于其他主成分分析(principle component analysis,PCA)算法具有更优的鲁棒性.

    主成分分析(PCA)生物识别图像识别鲁棒性联合范数

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    具有扭曲相位的部分相干矢量光束在海洋湍流中的传输特性

    杨宁赵亮徐倩安邦卓...
    1075-1081页
    查看更多>>摘要：基于扩展的惠更斯-菲涅耳原理和维格纳分布函数(Wigner distribution function,WDF)相结合的方法,推导了部分相干扭曲矢量光束(partially coherent twisted vector beam,PCTVB)在海洋湍流中的M2因子和角扩展的解析式.数值模拟表明:通过调控束腰宽度、扭曲因子、初始相干长度和波长能在一定程度上提高光束抗湍流能力.减少光束初始相干长度,增加波长和束腰宽度可使光束有更小的M2因子,而增大扭曲因子的绝对值,使光束的M2因子更小,光束的抗湍流干扰性更强.随着海洋湍流的温度方差耗散率与温度和盐度比率的减小,动能耗散率、各向异性因子的增加,海洋湍流对光束的影响变小,光束将具有更好的传输质量.

    矢量光束扭曲相位海洋湍流M2因子

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    基于周期极化铌酸锂晶体的纯态单光子源

    张群永邹守达王亮裴旭...
    1082-1086页
    查看更多>>摘要：纯态单光子源是光量子信息技术的重要资源,它在量子通信、量子计算等新一代信息技术中具有重要的应用价值.本文基于周期极化铌酸锂(periodically poled lithium niobate,PPLN)晶体提出一种小型化、可预知单光子源的制备方案,在满足群速度匹配和准相位匹配条件下,设计一种非简并自发参量下转换过程,产生频率解关联的光子对,进而实现可预知纯态单光子源的制备.从理论上推导出频率解关联的参数条件,详细计算不同条件下光子对产率,研究发现:相同参数条件下,在铌酸锂晶体波导结构中,光子的产生效率比相应体块晶体中提高4-6个数量级.研究结果有助于提高小型化单光子源的纯度和产率,对集成化量子光学芯片进一步发展具有重要推动作用.

    量子光学自发参量下转换周期极化铌酸锂单光子源

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