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光电子·激光
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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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    基于紫外光刻的双轴张应变Ge/SiGe多量子阱电吸收调制器

    黄强高建峰黄楚坤江佩璘...
    1121-1126页
    查看更多>>摘要：采用紫外光刻工艺(ultraviolet lithography technique,UVL),在互补金属氧化物半导体(com-plementary metal oxide semiconductor,CMOS)兼容的硅基平台上制作了基于悬空微桥结构在Ge/SiGe多量子阱材料中引入双轴张应变的低偏振相关电吸收调制器.利用拉曼光谱测试了器件引入双轴张应变的大小,并对器件在横电(transverse electric,TE)偏振和横磁(transverse magnetic,TM)偏振下的光电流响应、调制消光比和高频响应等性能进行了测试.器件的低偏振相关消光比在0 V/4 V工作电压下可达5.8 dB,3 dB调制带宽在4 V反向偏置电压时为8.3 GHz.与电子束光刻工艺(electron beam lithography technique,EBL)相比,采用UVL制作的器件在调制消光比、高频响应带宽等性能上略差一点,但具有曝光时间短、成本低和可大批量生产等优势,应用前景广阔.

    紫外光刻工艺(UVL)Ge/SiGe多量子阱双轴张应变低偏振相关电吸收调制器

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    一种柔性自供电Ga2O3基日盲光电探测器的设计及性能研究

    邢志文常裕鑫张晓龙刘爱萍...
    1127-1133页
    查看更多>>摘要：近年来,氧化镓(Ga2O3)日盲光电探测器因其高灵敏度和低虚警率及广泛的应用前景,受到了科学家们的高度关注.为了满足现代社会对低损耗、环保、高集成、轻便和柔性器件的需求,可自供电的柔性器件备受关注.然而,到目前为止,Ga2O3基柔性自供电光电探测器鲜有报道.本文通过原位生长技术在耐高温的柔性衬底玻璃纤维布上生长了β-Ga2O3纳米线,并构筑Ag/β-Ga2O3肖特基结.在肖特基结的作用下,光生载流子可在无外加偏压下分离和传输,并展现出超低的暗电流(0.2 pA)、高光暗比(～500)、快响应时间(0.46/0.41 s)和高探测率(6.8×109 Jones).该探测器也表现出良好的机械性能.结果表明,Ag/β-Ga2O3肖特基结探测器在深紫外探测器领域具有广阔的应用前景,为柔性自供电探测技术的发展提供了新的思路.

    光电探测器Ga2O3纳米线肖特基结柔性自供电

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    基于飞秒激光直写F-P腔的位移与应力传感特性研究

    彭敏陈宁陶武强鲁志琪...
    1134-1138页
    查看更多>>摘要：设计了一款基于飞秒激光直写的法布里-珀罗(Fabry-Perot,F-P)干涉型光纤传感器,实现了位移与外部应变双参数的测量,研究了该传感器的实现原理,并进行实验验证.首先用飞秒脉冲激光在标准单模光纤(single mode fiber,SMF)的纤芯的纵向上刻两道长度为48 μm的线,两线间的距离为105 μm,形成一个F-P谐振腔,将该结构的其中一端切平,与一个全反镜共同形成一个复合的干涉仪,从而构成位移传感器;再将切平的那一端打结,又可以进行应力的测量.实验结果表明,该结构在Dip1位置的位移灵敏度为-440.3 pm/μm,线性拟合系数为0.9903;该结构打结后,可以测得Dip2位置的应变灵敏度为1.2 pm/μt,线性拟合系数为0.992 4.传感器制作简单,成本低,结构微小,线性度良好,容易重复.该传感器在位移传感和应变传感领域中均具有一定的实用价值.

    飞秒激光法布里-珀罗干涉仪位移应变

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    基于约束空间光谱联合的亚像素定位方法

    徐文结郭宝峰迟昊宇许张弛...
    1139-1147页
    查看更多>>摘要：针对高光谱遥感图像,提出了一种约束空间光谱的亚像素定位方法.传统的亚像素定位方法以解混的结果作为输入,可能无法充分利用高光谱图像丰富的光谱信息.本文所提出的基于约束空间光谱联合的亚像素定位方法(constraint spatial-spectral subpixel mapping,CSSSM),利用下采样将像素丰度与亚像素丰度显式联系起来,代入线性解混模型得到亚像素丰度求解的新模型.在求解过程中,通过添加稀疏性约束与平滑性约束,以限制亚像素丰度的解空间,亚像素丰度求解更精确.其中,针对亚像素丰度稀疏性先验采用重加权1范数作为新的约束,并自适应地更新权重;针对亚像素丰度空间先验信息则采用全变分(total variational,TV)正则化作为约束,然后使用乘法迭代算法求解亚像素丰度,最后利用赢者通吃的策略进行类别确定.在两个合成数据集上进行了实验,结果表明,本方法能够进一步提高亚像素定位的精度.

    高光谱图像亚像素定位亚像素丰度重加权稀疏全变分正则化赢者通吃

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    基于结构光在机测量的变形薄壁件点云配准方法

    李茂月田帅刘硕赵伟翔...
    1148-1157页
    查看更多>>摘要：结合点云局部特征和Octree优化搜索,提出了用于薄壁零件加工过程测量的三维变形点云自动配准的算法,并有效计算出位移偏差量.首先,对薄壁零件点云模型进行数据预处理,去除主体中的无效点和噪声点,计算点云的法向量、3个特征元素作为PPFNET(point pair feature net)特征学习方法的输入,利用最大池化层将变形的局部特征聚合到全局特征中,通过全局和局部特征描述符的深度学习,找出无序点云间的对应关系,完成点云粗配准过程;然后,提出一种基于迭代就近点算法(iterative closest point,ICP)的改进精配准算法,通过增加阈值限定,过滤加工变形时颤振影响,使配准精度达到了 98.58％,配准效率提高了 10％;最后,采用Hausdorff进行距离计算,使用Cloud-Compare进行位移偏差分析,分析结果与实验结果比较表明,平均绝对百分比误差(mean absolute percentage error,MAPE)为2.32％.在机测量模拟结果表明,所提方法满足在机检测加工变形的实时性和测量精度要求.

    点云配准薄壁零件加工变形特征描述符位移偏差

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    多尺度混合注意力胶囊网络的海洋鱼类识别

    许学斌刘燊莲路龙宾刘晨光...
    1158-1164页
    查看更多>>摘要：针对胶囊网络(capsule network,CapsNet)特征提取结构单一和数据处理中参数量过大的问题,提出多尺度混合注意力胶囊网络模型.首先,在网络初始端添加不同尺度的卷积核来多角度提取特征,并引入混合注意力机制,通过聚焦更具分辨性的特征区域来降低复杂背景干扰.其次,采用局部剪枝算法优化动态路由,减少参数量,缩短模型训练时间.最后,在海洋鱼类数据集F4K(Fish4 Knowledge)上验证,结果表明,与传统残差网络(residual network50,ResNet-50)、双线性网络(bilinear convolutional neural network,B-CNN)、分层精简双线性注意力网络(spatial trans-formation network and hierarchical compact bilinear pooling,STN-H-CBP)以及 CapsNet 模型相比,该算法识别精度为98.65％,比ResNet-50模型提升了 5.92％;训练时间为2.2 h,相比于CapsNet缩短了近40 min,验证了该算法的可行性.

    胶囊网络(CapsNet)图像识别动态路由算法注意力机制多卷积核

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    基于深度学习的路面缺陷自动检测系统

    王鑫李琦
    1165-1172页
    查看更多>>摘要：路面缺陷自动检测对公路养护和路况等级评估具有重要意义.为此,使用YOLOv5x结合透视变换和图像分割设计了路面缺陷检测系统.首先,为证明系统可行性采集并制作了多类型路面缺陷数据集(pavement defect dataset,PDD).然后,使用 SSD(single shot multibox detector)、Fas-ter R-CNN、YOLOv5x(you only look once v5x)和YOLOX 4 种模型对 PDD 进行训练检测.经过训练,4种模型的mAP(mean average precision)均超过了 77％,其中YOLOv5x的结果最优,mAP达到了 91％,同时证明创建的数据集PDD有效.最后,使用YOLOv5x作为系统主要检测方法结合透视变换、图像分割和骨架提取获取缺陷的长度、宽度和面积等信息,进而计算路面状况指数(pave-mentcondition index,PCI)得到路面破损 等级,以及相应的维修建议,提高 了路面缺陷检测的实用性.

    路面缺陷检测YOLOv5图像分割深度学习

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    基于 ARD-PSPNet网络下的水下鱼类图像分割算法研究

    岳有军耿连欣赵辉王红君...
    1173-1182页
    查看更多>>摘要：水下鱼类图像因受到光线散射和吸收、水体杂质等因素影响,导致水下鱼类图像质量较低,本文通过改进自动彩色均衡(automatic color equalization,ACE)算法进行水下鱼类图像增强,有效改善图像质量,并为后续的水下图像分割打下良好的基础.针对水下鱼类图像分割效果差、实时性低等问题,本文提出ARD-PSPNet网络模型,使用ResNet101网络模型作为特征提取网络,利用分割性能良好的PSPNet(pyramid scene parsing network)网络模型作为基础图像分割模型,通过引入深度可分离卷积来降低计算量,通过R-MCN网络结构,充分利用浅层网络特征层丰富的位置信息和完整性,改进损失函数使得分割位置更加准确,在Fish4 knowledge数据集上进行实验,结果表明:新模型与原模型相比,在平均交并比(mean intersection over union,MIOU)上提高了 2.8个百分点,在平均像素准确率(mean pixel accuracy,MPA)上提高了约2个百分点.

    图像增强PSPNet网络模型R-MCN模块深度可分离卷积损失函数

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    基于双平行MZM调制器的矢量毫米波信号传输性能分析

    孟昭赵峰田昺瑶王肖...
    1183-1191页
    查看更多>>摘要：提出了 一种基于双平行马赫-曾德尔调制器(dual parallel Mach-Zehnder modulators,DP-MZM)的单边带矢量毫米波信号产生和传输方案,在MATLAB和VPI联合仿真环境下分析了90 GHz波段不同调制格式信号的产生和传输性能.仿真中,DP-MZM工作在光载波抑制(optical carrier suppression,OCS)模式时,小信号驱动的两个子调制器输出的单边带信号相互叠加后,无需使用滤波器,可以实现完全抑制中心载波的效果.结果表明:经过该系统传输后,各调制信号的误码率(bit error rate,BER)均可达到硬判决前向纠错(hard judgment forward error currection,HD-FEC)阈值.概率整形后正交幅度调制信号的误码性能明显优于均匀正交幅度调制信号,其中,7 bit/symbol 概率整形 256 阶正交幅度调制(probability shaping 256 quadrature amlitude modula-tion,PS-256QAM)信号经过系统传输后功率增益最为明显,经过50 km光纤传输后,提升了 2.94 dB的功率增益.与目前存在的载波抑制毫米波产生方案相比,该系统结构相对简单,可调节度高,信号传输增益明显,因此具有一定的应用价值.

    双平行马赫曾德尔调制器(DP-MZM)光载波抑制(OCS)概率整形高阶正交幅度调制(PS-MQAM)误码率(BER)

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    联合限幅和μ律压扩抑制可见光通信系统的峰均功率比

    候影影吕健鸿张丽娟薛林林...
    1192-1200页
    查看更多>>摘要：直流偏置光正交频分复用(DC-biased optical orthogonal frequency division multiplexing,DCO-OFDM)可见光通信(visible light communication,VLC)系统具有较高的峰均功率比(peak-to-average power ratio,PAPR).为解决此问题,提出一种联合限幅和归一化 μ律压扩算法抑制DCO-OFDM系统的PAPR.首先,该联合算法利用限幅操作对时域信号中的大峰值信号进行削波来降低信号的幅值;其次,对限幅后的信号再进行压扩变换.通过这种联合算法,DCO-OFDM系统的PA-PR可以显著降低.实验仿真结果表明,当采用16QAM调制方式,互补累计函数的值为10-3时,相比较于联合限幅和传统μ律压扩算法,此联合算法的PAPR下降了约2.206 dB.

    直流偏置光正交频分复用(DCO-DFDM)峰均功率比(PAPR)限幅归一化μ律压扩技术

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