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期刊信息/Journal information
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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    基于虚像相位阵列布里渊光谱仪的自由光谱范围校准方法

    吴慧欢吴华辉梁浩
    1121-1127页
    查看更多>>摘要：基于虚像相位阵列(virtual image phased array,VIPA)的布里渊光谱技术是一种高分辨率光谱探测技术.它具有实时监测、高灵敏度等优点.目前该技术主要通过VIPA的自由光谱范围(free spectral range,FSR)与像素映射关系获取频率信息.然而,入射光角度变化会造成FSR波动.传统的测量手段均基于FSR不变的前提下进行,不能对测量过程中入射角度改变导致的FSR变化进行实时标定,从而造成测量结果出现误差.本文针对这一问题,通过分析布里渊散射特点和VIPA干涉原理,提出基于单模光纤布里渊频移的FSR实时校准方法以及相应的像素与频率映射关系计算方法.该方法利用单模光纤的布里渊斯托克斯与反斯托克斯光频移作为参考,减小由入射光角度变化引起的FSR波动造成的频率测量误差.实验利用该方法实现了532 nm波长下不同折射率环境中的微纳光纤布里渊频移的快速测量.

    布里渊散射微纳光纤传感虚像相位阵列(VIPA)自由光谱范围(FSR)

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    高功率水平阵列半导体激光器干冰冷却性能的研究

    宁静红孙璐瑶任子亮宋志朋...
    1128-1136页
    查看更多>>摘要：本研究设计了一种针对高功率半导体激光器散热问题的干冰微粒喷雾冷却散热器,并利用FLUENT软件对其热流场进行了模拟仿真.得出:入口带有多出口喷嘴的散热器,冷流体在针柱的扰动后对高功率半导体激光器的散热效果最好.干冰流速为0.5 m/s,稳定后的温度为24.79 ℃.实验测试与模拟仿真结果对比,得出最大相对误差分别为8.3％、8.8％.此外,与微通道水冷相比,干冰冷却降温的激光器整体温度低,电光转换效率高,沿垂直条宽方向温度分布均匀,热应力减小,"smile"效应减弱.研究结果为开发高功率水平阵列半导体激光器干冰冷却打下基础.

    高功率半导体激光器干冰喷雾电光转换效率"smile"效应热管理

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    关注细粒度特征的视网膜病变自动分级

    来文波贾晓芬赵佰亭
    1137-1144页
    查看更多>>摘要：糖尿病视网膜病变(diabetic retinopathy,DR)是糖尿病并发症最常见的疾病之一.由于视网膜图像病灶存在类间差异小、特征复杂的特点,导致传统深度学习网络对病灶点不聚焦、特征提取不充分等问题.针对上述问题,提出一种视网膜病变的自动分类模型D-SCNet.首先设计一种全局注意力模块SC,它以空间加通道的方式交替排列,相互促进,克服传统全局注意模块先通道后空间两维独立作用的注意方式;再使用高效激活函数EReLU进行非线性处理,加大对有效区域中黄色环、亮红色斑块和视盘区病变点数的关注度.最后,以轻量化DenseNet121为主干网络,将注意力模块SC放置于瓶颈结构的3×3卷积之后,得到新的特征提取瓶颈结构,促使网络提取有效信息,提高分类精度.测试结果表明,SC注意力模块具有一定的泛化作用,在传统典型网络Vgg、ResNet、Xception上对分类准确率分别提升3.04％、0.76％、2.48％;同时D-SCNet模型相比现有模型具有一定的优越性.若将该模型应用在临床上,可协助眼科医生对视网膜病变进行初级筛查.

    糖尿病视网膜图像分类注意力机制密集连接网络

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    多尺度关键信息融合的轻量级图像超分辨重建

    刘媛媛程双全朱路邬雷...
    1145-1154页
    查看更多>>摘要：针对基于卷积神经网络(convolutional neural network,CNN)的图像超分辨重建(super-reso-lution,SR)模型存在特征提取不充分、网络太深导致的参数量大以及冗余信息对网络最终重建性能影响等问题,设计了一种轻量级密集连接图像超分辨网络(lightweight densely connected image super-resolution network,LDCN).该网络设计了多尺度迭代特征提取模块(multi-scale iterative feature extraction module,MIFEM),实现在较低参数的情况下充分提取多尺度特征;根据残差收缩思想构建的关键信息提取模块(key information extraction module,KIEM),相较原始模块可以去除更多的冗余信息,使网络充分关注到关键信息且模块整体参数下降72％;最后,在密集残差网络中引入特征传输模块(feature transfer module,FTM),进一步降低模型复杂度,解决了模型层数深、参数大的问题.实验结果表明,LDCN在重建性能和视觉观感上均优于主流模型.4个测试集上,与轻量化模 型 MADNet 相 比,PSNR 分别提升 0.1 dB、0.11 dB、0.06dB、0.26 dB,参数量仅为 MADNet 的47.6％.

    图像超分辨率卷积神经网络(CNN)多尺度特征提取残差收缩网络冗余信息密集残差连接

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    基于联合注意力机制网络的雾中激光检测

    吴龙朱昊伟杨旭徐璐...
    1155-1165页
    查看更多>>摘要：自动驾驶汽车和移动机器人均依靠激光雷达等传感器技术的快速发展而进入实际应用过程,但是激光雷达在云雾环境下测距精度和探测范围差,限制了其全天候的应用.本文根据激光在雾中的传播和后向散射模型,建立了雾中目标回波信号的模型,同时提出了一种基于卷积神经网络(convolutional neural network,CNN)的联合注意力机制网络(combined attention mechanism network,CAMN),用于实现雾中目标回波信号的检测.仿真和实验结果表明,CAMN网络可以有效消除雾气对脉冲激光信号检测的干扰.在30％的散射率下,在10 m范围内检测的绝对误差平均值达到3.13 cm.激光雷达系统探测范围可以达到42 m,是其他方法探测范围的两三倍.该方法能有效提高雾天激光雷达测距精度和探测范围,为激光雷达的实际应用奠定基础.

    激光雷达卷积神经网络(CNN)光信号处理雾中检测联合注意力机制网络(CAMN)

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    轻量化夜间行车红外图像目标检测算法

    陈益方张上冉秀康
    1166-1173页
    查看更多>>摘要：针对红外图像目标检测存在计算量较大、泛化能力弱、检测效果差等问题,提出一种轻量化夜间行车红外图像目标检测算法.算法首先引入Ghost结构作为主干网络,降低模型计算量.然后,在颈部引入 BIFPN 结构(bidirectional feature pyramid network)和 CA 注意力机制(coordinate at-tention),提高模型检测效果.最后使用Focal-EIOU和Mish函数作为算法的损失函数和激活函数,提高收敛速度和回归精度.实验结果显示:改进算法较YOLOv3-tiny各方面均有明显提升,与YOLOv5相比,精度提升至88.9％,模型体积压缩24.09％,参数量减小25.07％,计算量减小28.48％,提高了person和bicycle两个类别的检测精度,实现了检测精度和模型复杂度的平衡.

    目标检测自动驾驶红外图像轻量化

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    基于点云的轻量化目标检测算法CYM-Net

    薛永江王巍张景峰姚晨阳...
    1174-1182页
    查看更多>>摘要：目标检测在机器人、自动驾驶等实际应用领域中具有广泛的应用.在这些场景下,目标检测任务需要在资源有限的平台上实时执行,对目标检测算法的参数量和检测速度有着较高的要求,因此需要实现目标检测算法的轻量化和高效化.然而传统的卷积神经网络(convolutional neu-ral networks,CNNs)由于网络结构复杂、对算力要求较高,难以满足移动端的应用需求.为解决以上问题,本文提出了一种基于点云数据的一阶段轻量化目标检测算法CYM-Net模型.该模型融合了MobileNetV3的bneck模块设计思想和YOLOv4目标检测思想,并对特征金字塔进行了改进,从而显著减少了模型的参数量.本文在KITTI数据集上对CYM-Net模型进行了训练和验证.实验结果表明,CYM-Net模型在鸟瞰图和3D检测两个任务上均展现出更优异的性能,并且其检测速度也优于其他方法.通过本研究,本文为机器人、自动驾驶等领域的目标检测问题提供了一种高效轻量化的解决方案.

    点云数据一阶段目标检测CYM-Net轻量化模型特征金字塔

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    基于粒子群优化Elman神经网络的流量温度复合测量

    刘潇孙世政张辉刘照伟...
    1183-1191页
    查看更多>>摘要：针对光纤布拉格光栅(fiber Bragg grating,FBG)传感器应变温度交叉敏感问题,提出了基于粒子群优化(particle swarm optimization,PSO)Elman神经网络的温度补偿算法.首先,基于流体力学和FBG传感原理,设计了探针式FBG流量温度复合测量传感器,分析了流量温度复合传感机理;然后,搭建了流量温度复合测量实验平台获取测量数据,进行了误差分析;最后,利用PSO优化Elman神经网络获取最优隐含层数和最优函数组合,构建PSO-Elman算法模型对测量数据进行温度补偿,补偿后FBG传感器在流量2-30m3/h范围内,流量最大误差、均方误差分别为0.086 m3/h和0.0027 m3/h,温度最大误差、均方误差分别为0.084 ℃和0.0017 ℃.实验结果表明:该传感器可实现管道内流体流量温度复合测量,结合PSO-Elman算法可以有效降低应变温度交叉敏感引起的误差,显著提升传感器测量性能.

    光纤布拉格光栅流量温度复合测量应变温度交叉敏感粒子群算法Elman神经网络

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    一种可调谐高平坦电光频梳信号产生与传输分析

    刘安迪赵峰闫特钢张维...
    1192-1200页
    查看更多>>摘要：为了满足光载太赫兹通信对低相噪高稳定性的多载波光源的需求,提出了一种基于电吸收调制器(electro-absorption modulator,E AM)、强度调制器(intensity modulator,IM)和 EAM 级联的高平坦可调谐光频梳(optical frequency comb,OFC)信号产生方案.在方案中,基于初级EAM产生OFC信号,利用IM进一步提升梳齿数目,最后通过调节第二级EAM的驱动电压优化平坦度.仿真结果显示,该方案可产生最高带宽为800 GHz的21线OFC信号,平坦度达到0.52 dB.随后分析了方案中关键器件的工作参数对其性能的影响.为进一步验证产生OFC信号的通信性能,通过仿真分析了单通道或多通道在背对背(back to back,BTB)、10 km光纤和15 m无线3种情况下传输256阶正交幅度调制(256-ary quadrature amplitude modulation,256QAM)信号的性能.结果表明,上述每种情况下的误码率(bit error rate,BER)都低于前向纠错编码判决阈值3.8×10-3.

    光学频率梳(OFC)电吸收调制器(EAM)光载太赫兹多载波光源

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    基于发射光谱的大气放电等离子体温度特性分析

    杨涛王军董兴法
    1201-1207页
    查看更多>>摘要：针对直接测量等离子体射流温度操作繁琐且粒子种类易受干扰的问题,本文基于发射光谱法分析了不同功率下大气放电等离子体射流的温度特性.通过针-筒电晕放电装置,在气压为0.2 MPa的条件下,以空气为介质对不同放电功率下的等离子体发射光谱进行诊断.采用玻耳兹曼斜率法和双谱线强度法对粒子的振动温度和电子温度进行计算,并通过LIFBASE软件对分子的转动温度进行拟合.计算结果表明,随着功率从500 W上升到1 000 W,发射光谱相对强度随着功率的升高而增强,同时活性粒子的种类也在增加,粒子的振动温度从5 200K上升至7000K左右,电子激发温度从16 700 K上升至17 200 K左右,拟合出分子的转动温度在300-550 K之间.研究结果表明,放电功率直接影响等离子体射流温度和粒子的种类,并且该研究可对等离子体表面处理应用提供参考.

    发射光谱等离子体射流激发温度振动温度转动温度

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