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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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    一种基于并级联MZM的20倍频光生毫米波方案

    苏醒刘小磊
    1233-1240页
    查看更多>>摘要：为进一步提高光载无线通信(radio over fiber,ROF)系统中光生毫米波的倍频系数,提出了一种基于4个马赫-曾德尔调制器(Mach-Zehnder modulator,MZM)共同作用的20倍频毫米波信号产生方案.推导了理想情况下倍频方案的产生机理,在仿真实验中,分别分析了非理想因素下调制器直流偏置电压漂移、调制指数、消光比等对系统性能的影响,结果显示,当合理设置各参数的取值范围,其光边带抑制比(optical sideband suppression ratio,OSSR)和射频杂散抑制比(radio frequency spurious side-band suppression ratio,RFSSR)的饱和值高达33.20 dB和27.21 dB;针对基于此倍频方案的ROF系统,对比分析了 2.5 Gbit/s数据信号的单双边带调制两种不同传输方式,仿真结果表明,当光纤距离为40 km时,单边带依旧可达无差错传输,降低了传输过程中码间走离效应的影响,增加了系统的传输距离,更适合远距离传输,为微波光子学的发展提供了一种理论依据.

    光载无线芯通信(ROF)马赫-曾德尔调制器(MZM)20倍频毫米波无滤波

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    基于柱矢量模式的光纤迈克尔逊传感特性研究

    杨俊锋庞拂飞刘奂奂赵欣...
    1241-1248页
    查看更多>>摘要：基于涡旋光纤(vortex fiber,VF)激发的柱矢量模式(cylindrical vector modes,CVMs)设计了迈克尔逊干涉仪传感器,并对轴向应变、温度和折射率传感特性进行了理论研究和实验验证.通过对VF施加一个微弯长周期光栅(microbend long period gratings,MLPG),激发一阶CVMs(TE01、HE21和TM01);在VF尾端加反射镜,反射后纤芯中的基本模式HE11与环芯中的CVMs产生干涉,构成了迈克尔逊干涉仪.实验测得对应于柱矢量模式TM01、HE21和TE01的应变灵敏度分别为-1.01 nm/me、-1.61 nm/me 和-2.31 nm/me,温度灵敏度分别为 9.3 pm/℃,3.4 pm/℃和-2.4 pm/℃,而折射率不敏感.该传感器结构简单,且TE01模式具有最高应变灵敏度和最低温度灵敏度,可作为折射率不敏感的、温度交叉灵敏度低的理想无补偿应变传感器,是智能型工程结构中下一代传感器的理想选择.

    柱矢量模式(CVMs)迈克尔逊干涉仪涡旋光纤(VF)光纤传感

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    激光剪切干涉系统的设计与应用

    彭子明吴义云郑梦超李国友...
    1249-1255页
    查看更多>>摘要：针对以光相干为基础的无损、非接触测量研究,利用沃拉斯顿棱镜(Wollaston prism,WP)作为剪切元件,设计了共光路激光剪切干涉的方法并组建系统.本文详细分析了其各个部件对所得干涉条纹成像质量的影响,得到了获取最优干涉条纹所需要满足的一系列条件.随后利用组建的系统获得了透明方腔内流体在温度梯度作用下的对流涡胞结构以及温度分布情况,初步验证了该系统在此研究领域应用的可行性.在以上研究的基础上,配合图像处理及迭代算法技术,该系统在三维场的重建中有较大的应用前景.

    干涉条纹剪切干涉仪沃拉斯顿棱镜(WP)流场温度场

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    类椭圆结构光纤横向压力传感器及其温度自补偿研究

    刘睿洋康娟解丽媛汤毅...
    1256-1262页
    查看更多>>摘要：为解决光纤横向压力传感器灵敏度不高及温度交叉敏感的问题,提出了一种具有温度自补偿的类椭圆结构光纤横向压力传感器.传感器通过将标准单模光纤(single mode fiber,SMF)弯曲成类椭圆结构,并用聚二甲基硅氧烷(polydimethylsiloxane,PDMS)封装形成,温度自补偿则通过将另一个近似孪生的类椭圆结构与测量端并联实现.类椭圆弯曲下SMF的纤芯模和包层模发生干涉,其干涉光谱随外界横向压力的变化发生漂移.实验结果表明,在0.25-0.5 N的横向压力范围内,传感器的特征波长随横向压力的变化呈线性关系,在33.5-44 ℃的温度范围内,温度自补偿后的灵敏度可达6.6 nm/N,温度交叉灵敏度仅为0.001 5 N/℃,温度补偿误差不超过0.089 nm.提出的横向压力传感器灵敏度高、成本低、结构简单,有一定的应用参考价值.

    光纤传感器横向压力类椭圆结构温度自补偿

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    基于偏振不敏感超材料的全光可调谐太赫兹慢光效应研究

    金嘉升马成举张垚张跃斌...
    1263-1270页
    查看更多>>摘要：太赫兹(terahertz,THz)慢光效应可以有效地提升THz脉冲数据传输的安全性和存储性,而一般THz慢光器件对入射THz波偏振态变化敏感.本文设计了一种超材料结构,其微结构单元由一个十字型谐振器和4个U型谐振器构成.研究表明:基于超材料的THz慢光效应对线偏振光和圆偏振光均不敏感.通过对超材料结构的参数优化,获得到了最大群折射率为1618的慢光效应.另外,本文在超材料微结构层和SiO2衬底之间嵌入了一层二硫化钼(MoS2)薄膜,当MoS2的载流子浓度从1.7×1017 cm-3增大到5.1×1019 cm-3时,群折射率从1 566减小到26.实现了偏振不敏感全光可调谐的THz慢光效应.该研究有望为偏振不敏感和全光可调谐的THz慢光器件设计提供崭新的研究思路.

    超材料太赫兹(THz)慢光效应偏振不敏感二硫化钼(MoS3)

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    双重JPEG压缩图像篡改区域检测与定位

    许灵龙张玉金吴云
    1271-1278页
    查看更多>>摘要：对JPEG(joint photographic experts group)图像实施篡改往往会产生双重JPEG(double JPEG,DJPE)压缩痕迹,分析该痕迹有助于揭示图像压缩历史并实现篡改区域定位.现有算法在图像尺寸较小和质量因子(quality factor,QF)较低的时候性能不佳,对两个QF的组合情况存在限制.本文提出了一种端到端的混合QF双重JPEG压缩图像取证网络,命名为DJPEGNet.首先,使用预处理层从图像头文件中提取表征压缩历史信息的量化表(quantization table,Qtable)特征,将图像从空域转换至DCT(discrete cosine transform)域构造统计直方图特征.然后,将两个特征输入到由深度可分离卷积和残差结构堆叠而成的主体结构,输出二分类结果.最后,使用滑动窗口算法自动定位篡改区域并绘制概率分布图.实验结果表明,在使用不同Qtable集生成的小尺寸数据集上,DJPEGNet所有指标均优于现有最先进的算法,其中ACC提高了 1.78％,TPR提升了2.00％,TNR 提升了 1.60％.

    双重JPEG(DJPEG)压缩篡改区域定位混合质量因子(QF)图像取证小尺寸

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    基于自注意力机制和CycleGAN的高分三号ScanSAR图像的扇贝效应抑制

    孙增国彭学俊刘慧霞陈卫荣...
    1279-1287页
    查看更多>>摘要：高分三号卫星是我国首颗分辨率达到1 m的C波段多极化合成孔径雷达(synthetic aperture radar,SAR)卫星,其中扫描式合成孔径雷达(scan synthetic aperture radar,ScanSAR)模式是高分三号卫星重要的工作模式之一,由于该模式的工作机制导致生成的图像可能发生扇贝效应,一般呈现为明暗相间的条纹.本文针对高分三号卫星ScanSAR模式下存在的扇贝效应,提出自注意力机制与循环一致对抗网络(cycle-consistent adversarial networks,CycleGAN)结合的模型对 Scan-SAR图像进行处理,从而抑制扇贝效应产生的条纹现象.本文所示方法与传统扇贝效应抑制方法和深度学习相关算法进行比较,并通过亮度均值、平均梯度等指标进行分析.实验结果表明,本文方法可以对高分三号ScanSAR图像存在的扇贝效应进行较好的处理,有效抑制图像的条纹现象,使得图像质量得到提升,具有较大的实用意义.

    高分三号扫描式合成孔径雷达(ScanSAR)图像扇贝效应循环一致对抗网络(Cy-cleGAN)自注意力机制

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    基于改进欧式聚类算法的双目主动视觉点云目标检测研究

    朱均超卞永鑫韩芳芳曾琦...
    1288-1297页
    查看更多>>摘要：双目视觉立体匹配时,在同色调表面因为缺乏纹理信息,不仅计算量大且匹配度低,而且生成的场景中的点云又具有非结构化、近密远疏的性质,因此,提高双目视觉匹配的精度与速度,以及准确分割点云目标,一直是点云获取及目标检测中的难点问题.针对以上问题,本文首先提出了一种融合主动激光的3D点云目标采集方法,快速准确地获得原始点云数据;其次提出了一种基于欧式聚类的改进算法,使用距离阈值和角度阈值作为阈值分割判断条件进行分段聚类,得到边界明确的3D点云目标检测框.实验结果表明:所设计的3D点云成像系统能够有效获取前方物体的3D点云信息,且具有比激光雷达成本低、易实现、信息丰富等优势;改进后的欧式聚类算法能有效改善传统算法对阈值较为敏感导致的物体易出现欠分割或过分割的问题,提高了目标检测的准确率,在室内场景下具有良好的检测效果.

    主动激光立体视觉3D点云目标检测欧式聚类

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    基于ConvGRU和注意力特征融合的人体动作识别

    程娜娜张荣芬刘宇红刘源...
    1298-1306页
    查看更多>>摘要：在动作识别任务中,如何充分学习和利用视频的空间特征和时序特征的相关性,对最终识别结果尤为重要.针对传统动作识别方法忽略时空特征相关性及细小特征,导致识别精度下降的问题,本文提出了 一种基于卷积门控循环单元(convolutional GRU,ConvGRU)和注意力特征融合(attentional feature fusion,AFF)的人体动作识别方法.首先,使用Xception网络获取视频帧的空间特征提取网络,并引入时空激励(spatial-temporal excitation,STE)模块和通道激励(channel excitation,CE)模块,获取空间特征的同时加强时序动作的建模能力.此外,将传统的长短时记忆网络(long short term memory,LSTM)网络替换为ConvGRU网络,在提取时序特征的同时,利用卷积进一步挖掘视频帧的空间特征.最后,对输出分类器进行改进,引入基于改进的多尺度通道注意力的特征融合(MCAM-AFF)模块,加强对细小特征的识别能力,提升模型的准确率.实验结果表明:在UCF 101数据集和HMDB51数据集上分别达到了95.66％和69.82％的识别准确率.该算法获取了更加完整的时空特征,与当前主流模型相比更具优越性.

    动作识别注意力机制ConvGRU特征融合

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    基于反应显微成像谱仪测定氮、氧同位素的方法研究

    石晓华李雨田贾少奎周家琪...
    1307-1312页
    查看更多>>摘要：同位素在农业、医学、军工武器、能源环境等领域都发挥着重要作用,同位素的测定在其应用过程中尤为重要,本文给出了一种新的基于反应显微成像谱仪的同位素测定手段.氮和氧是构成空气主要成分氮气和氧气的基本元素,同时对于生物体的各项生命活动具有重要意义.由于氮、氧元素在自然界均具有稳定的同位素且存在显著的同位素效应,因此关于它们同位素的测定就非常重要.本文借助第三代反应谱仪即反应显微成像谱仪装置,选取氮气和氧气为靶气体开展电子碰撞实验,成功测定出氮和氧靶气体中的同位素,同时在结果中得到了和自然界中相同的同位素丰度比,验证了利用反应显微成像谱仪测定同位素的可靠性,能区分质量分数仅相差一的同位素也证明当前反应谱仪装置具备超高测量精度.

    同位素反应显微成像谱仪飞行时间(TOF)谱丰度比

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