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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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    光纤光栅加速度传感器高灵敏理论模型研究

    刘钦朋刘望飞王春芳张蓉...
    225-229页
    查看更多>>摘要：以提高光纤布拉格光栅(fiber Bragg grating,FBG)加速度传感器灵敏度为导向,理论研究增敏机理模型,并建立优化和综合性能评价判据.首先,依据惯性器件工作的机理,建立FBG加速度传感器的通用物理新模型,讨论分析传感器的敏感结构体与FBG的设计方式,研究其灵敏度的响应机理.其次,分析惯性质量、封装光纤长度、敏感结构体刚度和光纤的杨氏模量对灵敏度的影响,探寻敏感结构体刚度的阈值边缘条件,实现其高灵敏度.最后,提出FBG加速度传感器"品质因子"的概念,结合传感器的物理参数的阈值条件,研究品质因子与惯性质量和封装光纤长度的关系.这不仅为FBG加速度传感器综合性能的评判提供可靠的依据,还对传感器的设计与优化具有重要的理论指导意义和实际的应用价值.

    加速度传感器理论模型高灵敏品质因子

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    狄拉克光子晶体在面发射激光器中的应用

    李儒颂田思聪
    230-240页
    查看更多>>摘要：光子晶体由于具有可设计、可调谐以及对光的超常调控等优异性能,近年已成为重要的光学拓扑态研究平台.狄拉克(Dirac)锥型线性色散的奇异特性可实现丰富的物理现象,诸如Dirac振荡、拓扑边缘态、零折射率等,更是凝聚态拓扑现象的物理根源.本文重点对近年Dirac光子晶体在面发射激光器中的应用进行了详细介绍,指出将Dirac光子晶体引入到半导体激光器中,可实现大面积超低阈值、高亮度、单纵模和单横模的拓扑腔面发射激光器(topological cavity surface emitting lasers,TCSELs),同时对基于Dirac光子晶体原理发展出的TCSELs进行了总结与展望.

    光子晶体狄拉克锥拓扑态光子拓扑绝缘体面发射激光器

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    一种基于CEEMDAN-改进小波阈值的OTDR信号去噪算法

    罗惠中刘偲嘉甘育娇李妮...
    241-247页
    查看更多>>摘要：为了解决光时域反射仪(optical time domain reflectometer,OTDR)中背向散射信号受噪声干扰严重问题,本文提出了一种基于自适应噪声完备集合经验模态分解(complete ensemble empirical mode decomposition with adaptive noise,CEEMDAN)和改进小波阈值的OTDR信号去噪算法,利用CEEMDAN分解算法具有的抗模态混叠现象和降低重构误差等优点,将信号分解为若干IMF分量,根据相关系数的分析方法,找到噪声占主导的本征模态函数(intrinsic mode function,IMF)分量和信号占主导的IMF分量的临界点,去除噪声占主导的IMF分量,并将改进的小波阈值去噪方法对信号占主导的IMF分量进行去噪,最后重构信号.结果表明,本文提出的方法与传统的硬阈值方法、CEEMDAN-硬阈值方法和改进的小波阈值方法相比,能更好地抑制噪声,并达到更好的去噪效果,突显OTDR事件特征,更易于事件的检测.

    (opticaltimedomainreflectometer,OTDR)(completeensembleempiricalmodedecomposi-tionwithadaptivenoise,CEEMDAN)小波阈值去噪相关系数

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    标准测试条件下人造太阳光源的谱失配及影响

    高升李禹阔陆晓东蔡键柠...
    248-255页
    查看更多>>摘要：标准测试条件下,人造太阳光源的光谱形式、辐照强度、光谱失配因子等是影响太阳电池器件测试结果准确性的重要因素.本文以标准太阳光谱AM1.5为参考,从光谱失配角度,计算和分析了 4种常用人造太阳光源(Arc lamp灯、Q-Flash灯、Q-Flash W灯和ELH灯)与标准太阳光谱AM1.5之间的光谱失配因子的变化和这四种人造太阳光源辐照下晶硅电池的输出参数的变化.计算结果表明:Arc lamp型人造太阳光源的光谱失配因子为0.979,晶硅电池输出参数最接近标准太阳光谱AM1.5辐照下的输出参数;因光谱失配影响,4种不同人造太阳光源辐照下晶硅电池的输出参数较标准太阳光谱AM1.5辐照下的输出参数会发生明显变化.

    人造太阳光源失配因子辐照强度输出参数

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    基于宇称-时间对称光子晶体结构的磁场传感器研究

    易凌俊李长红
    256-263页
    查看更多>>摘要：提出了一种基于宇称-时间(parity-time,PT)对称结构的磁场检测微腔模型,利用水基Fe3 O4磁流体介质层的磁光效应和PT对称结构的光放大效应,当磁场强度发生变化时,引起结构禁带中缺陷模位置的改变.因此,可以通过检测缺陷模位置实现磁场强度的检测.本文利用传输矩阵法(transfer matrix method,TMM)从理论上分析了结构的透射光谱,在此基础上对结构周期、介质层厚度、PT对称单元中宏观洛伦兹振荡强度等参数进行了数值优化.优化后的仿真结果表明,该传感器能够实现有效的磁场磁强检测,磁场强度在0-500 Oe的范围内,传感器的灵敏度可以达到97.14 nm/RIU,优值和检测极限分别可以达到104和 10-7 RIU.同时,传感器的分辨率数值最小可以达到0.05 Oe和最大可以达到2 Oe.本文所设计的传感器结构可用于高综合性能磁场强度检测设备的设计.

    宇称-时间(parity-time,PT)对称磁光效应传输矩阵法(transfermatrixmethod,TMM)磁场传感器

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    一种有效融合多尺度特征的图像语义分割方法

    许光宇汤伟建
    264-271页
    查看更多>>摘要：卷积神经网络在高级计算机视觉任务中展现出强大的特征学习能力,已经在图像语义分割任务中取得了显著的效果.然而,如何有效地利用多尺度的特征信息一直是个难点.本文提出一种有效融合多尺度特征的图像语义分割方法.该方法包含4个基础模块,分别为特征融合模块(feature fusion module,FFM)、空间信息模块(spatial information module,SIM)、全局池化模块(global pooling module,GPM)和边界细化模块(boundary refinement module,BRM).FFM 采用了注意力机制和残差结构,以提高融合多尺度特征的效率,SIM由卷积和平均池化组成,为模型提供额外的空间细节信息以辅助定位对象的边缘信息,GPM提取图像的全局信息,能够显著提高模型的性能,BRM以残差结构为核心,对特征图进行边界细化.本文在全卷积神经网络中添加4个基础模块,从而有效地利用多尺度的特征信息.在PASCAL VOC 2012数据集上的实验结果表明该方法相比全卷积神经网络的平均交并比提高了 8.7％,在同一框架下与其他方法的对比结果也验证了其性能的有效性.

    卷积神经网络图像语义分割多尺度特征特征融合注意力机制

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    多尺度特征融合双U型视网膜分割算法

    梁礼明周珑颂余洁陈鑫...
    272-282页
    查看更多>>摘要：视网膜血管形态结构是反映人体健康的重要指标,针对现有视网膜血管分割存在主血管模糊、微细血管断裂和视盘误分割等问题,提出多尺度特征融合双U型视网膜分割算法.首先,利用低层U-Net高效循环残差模块对眼底图像进行粗粒度分割,得到视网膜血管初步轮廓.其次,将粗分割图与原始特征图像素相乘送入高层U-Net,利用其缩放宽残差模块进行细粒度图像解码,丰富视网膜血管细节信息.同时利用3路径注意力机制复合性连接双网络的编码层与解码层,实现特征映射跨网络传播,减小上下文语义差异.最后,融合双层网络输出提取血管区域,双U型网络能够更深层次提取血管像素,精准分割出视网膜细节.在DRIVE与STARE数据集上进行实验,其准确率分别为96.45％和97.02％,敏感度分别为83.35％和81.40％,特异性分别为98.38％和98.83％,总体性能优于现有算法.

    视网膜血管双U型网络循环残差多尺度特征融合三路径注意力机制

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    基于多尺度局部极值分解与ResNet152的红外与可见光图像融合

    陈广秋王帅黄丹丹段锦...
    283-295页
    查看更多>>摘要：为了进一步提升红外与可见光图像融合方法的性能,本文提出了一种基于多尺度局部极值分解与深度学习网络ResNet152的红外与可见光图像融合方法.首先,利用多尺度局部极值分解(multiscale local extrema decomposition,MLED)方法将源图像分解为近似图像和细节图像,分离出源图像中重叠的重要特征信息.然后采用残差网络ResNet152深度提取源图像的多维显著特征,以l1-范数作为活性测度生成显著特征图,对近似图像进行加权平均融合,以保持能量和残留细节信息不丢失.在细节图像中,利用"系数绝对值取大"规则获得初始决策图,源图像作为引导图像,初始决策图作为输入图像进行引导滤波处理,得到优化决策图,计算加权局部能量得到能量显著图,对细节图像进行加权平均融合,使融合图像具有丰富的纹理细节和良好的视觉边缘感知.最后,对近似融合图像和细节融合图像进行重构,得到融合图像.实验结果表明,与现有的典型融合方法相比,本文所提出的融合方法在客观评价和视觉感受方面都取得了最好的效果.

    数字图像处理图像融合多尺度局部极值分解(multiscalelocalextremadecomposition,MLED)残差网络显著特征图能量显著图

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    基于偏振紫外光单次散射的非视距目标定位方法研究

    李春艳罗豆李庚鹏乔琳...
    296-304页
    查看更多>>摘要：本文从紫外光通信技术的发展趋势及研究背景出发,针对特定环境下实现目标定位的应用需求,结合偏振光的振动特性,提出了基于偏振紫外光单次散射实现非视距目标定位的方法.首先,基于紫外光大气散射传输特性,建立了偏振紫外光非视距单次散射模型,利用矩阵光学的方法推导了紫外光偏振散射传输特性,建立了接收光强与方位角及收发距离之间的关系.其次,利用Matlab软件仿真并分析了收发仰角及视场角对接收光强及方位角测量范围的影响,选取了合适的收发仰角及视场角.根据接收信号光强随方位角的变化获得目标方位角,并通过解算得出收发距离,理论上验证了系统可行性,并对各误差影响进行了仿真分析,在距离500 m,收发仰角偏离(预设值25°)3°时,距离测量误差为25.3 m.噪声对光强的影响导致方位角判定误差对测距误差的影响较小,但方位角判定误差为3°时,会引起距离500 m时真实位置横向偏离误差26.2 m.本文研究结果为拓展紫外光通信系统的功能及实际应用提供了理论基础,有一定的指导意义.

    紫外光偏振光通信单次散射非视距测距定位

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    光电混合数据中心的流量分级分类调度研究

    刘逢清陈宇星张天亿
    305-311页
    查看更多>>摘要：光电混合数据中心中的电分组交换可以灵活交换突发小流量但不能有效传输持续时间长的大流量,而光路交换正好相反.为此,在基于阵列波导光栅路由器(arrayed waveguide grating router,AWGR)的光电混合数据中心网络中,提出一种采用主动队列检测的流量分级分类调度策略,由电交换和光路交换共同实现大小流量的有效调度.根据数据中心的流量模型设计了仿真实验,分析了不同流量模型下各架构的平均时延和吞吐量.结果表明,和带宽收敛比为1∶1的树型、Fat-tree型和c-Through型相比,随机流量模型下AWGR模型的吞吐量增幅达19.43％,时延降幅达45.73％.点对点流量模型下,随着K从1增大到4,相比于其他3种模型,AWGR模型的吞吐量降幅和时延增幅最低,分别为2.85％和46.98％.说明所提设计方案能有效地提高数据中心吞吐量和降低时延.

    数据中心流量调度阵列波导光栅路由器(arrayedwaveguidegratingrouter,AWGR)主动队列检测

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