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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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    双FBG燃料棒温度、应变与振动同步测量研究

    郭裕丰吴德操罗彬彬刘晓晶...
    449-456页
    查看更多>>摘要：压水核反应堆堆芯结构设计中通常需要借助模型实验装置验证其热工特性.其中,对装置内的电加热仿真燃料棒进行温度、应变和振动同步测量是研究堆芯棒束通道水力学参数的重要环节.针对传统检测方法抗电磁干扰能力弱、体积较大,且只能实现单参数测量等问题,本文基于双光纤布拉格光栅(fiber Bragg grating,FBG)光纤传感法对此进行了研究,首先通过光纤封装的优化设计,改变棒体上两FBG的波长漂移系数,实现应变、温度传感的可靠解耦,解决两者的测量串扰问题;然后对FBG中心波长进行动态采集,在频域上分析了燃料棒的振动特性,最终实现三种参数的精准测量.实验表明,在流动水浴环境下,该方法可观察到不同流速下流致振动幅度存在明显的单调增长,对棒体表面温度和应变的测量误差均低于0.5％,可为反应堆研究设计提供可靠的数据支撑.

    光纤布拉格光栅(FBG)燃料棒同步测量多参数

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    用于下一代数据中心的改进型单行载流子光探测器的研究

    刘浩冉袁纬方廖卓冬刘凯...
    457-465页
    查看更多>>摘要：本文研究并提出一种具有电场增强的混合吸收层结构的单行载流子光探测器(electric-en-hanced modified uni-traveling carrier photodetector,EE-MUTC-PD).该结构通过吸收区渐变掺杂增强了光探测器吸收区电场,将吸收区分为部分耗尽和耗尽两个部分,使得光生电子漂移通过吸收区的同时光生空穴会在弛豫时间内被收集,有效解决了单行载流子光探测器(uni-traveling carrier photodetector,UTC-PD)在低光功率注入下不能保持较高带宽的问题,同时实现了高响应度,可用于下一代800 Gb/s光通信系统中.

    光通信光探测器电场频率响应量子效率

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    高平坦度可调谐多通道吸收器的优化设计

    闵雨龙崔婉婷陈露赵洪霞...
    466-472页
    查看更多>>摘要：为了提升多通道吸收器的平坦度和光谱特性的可调性,本文构建了一种硅基底/铝底板/银单缝/石墨烯/二氧化硅(SiO2)介质层的五层结构多通道吸收器.不但吸收光谱特性易调谐,各通道平坦度也可提升到2.84 dB.基于电磁场时域有限差分法(finite-difference time-domain,FDTD)从理论上分析了结构设计尺寸对吸收光谱的影响规律,同时优化了设计结构.模拟结果证明,吸收器顶层设置SiO2介质层和单缝内填充Au均可显著增大吸收通道的平坦度,同时通过调节顶层SiO2或上层石墨烯的宽度,可有效调谐吸收光谱通道数、通道间隔和单通道带宽;尤其可通过改变石墨烯费米能级实施吸收频段和吸收率的需求选择,在生化检测、环境监测和智能传感等领域均具有较好的应用前景.

    吸收器多通道石墨烯可调谐平坦度

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    基于生成对抗网络与ResUNet的细胞核图像分割

    陈立魏钰欣刘斌
    473-481页
    查看更多>>摘要：细胞核的精准分割是病理诊断的基础工作,针对目前分割算法存在细小特征提取难、细节丢失多等问题,本文提出了一种基于生成对抗网络(generative adversarial network,GAN)与ResU-Net的分割网络.首先将ResUNet网络作为生成网络(generator,G),利用LeakyReLU激活函数使负值特征能够得到激活,其次再通过判别网络(discriminator,D)的判别损失值引导生成网络更好地学习.实验结果显示,在乳腺癌细胞核数据集和DSB数据集上MioU、Dice、Acc等评价指标分别达到 82％、83％、95％和 90％、90％、97％,较 ResUNet 网络分别提升了 2.5％、3.3％、0.7％和0.7％、1.5％、0.8％.同时与SegNet、FCN8s等6种常用分割网络的分割结果对比均有提升,结果证明本文改进后的网络具有较好的分割准确率,可以为病理诊断工作提供重要依据.

    图像分割细胞核图像生成对抗网络(GAN)ResUNet激活函数

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    基于分数阶Retinex的低照度图像增强方法

    蔡秀梅刘航吴成茂刘笑...
    482-488页
    查看更多>>摘要：低照度彩色图像增强在生活中起着重要作用,传统的低照度彩色图像增强算法往往会引起图像的不同程度失真.为了增强低照度彩色图像而又不引起图像失真,本文提出了一种新的低照度图像自适应对比度增强算法.将分数阶微积分、传统Retinex变分法与分段对数变换饱和度增强法相结合,构造一种新的分数阶Retinex图像增强算法.实验结果表明,该方法具有增强图像对比度的同时又能保持边缘和纹理细节的能力.与传统低照度图像增强算法相比,能突出图像的细节纹理信息,同时图像色度和亮度也有明显改善.

    分数阶Retinex图像增强分段对数变换低照度

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    基于改进DeepLabV3+的铣床碎屑图像分割方法

    张闯刘秀平袁皓冯国栋...
    489-497页
    查看更多>>摘要：针对铣床碎屑形状不规则导致图像分割中碎屑轮廓不清晰、分割精度低的问题,本文提出一种改进的DeepLabV3+铣床碎屑分割算法.首先在DeepLabV3+的Xcepetion模块中嵌入通道与空间注意力机制(convolutional block attention module,CBAM)模型,优化通道的权重和位置信息,加强碎屑图像区域的特征学习;其次将DeepLabV3+的空洞空间卷积池化金字塔(atrous spa-tial pyramid pooling,ASPP)模块改为密集连接(dense conolutional network,DenseNet)方式,增大碎屑图像特征点的感受野,提升铣床碎屑图像特征的复用效率;最后在解码过程中采用多尺度自适应特征融合方法,聚合多尺度特征作为解码器的输入特征,提高碎屑图像分割的精度与鲁棒性.实验结果表明,本文算法优于其他分割算法,改进后算法相比DeepLabV3+,像素准确率提高0.026,平均交并比(mean intersection over union,MIOU)提高0.020,F1 值提高了 0.013.

    图像处理铣床碎屑DeepLabV3+CBAM多尺度融合

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    基于背景感知的相关滤波抗遮挡优化算法

    武明虎杨成健余明慧孔祥斌...
    498-507页
    查看更多>>摘要：针对相关滤波目标跟踪中由于目标遮挡、出视野引起的跟踪失败等问题,以背景感知相关滤波(background aware correlation filters,BACF)算法为基础,提出一种抗遮挡优化算法.首先特征提取部分融合方向梯度直方图(histogram of oriented gradient,HOG)特征与颜色名称(color name,CN)特征;其次提出层级遮挡优化算法,在目标跟踪过程中根据平均峰值相关能量(average peak to correlation energy,APCE)和最大响应峰值判断目标外观是否发生较大变化,并通过巴氏距离进一步计算目标相邻滤波器模板特征相似程度,以此判断造成目标外观变化的真正原因,进而决定是否更新模板;针对目标出视野问题,提出模板筛查策略,跟踪过程中每隔K帧对滤波器模板进行置信度考查,若目标丢失,则生成新的模板并对目标进行全局搜索重新抓取目标.通过在目标跟踪数据集OTB2015上测试,优化算法精确度与成功率分别为83.0％与78.8％,有效提高了算法性能.

    机器视觉目标跟踪相关滤波遮挡检测

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    基于激光衍射的液体物性参数测量实验装置研制

    高芃杨国鑫杜纪姜宇辰...
    508-515页
    查看更多>>摘要：液体毛细波的波矢和振幅反映了液体的表面张力以及粘滞特性,将表面波等效为反射型光栅,其波矢和振幅可通过一束激光的衍射信号测得,从而得到液体的表面张力系数和粘滞系数.基于此原理,文中搭建了光学测量液体表面张力系数和粘滞系数的实验教学装置.装置通过引入频率可调的机械振子以及PID(proportion integral differential)温控模块,实现了变参数测量;对衍射光斑信号使用了边缘探测和类"质心"算法以确定光斑的中心位置和光斑强度,测量了不同温度的水以及不同浓度的酒精的表面张力系数和粘滞系数,验证了实验装置的精确性,表明该装置适合于实验教学推广.

    毛细波表面张力系数粘滞系数激光衍射

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    多高斯关联扭曲光束在GRIN光纤中的轨道角动量演化

    王静张雅凯钱仙妹朱文越...
    516-521页
    查看更多>>摘要：轨道角动量(orbital angular momentum,OAM)的引入丰富了光通信领域内的调制维度,为寻找更高效快捷的通信方式提供了新思路,相较于传统携带涡旋相位的涡旋光束,部分相干扭曲光束携带的OAM性质更为复杂.本文针对椭圆多高斯关联扭曲光束在梯度折射率(gradient-in-dex,GRIN)光纤中的 OAM传输,基于GRIN光纤的ABCD光学传输矩阵,着重分析了多高斯关联扭曲光束在GRIN光纤传输的OAM的传输演化特性.研究结果表明,光束的光强、OAM通量密度以及归一化OAM通量密度在光纤传输过程中均呈现周期性变化,通过对关联结构以及扭曲因子的调控不仅可以改变光束OAM通量密度的分布,还可以调控单光子携带OAM的大小.本文的研究有助于丰富扭曲部分相干光束在GRIN光纤中传输的理论结果,在光纤通信中具有潜在的应用前景.

    轨道角动量(OAM)多高斯关联扭曲相位GRIN光纤部分相干

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    聚焦部分相干平顶涡旋光束对瑞利粒子的捕获

    索强波韩一平崔志伟
    522-528页
    查看更多>>摘要：基于广义惠更斯-菲涅尔原理和瑞利散射理论,推导了聚焦部分相干平顶涡旋(partially co-herent flat-topped vortex,PCFTV)光束作用在瑞利微粒上辐射力的表达式,主要研究聚焦PCFTV光束对不同折射率的两种粒子的捕获情况.研究结果表明,聚焦PCFTV光束可以在焦点处捕获高折射率和低折射率的粒子.随着光束阶数的增大以及相关长度的减小,光束对微粒的捕获能力增强.所得结果对PCFTV光束应用于光学操控具有一定的意义.

    部分相干平顶涡旋(PCFTV)光束光学捕获辐射力广义惠更斯-菲涅尔原理瑞利散射理论

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