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期刊信息/Journal information
光学精密工程
中国科学院长春光学精密机械与物理研究所 中国仪器仪表学会
光学精密工程

中国科学院长春光学精密机械与物理研究所 中国仪器仪表学会

曹健林

月刊

1004-924X

gxjmgc@ciomp.ac.cn；gxjmgc@sina.com

0431-86176855

130033

长春市东南湖大路3888号

光学精密工程/Journal Optics and Precision EngineeringCSCD北大核心CSTPCDEI
查看更多>>《光学 精密工程》学报简介 《光学 精密工程》（Optics and Precision Engineering）是中国科学院主管，中国科学院长春光学精密机械与物理研究所、中国仪器仪表学会、中国微米纳米技术学会共同主办的国际性学术期刊。本刊于1959年创刊《光学机械》，1966年停刊，1975年复刊，1993年更名为《光学 精密工程》。现为16开本，双月刊，科学出版社出版，国内外公开发行。 《光学 精密工程》首任主编为我国第一代著名光学家王大珩，随后担任主编的有张作梅、唐九华和陈星旦，现任主编是中国科学院副院长、中国科学院光电研究院院长曹健林。50余年的变迁，《光学 精密工程》从初创到成长、壮大，特别是改革开放以来的发展，从一个侧面展现了我国现代应用光学与微纳米技术和精密工程交叉学科崛起与发展的梗概和脉络。现在，《光学 精密工程》已成为目前中国历史最悠久、在国内外发行量较大、影响面相对广泛的现代应用光学与微纳米技术和精密工程交叉学科的学术期刊，赢得了国内外同行的普遍认同和信誉，受到包括诺贝尔奖获得者Charles H.Townes教授在内的一些著名国际学者的高度评价，被认为是“有中国特色的刊物”，奠定了它在中国科技期刊中的重要地位。 《光学 精密工程》自创刊以来，为本学科科研工作的正确开展，为加速科研成果的诞生，为发挥预见与导向作用，为我国现代应用光学与微纳米技术和精密工程赶超国际先进行列发挥了不可替代的桥梁与纽带作用。这几年来，《光学 精密工程》继续以提高学术质量来增强核心竞争力，在办刊理念、学术品位、编辑质量、出版发行与宣传，以及运用现代信息技术等方面，进一步加快与国际接轨的步伐。 《光学 精密工程》的编辑委员会由世界各地有权威的学者组成，编辑部设在中国科学院长春光学精密机械与物理研究所。《光学 精密工程》刊载现代应用光学与微纳米技术和精密工程领域的高水平理论性和应用性的科研成果，内容包括：1)空间光学；2)光学材料和纳米材料；3)光学设计和系统；4)激光和激光技术应用；5)光通讯；6)微纳技术与精密机械；7)医用光学；8)先进加工制造技术；9)信息理论与信息处理技术10）测试技术与设备以及有关交叉学科等。 　　 《光学 精密工程》的读者对象为相关专业从事科研、教学、生产、运行的研究人员和工程技术人员以及研究生等。面向国际学科发展的前沿领域，以国家知识创新体系的建设为依托，跟踪热点课题加强组织和征集优秀稿件，优先发表具有创新性、导向性和权威性的学术论文。所有录用稿件均以印刷版、光盘版、网络版等同时出版。《光学 精密工程》被国外著名检索系统，如美国工程索引（EI）、英国科学文摘（INSPEC）、美国化学文摘（CA）、美国剑桥科学文摘（CSA）、俄罗斯文摘杂志（AJ）等多种检索刊物和数据库收录。 《光学 精密工程》编辑委员会期望与科学家、作者、读者、出版社和信息系统团结起来，在共同的目标下相互支持与合作，在我国政府及其主管部门的组织和协调下，共同营造我国科技期刊发展的优良环境，为创办国际一流的学术期刊不懈努力，让中国科技期刊加快融入国际学术交流。
正式出版
收录年代

    面向电力管廊外破监测的分布式光纤传感技术研究

    范佳铭黄闽南王一山雍明超...
    1433-1442页
    查看更多>>摘要：电力管廊是城市里重要的基础设施，对其结构和状态进行监测及评估备受关注。本文针对电力管廊外力破坏监测的问题，提出一种基于衰减补偿的光时域差分曲线方差阈值定位振动事件的方案，并通过实验论证了其定位外破事件的准确性。该方案基于相敏型光时域反射系统架构，根据管廊外破事件引起的光纤振动导致光时域反射曲线在该事件位置处混乱度急剧增加的现象，对不同测量序列得到的光时域反射曲线作差，然后对光纤各位置对应的差值向量数据求方差，设定方差阈值定位外破事件。同时，考虑到光纤衰减导致方差阈值随距离增加而降低的问题，采用衰减补偿算法使光纤上任意散射位置对应相同的脉冲功率水平，从而修正光纤衰减对方差阈值的影响。实验搭建了分布式光纤振动传感系统，采用脉宽为30 ns、峰值功率为30 dBm的光脉冲，在约25 km的光纤范围，获得±3 m的定位精度。电力管廊外力破坏事件，具有低频、大扰动、持续长的特点，所提出系统方案通过曲线平均抑制瑞利散射衰落噪声，结合光纤衰减补偿校正散射信号幅值，从而将振动事件引起的光信号相位变化作为探测曲线波动的主导因素，以确保对外力破坏事件不漏报、不误报。

    电力管廊相位敏感光时域反射差分方差算法振动监测阈值定位

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    实时输出视频的水下主动偏振成像

    吴厚德翟予峥王洪昌李持尧...
    1443-1455页
    查看更多>>摘要：针对在水下主动偏振成像方法中，需要机械旋转相机前的检偏器获取正交偏振态图像，导致无法实时输出去后向散射视频的问题，提出了实时输出视频的水下主动偏振成像方法。首先，本方法将正交偏振切换位置从相机端更换到光源端，而相机端的检偏器偏振状态保持不变，并论证了此改变并不影响去后向散射的效果;然后，设计了阵列正交偏振光源，即光源由偏振态正交的两组LED灯珠交错排列组成，通过独立的驱动电路分别控制两组灯珠，输出偏振态正交的偏振光，从硬件上取消了偏振态切换的机械结构;第三，设计了同步控制装置，分别控制光源输出的偏振态和相机拍照，实现了正交偏振态图像数据的采集;最后，通过流水线式主动偏振图像处理方法，实现实时的视频输出。实验结果表明，本方法可以实时输出去后向散射视频，且在去后向散射性能上，与机械式主动偏振成像方法性能接近，两者去后向散射性能的背离度均低于4%，图像EME值增长倍数最大可达17。96。本方法具有结构简单、成本低、输出帧频不受影响以及相机选择性多等优点，能够广泛应用在水下成像领域。

    主动偏振成像去后向散射阵列正交偏振光源实时视频

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    基于偏振特征区域分解的耀光抑制方法

    段锦方瑞森陈广秋王佳林...
    1456-1469页
    查看更多>>摘要：海面探测领域中，太阳耀光导致光电探测设备大面积像元饱和，严重妨碍了海面目标的信息采集工作。为了对太阳耀光进行抑制，提出基于偏振特征区域分解的耀光抑制方法。该方法通过分析探测器对偏振数据的采集情况，将耀光区域进行特征分解。对偏振非饱和耀光区域，通过完全偏振分解方法解算去偏振分量图像，滤除部分反射光，恢复耀光遮蔽区域场景信息。同时设置灰度容限，剥离偏振饱和耀光区域。针对偏振饱和耀光区域采集数据失真的问题，采用FMM图像修复算法，将非耀光区域水面信息扩散到耀光区域，重建灰度数据。本文在室内搭建耀光模拟及偏振成像平台，对采集图像进行算法测试。实验结果表明:抑制后的图像，饱和像素数平均降低了99。98%，基本消除了饱和像素。同时灰度均值降低了59。35%，并显著提高了信噪比。验证了本文方法对耀光杂波抑制的有效性与可行性。

    太阳耀光偏振特征完全偏振分解耀光分离FMM修复

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    高精度煤质成分快速定量分析LIBS系统研究

    刘树林王猛李安张颖...
    1470-1480页
    查看更多>>摘要：煤质成分的快速、高精度定量分析是工厂对能源高效利用的重要环节。本文通过利用搭建的激光诱导击穿技术煤质快速分析仪，对所采集煤样工业特性固定碳(FixC)，灰分(Ash)，干燥无灰基的挥发分(Vdaf)，热值(Q)进行了定量测量，并对测得的数据与实验室人工测量数据进行对比分析，检验得出该方法在煤质分析方面准确快速。通过对设备稳定性和动态精密度的测试，结果表明了快速煤质分析仪具有较高的稳定性，满足国标规定值。在预测灰分值分布跨度为5%～60%的煤样时，通过增加样品量，增加模型中对大灰分煤样的预测权重，实现预测均方根误差RMSEP<1%的预测精度，挥发分和全硫的RMSEP<1%，热值的RMSEP<0。18 MJ/kg。预测结果均达到工业分析要求，可以满足工业现场的应用需求，具有应用于煤质在线检测方面的广阔前景。

    激光诱导击穿光谱定量分析快速煤质分析稳定性

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    激光烧蚀压印制备疏水铝箔表面的耐久性

    沈宗宝孟康楠施政付佳辉...
    1481-1495页
    查看更多>>摘要：提出了一种激光烧蚀压印技术制备具有多级微结构的疏水铝箔表面。该技术利用激光直接辐照在工件表面，利用烧蚀诱导的冲击压印获得一级微结构，同时利用烧蚀诱导的融化材料的流动获得二级微结构。为了检验耐久性，对疏水铝箔工件进行了酸碱腐蚀实验和不同环境存储实验。实验结果表明，酸碱腐蚀会破坏工件表面的微观形貌和低表面能，因此工件接触角随着腐蚀时间增长而降低。其中碱腐蚀工件时反应比酸腐蚀剧烈得多，工件表面形貌受损也更大，工件表面在碱腐蚀16 h后就达到了超亲水状态(25°)，而酸腐蚀24 h后也依然表现为疏水性(97°)。再次进行时效处理后，工件依然能在三周后达到稳定的疏水状态，但疏水性能比腐蚀前要差，且酸腐蚀工件的最终疏水性(120°)比碱腐蚀工件(105°)要好。不同存储环境对工件表面形貌几乎没有影响。存储在空气中的工件接触角无明显变化，存储在盐水中的工件丧失疏水性(87°)，存储在纯水中的工件表现比盐水稍好(96°)。再次进行时效处理后，纯水存储的工件接触角可以恢复到 135°左右，而盐水存储的工件仅能恢复到 120°。激光烧蚀压印制备的疏水铝箔基本能够满足应对复杂环境的要求。

    激光烧蚀压印疏水性酸碱腐蚀多级微结构存储环境

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    基于无模型自适应算法的磁流变液水分控制

    肖晓萍李良伟张建飞李自胜...
    1496-1510页
    查看更多>>摘要：磁流变抛光是一种去除效率稳定、无亚表面损伤的超精密加工工艺，然而，在抛光过程中，磁流变液的水分损失会改变抛光工具的特性，从而影响去除函数的稳定性。现有的水分控制策略受到磁流变液循环系统大时延、时变扰动的影响，导致水分含量存在周期性波动，使去除函数发生周期时变，进而影响加工质量与精度。本研究建立了磁流变液循环系统的传递函数模型，开展了系统特性分析，并据此设计了基于全格式动态线性化的无模型自适应控制算法，该算法能够实现非线性系统的参数自适应控制，有效抑制因时变扰动和时延引起的水分波动，为抛光过程中水分含量的稳定控制提供了一种简单有效、适用性强的控制策略。实验结果显示，采用FFDL-MFAC控制算法时，磁流变液水分波动的峰谷值(Peak-valley Value，PV)仅为0。06%，相较于使用PID减少了40%，误差绝对值的积分(Integral value of Absolute Er-ror，IAE)减少了58。1%。有效提升了抛光过程中磁流变液水分含量的稳定性。

    磁流变抛光水分含量控制系统建模参数辨识无模型自适应

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    快速反射镜的系统辨识与回路成形H∞鲁棒控制

    冯万臣李亮张建强
    1511-1527页
    查看更多>>摘要：音圈式快速反射镜(Voice Coil Actuator-Fast Steering Mirror，VCA-FSM)是星间激光通信中的重要伺服机构，其基于音圈电机进行驱动，FSM内部的柔性支撑结构以及轴间相对运动使系统存在复杂耦合特性，降低了系统的控制性能。对于该问题，本文提出了一种基于模型辨识的双轴回路成形H∞解耦控制方法。首先，基于激励与响应数据求解系统脉冲响应序列，构造Hankel矩阵进行系统辨识;其次，考虑系统的耦合特性，基于标称模型进行双轴回路成形H∞鲁棒控制器的设计;最后，基于VCA-FSM伺服控制实验平台，开展方波与正弦扫频实验。实验结果表明:相较于LQG与LQR控制，本文所提出的双轴回路成形H∞鲁棒控制使系统X，Y轴跟踪闭环带宽分别最大提升了54。3 Hz和54。8 Hz，显著降低了系统的耦合特性。本文所提出的控制方法充分提高了VCA-FSM伺服系统的性能，实现了双轴VCA-FSM的高性能解耦控制。

    音圈电机快速反射镜双轴耦合系统辨识H∞鲁棒控制

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    微流体压力驱动的扫描电化学池显微镜长时间稳定成像

    王志武庄健宁少慧程磊...
    1528-1537页
    查看更多>>摘要：为了提升扫描电化学池显微镜(SECCM)对复杂形貌表面电化学活性成像能力，以及避免探针尖端微液滴蒸发和结晶，进而实现长时间、稳定成像，构建了基于纳米移液管探针微流体压力驱动的扫描电化学成像系统。对探针尖端开口处的微液滴流量补偿、复杂表面形貌同步电化学活性成像可靠性等进行了研究。首先，构建了基于移液管探针微流体压力驱动的SECCM扫描成像系统。接着，建立了移液管微流体压力驱动的探针检测数值模型，研究了探针末端背压与探针尖端流体流量间的关系。然后，在理论模型分析的基础上，实验测试了微流体驱动新方法对具有较大表面形貌特征的玻碳电极材料和铝合金材料表面高分辨率形貌和电化学活性同步成像能力。实验结果表明:新方法可对硬质材料表面(样品表面高度起伏为探针开口直径20倍以上)实现长时间、稳定的电化学成像。新系统的研制将为研究人员在材料电化学、金属材料腐蚀研究提供强有力的工具。

    扫描电化学池显微镜局部高分辨率循环伏安测量形貌电化学活性

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    双路混合注意力的跨层次特征聚合图像增强

    袁姮王笑雪颜廷昊张晟翀...
    1538-1551页
    查看更多>>摘要：针对低照度图像存在亮度低、噪声大、颜色偏差和细节纹理丢失等问题，提出一种双路混合注意力的跨层次特征聚合图像增强方法。首先，设计多尺度双路注意力残差模块(Multi-scale Dual-path Attention Residual module，MDAR)，MDAR包括并行多尺度特征采样块(Parallel Multi-scale Feature Sampling Block，PMFB)和双路混合注意力块(Dual-path Hybrid Attention Block，DHAB)。其中PMFB用于提取和融合多尺度特征信息，促进局部特征的全局化表示，使图像细节信息得到有效增强，而DHAB能够对图像噪声区域和颜色信息给予更大关注，缓解不同注意力间特征的差异，有效抑制噪声，提高图像质量。此外，设计跨层次特征聚合模块(Cross-level Feature Aggregation Module，CFAM)，将不同层次特征进行融合，弥补深层特征与浅层特征之间的差异，强化对浅层特征的感知，实现图像增强。实验结果表明，所提方法在LOL数据集上的PSNR，SSIM，LPIPS和NIQE分别达到了22。347 dB，0。850，0。178和4。153;在MIT-Adobe 5K数据集上的PSNR，SSIM，LPIPS和NIQE分别达到了22。703 dB，0。903，0。137和3。822。与其他算法相比均有较大提升，证明了所提方法的有效性。

    图像增强多尺度混合注意力特征聚合

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    GCN引导模型视点的光学遥感道路提取网络

    刘光辉单哲杨塬海王恒...
    1552-1566页
    查看更多>>摘要：在光学遥感图像中，道路易受遮挡物、铺装材料以及周围环境等多重因素的影响，导致其特征模糊不清。然而，现有道路提取方法即使增强其特征感知能力，仍在特征模糊区域存在大量误判。为解决上述问题，本文提出基于GCN引导模型视点的道路提取网络(RGGVNet)。RGGVNet采用编解码结构，并设计基于GCN的视点引导模块(GVPG)在编解码器的连接处反复引导模型视点，从而增强对特征模糊区域的关注。GVPG利用GCN信息传播过程具有平均特征权重的特性，将特征图中不同区域道路显著性水平作为拉普拉斯矩阵，参与到GCN信息传播从而实现引导模型视点。同时，提出密集引导视点策略(DGVS)，采用密集连接的方式将编码器、GVPG和解码器相互连接，确保有效引导模型视点的同时缓解优化困难。在解码阶段设计多分辨率特征融合(MRFF)模块，最小化不同尺度道路特征在特征融合和上采样过程中的信息偏移和损失。在两个公开遥感道路数据集中，本文方法IoU分别达到65。84%和69。36%，F1-score分别达到79。40%和81。90%。从定量和定性两方面实验结果可以看出，本文所提方法性能优于其他主流方法。

    光学遥感图像道路提取深度神经网络图卷积网络

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