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期刊信息/Journal information
光学学报
光学学报

曹健林

月刊

0253-2239

aos@siom.ac.cn

021-69918427

201800

上海市嘉定区清河路390号（上海800-211信箱）

光学学报/Journal Acta Optica SinicaCSCD北大核心CSTPCDEI
查看更多>>本学报是国内外公开发行的光学学术刊物，反映中国光学科技的新概念、新成果、新进展。内容主要包括量子光学、非线性光学、适应光学、纤维光学、激光与物质相互作用、激光器件、全息和信息处理、光学元件和材料等。为我国光学科技人员与国内外同行进行学术交流、开展学术讨论以跟踪学科前沿和发展我国光学事业服务。
正式出版
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    水下无线光深度自动编码器通信性能

    陈丹王睿艾菲尔汤林海...
    1-10页
    查看更多>>摘要：自动编码器利用深度神经网络联合优化发射机和接收机实现端到端通信。与具有模块化结构的传统通信不同，基于深度学习的通信系统可根据不同编码方案学习最优映射空间。海洋环境中吸收、散射以及湍流效应严重影响水下无线光通信系统性能，基于考虑Gamma-Gamma湍流和传输路径损耗影响的水下联合信道模型，针对自动编码器独热矢量数据传输速率有限的问题，提出一种水下自动编码器自适应传输方案，在不同海洋信道以及不同网络训练条件下根据均方误差性能约束选择最优传输矢量，实现传输速率最大化并提高通信性能。仿真结果表明自动编码器与传统通信相比可获得更优的误码率(BER)性能，且不同训练参数集合下自适应传输方案均可获得比传统独热矢量更低的BER与更高的数据速率。

    水下无线光通信自动编码器自适应传输深度学习误码率

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    荧光动力学法浮游植物初级生产力测量中初始荧光准确获取

    董鸣殷高方赵南京王翔...
    11-17页
    查看更多>>摘要：针对目前初始荧光检测技术集中在特征吸收波长领域，非特征吸收波长检测灵敏度低，难以准确反映藻类捕光色素能量吸收效率的问题，提出了荧光动力学法浮游植物初级生产力测量中的初始荧光准确获取技术。利用OJIP荧光动力学技术测量原理调控电子受体氧化还原状态，获得最佳激发条件，利用积分放大技术对多波段初始荧光进行高灵敏检测。测量结果表明:初始荧光能够准确反映藻类色素的实际吸收情况，铜绿微囊藻在569 nm出现藻红蛋白(PE)吸收峰，在620 nm出现藻蓝蛋白(PC)主要吸收峰，4种淡水绿藻均在439 nm出现Chla吸收峰，在474 nm出现Car吸收峰;5种受试藻种的荧光产率FPSⅡ与初始荧光相似度均在0。996以上，表明初始荧光能够用于反映光系统Ⅱ(PSⅡ)吸收，且测量准确性较高。

    海洋光学初始荧光荧光动力学OJIP高灵敏

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    基于射线追踪技术与电磁等效原理的几何光学近似模型的设计与验证

    赵嘉琦胡帅党蕊君刘磊...
    18-30页
    查看更多>>摘要：对于大尺度参数粒子的光散射特性，目前国内研究大多采用传统几何光学近似模型(GOM)对其进行计算，但该方法在计算尺度参数小于300的粒子时效果变差。对此，将电磁等效原理与射线追踪技术相结合，并考虑衍射以及粒子吸收的影响，自主开发了一套GOM，实现了 GOM计算范围的拓展。将本文计算结果与不变嵌入T矩阵模型、物理-几何光学近似模型进行对比。结果表明，本文计算结果同其他模型的结果具有较高的一致性，本文模型可为大尺度冰晶粒子光散射计算提供有效手段。

    大气光学非球形粒子几何光学近似光散射

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    中国典型沿海地区风速风向廓线模型研究

    闵令云陈小威翁宁泉朱文越...
    31-42页
    查看更多>>摘要：在激光大气传输等工程应用中，风速、风向是影响大气光学特性的参数。分析了球载无线电探空长期数据，探讨了中国5个典型沿海地区风速、风向的变化规律，给出了风速、风向平均廓线和相应高度统计不确定度;建立了风速、风向廓线模型函数，并借助遗传算法确定了拟合系数。结果表明:5个典型沿海地区的风速廓线主要分为两类形态，风向廓线主要分为三类形态;所建立的风速、风向模型与探空数据平均廓线的平均相对偏差分别小于3。29％和2。70％;风速、风向不确定度均具有季节、地区变化特征。所建立的模型能够服务于激光大气传输等工程应用。

    大气光学廓线模型遗传算法风速风向

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    水下湍流信道中指向-抖动误差对无线光通信系统性能影响分析

    杨祎闵展望姚欣钰窦雨昂...
    43-52页
    查看更多>>摘要：水下无线光通信(UWOC)系统受到吸收、散射、海洋湍流等信道特性以及无线光通信系统抖动和指向误差的影响，导致信道衰落并影响UWOC系统误码率。首先推导了基于Yue谱的高斯光束经过接收孔径平均后的闪烁指数解析式，其次建立了水下湍流信道无线光通信中的指向-抖动误差模型，该模型综合考虑了水体衰减、海洋湍流等信道衰减和指向-抖动误差损耗引起的链路衰减。同时，引入了信噪比校正因子以模拟高斯光束在衰减信道中的位置衰减量，并分别给出了有无抖动误差时系统误码率的表达式。研究结果表明，在弱湍流信道的UWOC系统中，相比于抖动误差，指向误差对系统性能的影响更大。接收孔径平均技术对湍流信道衰减和指向-抖动误差均具有显著的改善效果。

    海洋光学无线光通信海洋湍流指向误差闪烁指数误码率

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    基于深度神经网络的水下图像偏振信息复原方法

    刘贺东韩宜霖李校博程振洲...
    53-62页
    查看更多>>摘要：偏振度和偏振角等偏振信息能够反映目标的偏振特性，根据偏振态的差异可以辨别目标，因此偏振信息在水下探测与识别等领域有重要应用。传统的水下偏振成像方法能够对水下图像进行散射抑制并复原光强图像，但这些方法忽略了对偏振信息的复原，造成偏振信息的丢失。因此，提出基于通道注意力机制的水下图像偏振信息复原神经网络，以拓展水下偏振成像的功能，将偏振度和偏振角信息进行复原。同时设计了基于偏振参量的内容与风格损失函数，进一步提升偏振复原效果。实验结果表明，该网络可有效地抑制水下图像的散射光，同时能较好地恢复线性偏振度和偏振角信息。所提方法对浑浊水下偏振成像技术的进一步应用具有重要意义。

    偏振成像水下成像偏振信息复原深度学习注意力机制

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    基于激光雷达大气修正模型的卫星激光测距回波特性研究

    吕柏韬安宁韩兴伟程程...
    63-70页
    查看更多>>摘要：卫星激光测距(SLR)平均回波光子数是表征系统探测能力的重要参数之一，与激光大气传输特性紧密联系。基于Mie散射理论，结合气溶胶粒子的实际分布情况，提出并利用激光雷达大气修正(LAC)模型计算SLR系统平均回波光子数，以长春站60 cm SLR系统为例，分析气候条件对SLR系统平均回波光子数的影响。结果表明，SLR系统平均回波光子数随地表附近能见度增大而增加，随相对湿度增大而减少。当望远镜俯仰角大于15°时，能见度对平均回波光子数的影响将超过相对湿度，并且在俯仰角为60°左右时达到峰值。阐述了气候条件影响SLR探测性能的内在机制，并为SLR系统选址与性能评估提供了新的理论方案和技术支持。

    卫星激光测距平均回波光子数大气透过率激光雷达方程

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    大气CO2成像卫星遥感的点源排放分辨能力影响因素分析

    李超王先华叶函函吴时超...
    71-83页
    查看更多>>摘要：对卫星成像遥感的分辨能力开展理论分析，基于拉格朗日粒子扩散理论的CALPUFF模型得到点源大气CO2排放烟羽分布结果，设计可探测像元统计和排放强度估算方法，以1× 10-6和4× 10-6的卫星反演精度和现有CO2排放强度估算误差为标准，分析不同排放强度和气象条件下监测点源CO2排放所需的最低空间分辨率。理论分析表明:空间分辨率越高，探测到的CO2烟羽越完整，CO2排放强度定量精度越高，对气象和排放强度因素的适应范围越广。探测分辨能力与排放强度成正比，与500t/h排放强度对应所需的空间分辨率2。0 km相比，3000t/h排放强度所需的空间分辨率提高至4。5 km;探测分辨能力与风速成反比，静风(风速为0)条件对应所需的空间分辨率为3。0 km，在10。0 m/s风速条件下，所需的空间分辨率为1。0 km。分析成像卫星的分辨能力并说明其适用场景，为未来成像探测数据的CO2排放分辨能力分析和信息解译方法提供理论基础。

    大气光学CO2烟羽排放强度卫星成像遥感空间分辨率扩散模型

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    激光海洋湍流传输的光束扩展定标规律

    张庆孙兴旺钟哲强张彬...
    84-91页
    查看更多>>摘要：为快速预测和评估海洋湍流对光束扩展的影响及规律，开展了激光海洋湍流传输的光束扩展定标规律研究。利用功率谱反演法生成海洋湍流相位屏，计算模拟了光束扩展随海水参量和激光参数的变化及规律，进而建立了蓝绿波段激光海洋湍流传输的光束扩展定标关系式。结果表明，在海洋湍流传输距离100 m以内、激光波长范围为470～550 nm、高斯光束束腰半径范围为0。001～0。100 m、温度导致海洋湍流与盐度导致海洋湍流的比值范围为-5。0～-0。5等条件下，所建立定标关系式预估的光束扩展规律与数值计算结果的平均误差在5％以内，可为海洋水下激光通信和激光海洋传输等应用提供有效参考。

    海洋湍流光束扩展光传输定标规律

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    基于模糊逻辑识别云粒子相态的优化算法

    袁云狄慧鸽高宇星曹梅...
    92-100页
    查看更多>>摘要：为准确且精细地识别云相态，提出一种基于模糊逻辑识别云相态的优化算法，基于不同云粒子特征参数对T函数系数进行了调整。考虑了回波反射率因子衰减和温度对云相态识别准确性的影响，利用毫米波云雷达订正后的回波反射率因子、径向速度、谱宽和微波辐射计探测的连续时空温度，作为优化后的模糊逻辑算法的输入参数。优化后的模糊逻辑算法在原有云粒子相态(冰晶、雪花、混合相态、液态云滴、毛毛雨和雨滴)识别的基础上，还可实现对过冷水和暖云滴的识别。利用该算法对2022年2月6日陕西省西安市一次降雪过程的云粒子相态进行识别，将近地面的云粒子相态结果与同址地面降水现象仪记录的降水粒子相态进行对比，二者探测的相态有较高的一致性，说明优化后的算法能准确且精细地识别云粒子相态。

    大气光学云粒子相态识别模糊逻辑优化过冷水毫米波云雷达

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