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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。
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    基于物理模型驱动无监督学习的无透镜成像质量增强方法

    左嘉乐张蒙蒙唐雎张佳伟...
    103-114页
    查看更多>>摘要：数字全息术是一种能够记录和重建物场完整波前信息的光学成像技术.同轴全息术以其更大的空间带宽积和简单的成像系统等优势,得到了广泛关注和应用.然而,传统的同轴全息术在物场重建时会受到零级像和孪生像的干扰,影响对物场复振幅的观察和测量.传统的相位复原算法在重建时会产生较大误差,尤其是在高分辨率、大视场等成像需求下,重建质量会受到影响.并且基于数据驱动的神经网络方法受限于数据集采集和质量.针对这些问题,本文提出了基于振幅约束的双输入物理模型驱动的神经网络(DPNNA)的同轴全息像重建方法.该方法以两幅不同距离下记录的全息图作为输入,结合振幅约束并采用同轴全息成像模型和神经网络相结合的无监督方式,重建物体的相位信息或振幅信息.并且在无需大量训练数据的前提下,对输入的同轴全息图质量要求低,重建结果背景噪声弱.同时,在不同衍射间距和噪声水平的条件下,DPNNA在峰值信噪比和结构相似性等指数方面均优于其他方法,有效实现了相位或振幅的恢复,有较好的鲁棒性和稳定性.

    同轴全息术物理模型驱动神经网络无监督学习振幅约束

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    可变焦液晶微透镜阵列成像研究

    甘大为刘志强冯文斌王嘉仪...
    115-123页
    查看更多>>摘要：提出一种利用四电压驱动的液晶微透镜阵列对物体直接进行成像并减小成像色散的方法.液晶微透镜阵列内部的单个微透镜方格有多根上下垂直的电极,这些电极可以准确控制微透镜的波前分布.利用液晶微透镜阵列电控调焦的优点,在不移动光学器件的情况下对不同波段光透射的分辨率板清晰成像.采用图像合成算法处理成像结果,减少了互补型金属氧化物半导体(CMOS)红绿蓝滤光片非中心波长光的干扰,最后对处理结果进行图像拼接算法重建,得到具有大视场角、高清晰度的完整图像.

    液晶微透镜阵列电控调焦图像合成算法图像拼接算法大视场角

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    部分相干光照明完全偏振光栅成像系统研究

    胡小英景心怡李昊刘爽...
    124-132页
    查看更多>>摘要：基于偏振相干统一理论,研究光场相干性对正弦振幅光栅偏振成像系统的影响.建立空间域和频谱域数学模型,利用MATLAB软件对其进行模拟仿真.仿真结果显示,光栅归一化固有频率为0.8时,随着光源相干性更接近于完全相干光,成像系统频谱域一次谐波分量消失,仅剩直流分量.设计并搭建实验平台,利用50 line/mm的正弦振幅光栅进行实验研究,实验结果表明,当光栅归一化固有频率一定时,随着光源相干性增强,成像系统频谱域一次谐波分量消失,只有直流分量,实验结果与理论结果相吻合.

    成像系统光栅相干性偏振特性频谱分量

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    基于PnP-ADMM SOC平台的单像素高分辨成像系统

    黎淼张玲强王玺王晨燕...
    133-143页
    查看更多>>摘要：针对目前单像素成像系统实时成像环境压缩采样重构的噪声鲁棒性需求,实现了基于即插即用的交替方向乘子法(PnP-ADMM)非凸反演框架的单像素成像硬件系统.针对所建立PnP-ADMM反演重构算法采用3种降噪算子完成数值仿真,仿真结果表明,所建立单像素成像PnP-ADMM反演重构算法在采样率为12.50％及25.00％的条件下峰值信噪比可达24.82 dB及29.64 dB,结构相似性分别可达0.75及0.88.硬件系统实验结果表明,在采样率为25.00％的情况下,采用邻近算子、软阈值算子和全变分算子的PnP-ADMM片上系统(SOC)重构分辨率为256 pixel× 256 pixel的图像的耗时分别为0.369 s、0.303 s和0.681s,相比于仅使用ARM处理器分别提高了 141.9倍、172.1倍和80.3倍.在采样率为25.00％、成像距离为300cm条件下,所建立PnP-ADMM SOC单像素成像系统能够实现0.445～0.500 lp/mm的分辨率,具有较好的噪声抑制能力.

    成像系统单像素成像交替方向乘子法即插即用FPGA

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    基于深度残差神经网络的光场粒子图像测速粒子场重建方法

    傅梦希朱效宇张良许传龙...
    144-154页
    查看更多>>摘要：提出一种基于粒子重构卷积神经网络(PRCNN)模型的快速、高分辨率粒子场重建方法.首先,对原始光场图像进行子孔径图像提取,构建粒子三维分布-光场子孔径图像数据集;然后,建立网络模型,采用自定义的损失函数进行训练获取预测模型.通过粒子场数值重建以及圆柱绕流三维流场测量实验对所提方法的重建准确性等进行评价.结果表明:相比于传统的联合代数重建技术(SART),PRCNN可以有效缓解重建拉伸效应,使粒子场重建质量因子提高了 153.83％;基于GPU计算的PRCNN对单幅图像的重建时间仅为0.098 s,加速比达到3976.53;PRCNN与SART计算的速度场分布基本一致,在管道中心深度截面上,相对于平面粒子图像测速(PIV)测量结果,SART和PRCNN的平均相对误差分别为14.56％和12.92％.上述结果证明了 PRCNN用于光场PIV技术中实现准确的三维流场测量的可行性.

    测量光场成像粒子图像测速三维粒子场卷积神经网络三维重建

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    激光聚变靶丸冰层折射率与粗糙度表征技术研究

    徐兆锐刘东彭韶婧李欣明...
    155-162页
    查看更多>>摘要：惯性约束聚变装置对靶丸燃料层的均匀性要求严苛,检测系统需要具备折射率、厚度与粗糙度等参数的高精度表征能力.搭建了一套基于干涉与背光阴影成像技术的振镜扫描靶丸同步表征系统,并基于代数重构算法重建了靶丸冰层轮廓粗糙度与三维折射率分布.仿真与实验结果表明,轮廓粗糙度表征的相对误差优于2.2％,本文系统对多种靶丸结构三维折射率的重建结果平均值的相对误差均小于0.16％,这证明了表征技术的可靠性,为聚变靶丸制备工艺提供了有效的支撑.

    激光聚变靶丸振镜扫描干涉检测背光阴影粗糙度表征三维折射率分布

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    波片快轴角对空间调制偏振测量精度的影响

    张新新宁天磊刘丽辉李艳秋...
    163-170页
    查看更多>>摘要：空间调制偏振仪中光子空间分布特征与偏振信息的映射关系对检测的准确性有直接影响,而该映射关系由光学元件的Mueller矩阵决定.系统分析了波片快轴角度对空间调制偏振测量精度的影响,采取仪器矩阵条件数优化的方法确定最佳波片快轴角度,进一步从仿真和实验两个方面进行验证,结果表明,波片快轴设置为水平状态时检测精度最高且最稳定.该工作为弱光场的高精度偏振检测提供了理论和实验依据.

    测量空间调制弱光场Stokes矢量波片快轴角偏振检测

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    工作空间测量定位系统参数模型建立方法

    郑书彦林嘉睿滕明鑫张饶...
    171-180页
    查看更多>>摘要：针对工作空间测量定位系统扫描光面相较于理想平面存在变形的问题,利用高精度转台对扫描光信号进行细分采样,通过对比旋转激光扫描时间,建立了面型变形信息和仪器原始观测量之间的映射关系,从而准确评估了扫描光面型,并分析了该评估方法的误差影响因素.根据面型评估结果,研究了基于差分进化算法确定最佳分割角度的分区平面模型建立方法,并设计实验对模型拟合效果及测量精度进行了评价.实验结果表明,采用本文方法评价扫描光面型更加准确,新参数模型的拟合效果及测量精度也有明显提升.

    测量工作空间测量定位系统大尺寸测量参数模型差分进化算法

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    纳米尺度下基底弯曲曲率对飞秒激光与银纳米结构作用的影响

    林卿任乃飞夏凯波郭新年...
    181-191页
    查看更多>>摘要：针对曲面沉积基底影响银纳米粒子近场增强、介导效果的问题,设计了一种沉积在曲面基底上的Ag/SiO2芯/壳纳米结构模型,对该纳米结构介导飞秒激光击穿介质过程中涉及的电磁场、双温模型、等离子体等物理场进行了耦合计算.结果表明,银纳米粒子沉积基底的弯曲曲率及其空间分布影响银纳米粒子的近场增强效果,进而影响飞秒激光对纳米粒子邻域介质的击穿能量.在此新型纳米结构的介导下,环境介质水在被电离击穿时,银纳米粒子芯部未达到熔点,理论上可保持完整,这对于银纳米粒子在实践中的重复利用有重要意义.

    激光诱导击穿飞秒激光银纳米结构近场增强曲面沉积基底

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    双沟道H+离子注入1550 nm高效率低噪声DFB激光器

    邢政穆忠如孙天玉张宝顺...
    192-197页
    查看更多>>摘要：采用具有良好温度特性和高微分增益的AlGaInAs作为量子阱材料并进行有源区优化,通过双沟道和H+离子注入结构来限制电流的横向扩散,制备出1550 nm高效率低噪声单模AlGaInAs/InP分布式反馈(DFB)激光器.室温连续工作模式下,激光器的阈值电流小于40 mA,注入电流为200 mA时的斜率效率大于0.35 mW/mA,输出功率大于60 mW,相对强度噪声低于-160dB/Hz,洛伦兹线宽小于200 kHz,该器件具有较高的斜率效率和良好的噪声抑制特性.

    激光器斜率效率相对强度噪声

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