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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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    两种基于激光雷达的水云反演方法对比研究

    张凯刘东李蔚泽孙瑶...
    168-175页
    查看更多>>摘要：介绍两种分别基于偏振米散射激光雷达(ML)与双视场高光谱分辨率激光雷达(HSRL)的水云反演方法，通过4个典型水云案例的反演结果对比了两者的性能表现。结果表明，两种方法对于水云消光系数的反演精度相当，而双视场HSRL方法的有效半径反演精度优于偏振ML方法。在牺牲一定算法效率的前提下，可以通过增大查找表格点分辨率以提高偏振ML方法的反演精度。因为HSRL分子通道信号强度较弱，双视场HSRL方法的反演稳定性更容易受到分子通道信号噪声干扰。这两种水云方法的评估将为后续基于激光雷达观测水云的仪器与算法发展提供重要参考。

    大气光学激光雷达水云多次散射效应光学及微物理特性

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    独立成分分析方法在水下激光雷达中的应用

    王振樊超阳杨苏辉刘欣宇...
    176-183页
    查看更多>>摘要：采取有效方法去除回波信号中的散射噪声可以显著提高水下激光雷达系统的测距精度和成像质量。将快速独立成分分析(FastICA)方法应用到水下激光雷达系统，利用盲信号分离(BSS)算法中的独立成分分析(ICA)方法去除水下激光雷达回波信号中的散射噪声，基于目标回波和后向散射信号的四阶统计量差异分离目标回波和后向散射噪声，有效提高了系统测距精度和成像质量。

    海洋光学水下激光雷达独立成分分析后向散射

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    全光纤收发同置激光雷达放大自发辐射噪声标定方法

    强蔚王冲薛向辉
    184-190页
    查看更多>>摘要：为了提高全光纤收发同置激光雷达系统性能，并考虑望远镜镜面反射率和激光器出射光功率变化的影响，提出一种标定放大自发辐射(ASE)噪声的方法，通过收发分置激光雷达系统与收发同置系统接收的后向散射信号的比对，给出ASE噪声的距离变化函数，并利用该函数对收发同置系统的ASE噪声进行处理，有效地抑制了 ASE噪声的影响。利用所搭建的实验系统验证了所提方法的合理性，并利用反演得到的大气消光系数对结果进行了验证，实验结果表明，所提方法可以有效地提高收发同置系统的探测性能。

    大气光学标定方法ASE全光纤激光雷达

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    大气湍流中两条相关刃型位错的相互作用

    陈海涛杨华军高曾辉刘学琼...
    191-201页
    查看更多>>摘要：为了探究部分相干光束携带的两条相关刃型位错在大气湍流中的相互作用，提出了相关刃型位错的概念。基于扩展的惠更斯-菲涅耳原理，推导出了携带两条相关刃型位错的高斯-谢尔模光束在大气湍流中的交叉谱密度表达式，并讨论相关刃型位错在自由空间和大气湍流情形下的相互作用特点。研究表明:该光束携带的相关刃型位错因不稳定在传输中消失，但随着光束传输，有相关涡旋或刃型位错出现。由于光束传输中伴随相关涡旋的产生和消失，光场中相关光涡旋的数目会发生变化。两条相关刃型位错在自由空间和大气湍流中的相互作用规律并不相同。该研究结果对深入理解相关奇点光束在大气湍流中的传输特性并寻找其潜在应用有一定的参考价值。

    奇点光学部分相干光相关奇点大气湍流

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    基于拉曼光谱的海水温度与盐度同步测量方法

    董睿叶旺全桂斌陈宇...
    202-212页
    查看更多>>摘要：海洋极端环境如热液、冷泉区高空间梯度的海水温度与盐度测量对研究海洋地质活动及物质循环有着重要的意义。传统的温度与盐度探头难以获得高空间分辨率的温度与盐度同步数据，而基于拉曼光谱和温度与盐度的相关性进行非接触探测可有效实现温度与盐度的同步测量。首先，利用Levenberg-Marquardt方法将拉曼光谱分解得到5个高斯子峰，利用子峰各自携带的峰高、峰宽，以及峰位等特征信息作为训练特征，结合偏最小二乘回归(PLSR)、最小绝对收缩和选择运算符(LASSO)回归等机器学习方法进行训练;然后，采用Stacking集成学习模型对多个学习器进行模型融合，获得温度与盐度同步标定模型。结果显示，提出方法对温度的同步预测均方误差EMs为0。23 ℃，对电导率(盐度)的同步预测均方误差EMS为1。63 mS/cm。相较于单个子学习器以及单独引入的深度学习模型所预测的结果均有一定的提升。结果验证了拉曼光谱分解子峰同步预测海水温度与盐度的可行性，在深海极端环境探测领域具有一定的应用前景。

    拉曼光谱海水温度与盐度谱峰分解Stacking集成学习

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    水面高动态范围场景分焦平面偏振成像的自适应增强方法

    王美淑杨建国金伟其裘溯...
    213-223页
    查看更多>>摘要：在户外真实场景的水域成像过程中，太阳光经水面反射会形成强部分偏振耀光，水域场景通常伴随亮度变化范围大难以清晰成像的问题。本文提出了一种名为"WP-HDR"的基于分焦平面可见光偏振相机抑制太阳耀光实现水面场景高动态范围成像的方法。通过偏振处理抑制高强度水面耀光，Otsu算法与滤波配合实现对区域的分割，最后通过自适应线性融合实现对过暗部分的增强。实际场景的实验结果表明，处理后得到的高动态范围图像中，水面耀光得到了有效的抑制，背景和目标细节的轮廓信息更清晰，复合对比度、标准差和平均梯度均得到显著改善。本文提出的复合对比度可同时体现耀光抑制程度和暗目标清晰化程度，在本文的实验结果中最高可提升三倍。实验证明本文所提方法可用于强反射干扰下的水面成像以及水域目标的识别。

    图像处理大气与海洋光学水面偏振成像高动态范围成像自适应线性增强

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    基于混合神经网络的紫外光散射信道盲均衡方法

    赵太飞孙玉歆潘飞翔张爽...
    224-233页
    查看更多>>摘要：针对非直视无线紫外光通信受大气散射等多种因素影响而存在严重的脉冲展宽和信号衰减的问题，本文提出了一种基于混合神经网络的紫外光散射信道盲均衡方法。该方法将长短期记忆递归神经网络(LSTM)和深度神经网络(DNN)相结合，把接收信号视为时间序列，不依赖先验的信道知识，充分利用LSTM强大的时间记忆序列学习能力提取接收信号特征，从而恢复原始信号。仿真结果显示，信噪比大于11 dB时，本文算法的误码率相较最小均方算法和递归最小二乘算法可降低1～2个数量级，均方误差可降低0。5个数量级以上;与单一的DNN相比，本文算法的均衡性能也有显著提升。信噪比等于11 dB时，其误码率和均方误差分别降低了 81。0％和27。8％，证明提出的混合神经网络具有更强的噪声抑制能力。

    无线紫外光信道单次散射神经网络盲均衡脉冲展宽

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    多角度偏振成像仪的海洋场景定标与水色反演

    潘雨薇陈晶晶孙亮张鹏飞...
    234-244页
    查看更多>>摘要：为拓展陆地生态系统碳监测卫星多角度偏振成像仪(DPC)的应用领域，首先对其进行海洋场景可见光波段的瑞利散射定标，而后采用Terra星中分辨率成像光谱仪(MODIS)光学厚度产品结合查找表的方法估算大气程辐射，并进行大气校正，最后采用辐射定标前后DPC的443、490、565 nm波段作为叶绿素a(Chl-a)反演的输入。选择2022年8月22日探测的澳大利亚西北部海洋区域作为反演区域，并利用MODIS在相同区域、日期的水色反演数据做真实性检验。检验结果证实定标后DPC测量的Chl-a质量浓度与MODIS数据之间相关性有所提升。

    海洋光学叶绿素质量浓度辐射定标反演算法波段比值法查找表遥感

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    观测约束下的煤矿区吸光气溶胶特性模拟研究

    关萝尧Cohen Jason Blake秦凯王硕...
    245-255页
    查看更多>>摘要：利用黑碳仪、光学粒度仪和太阳光度计在山西省长治市煤矿区开展连续实地观测，结合"核-壳"假设下的米散射模型，对煤矿区吸光气溶胶光学特性进行建模，提出一种基于多源地基观测快速反演吸光气溶胶单次散射反照率(SSA)的方法，并通过使用吸收Angstrom指数对模拟结果进行约束，分析了不同混合状态下吸光气溶胶光学特性的变化规律。结果表明:1)煤矿区吸光气溶胶粒径分布与污染条件相关，重度污染条件下粒径较大，中度污染条件下粒径较小，其中不同污染条件均在0。28～0。3 μm等较小粒径区间内存在峰值，这表明排放源对粒径分布有重要影响;2)基于"核-壳"假设的米散射模型可以模拟不同混合状态下吸光气溶胶的SSA，以440 nm粒径为例，在均匀假设下SSA为0。43～0。72，在非均匀假设下SSA为0。41～0。65，这表明使用多波段、多粒径信息可以更准确地获取吸光气溶胶光学特性;3)吸收Angstrom指数只能在部分粒径区间与SSA相匹配，且无法应用至较大粒径区间，表明通过吸收Angstrom指数评估吸光气溶胶SSA的方法会产生偏差，应综合考虑粒径分布、混合状态和波长对其产生的影响。

    单次散射反照率吸光气溶胶米散射模型煤矿区

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    浮游植物光化学量子产率双波段可变脉冲光诱导荧光测量技术

    董鸣殷高方赵南京贾仁庆...
    256-263页
    查看更多>>摘要：以蓝藻门铜绿微囊藻和绿藻门蛋白核小球藻为研究对象，提出了浮游植物光化学量子产率双波段TPLIF测量技术。采用红蓝双波段脉冲激发，以反应中心关闭比例达到99％为判断条件，自适应调整饱和激发光波长和光强度，通过拟合饱和激发下单周转荧光动力学曲线获得光化学量子产率。结果表明:双波段激发模式能够同时饱和激发不同门类的浮游植物，光化学量子产率测量误差显著低于单波长模式，在双波段激发模式下，测量纯种藻的光化学量子产率最大误差由单波段激发模式的26。50％降低至1。12％，测量混合藻的光化学量子产率最大误差由14。02％降低至0。94％。该研究为不同门类浮游植物光化学量子产率的准确测量提供了一种重要的技术手段。

    海洋光学可变脉冲光诱导荧光技术双波段光化学量子产率荧光饱和参数荧光动力学

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