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光子学报
光子学报

侯洵

月刊

1004-4213

photon@opt.ac.cn

029-88887564

710119

西安市长安区新型工业园信息大道17号47分箱

光子学报/Journal Acta Photonica SinicaCSCD北大核心CSTPCDEI
查看更多>>本刊为学术月刊。宗旨是展示光子学的新理论、新概念、新思想、新技术和新进展，反映代表本学科前沿并具有国内外先进水平而为国际上关心的最新研究成果，促进国内外学术交流和讨论，加速科学技术进步。主要刊登本学科的学术论文、研究简报、研究快报。内容涉及光学，及其量子光学、瞬态光学、光电子学、光物理、光化学、光生物学、生物光子学、光医学、光通信、光传播、光传感、光计算、光神经网络、集成光学、信息光学、导波光学、非线性光学、高速摄影、智能光仪、微尺度光子技术、光装置中的电子学、力热声电磁核的光效应与光的力热声电磁核效应、光子功能材料、光子自身相互作用、光子的时空特性与结构、光子的经典与非经典效应等。本刊载文已被国内外多家数据库收录，并被国际检索刊物SA、EI、CA、PЖ作为源刊使用。
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    基于空间耦合传输方法的FBG传感器转子涡动测温误差及其影响因素研究

    陈思彤黄俊斌顾宏灿姚高飞...
    104-119页
    查看更多>>摘要：针对电机转子涡动对光纤光栅温度监测系统精度产生的影响，采用光纤光栅(FBG)的传输矩阵理论和自聚集透镜的耦合损耗理论，建立了涡动条件下FBG扫描光谱模型，结合相关试验，研究了扫描光谱的畸变规律及系统测温误差的影响因素。结果表明:涡动导致扫描光谱反射峰发生偏移、3 dB带宽减小，通过协调涡动频率和解调仪扫描频率，使准直器间耦合损耗周期达到FBG光谱扫描时间的10倍以上(q>10)是保证较低测温误差的关键;同时，质心法对剧烈涡动条件下扫描光谱的寻峰效果明显优于高斯曲线拟合法。随着转子端面处的径向位移幅值或轴线偏角幅值的增大，系统的测温误差先缓慢地增大、后剧烈地增大;随着椭圆形轴心运动轨迹轴比的增大，测温误差先剧烈地增大、后缓慢地增大至稳定。当转子径向位移幅值小于200 μm、轴线偏角幅值小于0。167°时，在轴比等于3、q值等于10条件下，15次采样试验反映出质心法和高斯曲线拟合法分别令系统的测温误差从2。9℃降低至0。6℃和1。1℃，为监测系统的应用与测温精度的预估提供了依据。

    光纤光栅温度传感器转子温度监测系统转子涡动畸变光谱测温误差

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    基于Sagnac干涉计谐波游标效应的光纤温度传感器

    杨玉强张钰颖李雨婷高佳乐...
    120-129页
    查看更多>>摘要：提出一种基于双萨格奈克(Sagnac)干涉计谐波游标效应的光纤温度传感器，在该传感器中，传感干涉计中熊猫光纤的长度约为参考干涉计中熊猫光纤的整数倍。理论分析与实验结果表明，当游标放大倍率相同时，基于谐波游标效应和基于普通光学游标效应的双Sagnac干涉计具有相同的温度灵敏度，但谐波游标效应对应的熊猫光纤长度失谐量明显大于普通光学游标效应，且阶数越高对应的失谐量越大。由于失谐量越大，游标放大倍率越容易控制和实现，因此，从制备角度上讲，谐波游标效应明显优于普通光学游标效应。该研究可为后续光学游标效应的研究提供重要参考。

    光纤传感器Sagnac干涉计谐波游标效应普通游标效应温度传感

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    基于悬挂式FBG的螺栓连接微小扭矩检测

    饶春芳陈鹏胡友德詹学峰...
    130-138页
    查看更多>>摘要：将光纤布拉格光栅通过尾纤悬挂在带螺栓连接的结构件表面，使用结构动态检测法测试螺栓连接结构的扭矩。测试中，在待测结构件上产生周期性的振动，在振动的作用下尾纤中产生周期性应变，它作为波源在刻有布拉格光纤光栅的光纤中形成应力波，布拉格光纤光栅感知应力波形成测试信号。在识别过程中，首先使用经验模态分解方法对测试信号进行分解以去除不平稳分量及噪声，然后提取信号的有量纲和无量纲特征值，最后将这些特征值输入基于支持向量机的识别系统。结果表明，该方法识别正确率达97。2%，扭矩识别能力在N·cm量级。本研究开拓了一种新的螺栓连接状态的检测方法，尤其适用于小质量结构中微小扭矩的检测。

    螺栓扭矩识别结构动态检测悬挂式光纤布拉格光栅经验模态分解支持向量机

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    基于分数阶时域Talbot效应的宽带射频信号实时频谱分析

    杨波赵雷杨淑娜池灏...
    139-145页
    查看更多>>摘要：提出一种基于分数阶时域Talbot效应的宽带射频信号实时频谱分析方案。该方案基于采样和色散结构，实现射频信号频率到光脉冲时间间隔的映射。通过预先经过一个满足分数阶时域Talbot距离的色散元件，光脉冲在采样之前的重复频率发生倍增。利用分数阶时域Talbot效应，可以显著提升系统的频率测量带宽。实验结果表明，利用9阶分数阶时域Talbot效应，实现29。7 GHz带宽内单音和双音射频信号的实时频谱分析。数值仿真结果进一步验证了该方案能够有效分析频率快速变化的宽带射频信号。该方案结构简单、带宽大、可实时处理，有望应用于电子对抗、宽带雷达、认知无线电等场景。

    频谱分析光子辅助射频频谱分析实时傅里叶变换Talbot效应分数阶时域Talbot效应

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    基于银膜的自准直光纤法布里-珀罗腔设计及声源定位研究

    郭一霖李一豪罗彬彬邹雪...
    146-157页
    查看更多>>摘要：提出一种基于银膜的自准直外腔式光纤法布里-珀罗(EFPI)干涉仪声传感器阵列，用于中低频声信号的检测以及二维平面声源定位。传感器阵列由三个相同结构的EFPI组成，结构简单、制作简便。银膜的应用和准直器的引入提高了传感器的声压灵敏度，扩大了声源定位范围。实验结果表明:单个传感器声压灵敏度为185 mV/Pa，最小可探测声压为52。7 µPa/Hz1/2@500 Hz。在声源指向性实验中，声源设置在传感器正前方时，其声压灵敏度达到185 mV/Pa，声源设置在传感器侧面(90°，270°)时，其声压灵敏度衰减仅为4。5%。传感器阵列结合到达时间差技术，成功实现高精度的声源定位，系统的理论空间分辨率为0。71 cm，最大定位误差不超过2。8 cm，定位范围为200 cm×200 cm，具有成本低、实用性高等优点。

    光纤声传感器法布里-珀罗谐振腔自准直器声源定位到达时间差

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    月球直射辐照度仪同光轴装调及传递定标

    王鑫蕊李新潘琰李萍...
    158-170页
    查看更多>>摘要：采用激光水平仪与平面反射镜相结合的方式，在实验室模拟月球对追踪相机与探测镜头进行同光轴装调，避免未同光轴导致测试不到信号或者信号太小造成数据不准确的问题，实验结果显示实验室同光轴装调误差在±0。03°以内。为保证仪器定标系数的准确性，采用已溯源于国家计量基准的标准灯传递定标微光灯的方式，利用激光测距仪与激光水平仪、平面反射镜相结合的方式保证传递定标精度，解决了直接使用标准灯定标带来的探测器非线性响应误差和长定标距离误差的难题。为地基对月观测仪器建立高精度的月球辐射模型提供了一种思路与解决方法。

    辐射定标月球直射辐照度仪激光水平仪同光轴传递定标

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    基于幂加权最小二乘拟合的红外相机辐射定标方法

    金占雷晋利兵张九双徐丽娜...
    171-186页
    查看更多>>摘要：分析了现有线性度计算方法的不足，提出基于偏差/测量值的新线性度评价方式，通过该方式最小二乘拟合的低端温度偏差比高端大一个数量级，并采用加权拟合提高系统响应线性度。在分析不同光谱的温度和辐亮度拟合函数基础上，提出一种基于辐亮度倒数幂加权最小二乘线性拟合的地面和星上辐射定标方法，确认最佳权重幂次，建立了幂次n=1的加权最小二乘拟合外黑体线性定标方程、内黑体线性定标方程、内外黑体辐亮度转换模型。针对星上内黑体高精度两点定标建立了基于加权最小二乘拟合内外黑体辐亮度转换模型;针对星上黑体发射率退化提出了基于恒星定标的红外相机星上内黑体辐亮度定标修正方法，建立了外黑体辐亮度、内黑体辐亮度和恒星辐亮度转换模型。采用加权线性拟合后，积分时间10 ms的低温端外黑体反演偏差由1。63 K下降到0。52 K，内黑体偏差反演温度偏差由0。83 K下降到0。39 K，系统响应线性度明显提升。

    红外遥感辐射定标线性度幂加权最小二乘拟合

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    钬离子掺杂氟氧钇亚微米晶的荧光量子化表征与温度传感特性研究

    赵昕于婧李德胜林海...
    187-197页
    查看更多>>摘要：采用水热合成法和高温煅烧法相结合制备了Ho3+/Yb3+共掺杂三方晶系的YOF亚微米晶体，该晶体具有较强的量子产率和良好的灵敏度。在977 nm激光泵浦下对晶体颗粒的上转换发光性能进行表征，利用荧光光谱测试系统绘制出样品的光谱功率分布。计算了光量子数分布和量子产率等绝对荧光参量。展示了在303～433 K温度范围内的荧光上转换发光性能并计算了灵敏度。测试结果表明，在977 nm激光激发下泵浦功率密度为73 mW/mm2 时，总光通量达到3。35 mlm，Ho3+的绿光和红光的量子产率分别为 2。97×10-5 和 1。40×10-5，较高的量子产率确保了足够的荧光强度来实现温度反馈。在303 K时有最大相对灵敏度为0。437%K-1，当温度升至433 K时相对灵敏度仍能保持在0。331%K-1。因此Ho3+/Yb3+共掺杂YOF亚微米晶体作为一种高效发光和高温度灵敏度材料为温度传感领域提供了一种潜在的选择。

    稀土掺杂YOF亚微米晶体上转换光子定量量子产率实时温度反馈

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    掺钨VO2纳米粉双相界面自组装成膜及微结构的光学性质

    周杨洋姜佳彤张笑然田梦杰...
    198-208页
    查看更多>>摘要：VO2 的相变温度68℃限制了其在室温环境中的应用和安全性，采用W6+离子掺杂的方法可有效降低VO2相变温度。利用涂有真空硅脂的聚苯乙烯模具和添加表面活性剂的WxV1-xO2纳米溶液，在玻璃基底上通过双相界面自组装方法将水热法合成的WxV1-xO2纳米粉末制备成薄膜，在此基础上加装直径 1 μm的聚乙烯线制备WxV1-xO2/glass微结构。直接观察到液/固双相界面上毛细管流的运动过程，以及微结构两侧对称出现半月形的现象。液-固-气系统复杂的动态变化的过程，遵循流体动力学和热力学的规律。X射线衍射表征结果表明，自组装WxV1-xO2薄膜为多晶结构，主要成分为M相VO2和少量钒的其他价态氧化物及少量钨钒的氧化物(WVO4);近红外透过率测试显示WxV1-xO2/glass薄膜随温度变化规律与理论模拟计算的趋势吻合;其温度-透过率曲线"突变"特性优于旋涂法制备的薄膜;可见光的微结构衍射图样类似光栅衍射图样，表明此种薄膜和微结构制备方法可行。研究结果可应用于防护涂层制备和微结构光学调控领域。

    薄膜微结构掺钨二氧化钒双相界面自组装光学透过率衍射图样

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    一种全局低偏的视觉/惯性/弱定位辅助融合导航系统

    徐宇枫刘沅秩秦明辉赵辉...
    209-220页
    查看更多>>摘要：以视觉惯性为核心的导航技术在长期运行工况下误差会不断累积，进而产生严重的轨迹偏移。针对该问题，提出一种全局低偏的视觉/惯性/弱定位辅助融合导航系统。该系统以视觉惯性里程计高频率、高局部精度特性为基础，在室内外不同场景中，提供可选的全局信息辅助方案，融合卫星导航原始信息、超声基站测距信息以及视觉靶标定位辅助信息，实现室内外一体化全局低偏导航。搭建数据平台采集现实数据，基于激光点云匹配方法生成轨迹真值，将本文方法与VINS-Mono方法和ORB-SLAM3方法进行导航精度评估对比，证明所提出的系统在全天候室内外不同光照环境中鲁棒性最好，在局部和全局都具备最优的导航精度。

    视觉惯性里程计全球卫星导航系统超声定位视觉靶标室内外一体化

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