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期刊信息/Journal information
激光与光电子学进展
激光与光电子学进展

范滇元

月刊

1006-4125

lop@siom.ac.cn

021-69918222

201800

上海市嘉定区清河路390号（上海市800-211信箱）

激光与光电子学进展/Journal Laser & Optoelectronics ProgressCSCD北大核心CSTPCD
查看更多>>本刊由中科院上海光学精密机械研究所和国家惯性约束聚变委员会联合主办。旨在关注科技发展热点，报道高新技术前沿，追踪科技研发动态，介绍科学探索历程；展示最新科技产品，汇萃时尚科技讯息。
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    基于自适应小波阈值的φ-OTDR系统去噪算法研究

    万东辉万生鹏喻俊松
    105-112页
    查看更多>>摘要：相位敏感型光时域反射仪(φ-OTDR)有着灵敏度高、抗电磁干扰、传输距离长等优点，在轨道交通、管道监测、海洋声信号检测、周界安防等领域都有着广泛的应用。然而，φ-OTDR系统的性能容易受激光器噪声、平衡光电探测器噪声、掺铒光纤放大器噪声、环境噪声等因素的影响。在现有小波去噪算法的基础上，通过使用每层小波变换中的小波系数作为阈值计算的参数，提出了一种新的自适应阈值计算方法和连续性低误差小波阈值函数，并对新的小波阈值函数性能进行了分析。实验结果表明，与小波软、硬阈值去噪算法相比，所提出的改进自适应小波阈值去噪算法有更好的去噪效果。

    光纤振动传感去噪小波变换小波阈值

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    基于GS-PSK-LFM的光载太赫兹通感信号产生与传输分析

    候帅帅赵峰左延群钱强...
    113-125页
    查看更多>>摘要：高速率通信和高精度感知一体化是第六代移动通信标准(6G)网络的关键技术之一。提出一种基于相移键控(PSK)与线性调频(LFM)的光载太赫兹通信一体化信号产生与传输方案，利用几何成形(GS)技术以提高一体化信号的通信容量。理论分析基于GS-PSK-LFM通感信号的产生、传输、感知和通信原理，并对一体化信号的模糊函数进行了分析。基于MATLAB和VPI仿真环境，分别分析8PSK-LFM和GS-8PSK-LFM调制格式在4 Gbaud/8 Gbaud速率下通信和感知性能，以及不同直流(DC)偏移对通信和感知性能的影响。结果表明:所提出的一体化信号理论的峰值旁瓣比(PSLR)在4 Gbaud速率下高达10。5 dB，距离分辨率达到0。97 cm。在50 m的无线信道传输条件下，通信传输速率最高可达24 Gbit/s，误码率低于硬判决门限3。8×10-3。在相同误码率下，结合GS后通感信号光电探测器(PD)输入光功率相较于8PSK-LFM最大降低0。43 dB。当DC偏移量为1时，通信性能和感知性能达到平衡。该方案在未来以感知为主的场景中可能会得到应用。

    通感一体化线性调频几何成形太赫兹光子学相移键控调制

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    基于分布式偏振分析的侧边抛磨光纤液压传感

    李芳冯亭郭纪琛姚晓天...
    126-133页
    查看更多>>摘要：提出一种利用侧边抛磨光纤(SPF)作为传感介质的液压传感系统，通过侧边抛磨在普通单模光纤(SMF)中引入双折射并形成传感单元，传感单元的光纤双折射可随着液体深度的改变而改变，利用偏振分析光频域反射技术对光纤后向瑞利散射光进行检测，通过基于全Mueller矩阵的分布式偏振分析进行信号解调，实现高灵敏度和高空间分辨率的双折射测量，从而建立液压和光纤双折射的传感关系。研究结果表明:光纤的侧边抛磨深度与双折射呈线性关系;随着液压的增大，传感单元光纤双折射呈现出先下降后上升的趋势，在抛磨深度为40 μm时，双折射下降和上升传感灵敏度分别为-1。34×10-8 RIU/kPa(RIU为折射率单位)和1。39×10-8 RIU/kPa。该技术可实现多点同时液压传感，也为分布式/准分布式液压光纤传感的实现提供了新思路。

    光纤传感器双折射侧边抛磨光纤分布式偏振分析

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    基于机器学习的空间目标激光测距信号识别方法

    郑妍昕朱炬波
    134-140页
    查看更多>>摘要：空间目标激光测距由于距离远，又是非合作目标，导致回波信号随时间呈非线性变化，严重制约了传统泊松方法的性能。因此，提出一种适用于激光测距非线性信号的识别方法。在特征构造方面，利用遗传算法，精细化构造了一组回波数据的数学特征，显著降低了所需训练样本的数量;在模型选择方面，采用随机森林模型，在训练速度较快的情况下，成功实现对回波信号和噪声的分类。对仿真和实测数据的综合分析表明，所提方法结果更优，从而验证了其有效性。

    测量激光测距特征构造随机森林信号识别

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    高反射率法布里-珀罗干涉腔平面镜设计及太赫兹波长测量

    廖文焘金尚忠李宏光郭宇烽...
    141-147页
    查看更多>>摘要：波长是太赫兹源的关键参数，法布里-珀罗(F-P)干涉法是太赫兹源波长测量的主要方法之一。采用高阻硅片作为干涉腔平面反射镜存在反射率低、适用频段窄和条纹精细度低等问题，无法满足波长高精度测量需求。通过在高阻硅片上镀周期性金属网栅的方式，设计加工了一组0。08～0。53 THz频段反射率在87%以上的干涉腔平面反射镜，搭建的F-P干涉仪对0。096 THz、0。14 THz雪崩源和0。315 THz肖特基源的波长进行了测量并获得了理想的测量结果，波长测量误差分别为0。16%、0。33%和0。54%。与高阻硅片的测量结果进行对比，干涉条纹精细度和透射峰半峰全宽得到了显著的提升。该金属网栅结构简单，便于加工制作，对于提高太赫兹波长测量精度和其他相关太赫兹器件研制具有重要参考意义。

    太赫兹波长法布里-珀罗干涉金属网栅精细度高反射率

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    基于激光跟踪仪的超大型圆柱壳体内径检测方法

    王正家丁聪闫昱霖程博...
    148-154页
    查看更多>>摘要：为了对超大型圆柱壳体内径进行高精度测量，设计了超大型圆柱壳体可视化检测系统，提出了一种基于噪声分类、双边点云滤波和圆柱特征拟合的超大型圆柱壳体内径检测方法。首先，采用激光跟踪仪获取超大型圆柱壳体点云数据，并将点云数据所含的噪声分为大尺度噪声和小尺度噪声，采用多种滤波算法去除大尺度噪声，使用改进双边滤波方法滤除小尺度噪声;然后，提出了一种圆柱特征拟合方法，实现了超大型圆柱壳体内径检测;最后，采集超大型圆柱壳体的真实点云数据进行实验验证。实验结果表明，相比于传统的皮尺检测法和滚轮检测法，所提方法能更精确地拟合圆柱体，拟合实验中所得圆柱壳体内径与实测值误差为0。21 mm，相对误差为0。003%，误差降低了一个数量级，检测耗时在15 s以内，提高了检测效率和检测精度。所提检测方法能为超大型圆柱壳体内径检测提供技术支持。

    激光跟踪仪圆柱拟合高精度测量工业测量

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    大口径球面镜透过率测量曲率半径补偿技术研究

    韩洁冰于信白素平鲁宣材...
    155-161页
    查看更多>>摘要：在惯性约束核聚变等高能激光系统中，大口径光学元件有着广泛的应用，而透过率是表征光学元件的重要参数，但目前对大口径球面镜透过率测量研究较少，因此提出曲率半径补偿技术，针对大口径球面镜透过率的测量进行研究。首先，采用光功率比值法，即双光束单探测器的测量方案;其次，为适应不同曲率半径的球面镜，通过建立数学解析解的方式，初步调整振镜的角度及位置，补偿曲率半径偏差，再根据监测装置探测光斑偏移量对曲率半径进行精细调整，并对测量不同曲率的球面镜时补偿效果以及对影响透过率的因素进行仿真分析;最后仿真结果表明，该系统可以对有效口径在Φ600 mm以内、曲率半径在1200 mm～∞范围内的球面镜透过率进行测量，测量精度可达到0。2%，满足测量需求。

    大口径球面镜曲率半径补偿技术偏转角透过率

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    基于3×3光纤耦合器高速FMCW激光信号瞬时相对频率的测量及非线性校正

    贡浩从王振川姚晓天郝鹏...
    162-169页
    查看更多>>摘要：提出一种基于3×3光纤耦合器的高速调频连续波(FMCW)激光信号瞬时相对频率测量方法，结合预失真校正方法实现了高速FMCW激光信号的非线性校正。首先，对基于3×3光纤耦合器的FMCW激光信号瞬时相对频率测量技术进行理论分析，干涉仪两臂延时差越大，测量瞬时相对频率的分辨率越高，但可测量最大扫频速度越小，如干涉仪两臂延时为6。67×10-8 s(光程差为20 m)时，测量最大扫频速度为7。5×1015 Hz/s。随后，搭建了基于3×3光纤耦合器实现高速FMCW激光信号瞬时相对频率测量系统，对扫频周期为22 μs、频率范围为820 MHz的FMCW激光信号进行了实验测量，并通过预失真非线性校正方法对其进行了非线性校正。由校正结果可知，FMCW激光信号残余非线性1-r2=2。6326×10-5，均方根频率误差为1。23 MHz。该FMCW激光信号瞬时相对频率的测量技术具有高速、高分辨率的优点。

    3×3光纤耦合器非线性校正调频连续波激光

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    应用于气体检测信号中的VMD-小波包分析降噪方法

    王印松蒋皓宸孔庆梅高建强...
    170-178页
    查看更多>>摘要：为提高可调谐半导体激光器吸收光谱学(TDLAS)技术的气体浓度检测精度，针对检测过程中二次谐波信号的电噪声、光学噪声等干扰问题，提出一种基于遗传算法(GA)优化变分模态分解(VMD)联合小波包去噪算法。首先，利用GA对分解模态层数K与惩罚因子α寻优，得到最优参数组合;然后，利用所得到的最优参数组合对二次谐波信号进行分解，得到一系列的本征模态函数(IMF);其次，使用皮尔逊相关系数选取出纯净信号与含噪信号，并利用小波包对含噪信号进行降噪处理;最后，对降噪后信号与纯净信号进行重构，得到去噪后的二次谐波信号。实验结果表明:与其他多种降噪算法相比，所提算法能够有效去除二次谐波信号中的噪声，有效降低外界噪声在检测过程中的影响，提高气体浓度检测精度。

    可调谐半导体激光器吸收光谱学二次谐波信号遗传算法变分模态分解小波包去噪

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    基于疲劳源孔隙的增材制造Ti6Al4V疲劳寿命预测

    谢沛东谢德巧周凯沈理达...
    179-187页
    查看更多>>摘要：近年来通过激光选区熔化(SLM)技术成形Ti6Al4V航空航天零件已成为热点。但SLM过程中产生的孔隙缺陷往往会导致零部件的疲劳破坏问题。利用试验设计方法获取了不同工艺参数组合下SLM成形Ti6Al4V零件时的疲劳寿命数据。通过SEM技术测量了疲劳试样中疲劳源孔隙的特征参数，并分析了各特征参数与疲劳寿命之间的关系。基于疲劳源孔隙特征参数，采用随机森林方法，搭建了SLM成形Ti6Al4V零件疲劳寿命预测模型。利用随机搜索和k折交叉验证的方法获得了模型最优参数组合。模型预测结果接近 1。5倍误差带，R2 误差和平均相对误差分别为 0。914和29。1%，表明本模型具有较高的预测精度。

    激光选区熔化Ti6Al4V疲劳源孔隙疲劳寿命机器学习

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