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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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    干扰环境下的大气偏振导航方法

    董万卷范之国金海红
    132-140页
    查看更多>>摘要：仿生偏振光导航可以利用大气偏振模式作为方向基准进行精确导航和定位,在大气偏振模式测量过程中,当太阳直射镜头或视野受到遮挡时,对大气偏振模式的测量会受到干扰,从而导致导航精度降低.为了减少这些受干扰区域对偏振导航精度产生的影响,提出了一种基于偏振角与偏振度信息的去干扰算法,并基于瑞利散射模型获取太阳子午线方向实现导航定向.实验结果表明,本方法不仅能够对受干扰区域进行准确划分,还能够提高偏振导航的精度.对于去干扰前航向角误差大于2.00°的数据,航向角误差平均值为5.37°,去干扰后航向角误差平均值为1.56°;对于去干扰前航向角误差小于2.00°的数据,航向角误差平均值为1.13°,去干扰后航向角误差平均值为0.59°.

    大气偏振模式偏振光导航图像聚类偏振角偏振信息干扰

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    北京地区气溶胶与水汽垂直廓线协变关系分析

    郭磐王佳男檀望舒陈思颖...
    141-149页
    查看更多>>摘要：了解气溶胶与水汽之间的动态关系对于揭示大气过程、评估环境变化及预测气候系统的响应至关重要.依据2023年北京地区激光雷达的连续观测数据,分析气溶胶后向散射比和水汽质量混合比廓线的相关性及变化规律.研究揭示了气溶胶和水汽在分布上的一致性及其协同变化特征,发现这种相关性受到季节、气团所处高度和其来源的显著影响.数据统计分析结果表明,在 0.2～1 km的垂直范围内,气溶胶后向散射比和水汽质量混合比廓线的相关系数超过0.9,表现出显著相关性.特别是来自西北部的气团中,两廓线的相关性高于其他来源.分层统计结果表明,随着高度的增加,两廓线的相关性逐渐减弱.分季统计结果表明,秋冬两季两廓线相关性高于春夏两季.该研究为理解大气中气溶胶与水汽的相互作用提供了新的视角,对于改善大气模型和气候变化预测具有重要意义.

    遥感激光雷达气溶胶水汽相关性

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    气溶胶激光雷达的指数迭代反演新算法与分析

    高迎春李仕春魏飞龙段海涛...
    150-158页
    查看更多>>摘要：针对单通道气溶胶激光雷达反演技术中的消光系数边界值问题,提出了基于指数迭代的气溶胶消光系数反演算法,以优化反演计算中的消光系数边界值.该算法利用4阶收敛的指数迭代法求解消光系数边界值与激光雷达回波信号之间的非线性方程,并通过Fernald法反演气溶胶消光系数.采用指数迭代结合Fernald法反演水平扫描数据和垂直定点探测数据,将Klett法和Mie-Raman法反演结果作为标准值,验证了指数迭代法的反演性能.数据分析结果表明,相比不动点迭代,指数迭代反演精度高,收敛速度快,迭代次数少,反演误差约为14%,迭代次数约为5,迭代时间约为9 μs,可快速准确地反演激光雷达水平扫描信号及垂直定点探测信号的消光系数边界值.

    激光雷达指数迭代大气消光系数边界值

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    光纤传感器应用于木质文物霉菌检测的研究

    郭萌萌陈焜石胜辉覃丹...
    159-168页
    查看更多>>摘要：为了实现木质文物表面霉菌生长过程的无损检测,提出了一种由1根发送光纤和6根倾斜面接收光纤构成的反射式光纤传感器.建立了光纤传感器检测理论模型,并对传感器结构参数对其灵敏度的影响进行了数值仿真,利用传感器对松木样品表面霉菌(桔青霉、长梗木霉)的生长过程进行了在线检测.研究结果表明,传感器能够准确获得松木表面培养的桔青霉和长梗木霉的识别特征峰,所在波长分别为261 nm和272 nm,霉菌生长高度与其吸光度具有良好的线性关系,对应的检测灵敏度分别是6.49×10-4 AU/μm和6.85×10-4 AU/μm(AU为吸光度单位).此外,采用相对质量分数为8%的氯化钠溶液处理木质文物后,可以抑制其表面霉菌的生长.所提出传感器能够对木质样品表面生长的霉菌进行准确识别,在木质文物霉菌防治领域有一定的应用前景.

    反射式光纤传感器木质文物光纤光谱霉菌灵敏度

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    基于深度学习的厄米-高斯光束模式分解

    彭姝郭旭联马天宝刘奎...
    169-174页
    查看更多>>摘要：厄米-高斯(HG)光束模式分解在量子通信和超分辨成像等领域有重要应用,基于深度学习的传统卷积神经网络可以基于单幅光强图实现光场的模式分解且系统构成较为简单.研究了基于新型网络架构Swin Transformer的HG光强图的模式分解和重构.实验上使用HG00、HG10、HG01、HG20、HG11和HG02共6个模(权重和相位是随机值)的叠加光场作为输出光场,通过采集、预处理输出光场强度图和训练网络,完成对输入光场的各阶HG高阶模的强度图像的权重和相位的估计.实验结果表明,当涉及6个本征模时,该方案的权重预测误差为0.05,相位误差为0.15.使用预测出的权重和相位对光强图进行重建,发现输入光强图和预测光强图的相似度很高.这项工作对大容量量子通信、空间量子测量以及超分辨成像具有一定参考意义.

    厄米-高斯光束模态分解深度学习非相干光束

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    基于剪切干涉仪和残差网络模型的光学轨道角动量的探测

    柳冠华周婧雯汤继鸿夏勇...
    175-182页
    查看更多>>摘要：涡旋光束的轨道角动量(OAM)在自由空间光通信中具有重要的应用前景.涡旋光束在传播过程中,大气湍流会影响对OAM模式的探测精度.提出并验证了在大气湍流条件下利用剪切干涉仪和残差网络模型(ResNet-50)来探测OAM模式.推导了经过剪切干涉仪的OAM光束的光场强度分布,给出了适合所提物理模型的大气湍流理论和残差网络模型,研究了训练样本数量对OAM识别准确率的影响和不同湍流强度条件下OAM识别准确率.研究结果表明,OAM光束在传播过程中,当其拓扑荷数l在-4～4范围内,计算机模拟的较弱大气湍流C2n=5×10-16 m-2/3时,OAM识别准确率为100%;较强大气湍流C2n=5×10-14 m-2/3时,OAM识别准确率为92%.

    涡旋光束轨道角动量剪切干涉仪空间光调制器机器学习

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    基于复振幅重构的大口径离轴光束质量测量系统

    吕浩然安岩胡立超李剑洪...
    183-190页
    查看更多>>摘要：激光通信光端机的光束质量测量对光端机的设计、装调和应用均具有重要意义.本文搭建了一种基于复振幅重构的大口径离轴光束质量测量系统.通过离轴抛物面聚焦获得光强信息和相对位置信息,接着求解强度传输方程重构聚焦光束的复振幅信息,以角谱理论获得光束在空间中的光场强度分布,从而实现光束质量M2 因子的快速测量.大口径离轴聚焦系统避免了光端机出射光束的口径限制,并以光学仿真的形式分析了系统对测量的精度要求.由强度传输方程求解相位为纯粹数值分析过程,不受聚焦光束光场变化幅度的影响.与基于ISO国际标准获得的结果对比,所得到的测量结果在精度上的误差可控制在4%以内.整个实验系统不需要搭建复杂的光学设备,避免了多次采样花费的时间,可以实现对激光通信光端机的快速、精确测量,为光端机的动态质量检测提供了技术手段.

    激光器与激光光学光束质量测量离轴聚焦系统复振幅重构角谱理论

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    基于卷积神经网络和激光超声的表面缺陷检测

    郭明泽张兴媛金桢玥
    191-200页
    查看更多>>摘要：针对激光超声检测中表面缺陷深度、角度定量识别的问题,提出一种基于深层卷积神经网络(CNN)和支持向量机集成学习的近表面缺陷检测新方法.首先,通过建立有限元模型模拟不同缺陷深度、角度的激光超声信号,然后利用小波变换对信号进行时频分析,获取带有时域和频域特征的时频谱图,最后将时频谱图输入深层CNN和支持向量机模型中进行缺陷深度、角度的预测.结果表明,所提模型能够对缺陷深度、角度进行高精度预测,回归系数保持在0.98以上,真实值与预测值的平均相对误差保持在13%以下,预测精度不仅优于集成学习中的单个网络模型,还优于常见的CNN神经网络模型和VRD集成神经网络模型.

    测量与计量激光超声有限元仿真小波变换神经网络

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    光散射反演光学元件缺陷的级联机器学习算法

    蔡炜滨吴飞斌李如意韩军...
    201-208页
    查看更多>>摘要：表面缺陷类型的判定和尺寸识别对于精密光学元件表面质量评价至关重要.针对利用角分辨散射信号反演表面缺陷结构特征参数时,传统反演算法在反演维度和尺度上存在的局限,提出一种基于决策树模型的级联机器学习反演算法.为了构建训练模型所需的数据集,基于时域有限差分(FDTD)法建立了角分辨散射系统的电磁仿真模型,通过仿真计算获得数据集.测试集数据的反演结果表明,所建立的算法分别以0.99的area under the curve(AUC)和平均0.932的R2实现缺陷类型和深度的预测,拓宽了反演维度,并且能够以平均0.997的R2在各缺陷深度尺度范围下实现缺陷宽度的准确预测,拓展了反演尺度.所提算法为精确定量分析光学元件表面的微小尺寸缺陷提供了新思路.

    测量与计量角分辨散射级联机器学习时域有限差分表面缺陷反演

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    改进二次归一化消除光源起伏影响

    高红波史谢飞王彭沈晓曼...
    209-213页
    查看更多>>摘要：为消除光学物体色度测量系统中光源起伏对测量结果的影响,提出一种改进的基于二次归一化系数的物体色度新算法并设计测量装置.以不改变原测量光路为原则,在原测量系统单色仪后端加装二次归一化测量装置,将光源发出的光按比例分割为测量和监视两路,实现测量光束向监视光束的二次归一,消除光源起伏对测量结果的影响.通过调节光源驱动电源的输出电流模拟光源起伏,对新旧方法进行对比实验.实验结果表明,新算法的测量相对误差不超过0.51%,有效提高了测量系统的稳定度和精度,可消除光源起伏对测量结果的影响.

    归一化物体色度光谱反射因数光谱透射比光源起伏CIE色度

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