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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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    基于星载激光雷达双通道信息的气溶胶消光系数廓线反演算法研究

    秦荣荣姚微源王宁张贝贝...
    108-118页
    查看更多>>摘要：星载Mie散射激光雷达是当前应用最为广泛的获取全球尺度气溶胶剖面信息的探测设备。然而，大气气溶胶类型多样，通常假定气溶胶遵循特定模式并以此为先验，从而实现从激光雷达信号反演气溶胶消光系数廓线，但这一定程度上会影响反演精度的进一步提升。鉴于此，提出了一种基于星载激光雷达双通道信息的气溶胶消光系数廓线的迭代反演优化算法。该方法首先在给定的先验气溶胶模式下获得初始消光-后向散射比(即激光雷达比)，并基于此分别反演两个通道的气溶胶消光系数和光学厚度。同时借助构建的气溶胶光学厚度与气溶胶质量柱总量之间的关系，得到两通道独立估计的大气气溶胶质量柱总量。最后以两通道大气气溶胶质量柱总量相同为约束，实现仅依赖激光雷达数据的激光雷达比及气溶胶相关光学参数的迭代优化。由于双通道激光雷达观测的限制，该方法适用于两种类型气溶胶混合下的反演，利用内蒙古包头地区的多年气溶胶背景场，对反演模型的精度和适用性进行了评估。与采用经验估算激光雷达比的Fernald方法反演结果相比，所提算法反演的气溶胶消光系数廓线在532 nm和1064 nm通道的平均精度分别提高了21。16％和3。00％。此外，还将该方法应用在CALIOP数据中，进一步验证了该反演模型的应用潜力。

    Mie散射激光雷达双通道信息气溶胶消光系数激光雷达比迭代反演

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    基于局域表面等离激元效应的石墨烯光电探测器光吸收性能的研究

    徐琦霖孙科学
    119-124页
    查看更多>>摘要：为了解决硅纳米线光电探测器光吸收率较低的问题，构造了一种六边形硅纳米线结构的光电探测器，并在该结构上覆盖零带隙的石墨烯，同时加入Au光栅，最后利用COMSOL软件对器件结构进行建模分析。研究表明，在0。5～1。5μm光波段范围内，石墨烯的覆盖和Au光栅的加入能有效提升器件的光吸收性能，并且石墨烯与Au光栅的厚度均对该器件性能有所影响。

    纳米线光电探测器光吸收率石墨烯LSPR效应COMSOL软件

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    钙钛矿滤光片阵列计算重构型光谱探测器设计

    谭琦川曾鹏杨喆淇
    125-132页
    查看更多>>摘要：光谱探测器是用来分析光线各个波长组分强度的仪器，在基础科研、工业生产和日常生活中应用广泛。常用的基于色散元件的光谱探测器通常有难以进一步优化的尺寸和质量，并且色散元件精密，不能满足微型化、低成本的发展趋势。利用旋涂法制备一系列具备不同可见光吸收特性的Cs0。1MA0。9PbX3(X为Cl、Br、I)钙钛矿薄膜，将其组合成滤光片阵列，结合互补金属氧化物半导体传感器构造计算重构型光谱探测器;针对光谱探测器滤光片阵列响应特点，利用非负Tikhonov正则化约束法对光谱进行重建;最后对设计的光谱探测器进行测试验证。所提光谱探测器在500 nm波长处具备27 nm的分辨率，在可见光范围内实现了一定的光谱分辨能力。

    光谱探测器微型化钙钛矿Tikhonov正则化约束滤光片阵列

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    快速响应的垂直结构二维钙钛矿光电探测器

    张海博冀婷何嘉玉石林林...
    133-140页
    查看更多>>摘要：制备基于二维钙钛矿(PEA)2(MA)4Pb5I16[PEA为C6H5(CH2)NH3，MA为CH3NH3]的垂直结构光电探测器，当二维钙钛矿薄膜厚度为280 nm时，器件的亮电流最大，500 nm处外量子效率达到90％，响应率达到0。37 A/W，探测率达到3。4×1012Jones(1 Jones=1cm·Hz1/2/W)。当二维钙钛矿薄膜厚度减小时，器件的响应时间没有持续减小，而在其厚度为80nm时器件的响应时间最短，这是受载流子渡越时间和钙钛矿薄膜质量双重影响下的结果。在二维钙钛矿薄膜厚度为80 nm的基础上，通过减小器件的有效面积，其最终实现了 113 ns的响应时间。本工作对推动低成本快速响应光电探测器的发展有着重要意义。

    光电探测器二维钙钛矿快速响应垂直结构

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    基于ISSA和GA-BiLSTM神经网络的光纤周界入侵事件识别

    马愈昭张婷婷朱庆啸李猛...
    141-151页
    查看更多>>摘要：为解决复杂多变环境下光纤入侵事件因噪声干扰识别困难、误报率高的问题，提出了基于改进的奇异谱分析和遗传算法优化的双向长短期记忆神经网络的入侵事件识别方法。首先，为了减少噪声对识别效果的影响采用改进的奇异谱分析法去噪，对入侵信号及其分量进行迭代奇异谱分析去噪，并利用信号贡献率的大小来确定信号重构的秩阶次，调节信号分量去噪的程度，实现光纤信号的去噪。然后，利用遗传算法优化神经网络结构参数，构建双向长短期记忆神经网络提取光纤信号空间特征，最后基于以上方法对攀爬、跑动、敲击、静态、大风、雨天6种实测信号进行入侵事件识别实验，实验结果表明，在双Mach-Zehnder光纤周界传感系统识别入侵事件过程中，改进的奇异谱分析相比普通的奇异谱分析，去噪信噪比有明显提高，平均信噪比提高了 12。79dB，平均均方根误差略有减少。遗传算法优化的双向长短期记忆神经网络较未优化神经网络平均识别率提高了 5。7％，识别准确率最高可达98。1％。

    光纤传感奇异谱分析遗传算法长短期记忆神经网络

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    基于改进深度残差收缩网络的分布式光纤声传感信号识别

    梁惠康谢浩燊黄红斌刘伟平...
    152-158页
    查看更多>>摘要：提出了基于新阈值函数的深度残差收缩网络(DRSN-NTF)，用于解决分布式光纤声传感(DAS)信号噪声强、识别难的问题。DRSN-NTF基于深度残差收缩网络(DRSN)，使用新阈值函数代替软阈值函数，使其更能发挥信号噪声处理和分类识别能力。使用DAS系统采集周界入侵事件的实验数据，并通过添加高斯白噪声的形式，设计了6组不同信噪比(0dB～5dB)的实验。对比了 4个模型的实验结果，由此考察DRSN-NTF的识别效果。结果发现:在强噪声的情况下，DRSN-NTF取得的平均测试准确率比DRSN高1。05％;随着信噪比的降低，DRSN-NTF的测试准确率高于DRSN的差值增大，表明DRSN-NTF在信号噪声处理和分类识别能力方面更强，能获得相对更高的识别准确率。因此，DRSN-NTF 更加适用于DAS信号识别。

    光纤光学光纤传感器模式识别深度残差收缩网络新阈值函数周界安防

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    基于分数阶傅里叶变换的分布式光纤振动识别

    孔小红张明管翰林蒋陵...
    159-164页
    查看更多>>摘要：针对当前分布式光纤振动传感对振动干扰事件的识别容易过拟合以及泛化能力不强的问题，提出了一种基于分数阶傅里叶变换(FrFT)的分布式光纤振动事件识别方法。采用FrFT对时域振动信号进行时频变换，相比传统的时域方法多了一个新的分析维度。相比传统时频域方法，该方法不仅解决了时间分辨率和频率分辨率相互制约的问题，还增强了时频数据的特征丰富度，更利于深度模型的学习，可有效防止模型过拟合。户外实地实验表明，FrFT方法的识别准确率达到98。5％，且在专门的泛化测试集上依然能保持98％以上的准确率。同时引入更可靠的评估指标f1-score(f1-score是精确率和召回率的调和平均数)来综合评估精确率和召回率，该方法识别各事件的f1-score均高于0。975。

    光纤传感分布式光纤传感分数阶傅里叶变换分布式光纤振动传感

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    基于超冷铒原子的双波长激光光纤相位噪声抑制

    廖文敏张思慧段玉青王杰...
    165-170页
    查看更多>>摘要：以超冷铒原子系统冷却光的基频光作为探测光，主动补偿激发铒原子赫兹线宽能级跃迁的激光在光纤传输中引入的附加相位噪声。在不影响原有被传输亚赫兹线宽激光(1299 nm)的情况下，将相近波长的宽线宽基频光(1166 nm)从光纤输出端反向注入，实施外差拍频探测并主动反馈补偿。当两个波长激光的光纤传输噪声基本一致时，可极大地抑制亚赫兹线宽激光在光纤传输中由于温度和振动等因素引起的各种相位噪声。主动补偿后传输激光的线宽从锁定前的14。6 Hz压窄到锁定后的11。6 mHz，光频传输的1000 s稳定度从1。6×10-16提升到6。5× 10-19，满足当前最高精度和稳定度光钟的光频传输需求。所发展的光频传送方案可作为被传输激光器功率不足或空间受限时的替代方案，也可用在单点对多点近距离传输网络中简化源端发送装置。

    光纤链路光纤相位噪声窄线宽相位噪声抑制光钟

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    基于超弱光纤光栅阵列的长距离传感系统

    罗志会向昊徐冰
    171-178页
    查看更多>>摘要：提出了一种基于超弱光纤光栅阵列的长距离传感系统。基于超弱光纤光栅的离散分布和高信噪比特点，采用分段采集的方法降低系统对数据缓存和计算能力的要求，利用ZYNQ(ZYNQ-7035 All Programmable SoC)嵌入式底层硬件实现对选定空间上10 km传感段的解调。采用OptiSystem软件仿真分析系统的功率预算，精准设计入纤脉冲光功率以及拉曼光纤放大器的配置，结合电路的动态分段增益，实现长距离传感系统中的功率均衡，并搭建实验系统予以验证。结果表明:系统工作距离可以达到50 km，传感信号的强度波动小于2。2dB，空间分辨率为1。5m，解调速度为0。3 Hz，远端的解调精度稳定在6 pm以内，温度测量精度为±0。15 ℃，应变测量精度为±5。5με。系统整体性能优于传统的分布式布里渊传感系统，且具有良好的可扩展性，在长距离光纤温度、应变感测上具有明显的技术优势。

    光纤布拉格光栅长距离传感光纤传感系统拉曼光纤放大器

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    基于注入锁定激光器和光相位补偿的相干解调方案

    张旭蕊王菊于晋龙苏学敏...
    179-184页
    查看更多>>摘要：提出一种基于注入锁定本地激光器和光相位补偿的相干解调方案。通过注入锁定恢复本振光(LO)，利用零差相干检测的方式对信号光进行解调，使用比例-积分-微分(PID)算法控制压电陶瓷(PZT)补偿光相位，使光相位差波动不超过±4。8°。实现了超密集波分复用无源光网络(UDWDM-PON)系统双用户400 Mbit/s伪随机二进制序列(PRBS)的调制、传输和解调，并进行了误码率(BER)测试。

    相干解调UDWDM-PON注入锁定PID控制光相位补偿

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