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中国激光
中国激光

周炳琨

月刊

0258-7025

cjl@siom.ac.cn

021-69918427

201800

上海市嘉定区清河路390号 上海800-211邮政信箱

中国激光/Journal Chinese Journal of LasersCSCD北大核心CSTPCDEI
查看更多>>本刊是我国唯一全面反映激光领域最新成就的专业学报类期刊。主要发表我国在激光、光学、材料应用及激光医学方面卓有成就的科学家的研究论文。涉及领域包括激光器件、新型激光器、非成性光学、激光在材料中的应用、激光及光纤技术在医学中的使用，锁模超短脉冲技术、精密光谱学、强光物理、量子光学、全息技术及光信息处理。
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    基于卡尔曼滤波器的快速反射镜改进自抗扰控制

    张程鑫孙崇尚吴佳彬张建强...
    175-183页
    查看更多>>摘要：四象限探测器存在较大测量噪声，严重影响快速反射镜(FSM)的跟踪性能和抗干扰能力。针对四象限探测器快速反射镜的控制问题，提出一种改进型自抗扰控制方法，利用卡尔曼滤波进行噪声滤波，扩张状态观测器负责系统状态和扰动的估计，并将观测出的总扰动加入卡尔曼滤波状态方程。最后，设计零相差跟踪控制器作为前馈控制器，并在dSPACE实验平台上进行控制性能实验与抗干扰能力实验。实验结果表明:改进型自抗扰控制器可以提高FSM的跟踪性能，以100 Hz正弦信号为例，相较于线性自抗扰控制和干扰观测器控制方法，跟踪精度分别提高了 20。99％和65。40％;对10 Hz正弦扰动的抑制能力分别提升了 35。36％和61。26％。所提改进型自抗扰控制方法可以在存在较大测量噪声的情况下实现对扰动的精确估计和抑制，有效提高FSM的控制性能。

    光通信快速反射镜自抗扰控制测量噪声卡尔曼滤波器

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    铒镱共掺光纤及其L波段放大性能研究

    何乐殷晓科陈阳褚应波...
    184-190页
    查看更多>>摘要：现有骨干网的流量需求急剧上升，拓展传输波段是提升现有光纤通信系统容量最直接有效的方式。其中，光纤放大技术是实现超宽带宽、超大容量、超长距离传输的关键。基于铒镱共掺光纤仿真模型，通过优化铒离子与镱离子的掺杂比例，实现了放大性能的提升。通过改进的化学气相沉积工艺，成功制备了铒镱共掺光纤，并研究了其L波段的放大性能。实验结果显示，在单级前向泵浦结构下，当输入信号功率为一15 dBm、包层泵浦功率为3 W时，该光纤的20 dB增益带宽为1565～1625 nm(60 nm)。证明了 940 nm多模泵浦方案有助于实现更高的电光效率和更好的泵浦温漂稳定度。

    光纤通信铒镱共掺光纤包层泵浦宽带放大

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    基于改进ShuffleNet V2的室内可见光指纹定位算法

    曲佳王旭东吴楠
    191-203页
    查看更多>>摘要：为增强室内可见光定位系统准确性及实时性，提出了基于改进ShuffleNet V2神经网络的可见光指纹定位算法。该算法使用参考节点的接收信号强度和到达角度作为联合指纹特征，并使用接收器坐标作为训练标签来创建指纹数据库。通过消融实验，改进了 ShuffleNet V2网络结构，将指纹数据库引入改进ShuffleNet V2网络训练，实现不同数据通道之间的信息交流，提高了神经网络的特征提取能力。为比较和分析其他多种可见光室内定位算法的性能，体现所提算法的技术优势，进行了仿真实验，在室内5m×5m×3m的定位场景下，提出的定位算法平均定位时间为174 ms，平均定位误差为2。30 cm，同时针对室内不同高度的定位精度也达到厘米级。

    光通信室内可见光定位ShuffleNetV2网络指纹定位接收信号强度到达角度

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    微弯光纤感知心动周期研究

    蒋治国马佳宁钱淑霞王超超...
    204-213页
    查看更多>>摘要：心动周期的检测对心血管疾病的诊断和分析有重要意义。该研究通过微弯光纤传感器获取心冲击图(BCG)以进行心动周期检测，主要包括BCG光纤感知、BCG波形提取和BCG特征识别三个过程。针对微弯光纤传感器采集的人体微弱振动信号，提出基于平滑先验滤波联合改进型变分模态分解的BCG波形提取算法，平滑先验滤波可有效抑制低频趋势项，结合中心频率与相关性分析的改进型变分模态分解可有效抑制高频噪声干扰，BCG波形主要特征能够完整保留;提出一种借助幅度特征、峰值时间间隔等先验信息定位特征峰的BCG特征识别算法，采集5位受试者的BCG-心电图(ECG)信号，以ECG的心动周期为标准，通过该算法从BCG中获取心动周期的误差的标准差最大为0。0287 s，平均心率的误差为0。69％，优于短时能量、模板匹配和均值聚类三种特征定位算法。该BCG波形提取和BCG特征识别算法能从微弯光纤传感器获取的微弱心肺振动信号中有效提取心动周期。

    光纤传感心冲击图心动周期特征识别

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    基于巴特沃斯特征函数的数字全息聚焦成像

    张瑞轩刘丙才岳鑫房鑫萌...
    214-223页
    查看更多>>摘要：全息干涉条纹与待测物体轮廓相互混叠，严重影响数字全息成像的聚焦效果。针对此问题，提出了一种基于巴特沃斯特征函数的数字全息显微聚焦成像技术。该技术通过优化巴特沃斯滤波算法中特征函数阶数以及截止频率，使其适应全息图频谱分布特征，有效阻挡低频通过，从而建立了可有效抑制全息干涉条纹的滤波模型;在此基础上，利用八邻域梯度算子，完成条纹抑制后全息图像的边缘检测，结合图像灰度梯度算法，完成自动聚焦。实验表明:相比未经处理的原全息图，经所提算法处理后计算得到的聚焦曲线更陡峭，灵敏度提升到原来的66。35倍左右，运行时间缩短了 54。78％，可有效提升数字全息显微成像的检测准确性。

    全息数字全息条纹抑制巴特沃斯低通滤波自动聚焦

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    集成透镜的多波段红外探测器组件封装技术

    陈俊林莫德锋蒋梦蝶朱海勇...
    224-232页
    查看更多>>摘要：多光谱探测器的小型化和集成化已成为红外探测器的发展方向之一。针对多波段探测器集成低温光学透镜的特点，提出了一种集成透镜兼窗口的气密性封装组件结构。对同一组件多波段探测器不同焦面高精度光学配准、低形变滤光片支撑结构及防光学串扰、杂散光抑制等方面进行了研究。以某项目用短波红外组件为研究对象，通过3个10元探测器拼接后与3个波段滤光片和透镜低温配准、低形变多波段滤光片窄缝拼接结构设计、杂散光分析抑制等关键技术，实现了 3波段探测器与滤光片拼接精度优于±5μm，透镜与探测器配准精度优于±15μm，滤光片低温形变小于0。9278μm，多波段间无明显光学串扰，并经受住1500 h长时间通电老练以及总均方根加速度为22。0 g的随机振动和60g的冲击加速度试验考核。解决了多波段探测器小型化和集成化封装中的高精度配准、低形变滤光片支撑、防光学串扰、杂散光抑制等一系列问题。该组件已成功应用于某项目用光谱成像仪中。

    探测器多通道集成技术红外探测器组件滤光片低温形变光学串扰

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    基于SI和FPI级联谐波游标效应的光纤温度传感器

    杨玉强李雨婷牟小光高佳乐...
    233-242页
    查看更多>>摘要：设计了一种基于谐波游标效应的光纤温度传感器，该传感器由光纤萨尼亚克干涉计(SI)和法布里-珀罗干涉计(FPI)级联而成，其中FPI的自由光谱范围近似为SI的整数倍。将FPI作为参考干涉计，通过改变SI中熊猫光纤的长度，分别制备了基于0阶、1阶和2阶谐波游标效应的光纤温度传感器。实验结果表明:当游标效应放大倍率相同时，0阶、1阶和2阶谐波游标效应对应的光纤传感器具有几乎相同的温度灵敏度，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游标效应，且阶数越高对应的失谐量越大。从放大倍率控制和制备难度上讲，谐波游标效应明显优于普通游标效应。以上实验结果与理论分析结果相吻合。

    传感器熊猫光纤谐波游标效应温度传感器光纤法布里-珀罗干涉计萨尼亚克干涉计

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    基于点-体素一致性约束的城市激光雷达点云分类

    李虎辰管海燕雷相达秦楠楠...
    243-256页
    查看更多>>摘要：准确高效的点云分类在场景理解和数字孪生城市建设等任务中发挥着关键作用。利用单一点、体素等视觉结构数据的点云分类方法容易丢失关键几何特征;融合多种结构数据的点云分类方法学习到不同数据的多层次、多尺度特征，但难以平衡不同数据之间的差异，降低了点云分类的准确性。因此，提出一个基于点-体素一致性约束的点云分类网络(PVCC-Net)，用于准确分割城市场景中的不同尺寸地物。PVCC-Net采用双分支U-Net结构，体素和点分支分别负责提取粗粒度和细粒度特征，并利用点-体素一致性约束模块对齐粗细粒度特征，以减小不同粒度特征的分布差异。然后，所提网络采用点-体素自注意力机制自适应融合聚合后的粗粒度和细粒度特征，进而提升点云全局特征表达。引入Toronto3D、Semantic3D和SensatUrban三个城市场景点云数据集对PVCC-Net进行性能评估。结果显示，PVCC-Net分别取得了 97。97％、93。80％和93。00％的总体精度(OA)，以及82。92％、75。70％和55。40％的平均交并比(mIoU)。对比实验结果表明，相比基线方法，所提方法可以有效提升对复杂城市场景点云的分类性能，且获得更优的分类结果。

    遥感点云分类体素一致性约束自注意力机制城市场景

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    基于数据增强与掩码学习的移动激光扫描点云分类方法

    雷相达管海燕陈科秦楠楠...
    257-268页
    查看更多>>摘要：车载移动激光扫描(MLS)点云可以精确描述道路周围场景，其分类结果可为智能交通、数字孪生城市、高精地图及辅助驾驶等任务提供数据基础。为增强点云分类模型提取特征的表达能力，提高预测的鲁棒性，提出一个基于数据增强与掩码学习的MLS点云分类方法。所提方法主要由高程校准的Mix3D(EC-Mix3D)点云增强策略和掩码学习框架构成。其中，EC-Mix3D策略用于对训练数据进行高程校准的场景混合，扩充训练样本分布，提高模型预测的鲁棒性;掩码学习框架首先对输入点云施加随机块掩码操作获取掩码点云，然后对原始点云和掩码点云的预测进行标签监督学习、一致性约束及错误预测熵最大化，提高对点云特征的表达能力。采用公共MLS数据集(Toronto3D和Pairs数据集)进行方法验证。实验结果表明，所提方法可以对MLS点云进行有效分类，在两个测试数据集上分别获得了 83。8％和68。74％的平均交并比，优于其他对比方法。

    车载移动激光扫描点云分类EC-Mix3D数据增强掩码学习框架一致性约束错误预测熵最大化

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    基于磁控溅射技术的钴掺杂氧化铜薄膜的LIBS多维度分析研究

    董丽丽吴家森夏祥宇武传奇...
    269-276页
    查看更多>>摘要：通过磁控溅射技术制备了一系列不同溅射压强和功率下的钴(Co)掺杂氧化铜(CuO)薄膜，利用激光诱导击穿光谱(LIBS)技术实现了该薄膜的多维度分析。绘制了不同溅射压强和功率下薄膜中Co/Cu元素含量比的定标曲线，线性拟合系数均超过0。99，显示了 LIBS强度比与薄膜中元素含量比有很好的一致性，实现了薄膜中元素含量比的快速定量分析。由纳米薄膜中Co/Cu的LIBS强度比的二维映射结果可知:Co/Cu强度比随溅射压强的增加先变大后减小再增大;随着溅射功率的增加，Co/Cu强度比减小，分布均匀性变差。薄膜的透过率光谱分析结果显示，当溅射压强为3。0 Pa和溅射功率为75 W时，薄膜禁带宽度达到了较大的值，且薄膜光学禁带宽度与Co/Cu的LIBS强度比随溅射参数变化的趋势是一致的，为薄膜的光学性能评估提供了 LIBS技术支持。研究结果表明，LIBS技术可以实现磁控溅射制备的Co掺杂CuO薄膜的多维度分析。

    光谱学激光诱导击穿光谱磁控溅射技术钴掺杂氧化铜薄膜多维度分析

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