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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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    基于格拉姆角场的分布式光纤振动信号识别技术

    李俊姚瑞煦任美莹张家瑞...
    88-98页
    查看更多>>摘要：针对天然气管道沿线威胁事件的实时识别问题，笔者提出了一种基于瑞利光时域反射分布式光纤振动监测系统和深度学习网络的方法。首先，利用分布式光纤振动监测系统采集28。9 km长管道沿线6类事件的波形信号，并通过格拉姆角场(GAF)将其转化为二维图像信息，然后利用GoogLeNet、VGG、AlexNet三种深度学习网络对图像信息进行分类对比，并分析了不同信噪比条件下GoogLeNet的分类效果。结果表明:GoogLeNet对6类事件的分类准确率最高，优于其他两种网络;当信噪比为8dB时，GoogLeNet对人工挖掘和机械破坏事件数据进行滤波、GAF等处理之后没有出现误报。本文所提方法适合在实际现场使用，为管道安全监测提供了一种新的技术手段。

    光纤光学管道监测格拉姆角场分布式光纤振动特征识别

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    基于自由空间光和光纤混合链路的多业务传输系统

    梁红霞郑耿鑫谢少武曾昶盛...
    99-108页
    查看更多>>摘要：本文提出了一种基于自由空间光和光纤混合链路的双向双输出多业务传输系统。在单光源条件下，该系统的下行链路可同时传输10 GHz的16PSK微波业务信号和60 GHz的4QAM-OFDM毫米波业务信号，上行链路可同时传输OOK基带业务信号和20 GHz的16QAM微波业务信号，实现了双向双输出而且可以应用于多通道。下行接收端采用自相干检测技术，光路干涉匹配良好时能够有效避免激光相位波动的影响，提高系统的接收灵敏度。采用波长重用和偏振复用技术可以实现上行传输的无光源化，为用户同时提供有线与无线的多元化服务。仿真结果表明:经600 m自由空间光和30 km光纤混合链路传输后，上行20 Gbit/s OOK输出信号的误码率远小于10-9，同速率的上行16QAM信号和下行16PSK、4QAM-OFDM数据信号的误差矢量幅度值均小于3。1％。仿真结果说明所提系统具有较好的性能表现。此外，还分析了晴天、小雾、大雾、小雨和大雨多种天气变化因素对多业务传输系统性能的影响。

    光通信多业务双向双输出单光源自相干检测偏振复用

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    相位光时域反射仪中相位信号噪声抑制的研究

    钟镇邹宁睦张旭苹李萌...
    109-119页
    查看更多>>摘要：噪声的抑制对于相位光时域反射仪实现相位信号的精确测量至关重要。为此，在相干探测型相位光时域反射仪中采取了幅度形式噪声抑制和相位形式噪声抑制的双层处理方法，并且在"慢时间轴"和"快时间轴"两个方向上对相位形式的噪声进行抑制。首先，在正交解调时采用数字低通滤波器抑制幅度形式的噪声，以正确求解未解缠绕的包裹相位;接着，在"慢时间轴"方向上采用小波分解与重构的方法实现噪声的抑制，并借助相干探测型相位光时域反射仪相位变化线性分布的空间特征和噪声的随机性同时结合相关计算获得最佳小波分解层数;最后，在"快时间轴"方向上使用整体最小二乘的数据拟合方法进行噪声的抑制。实验结果表明:采用三重降噪得到的相位信号的均方根误差为0。17832 rad，比没有采用"慢时间轴"小波降噪的二重降噪方法降低了 23。3％。这表明使用包含"慢时间轴"方向小波降噪的三重降噪方法能够实现更精确的相位信号测量。

    光纤光学光纤传感相位光时域反射仪定量测量噪声抑制小波降噪

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    铯原子激发态超窄带宽光学滤波器研究

    赵韩帅杨保东薛朝郑蓝蓝...
    120-127页
    查看更多>>摘要：基于铯原子6S1/2-6P3/2-6D5/2(852 nm+917 nm)阶梯型能级结构，以波长为852 nm圆偏振光作为泵浦光，将原子由基态6S1/2布居到中间激发态6P3/2，并将原子介质极化。波长为917 nm线偏振光作为信号光通过极化的原子介质后，其偏振面发生了旋转，从而实现了工作波长为917 nm非线性光学滤波器。实验上详细测量、分析了泵浦光功率、原子气室温度，以及泵浦光与信号光同、反向实验构型对该非线性光学滤波器性能的影响，在优化的实验参数下，该滤波器的峰值透射率可达20％，等效噪声带宽＜60 MHz。超窄带宽的光学滤波器在原子钟、自由空间光通信、激光遥感系统等领域具有潜在的应用价值。

    滤光器非线性光学效应激发态遥感

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    22 W,240fs高功率中红外飞秒光学频率梳

    蔡宇田昊晨曹士英秦冠仕...
    128-134页
    查看更多>>摘要：中红外飞秒光学频率梳在天文学、药物检测、生物化学、大气检测和材料科学等领域中有着广阔的应用前景。报道了一个高功率中红外飞秒光学频率梳系统，该系统主要由掺铒光纤飞秒光学频率梳、超连续谱产生装置、双包层掺铥光纤放大器和基于透射式衍射光栅对的压缩器四部分构成。掺铒光纤光学频率梳输出平均功率为350 mW、中心波长为1565 nm、重复频率为198 MHz、脉冲宽度为55 fs的飞秒激光，并将其注入到一段正色散高非线性光纤中，产生1100～2200 nm超连续光谱。超连续光通过由掺铥光纤构成的自泵浦放大器，产生中心波长为1925 nm、平均功率为50 mW的飞秒脉冲。将此脉冲作为双包层掺铥光纤放大器的种子源，功率被放大到36。07 W，压缩后得到平均功率为22。72 W、脉冲宽度为240 fs的飞秒激光脉冲输出。

    非线性光学光学频率梳飞秒激光啁啾脉冲放大中红外波段

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    基于深度学习的三维点云处理方法研究进展

    吴一全陈慧娴张耀
    135-157页
    查看更多>>摘要：随着传感器技术的不断发展，三维点云被广泛应用于自动驾驶、机器人、遥感、文物修复、增强现实、虚拟现实等领域的视觉任务中。然而，直接应用收集到的海量原始点云数据得到的效果不佳，因此，基于深度学习的点云处理方法受到了越来越多的关注和研究。本文综述了近6年来基于深度学习的三维点云处理方法的研究进展。首先给出了三维点云的基本概念和获取方式，简述了 4种点云处理任务;然后针对点云去噪和滤波、点云压缩、点云超分辨率以及点云修复-补全-重建任务，重点阐述了相应的深度学习方法的原理，并分析了其优缺点;随后介绍了 22种点云数据集和4类评价指标，同时给出了性能对比结果;最后探讨了点云处理方法目前存在的问题，并对未来的研究趋势进行了展望。

    深度学习三维点云处理点云去噪点云压缩点云修复

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    一种基于特征提取的生物气溶胶遥测识别算法研究

    杨荣董吉辉苏博家杨泽后...
    158-165页
    查看更多>>摘要：荧光激光雷达对气溶胶云团进行远程侦测时，常利用决策树法对云团的荧光光谱信号进行识别。当大气能见度较差或背景辐射较强时，激光雷达的信噪比下降，导致分类识别的准确性明显降低。针对这一问题，提出了一种基于特征提取的决策树分类方法，该方法充分利用荧光光谱信号的信息，具有较强的适用性。首先介绍了生物荧光光谱的特点及传统识别算法和改进识别算法的原理;然后实验测试了 6种生物溶液的荧光谱，并通过在这6种生物物质的荧光光谱中增加不同强度的噪声，对两种分类识别算法的性能进行了对比分析。结果表明:所设计的基于特征提取的决策树算法的训练时间基本不随噪声大小改变，当光谱信号的信噪比为10时，对6种生物物质的识别准确率基本达到80％以上;对于两种荧光光谱极其相似的生物，具有较强的区分能力，识别准确性优于传统识别算法;抗噪能力较强，提高了生物气溶胶激光雷达的探测识别能力。

    遥感激光雷达激光诱导荧光机器学习决策树生物识别

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    基于超高Q值回音壁模式微管腔的非接触式电流传感器研究

    胡建鹏柴明钢王梦宇薛彩军...
    166-173页
    查看更多>>摘要：研发低功耗、微型化的电流传感器有利于实现电流状态的智能监测，在风力发电、智能电网以及电动汽车等领域有着潜在应用前景。提出一种基于回音壁模式微管腔的非接触式电流传感器。首先通过电弧放电法在薄壁石英管中制备了回音壁模式微管腔，模式谱稳定激发且规则，品质因子Q值达到3。45× 107。其次，在微管腔中填充Fe3O4纳米粒子磁流体并插入Cu丝，构建非接触式电流检测环境，当通入的电流强度发生改变时，与Fe3O4纳米粒子的相互作用引起微管腔的磁热效应，进而影响微管腔的折射率与体积。实验结果表明:测试电流从0增加到30 mA时，微管腔的谐振波长漂移了 0。0973 nm，谐振波长的相对漂移量与电流的平方成线性关系，灵敏度达到10。811 nm/A2，探测极限达到2。936×10-9 A2/nm。所设计的电流传感器具有结构简单、灵敏度高、探测极限低、体积小、不受电磁干扰影响等优势，为微腔在非接触式电流检测中的应用提供了新路径。

    传感器光学微腔微管腔磁热效应电流检测微腔传感

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    基于PDMS增敏空芯微瓶谐振腔的高灵敏温度传感器

    梁中伟陈彧芳鹿姚陈新玉...
    174-181页
    查看更多>>摘要：提出并实现了一种基于聚二甲基硅氧烷(PDMS)增敏空芯微瓶谐振腔(PS-HCMR)的高灵敏温度传感器。采用提拉镀膜法在高Q值(～7。83× 107)PS-HCMR表面均匀涂敷一层PDMS薄膜以实现热敏功能化，基于PS-HCMR回音壁模共振谱的热敏感性以及PDMS的高热光效应和热膨胀效应，实现了对温度信号的高灵敏度感知与测量。实验结果表明:当膜层厚度为150μm时，温度灵敏度可达0。127 nm·℃-1，相比于纯SiO2 HCMR提高了 32倍。所提出的PS-HCMR的温度传感器具有灵敏度高、制备简单、结构紧凑等优势，在工业化控制、电力系统、环境监测等领域中具有良好的应用前景。

    传感器微腔聚二甲基硅氧烷增敏空芯微瓶谐振腔回音壁模式热光效应温度灵敏度

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    基于车载激光点云的路面坑槽检测方法

    马新江岳东杰沈月千刘如飞...
    182-195页
    查看更多>>摘要：针对基于车载激光点云的坑槽检测受道路横、纵坡度影响而导致误检和漏检等问题，提出了一种联合粗糙度与负偏态分布的路面坑槽检测方法。首先利用垂直度分割路面点云。然后，通过M估计样本一致性(MSAC)拟合局部基准平面，并计算点云的粗糙度;以粗糙度较小的区域作为潜在坑槽区域，并利用密度聚类和连续度实现潜在坑槽的单体化。最后，根据坑槽与邻域路面点云的粗糙度统计特征，结合负偏态分布实现坑槽区域的精确筛选，并提取坑槽的三维几何特征。采用开源数据和实测数据进行实验验证与分析。实验结果表明:实测数据路面中，坑槽检测的召回率达到89。2％，准确率达到76。7％;坑槽几何特征的提取结果与人工实地测量结果的最大相对偏差为9。4％，可为大规模的路面损坏检测提供有力支撑。

    遥感车载激光点云粗糙度偏态分布路面坑槽检测

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