1 浙江工业大学理学院，浙江 杭州 310023
2 杭州心海光联科技有限公司，浙江 杭州 310005
采用基于梯度和形状因子的网格优化方法适配能量分布并提升映射关系的可积性，在光源投影单位圆和目标面内分别进行等量初始四边形网格划分，使节点一一对应，并构建网格面积和映射关系可积性的权重评价函数。在保证所有节点位置拓扑关系不变的条件下，通过面积差场梯度和形状因子迭代调整网格分布，使映射关系满足能量分布要求同时优化可积性。基于网格优化的映射关系求解自由曲面并生成透镜，仿真所得非均匀光斑满足设计要求。该方法简化了平滑映射关系的求解过程，可以作为一种高效设计方法用于非均匀自由曲面透镜设计。
光学设计 非成像光学 可积映射关系 拓扑守恒 等面保形
Author Affiliations
Abstract
1 State Key Laboratory of Digital Manufacturing Equipment and Technology, Huazhong University of Science and Technology, Wuhan 430074, China
2 Wuhan National Laboratory for Optoelectronics and School of Optical and Electronic Information, Huazhong University of Science and Technology, Wuhan 430074, China
3 School of Aerospace Engineering, Huazhong University of Science and Technology, Wuhan 430074, China
4 e-mail: guanglan.liao@hust.edu.cn
Scintillators are widely utilized in high-energy radiation detection in view of their high light yield and short fluorescence decay time. However, constrained by their current shortcomings, such as complex fabrication procedures, high temperature, and difficulty in the large scale, it is difficult to meet the increasing demand for cost-effective, flexible, and environment-friendly X-ray detection using traditional scintillators. Perovskite-related cesium copper halide scintillators have recently received multitudinous research due to their tunable emission wavelength, high photoluminescence quantum yield (PLQY), and excellent optical properties. Herein, we demonstrated a facile solution-synthesis route for indium-doped all-inorganic cesium copper iodide () powders and a high scintillation yield flexible film utilizing indium-doped powders. The large area flexible films achieved a PLQY as high as 90.2% by appropriately adjusting the indium doping concentration, much higher than the undoped one (73.9%). Moreover, benefiting from low self-absorption and high PLQY, the films exhibited ultralow detection limit of 56.2 nGy/s, high spatial resolution up to 11.3 lp/mm, and marvelous relative light output with strong stability, facilitating that films are excellent candidates for X-ray medical radiography. Our work provides an effective strategy for developing environment-friendly, low-cost, and efficient scintillator films, showing great potential in the application of high-performance X-ray imaging.
Photonics Research
2024, 12(2): 369
1 长春工程学院, 吉林 长春 130021
2 中国地质大学（武汉）珠宝学院, 湖北 武汉 430074
3 中国地质调查局武汉地质调查中心, 湖北 武汉 430205
长白玉是产自吉林省长白县的一种优质印章石, 储量丰富, 经济价值高。 运用X射线衍射仪（XRD）、 红外光谱仪、 拉曼光谱仪、 扫描电镜、 能谱仪（EDS）对长白玉中的彩石品种进行谱学及矿物学研究。 XRD测试结果表明: 长白玉彩石除地开石类型外, 还有高岭石、 珍珠陶石-地开石、 镁橄榄石-利蛇纹石、 水镁石、 滑石类型, 杂质成分有黄铁矿、 赤铁矿、 水镁石、 利蛇纹石、 方解石、 白云石; 通过全峰图拟合(WPF)与 Rietveld 精细化拟合计算求得样品CB9中镁橄榄石占比49%, 利蛇纹石占比23%, 白云石占比15%, 水镁石占比13%, 其他样品中主矿物成分占90%以上。 结合宝石学特征分析: 高岭石族类彩石的颜色以灰白、 灰、 黑、 红、 浅黄、 褐为主, 硬度为2～3, 质地细腻, 刀感好; 镁橄榄石-利蛇纹石类呈绿色, 水镁石类呈黄绿色, 浅灰色; 除高岭石族类型的长白玉彩石外, 其他类型硬度偏低, 为1～2, 韧性差, 雕刻刀感差。 红外光谱分析验证了XRD测试结果, 并区分了长白玉彩石中的高岭石族多型, 认为CB1为无序高岭石, CB15为珍珠陶石-地开石, CB6、 CB11、 CB14为地开石, 且有序度为CB14＞CB6＞CB11。 结合拉曼光谱谱学特征、 EDS元素分析: 推断长白玉彩石的红色成因与隐晶质赤铁矿有关, 黑色与大颗粒显晶质赤铁矿有关, 灰色、 灰黑色、 黑色与无定形碳的存在有关, 利蛇纹石导致长白玉彩石呈绿色、 黄绿色; 水镁石的存在增加了长白玉的透明度, 细小密集的黄铁矿降低了长白玉透明度。 从微观形貌分析: 长白玉地开石型彩石呈片状, 他形、 半自型、 局部可见片层紧密堆积, 结晶颗粒大, 为几微米到十几微米; 高岭石型呈片状, 大小不均, 三维空间杂乱分布; 水镁石型呈大鳞片层叠状, 边棱尖锐, 片状晶体可达几十微米, 片层极薄; 利蛇纹石呈纤维状与片状水镁石堆积在一起; 镁橄榄石类呈致密块状构造。
长白玉彩石 高岭石 谱学 矿物成分 Changbai colored Jade Kaolinite Spectra Mineral composition 光谱学与光谱分析
2023, 43(7): 2202
海军航空大学航空基础学院, 山东 烟台 264000
飞行动作识别对飞行训练质量评估、提升飞行员的驾驶技术具有重要意义。在飞行动作序列数据中, 某时刻飞行状态数据及该状态对应的某些飞参数据对飞行动作识别有非常重要的贡献, 但传统的注意力机制只关注上层状态特征的贡献值, 而忽略了下层特征的影响。为有效提取飞参数据的关键特征表示, 提出聚焦注意力(FA)机制, 扩展了传统注意力机制, 进一步聚焦注意力, 学习其下层特征对上层的贡献。同时, 本研究将FA机制扩展到BiLSTM网络中, 提出FA-BiLSTM网络模型, 该模型不仅重点关注飞行动作序列中关键时刻的飞行状态数据, 还可学习该飞行状态中关键的飞参数据。实验表明, 该方法有效提升了飞行动作识别的准确率, 加权平均准确率达到了94%。
飞行动作 聚焦注意力 飞行训练 飞参数据 注意力机制 flight action focus attention flight training flight parameter data attention mechanism
1 中国石油集团 测井有限公司测井技术研究院西安 710077
2 （中国石油大学（华东）地球科学与技术学院 青岛 266580）
3 （深层油气全国重点实验室（中国石油大学（华东））青岛 266580）
4 中国石油集团 测井有限公司西南分公司重庆 400000
密度测井中使用可控X射线源替代137Cs放射源已经成为新的趋势。X射线源强度受靶基上高压影响较大，当高压为350 kV时密度测量不确定度可以保持在0.01 g?cm-3。为探究350 kV高压X射线密度测井仪器的探测深度特性及影响，利用蒙特卡罗方法研究了不同源距探测器在20%含水石灰岩地层中的探测深度；并且通过与137Cs源密度测井仪探测特性的对比，分析了二者探测深度差异的原因。另外通过模拟分析了泥饼和地层对探测器的贡献度以及不同探测器的密度偏差，研究了井壁泥饼对密度测井响应的影响。研究结果表明：X射线密度测井仪的探测深度随着源距的增加而变大；与137Cs源密度测井仪相比，X射线密度测井仪散射粒子主要集中于井壁1~3 cm处，从而造成二者探测深度差异；此外，泥饼和地层对不同源距探测器的贡献度不同，探测器密度偏差随着源距增加而减小。
X射线 密度测井 蒙特卡罗模拟 探测深度 泥饼影响 X-ray Density logging Monte Carlo simulation Depth of investigation Effect of mudcake
中国石油大学（华东）机电工程学院，山东青岛 266580
带涂层钢结构亚表面缺陷的存在例如腐蚀、钢基体裂纹及涂层脱粘等，会对整体结构的性能产生影响，并加速涂层系统退化过程。因此，提出一种基于 YOLO v5的带涂层钢结构亚表面缺陷脉冲涡流热成像智能检测方法。这一方法可以在不移除涂层的情况下自动检测带涂层钢结构亚表面缺陷，具有重要的工程应用价值。通过所提方法，在保留涂层的情况下，对带涂层钢结构中的腐蚀、裂纹、脱粘等亚表面缺陷进行智能检测。检测结果表明，本文所提方法能够精确地识别和分类带涂层钢结构的 4种亚表面缺陷类型：钢基体裂纹、脱粘、严重质量损失（如腐蚀凹坑、腐蚀磨损）以及轻微质量损失（如腐蚀薄层）。4种缺陷类型的检测精度分别高达 96%、97%、95%和 93%，同时满足实时性检测需求。
带涂层钢结构 缺陷智能检测 脉冲涡流热成像 coated steel structures, intelligent defect detect YOLO v5
1 深圳大学微纳光电子学研究院二维材料光电科技国际合作联合实验室，广东 深圳 518060
2 深圳技术大学工程物理学院，广东 深圳 518118
3 深圳大学物理与光电工程学院光纤传感技术粤港联合研究中心，广东 深圳 518060
1.7 μm激光处于眼安全波段并位于许多重要气体分子的指纹吸收峰，在生物医疗、气体传感等领域具有重要应用价值。而涡旋光束作为一种新兴的结构光场，其具有环形光强分布和螺旋相位波前，并携带轨道角动量，在光通信、微粒操控等领域应用广泛。因此发展1.7 μm高能涡旋激光器具有重要的研究价值和应用前景。但传统稀土离子掺杂光纤或晶体的发射谱，或难以覆盖该波段，或在该波段激光增益较小，且涡旋光产生主要基于空间光结构，导致1.7 μm波段涡旋光激光系统复杂、集成度低，难以实现高功率输出。本文利用螺旋长周期光纤光栅作为涡旋模式转换器，在基于受激拉曼散射效应的1.7 μm波段光纤随机激光半开放腔中实现了全光纤结构的高功率涡旋激光输出，最大输出功率为2.09 W，中心波长为1690 nm。得益于涡旋光纤随机激光器的全光纤结构，该装置具有良好的时域稳定性，短时时域波动低至2.8%。该研究结果不仅为实现兼具高功率输出和良好时域稳定性的紧凑型1.7 μm波段涡旋激光器提供有效方案，还能进一步拓展其在激光医疗、气体检测、光镊和生物成像等领域的应用。
1.7 μm波段 涡旋光束 光纤随机激光器 螺旋长周期光纤光栅 涡旋光纤随机激光器 光学学报
2023, 43(22): 2214003
