作者单位
摘要
1 中国科学院长春光学精密机械与物理研究所光学系统先进制造重点实验室,吉林 长春 130033
2 中国科学院大学,北京 100049
为进一步研究高斯激光束在水下通信与信息探测中的应用和在不同海水环境中传输过程的特性,以海水中最常见的陆源悬浮泥沙粒子为例,将米氏(Mie)散射理论与蒙特卡罗(Monte Carlo)方法相结合建立含有悬浮物海水中波长为520 nm的高斯激光传输模型,研究了特定直径和密度的粒子群对激光传输的影响。分析了不同探测距离下高斯激光传输模型的归一化接收功率随激光初始发散角的变化。研究结果表明:1)通过改变米氏散射模型中的悬浮泥沙粒子的直径和密度,从而改变仿真中设置的消光系数、散射系数和不对称因子,探测靶面的接收功率随散射体直径、密度和传输距离增加呈指数级减小;2)在一定范围内,初始发散角的变化不会影响接收面的接收功率,并且这种范围随着散射系数以及传输距离的增大而减小。所提的研究方法为进一步实际分析含复杂颗粒群(悬浮气泡、浮游藻类、悬浮泥沙)海水中高斯激光传输特性变化奠定理论基础,可为相关的工程估算提供参考。
米氏散射 蒙特卡罗法 高斯激光水下传输 不对称因子 
激光与光电子学进展
2024, 61(9): 0901001
潘睿智 1,2冯艳 1,2,*刘贺祥 3王昊祥 1,2[ ... ]张华 1,2
作者单位
摘要
1 上海工程技术大学 机械与汽车工程学院,上海 201620
2 上海市大型构件智能制造机器人技术协同创新中心,上海 201620
3 南昌大学 先进制造学院,南昌 330038
利用光纤布拉格光栅在触觉传感方面的高灵敏和柔韧性优势,进行了滑触感知和分类训练研究,实现了在线材质识别。通过理论分析,优化光纤光栅封装,搭建了光纤光栅滑触感知平台,并研究其上位机控制方法及材质在线识别分类算法,提取中心波长的均值最大差值、差值、极差特征作为三维特征,应用支持向量机算法进行分类训练。训练结果表明,在5、10、15 cm/s滑移的混合数据集下,对粗布、PLA、砂纸800目的分类准确度达96.6%。相较于其他特征分类法,具有更好的分类能力和适应不同滑移速度的优势。在5~15 cm/s随机滑速的36次(3类材质×3个样品×4次滑移)验证测试中正确识别了34次。研究成果可为智能感知机器人提供一种在线新颖的材质识别方法。
光纤布拉格光栅 滑触感知 三维特征 分类算法 材质识别 Optical fiber Bragg grating Sliding-tactile sensing Three-dimensional feature Classification algorithms Material recognition 
光子学报
2024, 53(2): 0206006
杨涵 1,*冯雁 1,2谢四江 1,2
作者单位
摘要
1 北京电子科技学院网络空间安全系, 北京 100070
2 中国科学技术大学, 安徽 合肥 230026
针对现有量子密封拍卖协议中存在的报价隐私保护不够、恶意竞标者与第三方共谋等问题,提出了一种基于半量子安全直接通信的量子密封投标拍卖协议。该协议采用半量子安全直接通信,通信时拍卖方仅需拥有测量和反射粒子的能力;通过对投标方报价的保序加密,实现对报价的隐私保护;利用隐私比较,在无第三方参与的情况下,拍卖方也能比较保序加密后的报价信息。理论分析表明面对截获-重发、受控非门 (CNOT)、相位反转、共谋等攻击时,所提出协议仍具有较高的安全性,且与同类型量子拍卖协议相比,新协议通信效率不受投标人数的影响。
量子信息 量子拍卖 量子密封投标拍卖 半量子 保序加密 隐私比较 quantum information quantum auction quantum sealed-bid auction semi-quantum order preserving encryption private comparison 
量子电子学报
2024, 41(1): 125
Xuemei Hu 1,2Weizhu Xu 1,2Qingbin Fan 1,2Tao Yue 1,2[ ... ]Ting Xu 1,3,*
Author Affiliations
Abstract
1 Nanjing University, Collaborative Innovation Center of Advanced Microstructures, National Laboratory of Solid-State Microstructures, Nanjing, China
2 Nanjing University, School of Electronic Sciences and Engineering, Nanjing, China
3 Nanjing University, College of Engineering and Applied Sciences, Jiangsu Key Laboratory of Artificial Functional Materials, Nanjing, China
Metasurface-based imaging has attracted considerable attention owing to its compactness, multifunctionality, and subwavelength coding capability. With the integration of computational imaging techniques, researchers have actively explored the extended capabilities of metasurfaces, enabling a wide range of imaging methods. We present an overview of the recent progress in metasurface-based imaging techniques, focusing on the perspective of computational imaging. Specifically, we categorize and review existing metasurface-based imaging into three main groups, including (i) conventional metasurface design employing canonical methods, (ii) computation introduced independently in either the imaging process or postprocessing, and (iii) an end-to-end computation-optimized imaging system based upon metasurfaces. We highlight the advantages and challenges associated with each computational metasurface-based imaging technique and discuss the potential and future prospects of the computational boosted metaimager.
metasurface computational imaging inverse problem algorithm 
Advanced Photonics
2024, 6(1): 014002
作者单位
摘要
1 西安工程大学,西安70048
2 西安交通大学信通学院,西安710049
使用双摄像头监控视频,设计一种考试作弊异常行为检测算法,检测考生替考、考试现场出现考试无关的物品及人员、考生在考试过程中说话、考生注意力漂移等四种常见的考试异常行为。首先使用基于注意力YOLOv5s算法检测考试中的禁用物品;然后用基于Dlib的人脸识别确认考生的身份信息和有无替考行为;最后利用唇动检测和头部姿态估计进行考生的异常行为检测。双摄像头的使用减少了视野死角,防止考生在摄像头的视野死角区域放置作弊工具。实验表明所提的算法具有较好的检测精度和实时性。
图像分类 人脸识别 异常行为检测 注意力机制 卷积神经网络 image classification face recognition abnormal behaviors detection attention mechanism convolutional neural network 
光电子技术
2023, 43(3): 276
王昊祥 1,2冯艳 1,2,*潘睿智 1,2张洪溥 1,2[ ... ]张华 1,2
作者单位
摘要
1 上海工程技术大学 机械与汽车工程学院 机器人研究所,上海20620
2 上海市大型构件智能制造机器人技术协同创新中心,上海0160
为拓展光纤光栅在机器人智能感知领域的应用,设计了光纤光栅感知护具并研发了光纤光栅波电转换系统及其人机仿生跟随的交互操控算法。感知护具中设置有3个光纤布拉格光栅传感单元,主要包括弹性绳的拉力环。通过拉力环对光纤光栅施加预紧力,可有效避免由于衣物或皮肤聚集引起的牵引力方向偏移。光纤光栅波电转换系统对人体手臂的肘关节弯曲角度、腕关节俯仰角度、指关节开合角度进行运动姿态特征提取,分别对应控制机械臂的方向、高度和机械爪开合角度。构建了人体手臂运动角度范围和机械臂运动角度量程的对应关系,获取了检测系数和控制系数,最终通过动态实时波长与PWM控制电信号的转换推导出系统的波电转换系数。实验结果显示,在实验量程内,机械臂的方向、高度、开合控制输出的波电转换系数最大累积误差分别是0.771 11%,1.992 91%,0.341 17%,3个控制角度的输出偏差分别为1.135 60°,1.720 56°,1.826 57°。光纤光栅波电转换的仿生跟随方法具有良好的控制精度,实现了机械臂运动与人体手臂运动的仿生跟随,为智能机器人仿生跟随的深入研究奠定了理论基础。
光纤布拉格光栅 仿生跟随 波电转换 姿态特征 optical fiber Bragg grating bionic tracing wave-electric conversion posture feature 
光学 精密工程
2023, 31(23): 3414
Author Affiliations
Abstract
1 Hangzhou Institute for Advanced Study, University of Chinese Academy of Sciences, Hangzhou, China
2 Shanghai Institute of Optics and Fine Mechanics, Chinese Academy of Sciences, Shanghai, China
3 MQ Photonics Research Centre, School of Mathematical and Physical Sciences, Macquarie University, Sydney, Australia
4 Center for Advanced Laser Technology, Hebei University of Technology, Tianjin, China
5 State Key Laboratory of Crystal Materials, Shandong University, Jinan, China
A continuous-wave (CW) single-longitudinal-mode (SLM) Raman laser at 1240 nm with power of up to 20.6 W was demonstrated in a free-running diamond Raman oscillator without any axial-mode selection elements. The SLM operation was achieved due to the spatial-hole-burning free nature of Raman gain and was maintained at the highest available pump power by suppressing the parasitic stimulated Brillouin scattering (SBS). A folded-cavity design was employed for reducing the perturbing effect of resonances at the pump frequency. At a pump power of 69 W, the maximum Stokes output reached 20.6 W, corresponding to a 30% optical-to-optical conversion efficiency from 1064 to 1240 nm. The result shows that parasitic SBS is the main physical process disturbing the SLM operation of Raman oscillator at higher power. In addition, for the first time, the spectral linewidth of a CW SLM diamond Raman laser was resolved using the long-delayed self-heterodyne interferometric method, which is 105 kHz at 20 W.
delay self-heterodyning diamond Raman laser linewidth single-longitudinal mode stimulated Brillouin scattering 
High Power Laser Science and Engineering
2023, 11(6): 06000e72
作者单位
摘要
1 南方科技大学环境科学与工程学院,广东 深圳518055
2 深圳市城市固体废弃物资源化技术与管理重点实验室,广东 深圳518055
固态胺吸附剂在CO2捕集领域具有广阔应用前景,但其所用基体材料多为有序介孔材料,存在合成工艺复杂、成本昂贵、环境污染严重等问题,制约了固态胺吸附剂的工业化应用。近年来,固废源固态胺吸附剂因基体材料具有潜在的成本优势引起了国内外研究者的广泛关注。本文综述了近年来固废源基体材料在原料选取、基体材料合成和扩孔方面的研究进展,以及固废源固态胺的制备方式、用于CO2捕集过程中吸附性能和循环稳定性的表现。最后,探讨了固废源固态胺吸附剂当前存在的挑战,并对其发展趋势进行了展望。
固废源固态胺吸附剂 二氧化碳捕集 固废源基体材料 吸附性能 循环稳定性 solid waste derived solid amine adsorbents carbon dioxide capture solid waste derived support materials adsorption performance cyclic stability 
硅酸盐学报
2023, 51(9): 2411
沈雪华 1,2,*颜枫 1,2王鹏举 1谢丰 1[ ... ]张作泰 1,2
作者单位
摘要
1 南方科技大学环境科学与工程学院,广东 深圳,518055
2 深圳市城市固体废弃物资源化技术与管理重点实验室,广东 深圳,518055
H2S杂质对固态胺吸附剂吸附CO2性能的干扰机制还缺少全面研究。以Al2O3为载体负载聚乙烯亚胺(PEI)制备铝基固态胺吸附剂(PEI@Al2O3),系统探究了H2S对其CO2吸附容量、吸附速率和循环吸附性能的影响规律。结果表明:H2S与CO2共存时,会相互抢占吸附剂上的胺基活性位点,从而发生竞争性吸附,但在模拟沼气条件(40% CO2+59.5% CH4+0.5% H2S)下,H2S的吸附竞争力远小于CO2,H2S吸附被抑制,且二者的最佳吸附温度不一致,在CO2最佳吸附温度下,PEI@Al2O3的CO2吸附容量和循环稳定性均不受H2S干扰。
硫化氢杂质 干扰机制 铝基固态胺吸附剂 二氧化碳吸附性能 hydrogen sulfide impurity interference mechanism aluminum-based solid amine adsorbent carbon dioxide adsorption performance 
硅酸盐学报
2023, 51(9): 2206
齐华 1,2冯艳 1,2,*潘睿智 1,2徐毛毛 1[ ... ]张华 1,2
作者单位
摘要
1 上海工程技术大学 机械与汽车工程学院,上海 201620
2 上海市大型构件智能制造机器人技术协同创新中心,上海 201620
针对灵巧机器手的仿生触压感知功能,以光纤布拉格光栅作为信息传输和感知载体设计了可穿戴的触压感知指套。分别对指套的三种触压状态进行研究,选择触压位置1为垂直指尖,触压位置2为倾斜15°指尖,触压位置3为倾斜30°指腹。触压感知特性分析和实验研究表明,在0~10 N的触压力范围内,该感知指套具有较好的灵敏度和线性度,在位置1、位置2、位置3的平均灵敏度分别为24.119 6 pm/N、10.338 3 pm/N、-1.580 7 pm/N,线性度都在99%以上,该指套能分辨出手指不同触压位置以及加载力(载荷)的大小。为进一步验证指套仿生触压感知性能,进行硬度辨别感知实验,提出了标准触压波深比作为硬度感知的量化表征参数。该传感指套可以感知出四种硬度硅胶,具有很好的重复性,重复性误差分别为3.82%、0.97%、0.51%、0.29%,为灵巧机器手触压感知的深入研究提供参考。
光纤布拉格光栅 可穿戴指套 仿生触压感知 硬度感知量化表征 灵巧机器手 Optical fiber Bragg grating Wearable fingerstall Bionic touch sensing Quantitative perception of hardness Dexterous robot hand 
光子学报
2023, 52(7): 0706003

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