王涵钰 1,2徐威 1,2朱志宏 1,2杨镖 1,2,*
作者单位
摘要
1 国防科技大学 前沿交叉学科学院&新型纳米光电信息材料与器件湖南省重点实验室,湖南 长沙 410073
2 国防科技大学 南湖之光实验室,湖南 长沙 410073
近年来,因为体现出诸多异常拓扑现象,外尔超材料一直备受关注。此前的研究表明外尔超材料的反射场具有偏振转换特性。然而,关于反射本征态的讨论却不够深入,原因在于入射电磁场与反射电磁场处于不同的态空间,给分析计算带来了诸多不便。文中从电场为极矢量、磁场为轴矢量的基本特性出发,通过引入镜像算符将入射态空间与反射态空间联系起来,最后对全反射界面的本征态进行了明确的定义。依据上述定义,笔者对外尔超材料的反射本征态进行了计算,结果显示:在入射电磁场为线性偏振的前提下,外尔超材料的反射本征态均为线性偏振态。反射本征态为线性偏振态,这一性质是由系统能量守恒与洛伦兹互易性共同保证的。经过进一步探讨发现,当动量空间的路径绕外尔点一圈时,本征态的电磁场方向旋转角度为90°。这也意味着如果电磁场要回到初始状态,动量空间的路径需绕外尔点4圈。这一现象的拓扑结构可以类比为四阶莫比乌斯环。此外,依据反射本征态为互相垂直的线性偏振态这一特性,笔者定义了旋转角度θ用以描述本征态朝向的变化规律。值得一提的是,这种计算方法不仅仅适用于外尔超材料,满足条件的全反射界面的反射本征态均可以依照上述定义与方法进行分析求解。
超材料 外尔点 本征态 线偏振 莫比乌斯环 metamaterial Weyl points eigenstate linear polarization Möbius strip 
红外与激光工程
2023, 52(6): 20230233
Author Affiliations
Abstract
1 Department of Physics, University of Hong Kong, Hong Kong, China
2 College of Advanced Interdisciplinary Studies, National University of Defense Technology, Changsha, China
3 Department of Electrical & Electronic Engineering, University of Hong Kong, Hong Kong, China
Originally a pure mathematical concept, topology has been vigorously developed in various physical systems in recent years, and underlies many interesting phenomena such as the quantum Hall effect and quantum spin Hall effect. Its widespread influence in physics led the award of the 2016 Nobel Prize in Physics to this field. Topological photonics further expands the research field of topology to classical wave systems and holds promise for novel devices and applications, e.g., topological quantum computation and topological lasers. Here, we review recent developments in topological photonics but focus mainly on their realizations based on metamaterials. Through artificially designed resonant units, metamaterials provide vast degrees of freedom for realizing various topological states, e.g., the Weyl point, nodal line, Dirac point, topological insulator, and even the Yang monopole and Weyl surface in higher-dimensional synthetic spaces, wherein each specific topological nontrivial state endows novel metamaterial responses that originate from the feature of some high-energy physics.
topological photonics metamaterial constitutive relation semimetal 
Photonics Insights
2022, 1(1): R02
作者单位
摘要
1 桂林电子科技大学数学与计算科学学院,广西桂林 541004
2 广西密码学与信息安全重点实验室,广西桂林 541004
针对目标检测概率较低导致单个传感器无法对目标进行有效检测并跟踪的问题,本文提出了多传感器箱粒子概率假设密度(multi-sensor box particle probability hypothesis density filter, MS-BOX-PHD)滤波器。MS-BOX-PHD滤波器首先将多个传感器的量测转换、融合成为一个量测集合,并利用箱粒子概率假设密度(box particle probability hypothesis density filter, BOX-PHD)滤波器对多个目标的状态进行预测和更新。数值实验表明,相较于单传感器箱粒子概率假设密度(Single-BOX-PHD)滤波器, MS-BOX-PHD滤波器在目标检测概率较低时,能够有效地对多目标的状态和数目进行估计;相较于区间量测下多传感器标准 PHD粒子(multi-sensor standard probability hypothesis density particle filter with interval measurement, IM-PHD-PF)滤波器,在达到相同的跟踪性能时,计算效率提升了 38.57%。
多传感器 箱粒子滤波 概率假设密度滤波 区间量测 multi-sensor, box particle filter, probability hyp 
红外技术
2020, 42(4): 385
杨彪 1,2胡以华 1,2
作者单位
摘要
1 国防科技大学 脉冲功率激光技术国家重点实验室, 安徽 合肥 230037
2 国防科技大学 电子制约技术安徽省重点实验室, 安徽 合肥 230037
为了提高激光反射断层成像目标重构的图像质量, 在目前激光反射断层成像普遍采用反投影算法重构图像的基础上, 将CT成像中常用的迭代重建算法引入到激光反射断层成像的图像重构过程中。分析了反投影算法中的直接反投影、R-L和S-L滤波反投影以及迭代重建算法在图像重构中的性能特性。进行了仿真和外场实验, 结果表明: 在直接反投影基础上添加了滤波器的反投影算法在减小误差和抑噪能力上都明显提高; 另外相比于反投影算法, 代数迭代重建算法表现出更好的重建质量, 且具有更强的抑噪性能。
激光雷达 反射断层成像 图像重构算法 代数迭代 性能分析 lidar reflection tomography image reconstruction algorithm algebraic iteration performance analysis 
红外与激光工程
2019, 48(7): 0726002
Chen Xi 1,2Hu Yihua 1,2Gu Youlin 1,2Zhao Xinying 1,2[ ... ]Yang Biao 1,2
作者单位
摘要
1 脉冲功率激光技术国家重点实验室(国防科技大学), 安徽 合肥 230037
2 电子制约技术安徽省重点实验室, 安徽 合肥 230037
生物材料具有生产成本低、粒径分布广、环保无污染等优点, 可作为一种新型消光材料。为了更好地研究生物材料的大气悬浮沉降特性, 针对制备的球状生物材料FANS 233D, 根据斯托克斯沉降规律及粒子数加权平均方法计算其沉降速度。利用团簇-团簇凝聚模型模拟了该生物凝聚粒子的空间结构, 结合牛顿第二定律研究了不同空间结构凝聚粒子的沉降速度, 并通过凝聚粒子的孔隙率、分形维数对其结构特征加以分析。结果表明: 包含不同原始微粒数的凝聚粒子, 其平均沉降速度随原始微粒数的增大而增大; 包含相同原始微粒数的凝聚粒子, 其沉降速度同该凝聚粒子的孔隙率与分形维数有关。针对生物消光材料大气悬浮沉降特性的研究将为其实际应用提供理论基础。
生物消光材料 沉降速度 凝聚粒子 团簇-团簇模型 biological extinction material settling velocity aggregated particles cluster-cluster model 
红外与激光工程
2019, 48(5): 0521003
作者单位
摘要
航天工程大学电子与光学工程系, 北京 101416
结合单位矢量法的优点,提出一种适用于相机阵列的空间目标初轨确定(IOD)方法,并给出新的条件方程和具体流程。使用实验室搭建的相机阵列系统对某空间目标进行跟踪,并对帧频为25 Hz、时长为5 min的实测数据进行处理和分析,得到该空间目标在不同观测时长下的IOD结果,并以轨道半长轴的测定精度为主要指标进行精度分析。实验结果表明,在同一观测时长下,所提方法能有效减小IOD误差,提高IOD的可靠性。
散射 相机阵列 空间目标 初轨确定 天文定位 
光学学报
2019, 39(5): 0504003
作者单位
摘要
航天工程大学电子与光学工程系, 北京 100000
将由商业相机组成的相机阵列应用于空间目标的初轨确定。介绍了相机阵列的系统概况,结合相机阵列的技术特点,从空间目标探测能力、定位精度、初轨确定算法改进三方面分析了将相机阵列应用于空间目标初轨确定的可行性,提供了主要流程,进行了实验验证。实验结果初步展示了相机阵列系统在提高极限探测星等和初轨确定精度方面的能力。
探测器 相机阵列 初轨确定 天文定位 
光学学报
2019, 39(2): 0204002
作者单位
摘要
1 桂林电子科技大学 数学与计算科学学院, 广西 桂林 541004
2 广西密码学与信息安全重点实验室, 广西 桂林 541004
3 广西精密导航技术与应用重点实验室,广西 桂林 541004
针对红外弱目标跟踪问题, 提出箱粒子标签多伯努利多目标检测与跟踪(Box Particle Labeled Multi-Bernoulli Detection And Tracking, BOX-LMB-DT)算法, 该算法首先通过使用均值滤波对获得的灰度图像进行降噪处理; 其次, 通过将所有像素处依强度大小进行排序, 选出强度较大的区域作为当前时刻的区间量测; 最后利用箱粒子标签多伯努利滤波(Box-Labeled Multi-Bernoulli Filter, Box-LMB)器对目标进行跟踪.仿真结果表明, 所提箱粒子标签多伯努利多目标检测与跟踪算法能够对多目标的航迹和状态进行稳定有效的跟踪, 且在相同条件下, 相较于区间量测下的LMB粒子滤波, 达到相同的跟踪性能时BOX-LMB滤波运算效率提升了22.59%.
多目标跟踪 红外图像量测 箱粒子滤波 标签多伯努利滤波 均值滤波 muti-target tracking infrared image measurement box particle filter labeled multi-Bernoulli filter mean filter 
红外与毫米波学报
2019, 38(2): 02234
杨彪 1,2,*胡以华 1,2,*李敏乐 1,2郭力仁 1,2[ ... ]陈曦 1,2
作者单位
摘要
1 国防科技大学脉冲功率激光技术国家重点实验室, 安徽 合肥 230037
2 国防科技大学电子制约技术安徽省重点实验室, 安徽 合肥 230037
提出了一种基于激光束边界面的快速求交算法。基于激光雷达信号的时空分布特性,推算出了探测目标对信号的响应函数,建立了二者的作用过程模型,构建了基于激光反射断层成像的目标重构仿真系统。利用采样间隔和探测角度对重构图像质量的影响,进行了两组对比仿真实验,在不同条件下运用滤波反投影算法实现了目标二维轮廓的图像重构。
遥感 激光雷达 反射断层成像 建模仿真 光线求交 响应方程 反投影重构 
光学学报
2018, 38(11): 1128002
作者单位
摘要
1 航天工程大学研究生院, 北京101416
2 航天工程大学电子与光学工程系, 北京 101416
地基光电探测系统是获取空间目标信号的重要探测手段,而曝光时间是影响其探测性能的主要参数。以空间目标的光学特性为基础,计算出系统的极限探测距离、最小可探测尺寸和极限探测星等,分析了其与曝光时间等影响因素的定量关系。结合空间目标的像移模型,得到动态条件下,系统探测能力随曝光时间的变化关系,并进行仿真研究。研究结果表明:目标相对静止时,系统探测能力随曝光时间延长而增加,变化趋势趋于平缓;目标相对运动时,系统探测能力随曝光时间延长先增加后减小,并存在一个最优曝光时间,且与目标相对角速度有关。仿真结果可为地基光电探测系统曝光时间的设定提供一定的优化可行性。
光学器件 空间目标 曝光时间 地基光电探测系统 探测能力 
光学学报
2018, 38(11): 1123001

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