张孝 1,3王鑫 2王文丽 2孙远 2,3刘亮 1,2,*
作者单位
摘要
1 中国科学院上海光学精密机械研究所航天激光工程部,上海 201800
2 中国科学院上海光学精密机械研究所量子光学重点实验室,上海 201800
3 中国科学院大学,北京 100049
在各向同性激光冷却原子实验中,光场分布是影响冷原子分布的重要因素,可以利用真空腔的结构和激光的注入方式的不同来调控腔内的冷原子分布。本文提出了一种扁平形漫反射腔体结构,并对冷却光的不同注入方式和不同尺寸的腔体结构形成的光场分布进行了仿真。仿真结果表明,与自由空间光入射相比,激光由光纤入射能够获得更均匀的准二维分布的光场,因此可以通过调节光纤的入射角度及光纤参数,实现对光场均匀度的优化。此外,随着腔体边长的等比放大,腔内光功率密度呈负指数幂衰减。扁平形漫反射腔形状接近二维,在准二维分布的光场和特殊的扁平形腔体结构的作用下,能够获得呈准二维分布的冷原子,在量子传感及量子精密测量领域具有重要的应用前景。
光场仿真 漫反射 准二维光场 各向同性激光冷却 
光学学报
2024, 44(3): 0314001
作者单位
摘要
中国矿业大学(北京)地球科学与测绘工程学院,北京 100083
基于分布式光纤传感技术在周界安防领域广阔的应用前景,对振动信号在单模光纤上的调制机理和解调原理进行了详细的推导和分析,构建了一套基于相位敏感光时域反射计的分布式声波传感器(DAS)系统,设计了完整的压电陶瓷振动信号检测实验和语音与脚步信号检测实验,通过移动差分求和与正交解调算法实现振动信号的强度解调和相位解调。在语音检测实验中采用铁质半封闭空心圆柱体提高了光纤对声波的灵敏度,对原始语音和复现语音做了平均主观意见值调研来验证语音信号的质量,在时域和频域对DAS系统采集的脚步信号进行了分析和解释,同时将单个脚步信号的相关特征进行提取说明。实验证明,本系统能在传输距离为2 km时实现复杂的语音和脚步信号检测,空间分辨率可达2.2 m,能较好地用于周界安防中的语音与脚步监测。
分布式光纤传感 φ-OTDR 正交解调 平均主观意见值 周界安防 
激光与光电子学进展
2023, 60(23): 2306004
谢欢 1,2,*黄佩琪 1徐琪 1叶丹 1[ ... ]童小华 1,2
作者单位
摘要
1 同济大学 测绘与地理信息学院,上海200092
2 上海市航天测绘遥感与空间探测重点实验室,上海0009
3 上海海洋大学 海洋科学学院,上海20106
ICESat-2(Ice, Cloud and Land Elevation Satellite-2)是世界首颗采用光子计数模式的激光测高卫星,可快速获得高精度、大尺度地面三维数据。光子探测机制使得数据中除了地面信号外,还包含大气散射等背景信号,需要通过滤波才能获得地形等信息。为分析ICESat-2背景和信号光子的分布特点及点云滤波算法的效果和适用性,本文首先选取了六种地表覆盖类型(城市、海冰、沙漠、植被、海洋及冰盖/冰川)及不同观测条件的数据,对其背景光子率进行统计分析。分析结果表明:白天观测数据的背景光子率平均为106(点/秒)数量级,远高于夜晚观测数据的背景光子率——104(点/秒)数量级,弱波束的背景光子率与强波束背景光子率相当,六种地表覆盖类型中,冰盖/冰川的背景光子率最高。然后,根据统计结果筛选出21组测高数据,并选取七种具有代表性的点云滤波对其进行去噪实验,分析精度后得出结论:改进局部密度法的去噪效果最佳,算法召回率、精准度和F值均大于0.90,算法较为稳定。最后,对所选取各滤波算法的精度、特点与适用性等性质进行了总结与分析,可为后续该数据的使用和滤波算法的选择提供参考。
ICESat-2 激光测高 光子计数激光雷达 点云去噪 背景光子率 ICESat-2 laser altimetry photon counting LiDAR photon denoising background rate 
光学 精密工程
2023, 31(5): 631
Xin Wang 1,2Yuan Sun 1,3,*Liang Liu 1,4,*
Author Affiliations
Abstract
1 CAS Key Laboratory of Quantum Optics and Center of Cold Atom Physics, Shanghai Institute of Optics and Fine Mechanics, Chinese Academy of Sciences, Shanghai 201800, China
2 Center of Materials Science and Optoelectronics Engineering, University of Chinese Academy of Sciences, Beijing 100049, China
3 e-mail: yuansun@siom.ac.cn
4 e-mail: liang.liu@siom.ac.cn
Optical detection and manipulation of the thermal properties is an essential subject of cold atoms in the quantum era. For laser cooled alkali atoms, we have experimentally realized deterministic temperature measurement with time cost below 1 ms and effective filtering of colder atoms with temperature less than 1 μK, with the help of nearly nondestructive detection. The quick temperature measurement is accomplished by carefully resolving the diffusion dynamics of atoms with the information provided by a single probe laser pulse in the form of bucket detection, while suppressing the amplitude and phase noises of probe laser. The separation of colder atoms is attainable as the velocity differences of atoms translate into nontrivial position differences, when the diffusion sustains for a few tens of milliseconds. In particular, these efforts are based on a labeling process that distinguishes the cold atoms under study from the others by specific internal states, while the nearly nondestructive detection is implemented via driving a cycling transition with continuous optical pulses. Moreover, such a position-dependent labeling process can be further modified to become velocity-dependent, with which we have demonstrated a Maxwell’s demon-type operation on cold atoms, as Maxwell’s demon’s intricate abilities can be understood as measuring the velocity of an individual particle and then performing feedback according to a straightforward dichotomy of the velocity value.
Photonics Research
2022, 10(8): 1947
作者单位
摘要
1 中国科学院 声学研究所,北京 100190
2 中国科学院大学,北京 100049
采用磁致伸缩薄膜FeGa作为敏感材料,优化设计了一种新型高灵敏声表面波(SAW)电流传感器。以中心频率150 MHz的延迟线型SAW器件作为传感元,利用射频(RF)磁控溅射法在其表面SAW传播路径上沉积FeGa磁性薄膜,由此构建SAW电流传感器件。将研制的传感器件接入由放大器及混频器组成的振荡电路中,通过与未镀膜参考器件进行差分,其输出信号用作传感信号。在电磁场作用下,FeGa薄膜产生的磁致伸缩效应引起SAW传播速度的改变,最终以相应的差分振荡频率偏移来评估施加的电流值。为进一步提升传感器性能,通过控制不同的溅射功率及退火热处理等制备工艺来确定优化的制备条件。实验结果表明,当FeGa薄膜厚度为500 nm,溅射功率为100 W,退火热处理温度为300 ℃时,所研制的电流传感器线性度及重复性良好,灵敏度较高(24.67 kHz/A)。
声表面波(SAW) 射频磁控溅射 电流传感器 磁致伸缩 surface acoustic wave (SAW) RF magnetically controlled sputtering current sensor FeGa FeGa magnetostriction 
压电与声光
2022, 44(1): 157
作者单位
摘要
1 燕山大学电气工程学院,河北 秦皇岛 066004
2 燕山大学工业计算机控制工程河北省重点实验室,河北 秦皇岛 066004
煤炭港在使用装船机的溜筒卸载煤的过程中会产生扬尘,港口为了除尘,需要先对粉尘进行检测。为解决粉尘检测问题,本文提出一种基于深度学习(YOLOv4-tiny)的溜筒卸料煤粉尘的检测方法。利用改进的YOLOv4-tiny算法对溜筒卸料粉尘数据集进行训练和测试,由于检测算法无法获知粉尘浓度,本文将粉尘分为四类分别进行检测,最后统计四类粉尘的检测框总面积,通过对这些数据做加权和计算近似判断粉尘浓度大小。实验结果表明,四类粉尘的检测精度(AP)分别为93.98%、93.57%、80.03%和57.43%,平均检测精度(mAP)为81.27%,接近YOLOv4的83.38%,而检测速度(FPS)为25.1,高于YOLOv4的13.4。该算法较好地平衡了粉尘检测的速率和精度,可用于实时的粉尘检测以提高抑制溜筒卸料产生的煤粉尘的效率。
煤粉尘检测 深度学习 目标检测 coal dust detection YOLOv4-tiny YOLOv4-tiny deep learning object detection 
光电工程
2021, 48(6): 210049
作者单位
摘要
1 南京林业大学林学院, 江苏 南京 210037
2 南京林业大学南方现代林业协同创新中心, 江苏 南京 210037
3 南京六合平山林场发展有限公司, 江苏 南京 211500
由于受到角度、距离等因素影响,同种地物反射的激光强度数据存在较大的偏差,需要建立校正模型使强度数据能准确反映地物信息,并快速提取。从激光雷达测距方程出发,设计校正实验,运用多项式模型拟合强度数据校正方程,通过定义其标准值,改正距离和高度影响下的反射强度。采用阈值法和随机森林法进行立木枝叶分离。利用二次多项式对七类材质分别进行校正,校正后各材质强度数据级差均小于0.1,不受距离、高度影响,可以区分主干和叶片;活立木强度数据经过校正可以得到枝叶分离的阈值;随机森林法的最终分类效果较好,两树种叶模型校正分类精度分别为91.5%和84.3%。本研究建立的校正模型方法,对自然漫反射目标物的激光强度数据能够进行较为精确的校正,选用的自然立木验证实验校正成功,为进一步进行立木的枝叶分离提供了可能性。
测量 激光反射率 强度改正模型 地面三维激光扫描 单站扫描 枝叶分离 
中国激光
2021, 48(1): 0104001
作者单位
摘要
海军航空大学, 山东 烟台 264001
针对现有方法常忽略性能退化数据和失效阈值存在的随机不确定性,将盲数和GM(1,1)模型等灰色系统理论方法运用到性能退化产品可靠性分析中。首先定义退化数据和失效阈值的盲数,采用灰数排序方法优化可信度,由盲数运算求得测量时刻点的可靠度。然后采用GM(1,1)建模方法进行三参数威布尔分布参数估计,获取可靠度函数。最后,将所提方法应用于GaAs激光器退化数据。结果表明本文方法合理有效,拟合精度高,具有工程应用价值。
盲数 三参数威布尔分布 blind number GM(1,1) GM(1,1) three-parameter Weibull distribution 
电光与控制
2018, 25(12): 102
Author Affiliations
Abstract
1 School of Optical and Electronic Information, National Engineering Laboratory for Next Generation Internet Access System, Huazhong University of Science and Technology, Wuhan 430074, China
2 Department of Electronics and Information Engineering, Huazhong University of Science and Technology, Wuhan 430074, China
3 Enviromental Protection Science and Technology Co., Ltd., Wuhan 430070, China
In this Letter, an alternative solution is proposed and demonstrated for simultaneous measurement of axial strain and temperature. This sensor consists of two twisted points on a commercial single mode fiber introduced by flame-heated and rotation treatment. The fabrication process modifies the geometrical configuration and refractive index of the fiber. Different cladding modes are excited at the first twisted point, and part of them are coupled back to the fiber core at the second twisted point. Experimental results show distinct sensitivities of 34.9 pm/με with 49.23 pm/°C and 36.19 pm/με with 62.99 pm/°C for the two selected destructive interference wavelengths.
060.2370 Fiber optics sensors 060.2430 Fibers, single-mode 
Chinese Optics Letters
2018, 16(4): 040602
作者单位
摘要
1 西南科技大学 国防科技学院, 四川 绵阳 621010
2 四川大学 电子信息学院, 四川 成都 610065
根据矩形贴片的腔膜理论, 以 Rogers(5880)作为介质基板材料, 设计了中心频点在24 GHz的贴片结构, 用数值仿真方法进行了研究; 按照阻抗匹配和天线增益要求, 借助Matlab和ADS软件, 设计了功分网络; 最后采用HFSS软件对6×14微带阵列天线进行了系统仿真, 计算了该天线阵的增益、带宽、电压驻波比、方向图等参数, 并在中物院5所微波暗室平台进行测试, 各参数都达到要求。
微带天线 功率分配 相控阵技术 microstrip antenna power divider phased array technology 
太赫兹科学与电子信息学报
2017, 15(4): 640

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