1 北京航空航天大学材料科学与工程学院，北京 100191
2 中国科学院高能物理研究所北京同步辐射装置，北京 100049
3 中国航发北京航空材料研究院3D打印研究与工程技术中心，北京 100095
4 天目山实验室（航空浙江省实验室），浙江 杭州 311115
近年来，基于激光增材制造技术的先进结构材料和构件制备及应用取得了重要进展，并由此带动了该技术在金属功能材料制备与调控方面的发展。作为金属功能材料典型代表的形状记忆合金兼具形状记忆、超弹性和弹热效应等新奇特性，这些特性与合金的微观组织、微结构演化高度相关，但难以通过传统制备和表征手段实现精细化调控和实时相变测量，因而通过激光增材制造技术调控微结构并进行原位同步辐射观测成为形状记忆合金性能提升的重要手段。本文综述了基于激光增材制造的形状记忆合金设计、微结构调控、工艺-结构-性能关系以及国内外研究现状，并从技术原理、材料特性、工艺优化、结构调控和原位表征等方面对形状记忆合金激光增材制造研究进展进行了介绍，归纳整理了现阶段激光增材制造形状记忆合金的主要性能。另外，本文介绍了激光增材制造过程的原位X射线衍射表征方法以及该表征方法的典型应用，对增材制造过程中合金的相变动力学测量及单晶原位表征方法进行了梳理，并对该技术的未来发展趋势进行了展望。
激光增材制造 金属功能材料 形状记忆合金 同步辐射 原位X射线衍射 中国激光
2024, 51(10): 1002305
国网内蒙古东部电力有限公司兴安供电公司, 内蒙古兴安盟 137400
绝缘子运行状态的评估关乎到输电工程的安全运行。紫外成像技术提供了一种绝缘子评估的量化手段, 为此, 提出了一种基于改进自适应神经模糊推理系统(adaptive neuro-fuzzy inference system, ANFIS)的绝缘子紫外光斑评估方法。首先, 搭建了绝缘子污秽放电测试平台, 开展了不同测试距离和增益下的绝缘子放电强度研究。其次, 将增益以及紫外光斑面积作为训练数据, 建立了基于贝叶斯推理的 ANFIS模型。最后, 进行了现场验证测试。结果表明, 该方法具有良好的预测精度和测试效率, 适用于绝缘子紫外成像量化评估, 为绝缘子运行状态的评估提供了技术支撑。
绝缘子 紫外成像 贝叶斯 光斑面积 insulator, ultraviolet imaging, Bayesian inference ANFIS
1 苏州大学电子信息学院，江苏 苏州 215006
2 香港理工大学电子及资讯工程学系，香港 999077
3 中山大学电子与信息工程学院，广东 广州 510275
针对跨海光通信系统，海岸两侧供电架构导致的能效问题是限制其容量的主要因素。多根单模光纤（M-SMF）复用是目前阶段提高通信海缆容量的主要解决方案。然而，海缆中可容纳的光纤数量往往受限于其机械特性和下缆难度，可容纳光纤数量目前通常限制在32以下。因此，高复用密度的空分复用技术有望在海缆通信领域中展现其优势。对基于多芯光纤（MCF）海缆的能效公式进行了理论推导，对比了MCF海缆与M-SMF海缆的能效特性，并分析多芯耦合器插损、芯间串扰等边际参数对系统总体能效的影响。结果证明：采用4芯光纤在跨大西洋海缆和跨太平洋海缆中的最优光纤数目分别为86和14；采用7芯光纤在跨大西洋海缆和跨太平洋海缆中的最优光纤数目分别为50和8。在海缆最大容纳光纤数目（32）情况下：4芯光纤在跨大西洋场景和跨太平洋场景中相比M-SMF海缆可以提升能效至2.50倍和1.13倍；7芯光纤在跨大西洋场景和跨太平洋场景中相比M-SMF海缆可以提升能效至3.20倍和1.13倍。
光通信 光纤特征 光纤表征 光复用 光学学报
2022, 42(15): 1506005
1 武汉凌云光电科技有限责任公司，湖北 武汉 430205
2 江苏大学机械工程学院，江苏 镇江 212013
3 苏州大学光电信息科学与工程学院，江苏 苏州 215006
由于纯铜材料吸收的波长依赖性以及对红外激光吸收的温度依赖性和高导热性，1 μm 红外激光的纯铜焊接常常会出现焊接效果不稳定的问题，同时伴随着飞溅、孔洞等焊接质量问题。纯铜材料对激光的吸收具有很强的波长依赖性，在短波段的吸收显著增加，因此绿光和蓝光激光也被用来进行铜的焊接，并取得不错的焊接效果；然而，蓝、绿激光的高成本严重制约了其在精细微焊接中的应用。考虑到成本和焊接效果的平衡，本研究团队使用100 W/450 nm蓝色半导体连续激光辅助120 W/1.07 μm MOPA红外光纤纳秒激光对纯铜薄片进行点焊实验，蓝光的主要作用是焊前预热和焊后保温。实验结果表明：与单纯的红外MOPA激光焊接相比，蓝光辅助红外MOPA激光焊接焊点的表面形貌、拉力、飞溅以及孔洞等都有明显改善。
激光技术 纯铜片 激光点焊 蓝激光 MOPA光纤激光 双波长 中国激光
2022, 49(16): 1602008
1 空军工程大学航空工程学院, 陕西 西安 710038
2 中国人民解放军95876部队, 甘肃 山丹 734100
针对栈式稀疏去噪自编码器(SSDA)在图像去噪上训练难度大、收敛速度慢和普适性差等问题,提出了一种基于栈式修正降噪自编码器的自适应图像去噪模型。采用线性修正单元作为网络激活函数,以缓解梯度弥散现象;借助残差学习和批归一化进行联合训练,加快收敛速度;而为克服新模型对噪声普适性差等问题,需要对其进行多通道并行训练,充分利用网络挖掘出的潜在数据特征集计算出最优通道权重,并通过训练权重权重预测模型预测出各通道最优权重,从而实现自适应图像去噪。实验结果表明:与目前降噪较好的BM3D和SSDA方法相比,所提方法不仅在收敛效果上优于SSDA方法,而且能够自适应处理未参与训练的噪声,使其具有更好的普适性。
图像处理 图像降噪 批归一化 残差学习 自适应性 光学学报
2018, 38(10): 1010001
Author Affiliations
Abstract
1 Institute of Artificial Intelligence, University of Science and Technology Beijing (USTB), Beijing 100083, China
2 Department of Electronic and Information Engineering, The Hong Kong Polytechnic University, Hung Hom, Kowloon, Hong Kong 999077, China
3 MACOM Technology Solutions, Shenzhen 518000, China
4 Department of Electrical Engineering, The Hong Kong Polytechnic University, Hung Hom, Kowloon, Hong Kong 999077, China
Stokes vectors direct detection (SV-DD) is an effective solution for short-reach optical communications. In this Letter, we investigate two-dimensional-modulation direct-detection systems based on three Stokes vector receivers (SVRs). The influences of three key factors including the states-of-polarization (SOP), the splitting ratio of the coupler, and the excess loss (EL) are studied in detail. It is shown that the splitting ratio for achieving optimum performance will be changed with SOP and EL conditions. Among these SVRs, the 3×3 coupler-based receiver with its optimal splitting ratio shows the best bit error rate performance and stability against the change of SOP.
060.2330 Fiber optics communications 060.4080 Modulation Chinese Optics Letters
2018, 16(10): 100605
空军工程大学航空航天工程学院, 陕西 西安 710038
针对传统飞机检测方法准确率低、虚警率高、速度慢等问题, 提出一种全卷积神经网络多层特征融合的飞机快速检测方法。将浅层和深层的特征经过采样后在同一尺度进行融合, 以缓解由于深层特征图维度过低造成的对小目标表达不足的问题；修改区域提取时的选框尺寸以适应实际图像中飞机的尺寸特征；用卷积层代替全连接层以减少网络参数并适应不同大小的输入图像；复用区域提取网络和检测网络的卷积层和学习的特征参数以保证检测的高效性。仿真结果表明, 与典型的飞机检测方法相比, 所提方法在测试集上取得了更高的准确率和更低的虚警率, 同时大大加快了检测速度。
机器视觉 飞机检测 全卷积神经网络 浅层和深层特征 特征融合
为了更精确有效地测量某检测系统下激光光斑的中心位置和半径, 提出了一种基于LabVIEW视觉处理模块中Vision Assistant的激光光斑中心定位方法。在Matlab环境下, 对CCD采集到的激光光斑图像预处理后用理论上可行的3种常见光斑中心定位算法分别进行仿真并做了对比实验, 如Houng变换与自身改进方案对比, 圆拟合算法不同算子之间的对比以及空间矩定位法的二次细化对比, 从而对3种定位算法做出利弊分析。最后对光斑中心定位方法做出随机设置不同ROI多次测量取平均值的实用化新方法。仿真结果表明, 该方法能够快速、准确地得到光斑中心位置和半径值, 并且测量精度可达小数点后两位。
图像处理 激光光斑 image processing laser spot Madab Matlab LabVIEW LabVIEW Region of Interest ( ROI) Region of Interest（ROI）
1 长春理工大学光电工程学院, 吉林 长春 130022
2 长春理工大学电子信息工程学院, 吉林 长春 130022
3 长春理工大学微纳光学制造实验室, 吉林 长春 130022
LED兼具照明和数据通信功能,在室内可见光通信(VLC)中,LED的布局对维持接收面上接收功率的稳定分布有重要作用。室内LED矩形布局下的接收功率分布并不能覆盖整个接收面,存在接收功率中断区,无法实现最优的VLC系统性能。考虑室内墙面及地板的一次反射,研究LED在不同位置的布局方案,采用粒子群优化(PSO)算法分析LED布局方案,设计了能耗最小的LED圆形布局方案。仿真分析了LED矩形布局和圆形布局下的接收功率分布、信号中断率、能量损耗以及信噪比分布,仿真结果表明LED圆形布局的VLC系统性能优于矩形布局,需要的LED数量几乎为矩形布局的一半,减小了VLC系统的码间干扰。
光通信 发光二极管 可见光通信 圆形布局
1 香港理工大学 电子及资讯工程学系，香港
2 香港中文大学 电子工程学系，香港
文章回顾了本研究小组将人工神经网络(ANN)和深度神经网络(DNN)用于提取布里渊光时域分析仪(BOTDA)传感系统中的温度分布信息的研究工作。在对ANN或者DNN模型进行适当的训练之后，沿被测光纤的温度分布信息能够被训练完成的ANN或DNN从实验获得的布里渊增益谱(BGS)中直接提取出来，而不需要像传统的洛伦兹线型拟合(LCF)方法一样先对BGS拟合得到布里渊频移(BFS)，再将其转换成温度信息。实验结果展示出了用ANN和DNN进行温度提取的方法相比于用传统LCF方法的优势。
温度提取 人工神经网络 深度神经网络 布里渊光时域分析仪 temperature extraction artificial neural network deep neural network Brillouin optical time domain analyzer
