1 合肥工业大学计算机与信息学院，安徽 合肥 230601
2 智能互联系统安徽省实验室，安徽 合肥 230601
针对阴影造成的低光照、低对比度和高噪声等问题，为提高阴影下目标的检测、识别精度，借鉴生物偏振视觉机理，在偏振距离理论及算法的基础上，提出一种与“色调-饱和度-强度”颜色空间（HSI color space）融合的偏振距离强度（PDI）模型。该模型利用偏振角信息作为估算方式设定阈值范围，将偏振距离信息与原始光强信息融合为新的强度通道，并与原始色调及饱和度信息融合，最终获取PDI模型映射结果。搭建实测实验装置，并开展4组对比实验。结果表明，与其他3种现有目标增强算法相比，所提算法在灰度对比度、信杂比和Fish距离指标上均取得显著提升，能够使阴影下目标与背景间的差异得到明显提高。
图像处理 偏振成像 阴影 偏振距离 目标增强 图像融合 激光与光电子学进展
2023, 60(12): 1210024
1 中国工程物理研究院应用电子学研究所，四川 绵阳 621900
2 中国工程物理研究院 高能激光科学与技术重点实验室，四川 绵阳 621900
分析了Yb:YAG板条激光器波前畸变的基本特征，结合光斑形态和功率密度，提出了采用水冷式13单元一维变形镜和95单元二维变形镜相结合的双变形镜组合模式对Yb:YAG板条激光器的波前畸变进行闭环校正。针对输出激光的特征进行了校正需求分析和校正能力分析，以此为基础开展了一维变形镜和二维变形镜的仿真及优化设计，同步开展了哈特曼和高压驱动系统等硬件的研制。研制出的变形镜经受了满功率出光考核，验证了内循环冷却装置对水冷式变形镜的冷却效果，随后在闭环校正实验中，将激光器的开环光束质量β=9.03提升至闭环的1.98，验证了双变形镜组合模式的自适应光学系统对Yb:YAG板条激光器光束质量校正的能力。
波前畸变 变形镜 光束质量 哈特曼传感器 wavefront aberration deformable mirrors beam quality Hartmann-Shack sensor 红外与激光工程
2022, 51(8): 20210800
Author Affiliations
Abstract
Institute of Photoelectronic Thin Film Devices and Technology of Nankai University, Key Laboratory of Photoelectronic Thin Film Devices and Technology of Tianjin, Engineering Research Center of Thin Film Photoelectronic Technology, Ministry of Education, Tianjin 300350, China
Chalcopyrite (CIGS) thin films deposited in a low-temperature process (450°C) usually produce fine grains and poor crystallinity. Herein, different Ag treatment processes, which can decrease the melting temperature and enlarge band gap of the CIGS films, were employed to enhance the quality of thin films in a low-temperature deposition process. It is demonstrated that both the Ag precursor and Ag surface treatment process can heighten the crystallinity of CIGS films and the device efficiency. The former is more obvious than the latter. Furthermore, the Urbach energy is also reduced with Ag doping. This work aims to provide a feasible Ag-doping process for the high-quality CIGS films in a low-temperature process.
CuSe2 thin film low-temperature deposition process Ag doping crystallinity Urbach energy Chinese Optics Letters
2021, 19(11): 114001
1 北京理工大学光电学院, 北京 100081
2 信息光子技术工业和信息化部重点实验室, 北京 100081
计算鬼成像利用光场的二阶相干性进行成像。当探测光经历未知扰动(如大气湍流)时,无法通过计算获得实际到达物体的光场,此时按无扰动的计算光场进行图像重构时会产生图像模糊。提出一种基于深度学习的图像分类-复原方法,用于消除大气湍流对计算鬼成像的影响。该方法的基本思想是先用基于卷积神经网络的分类网络对图像按模糊程度进行分类;然后对每个分类下的图像,分别采用基于生成对抗网络的复原网络进行复原。通过仿真建立了包含大气湍流的压缩感知计算鬼成像模型,得到了不同强度的大气湍流引起的模糊图像,给出了采用深度学习方法对模糊图像进行分类和复原的结果。仿真表明,采用分类-复原网络可以有效提升计算鬼成像的像质,复原后的图像结构相似度和峰值信噪比均有明显提升,并且该网络对不同类型目标具有一定的泛化能力。
成像系统 计算成像 鬼成像 深度学习 大气湍流 图像复原 压缩感知 光学学报
2021, 41(11): 1111001
皖南医学院活性生物大分子研究安徽省重点实验室, 芜湖 241002
隐(花)色素(Cry)是一类具有调控基因表达及生物节律功能的黄素蛋白, 其与光修复酶(photolyase)具有高度同源性。果蝇隐(花)色素(dCry)属于动物I型隐(花)色素, 在果蝇生物钟系统中起到光受体的作用。在结构上, dCry蛋白包含N末端光修复酶同源区以及C末端尾巴结构。dCry的光修复酶同源区可以结合黄素腺嘌呤二核苷酸(FAD)辅酶, 并且存在色氨酸(Trp)三(四)联体的电子传递路径。dCry的C末端尾巴结构可以通过类似底物结合光修复酶的方式结合到dCry的光修复酶同源区中的口袋结构上。在光照条件下, dCry结合的FAD辅酶可接受经Trp三(四)联体传递的电子, 从而被光还原。然后, C末端尾巴可能从口袋结构中弹出, 使dCry构象变化, 进而通过蛋白的相互作用向下游传递信号。目前关于dCry光感受的机理及其信号状态学术界尚有争论。有观点认为, 氧化型dCry经光还原后形成的阴离子自由基型是信号激活状态; 而另一种观点则认为, dCry中阴离子自由基型FAD为基态, 在光作用下进一步形成的激发状态才是信号激活状态, 才能导致构象变化。而作用光谱的研究则揭示了dCry的信号激活状态可能并不局限于FAD的光还原作用, 且不同波长的光对dCry的影响不同。本文将对dCry蛋白在果蝇生物钟系统中的功能及其结构特性进行介绍, 并综述光感受机理和信号状态的研究进展, 为深入研究dCry的生理功能和作用机理提供理论参考。
果蝇隐(花)色素 黄素蛋白 生物钟 光感受 作用光谱 Drosophila cryptochrome flavoprotein circadian clock photoreception action spectrum
1 中国工程物理研究院应用电子学研究所, 四川 绵阳 621900
2 中国工程物理研究院高能激光科学与技术重点实验室, 四川 绵阳 621900
介绍了非稳腔薄片激光器腔内像差产生的原因及特点,提出了采用离焦校正变形镜和二维变形镜组合的方式校正腔内像差的主动校正技术,在仿真和优化设计基础上,研制的离焦校正变形镜动态范围为18.52 μm(峰谷值),二维变形镜镀膜后静态面形不大于0.04 μm(均方根误差),单驱动器动态范围大于6 μm(峰谷值),交连值在30%~35%范围内。将两种变形镜放置于激光器腔内进行主动闭环校正,经过离焦校正后光束质量改善至19.5,再经过二维变形镜校正后优化至6.5,波前像差由1.504 μm(均方根误差)减小至0.185 μm(均方根误差),光束质量提高了3倍,均方根误差值提高了8.1倍。实验结果证明,组合式校正模式可以有效地改善非稳腔薄片激光器腔内像差,其技术路线是可行的。
激光器 非稳腔 动态范围 光束质量 闭环校正 中国激光
2020, 47(10): 1001004
1 中国工程物理研究院 高能激光科学与技术重点实验室, 绵阳 621900
2 中国工程物理研究院 应用电子学研究所, 绵阳 621900
为了满足车载平台光轴稳定的应用需求, 采用压电陶瓷作为驱动器对快反镜进行了结构设计, 将其作为仿真模型对快反镜进行了模态分析和力学仿真, 并对结构进行了优化设计。采用高帧频相机探测的质心位置作为反馈信号, 利用现在可编程门阵列进行高速图像处理, 研制出适用于车载平台的光轴稳定快反镜。对快反镜的性能参量进行了全面测试, 并参与了集成联调试验。结果表明, 该快反镜的分辨率约0.4μrad, 闭环带宽大于100Hz;三级公路上, 汽车以40km/h行驶过程中, 在无人值守模式下, 由总控对快反镜进行控制, 与开环相比, 闭环后光轴x轴抖动均方根减小3.6倍, y轴减小2.1倍, 20Hz以内的光轴抖动抑制效果明显, 取得了较好的试验效果。该系统具有高带宽、高精度及高稳定性的特征, 对车载平台的光轴稳定起着重要作用。
激光技术 压电陶瓷 快反镜 模态分析 闭环带宽 laser technique piezo electric ceramics fast steering mirror modal analysis closed-loop bandwidth
针对弹丸爆炸中冲击波威力测量受传感器特性及测量环境影响的问题,提出了一种利用高速录像机进行摄影测量与数据处理的方法,分析了纹影摄像的基本条件及冲击波成像过程,建立了测量模型、误差分析模型,通过将测量数据与压电传感器测量数据进行比对,验证了爆炸冲击波高速纹影测量方法的有效性,实现了冲击波流场的可视化,建立了测量模型及误差分析模型,等效TNT当量相当误差优于10%。经过实际验证,该方法具有可行性和较好的精度,实现了冲击波威力自由空间测试。
纹影摄影 冲击波 高速相机 威力效应 压电传感器 schlieren photography blast wave high-speed camera power effect piezoelectric sensor
中国工程物理研究院应用电子学研究所高能激光科学与技术重点实验室, 四川 绵阳 621900
模糊控制由于不依赖变形镜的响应模型，用于波前校正时具有实用性，其可行性已被证实。对自适应光学系统中模糊比例积分微分(PID)控制的波前校正效果进行了评估，包括对模糊校正带宽的测试、对模糊输入和输出论域的选取以及对模糊规则库以及波面加权模板的优化。实验结果表明，论域的选取合理，采用3×3的波前加权模板效果更好。当PID控制器3个参数矢量KP、KI和KD的初始值都为0时，模糊输出论域采用隶属度正分布的规则库实用性更强。当哈特曼-夏克传感器刷新频率为120 Hz时，系统校正带宽为5~6 Hz，与常规PID一致。
自适应光学 模糊控制 波前校正 变形镜 激光与光电子学进展
2017, 54(3): 030101
1 中国工程物理研究院 应用电子学研究所, 四川 绵阳 621900
2 中国工程物理研究院 高能激光科学与技术重点实验室, 四川 绵阳 621900
介绍了一种纳秒级脉冲激光光斑能量分布测量电路的设计方法, 采用自动跟踪积分方式, 根据预测先将脉冲光电流积分并保存, 然后用速度较低的A/D芯片进行A/D转换, 该方法避免了采用高速A/D芯片, 且可以获得较高的采样分辨率, 特别是在需要采集的通道数较多时具有明显优势。
脉冲激光 光斑分布参数 脉冲激光能量分布测量 自动跟踪积分 光电流积分 pulse laser optical beam distribution parameters pulse laser energy distribution measurement auto tracking integral photocurrent integral 强激光与粒子束
2016, 28(7): 071001
