1 江苏理工学院 机械工程学院，江苏常州2300
2 常州祥明智能动力股份有限公司，江苏常州13011
在QFN芯片封装缺陷检测中，增加图像分割环节可有效提高缺陷检测准确性与检测效率。针对图像分割中传统算法效率低、智能优化算法分割精度低稳定性差的问题，本文提出一种基于改进灰狼优化算法（IGWO）的图像多阈值分割方法。首先，改进原始灰狼优化算法非线性因子，平衡算法搜索效率与挖掘能力；其次，引入反向学习策略提高种群整体质量，引入正弦函数、调整头狼权重以改进灰狼更新策略，增强算法多样性与挖掘能力；然后，提出头狼靠拢与种群变异交替进行的位置更新策略，平衡算法收敛性能与跳出局部最优能力；最后，以Kapur熵为适应度函数，求解最优分割阈值。将本文提出的改进灰狼优化算法的多阈值图像分割方法，与灰狼优化算法（GWO）、基于翻筋斗觅食策略的灰狼优化算法（DSF-GWO）、基于莱维飞行的樽海鞘群优化算法（LSSA）、改进北方苍鹰算法（INGO）的图像分割方法进行实验对比，结果表明：本文方法在分割用时方面，约为DSF-GWO的1/2，INGO的1/4；在分割精度与稳定性方面，在进行QFN芯片缺陷图像的连续30次分割时，本文方法具有最大Kapur熵平均值、最小标准差与最短分割时间。因此本文方法可实现高精度、高稳定性与高效率的QFN芯片图像多阈值分割。
灰狼优化算法 多阈值分割 Kapur熵 QFN Grey Wolf Optimization（GWO） multi-threshold segmentation Kapur entropy Quad Flat No-lead package(QFN)
1 中国科学院新疆理化技术研究所晶体材料研究中心，新疆 乌鲁木齐 830011
2 中国科学院半导体研究所中国科学院半导体材料科学重点实验室，北京 100083
利用非线性光学晶体实现激光频率转换是拓展激光波长的有效手段之一，非线性光学晶体也成为全固态激光系统中的核心器件。硼酸盐由于其丰富的结构多样性和优异的光学性能，已成为开发可用于紫外激光输出的非线性光学晶体的重要体系。K3B6O10Br晶体具有短的紫外截止边（182 nm）、较大的非线性光学系数（d22为0.83 pm/V）、适中的双折射率（0.046@1064 nm），在激光二倍频、三倍频激光输出领域具有潜在应用。本文简要介绍了K3B6O10Br晶体生长及基本性能，对晶体倍频与和频实现可见/紫外激光及光参量啁啾脉冲放大方面的研究进展进行了总结，并对K3B6O10Br晶体未来发展及应用前景进行了简要分析。
非线性光学晶体 紫外激光 K3B6O10Br 激光频率转换 激光与光电子学进展
2024, 61(3): 0316002
Author Affiliations
Abstract
1 Department of Applied Physics, College of Mathematics and Physics, Chengdu University of Technology, Chengdu 610059, China
2 School of Electronics and Information, Northwestern Polytechnical University, Xi’an 710072, China
3 Chengdu Development Center of Science and Technology of CAEP, Chengdu 610299, China
Aiming for suppressing side-mode and spectrum broadening, a slit beam-shaping method and super-Gaussian apodization processing for femtosecond laser point-by-point (PbP) inscription technology of fiber Bragg gratings (FBGs) are reported here. High-quality FBGs, featuring narrow bandwidth of less than 0.3 nm, high reflectivity above 85%, low insertion loss (0.21 dB), and low cladding loss (0.82 dB), were obtained successfully. By a semi-automatic PbP inscription process, an array consisting of six FBGs, exhibiting almost no side-mode peaks with high suppression ability and narrow bandwidth, was fabricated along three independently developed single-mode fibers with an interval of 20 mm.
femtosecond laser processing fiber Bragg grating slit beam shaping Chinese Optics Letters
2024, 22(1): 010501
1 中国科学院长春应用化学研究所 稀土资源利用国家重点实验室， 吉林 长春 130022
2 中国科学技术大学 应用化学与工程学院， 安徽 合肥 230026
3 中国地质大学（武汉） 材料与化学学院， 湖北 武汉 430074
三价铋离子（Bi3+）是一种优良的发光材料激活剂和敏化剂，近年来得到了广泛研究。Bi3+离子发光易受晶体场强度的影响，在紫外和近紫外激发下可获得覆盖整个可见光区域的丰富发射颜色及近红外发光，因而受到广泛关注，同时相关发光材料在固态照明、显示、生物医学和光学传感方面显示出良好的应用前景。本综述总结了Bi3+的发光特点，重点阐述了几类Bi3+掺杂发光材料的研究进展，并详细介绍了其发光性质与晶体结构间的构?效关系。针对Bi3+掺杂发光材料的发光性能精准调控与优化的关键问题，本综述讨论了组分取代、能量传递、混合价态等设计策略诱导性能调控与优化的机理。最后，我们探讨了Bi3+掺杂发光材料研究未来的一些挑战和机遇，以期指导pc?LED应用中新型发光材料的开发。
LED Bi3+掺杂 发光材料 精准调控 LED Bi3+ doping luminescent materials precise regulation
1 中国地质调查局西安矿产资源调查中心, 陕西 西安 710100
2 西北大学地质学系, 陕西 西安 710127
以金矿石中的金元素为研究对象, 基于灰色关联度和RSM模型提出原子吸收光谱法分析Au测定条件参数的多目标优化模型。 选取泡塑预处理方式、 振荡时间、 王水浓度和硫脲浓度为优化目标, 确定测量结果相对误差的绝对值为质量指标； 建立基于信噪比的正交设计试验, 分析试验结果的质量指标及对应的信噪比并进行量纲化处理, 计算灰色关联系数和关联度； 确定优化目标的极差分别为0.026、 0.116、 0.176、 0.375, 定性判断泡塑处理方式目标最不显著。 根据RSM模型确定王水浓度、 振荡时间、 硫脲浓度为单因素的Box-Behnken方法试验, 采用三因素三水平曲面设计对测定结果相对误差的绝对值进行分析, 制作显著水平表并完成响应曲面试验； 建立二次多项式回归方程的预测模型并进行显著性分析, 其F=217.24, p<0.000 1表明该模型具有高度的显著性, 模型的相关系数为0.996 9, 校正决定系数为0.992 4, 表明该模型可以解释超过99%的响应值变化； 绘制响应曲面图和等高线图对试验数据进行回归拟合, 通过响应曲面的形状和等高线的陡峭程度进行判定分析, 最终寻找最优化目标参数为王水浓度、 振荡时间、 硫脲浓度分别为11.33%、 27.39 min和0.97%时, 样品测量结果的相对误差最小。 模型验证结果表明, 在最优化目标参数条件组合下选择不同质量浓度的金矿石国家标准物质进行样品制备, 测定结果的正确度和精密度均符合DZ/T 0130.3—2006(地质矿产实验室测试质量管理规范), 表明基于灰色关联度-RSM模型对原子吸收光谱法分析金矿石中金元素的多目标优化参数准确可靠, 验证了该方法的科学性和正确性, 能够被应用于实际的生产中去。 该方法对于定性判断各条件参数间的主次关系, 定量计算各条件参数的最佳组合水平具有独特优势, 有望在寻找多目标优化设计参数领域的平台上发挥作用, 更加有效地确定最佳目标组合。
金矿石 聚氨酯泡塑 灰色关联度 RSM模型 原子吸收光谱法 Gold ore Polyurethane foam Gray correlation degree RSM Model AAS 光谱学与光谱分析
2023, 43(10): 3117
1 青岛科技大学信息科学技术学院, 山东 青岛 266061
2 江西中烟工业有限责任公司信息中心, 江西 南昌 330096
3 中国海洋大学信息科学与工程学部, 山东 青岛 266100
近红外光谱具有高维、 高冗余、 非线性的特性, 严重影响了样本之间的相似性度量的精准, 故而提出了一种基于Wasserstein散度的t分布随机近邻嵌入算法(Wt-SNE)。 基于流形学习算法思想, 利用高斯分布将高维数据的距离转换为概率分布, 使用更加偏重长尾分布的方式t分布表示低维空间中对应数据点的概率分布。 将高维数据的概率分布嵌入映射至低维度空间, 重构低维流形结构, 引入Wasserstein散度度量两个空间内概率分布的差异, 通过降低散度值来提高两个分布的相似度, 以此来实现高维数据降维处理。 为验证Wt-SNE算法的有效性, 首先对烟叶近红外光谱数据进行降维投影, 并与PCA、 LPP、 t-SNE算法比较, 结果表明Wt-SNE算法降维后的数据, 在低维空间内样本类别边界更加明显。 其次, 采用KNN、 SVM和PLS-DA分类器对降维后的数据进行烟叶产地预测, 准确率分别为93.8%、 91.5%、 92.7%, 表明降维后的数据不仅重构了原始光谱的空间结构而且保留了样本间的相似度关系。 最后, 选取某一卷烟叶组配方中的烟叶进行单料目标烟叶的替换, 根据备选样本与目标样本之间的马氏距离选取替换样本。 实验表明, Wt-SNE选取的替换烟叶与目标烟叶相似度最高, 烟碱、 总糖等化学成分含量与目标烟叶差异较小, 香气、 烟气、 口感得分表现出较高的一致性。 该方法能够有效度量烟叶近红外光谱之间的相似性, 为卷烟叶组配方的维护提供有力的依据。
近红外光谱 数据降维 t-SNE算法 Wasserstein散度 相似性度量 Near-infrared spectrum Data dimension reduction t-SNE algorithm Wasserstein divergence Similarity measurement 光谱学与光谱分析
2023, 43(12): 3806
1 中国石油大学(北京)非常规油气科学技术研究院, 油气资源与探测国家重点实验室, 北京 102249
2 北京建筑材料科学研究总院有限公司, 固废资源化利用与节能建材国家重点实验室, 北京 100041
为了减缓建筑行业生产过程中CO2排放对全球气候变化的影响, 建筑行业提出了CO2矿化封存技术, 即利用CO2与水泥基材料中的水泥熟料以及水泥水化产物等反应生成以方解石为主的碳酸钙(CaCO3)沉淀和无定形高聚合度硅胶(SiO2·nH2O)。CO2矿化养护水泥基材料在实现永久封存利用CO2的同时, 因其矿化产物具有较好的稳定性、填充效应和成核效应, 矿化养护后的水泥基材料力学强度得以提升, 耐久性得到改善, 相比其他养护方法, 短时间内可以获得具有高性能的水泥基材料。本文总结了现阶段CO2矿化养护水泥基材料的最新研究进展, 从反应机理和影响因素两方面进行了介绍, 详细分析了预养护、相对湿度、水胶比、CO2浓度、养护压力和温度等养护条件对水泥基材料CO2矿化养护后性能、固碳率以及矿化程度的影响, 并对CO2矿化技术在水泥基材料中未来的发展和研究方向进行了展望。
二氧化碳封存与利用 矿化养护 水泥基材料 反应机理 影响因素 carbon dioxide storage and utilization mineral carbonation curing cement-based material reaction mechanism influencing factor
针对主流单阶段实例分割算法因冗余语义信息造成实例掩码缺失和泄漏的问题，提出一个基于语义对齐和图节点交互的实例分割算法。在全局掩码生成阶段，设计一个语义对齐模块，通过全局映射和高斯映射评估语义信息对全局和局部语义完整性的影响，从而对冗余语义信息进行抑制。此外，在实例掩码组装阶段，设计一个图节点交互模块。该模块通过对特征图进行图结构数据变换和图节点信息交互，提取拓扑图的空间特征，补充了掩码组装信息，进一步提高了实例掩码的准确度。实验结果表明，所提算法在MS COCO数据集上实现了38.3%的平均精度均值（mAP），与其他先进算法相比，有很强的竞争力。
图像处理 实例分割 语义对齐 图节点交互 MS COCO数据集 激光与光电子学进展
2023, 60(22): 2210008
