1 鲁东大学交通学院，山东 烟台 264025
2 山东德衡人力资源股份有限公司，山东 烟台 264025
偏振蒙特卡罗法在模拟大量光子传输时不存在由有限离散引起的计算误差，因而通常作为验证其他方法计算精度的标准。通常情况下，偏振保持特性良好的光子的信息损耗少且传输距离远，分析这些光子的传输特性对于提取优良信号具有潜在的应用价值。为此，基于偏振子午面蒙特卡罗法，提出一种散射环境中前向传输光子偏振态的统计方法。模拟计算偏振光在聚苯乙烯悬浊液中的传输特性，结果表明，优化算法不仅能够反映光子偏振态的变化情况，而且能够统计偏振保持特性良好的光子数占比。
散射 偏振 多重散射 传输 计算光学 光学学报
2023, 43(18): 1829001
1 重庆青年职业技术学院 人工智能学院, 重庆400712
2 中国电子科技集团公司 第二十六研究所,重庆 400060
光纤陀螺基于Sagnac效应测量角速度, 其受外界环境的干扰很小且具有很好的自主性, 因此, 基于光纤陀螺的寻北测角系统在**领域得到了一系列应用。为了满足单兵寻北测角的小型化、快速性的使用要求, 研究了基于单轴光纤陀螺的单兵高精度寻北测角装置在倾斜摆放下的自动、快速寻北测角方法。在装置测量过程中可能存在干扰, 进而影响寻北测角精度, 通过研究装置在寻北测角过程中传感器的输出特征, 并对干扰进行识别和处理, 得到了高精度的寻北测角信息。最后通过试验对比和分析, 验证了倾斜条件下干扰的识别与处理方法的有效性, 满足单兵侦察时高精度寻北测角的需求。
光纤陀螺 单兵 寻北测角 干扰识别与处理 fiber optic gyroscope individual soldier north seeking angle measurement interference identification and processing
中国科学院上海光学精密机械研究所高功率激光物理联合实验室，上海 201800
高功率激光装置是一个复杂的有源巨型光学工程，其性能指标要求逼近科学技术与物理极限。驱动器研制有物理设计、工程光学和结构工程设计三大过程，工程光学在其中起着重要作用。高功率激光装置工程光学设计需遵循其特有的设计原则和要点，以保证装置的高性能。根据驱动器设计指标和设计特点，从总体光学设计、光束质量控制以及光束打靶精度控制方面，综述了高功率激光装置工程光学设计中的关键科学技术问题以及相应解决方法，为未来高功率激光驱动器的发展提供必要的工程设计参考。
光学设计 惯性约束聚变 神光装置 工程光学 激光光学
1 国家农业信息化工程技术研究中心，北京 100097
2 北京农业信息技术研究中心，北京 100097
3 农业农村部农业信息软硬件产品质量检测重点实验室，北京100097
番茄叶片在感染病害后首先发生的是内在生理反应, 肉眼无法观察到。 叶片从被感染到出现肉眼可见病斑期间, 称为叶片病害潜育期。 为了实现番茄叶片表面未见明显病斑的灰霉病潜育期诊断, 对接种样本进行叶片编码、 跟踪、 采集所有编码叶片样本1~8 d连续高光谱图像数据, 建立番茄叶片样本时序高光谱数据集。 采用跟踪的叶片样本出现肉眼可见病斑前几天同一位置区域的高光谱数据作为潜育期感兴趣区域进行检测分析。 为了建立番茄叶片灰霉病潜育期诊断和不同病斑等级分类模型, 采用基于教学优化算法(TLBO)优化极限学习机(ELM)的分类模型进行建模。 通过TLBO算法优化ELM的输入权值和隐藏层的偏差, 提高模型分类性能。 利用高光谱成像系统在近红外高光谱波段388~1 006 nm波段获取五个等级的感兴趣区域进行数据建模, 共采样213个高光谱数据, 其中, 健康类(56个)、 潜育期类(42个)、 小病斑类(43个)、 大病斑类(39个)和严重类(33个)。 通过对比不同的光谱预处理方法, 采用效果最好的小波滤波变换(DWT)对样本数据中每类数据分别滤波。 DWT滤波后, 在610~840 nm波段间五个等级光谱曲线能区分明显, 共包含91个波长, 波长数量较多。 因此, 采用竞争性自适应重加权抽样法(CARS)对采用DWT预处理后的光谱数据在610~840 nm波段重复3次优选特征波长, 合并去除重复项后得到9个特征波段: 694, 696, 765, 767, 769, 772, 778, 838和840 nm。 最后分别选取全波段FC、 610~840 nm波段、 CARS提取的9个特征波段建立3个分类模型FC-TLBO-ELM, DWT-TLBO-ELM, DWT-CARS-TLBO-ELM进行对比, 其中DWT-CARS-TLBO-ELM检测精确度最高达100%, 潜育期召回率100%, 利用时间最短为0.068 9 s, 表明该模型可以实现番茄灰霉病潜育期高精度诊断和灰霉病病害程度高精度分类, 为番茄灰霉病早期防治、 精准施药提供理论依据。
时序高光谱数据 灰霉病程度分类 潜育期诊断 极限学习机 教学优化算法 Time series hyperspectral data Classification of botrytis degree Hyperspectral gleying diagnosis ELM TLBO 光谱学与光谱分析
2022, 42(9): 2969
1 中国科学院上海技术物理研究所 红外成像材料与器件重点实验室， 上海 200083
2 中国科学院大学， 北京 100049
针对具备100~200nm薄吸收区的肖特基型探测器，研究了不同金属接触对其暗电流和光谱响应特性的影响。以GaN基材料为主体，在薄层Al0.42Ga0.58N表面分别制备Au和Ni/Au形成肖特基接触，在Al0.55Ga0.45N表面以Ti/Al/Ti/Au制备欧姆接触，从而制备薄吸收区的AlGaN肖特基日盲探测器。结果表明对AlGaN材料，Au肖特基型探测器的光响应良好，达到0.10A/W，外量子效率峰值为47%，但暗电流稍大，为3.91×10-10A/cm2。而Ni/Au肖特基型探测器的暗电流稳定，普遍在4.17×10-11A/cm2，而响应率一般，为0.07A/W，外量子效率为33%。测试结果与仿真模型基本一致，对正照式，受势垒高度和界面损耗层等因素影响，相较Ni/Au肖特基型探测器，Au肖特基型探测器的响应范围更大、响应率更高；对背照式，吸收层的厚度对响应范围有很大影响，薄吸收区有效展宽了响应区域。
肖特基 接触金属 薄吸收区 AlGaN AlGaN Schottky contact metal thin absorption region
1 鲁东大学 交通学院，山东 烟台 264025
2 大连理工大学 机械工程学院，辽宁 大连 116024
3 烟台艾德康生物科技有限公司，山东 烟台 264006
针对烟雾环境中偏振前向传输在短波红外波段是否具有偏振信号增强的问题，实验研究了烟雾环境中水平线偏振光在532 nm和1 550 nm波长下的前向传输偏振特性。烟雾环境由烟饼燃烧所制，其主要由悬浮氯化铵颗粒和水汽组成，且氯化铵颗粒在烟饼点燃7~16 min内稳定沉积。搭建了532 nm和1 550 nm两套单波长激光前向传输测试平台，用以测量水平线偏振光在烟雾环境中的前向传输偏振特性。分析测量误差主要由激光源的光强波动误差、测量时间变化误差、偏振器件的安装误差和转角误差引起，计算了532 nm和1 550 nm激光前向传输测试平台的测量误差峰值分别约为1.03%和0.89%。测试烟饼燃烧7~16 min时的偏振状态保持率RoPS，测试结果表明：相比532 nm波长，水平线偏振光在1 550 nm波长前向传输后具有更优异的偏振状态保持特性，且随着烟雾浓度降低，两者之间的偏振状态保持差异逐渐缩小。文中研究通过实验验证了所制烟雾环境中水平线偏振光在1 550 nm波长前向传输后具有优异的偏振信号，这可为短波红外偏振技术的实际应用提供一定的实验支撑。
偏振传输 前向散射 短波红外 polarization propagation forward scattering shortwave infrared 红外与激光工程
2022, 51(3): 20210157
1 鲁东大学 交通学院，山东 烟台 264025
2 大连理工大学 机械工程学院，辽宁 大连 116024
3 烟台艾德康生物科技有限公司，山东 烟台 264006
为解决偏振子午面蒙特卡洛法的计算结果与测试结果存在出入的问题，文中提出了一种限定接收范围的改进算法。偏振子午面蒙特卡洛法计算过程中采集整个截面的前向散射光，但实际接收装置通常接收部分前向散射光，这是引起偏振子午面蒙特卡罗法的计算结果与实验结果存在出入乃至失配的重要因素之一。为此，改进算法限定了前向散射光的接收范围，限定的接收范围与实际接收范围一致。采用原算法和改进算法分别模拟 45°线偏振光和水平线偏振光在聚苯乙烯悬浊液中传输。选用粒径 1 μm 的聚苯乙烯悬浊液开展验证实验，通过对照测试结果，改进算法相比原算法能够更好地匹配实测结果。通过计算单个微粒的偏振状态保持情况，阐明改进算法提高计算精度的作用机理，即前向散射角愈外延，散射光的偏振态变化愈剧烈，而改进算法规避掉了绝大部分前向散射角外延程度较大的散射光。
偏振传输 前向散射 蒙特卡洛法 算法优化 polarization propagation forward scattering Monte Carlo method algorithm optimization 红外与激光工程
2021, 50(12): 20210158
中国石油大学(北京) 石油和化工行业油气太赫兹波谱与光电检测重点实验室，北京 102249
页岩是油气储层的主要类型之一，其微量有机质的准确表征是油气资源勘探中的一大热点和难点。利用太赫兹时域光谱技术(THz-TDS)对不同原油含量(ppm级)的页岩进行测试与分析，结果表明，太赫兹光谱响应与页岩有机质含量存在单调关系：随着原油浓度增加，单位厚度太赫兹时域光谱幅值衰减系数线性增加。结合有效介质理论，确定了太赫兹介电常数与200 ppm以下原油含量之间的线性关系。研究表明，太赫兹时域光谱技术可作为页岩中微量原油表征的有效方法，对提高油气资源勘探效率具有重要意义。
原油 页岩 太赫兹 定量分析 ：crude oil shale terahertz quantitative analysis 太赫兹科学与电子信息学报
2020, 18(5): 771
