1 国网宁夏电力有限公司 宁东供电公司，宁夏 银川 750411
2 云智慧(北京)科技有限公司，北京 100094
摘要：为解决区域变电站五防系统可信协同操作难度大的问题，提出了一种基于区块链的区域变电站智能五防控制方法。首先，通过虚拟专网建立区域变电站之间的通信信道，实现各变电站之间的安全通信；然后，采用区块链技术建立区域变电站之间各设备的五防可信认证机制，实现区域变电站的可信协同五防操作；最后，在某省区域变电站仿真环境应用该方法进行区域变电站智能五防控制。仿真结果表明：所提方法的操作指令正确执行率为99.92%，能实现区域变电站各设备之间的可信认证操作，提升区域变电站五防管理水平。
区域变电站 智能五防系统 区块链 可信认证 安全通信 regional substation, intelligent five-prevention s
1 西安邮电大学 电子工程学院，陕西西安702
2 西安电子科技大学 电子工程学院，陕西西安710071
针对高光谱遥感图像的特征提取与地物分类，提出一种基于分数阶微分的高光谱图像特征提取方法，设计二维分数阶微分掩模提取高光谱图像的像素空间分数阶微分（SpaFD）特征，并提出一种空谱联合准则用于选取微分掩模阶数。为充分利用高光谱图像的空间特征与光谱特征，将SpaFD特征与原始特征直连融合获得SpaFD-Spe-Spa混合特征，并采用三维卷积神经网络（3DCNN）、先采用主成分分析（PCA）对像素光谱进行降维处理再送入三维卷积神经网络（3DCNNPCA）以及采用混合光谱网络（HybridSN）验证SpaFD-Spe-Spa混合特征的有效性。实验中分别采用3✕3，5✕5和7✕7的分数阶微分掩模进行空间特征提取，4个真实高光谱图像的实验结果表明，所提取的SpaFD特征和SpaFD-Spe-Spa特征可有效提升高光谱图像的地物分类精度，且SpaFD-Spe-Spa特征对地物分类准确率的提升更为明显：SpaFD特征相比原始特征在Indian Pines，Botswana，Pavia University和Salinas 4个数据上的分类识别率在最优情况下分别提升了3.87%，1.42%，2.41%和2.87%；SpaFD-Spe-Spa特征相比原始特征在Indian Pines，Botswana，Pavia University和Salinas 4个数据上的分类识别率在最优情况下分别提升了3.90%，5.62%，3.35%和5.18%。
高光谱图像分类 分数阶微分 特征提取 卷积神经网络 hyperspectral images classification fractional differentiation feature extraction convolutional neural network 光学 精密工程
2023, 31(21): 3221
该文研究了1-3-2压电复合材料的厚度振动谐振频率与尺寸的关系。应用压电学和弹性动力学理论建立了机电等效图, 对1-3-2压电复合材料的厚度振动模态进行了机电理论分析, 并对其谐振频率进行了计算。利用有限元仿真软件分析了在厚度振动模态下, 1-3-2压电复合材料谐振频率、反谐振频率与尺寸变化的关系。结果表明, 纵向尺寸比变大时, 频率曲线呈下降趋势; 横向尺寸比变大时, 频率曲线呈上升趋势; 横纵尺寸比变大时, 频率曲线呈缓慢下降趋势; 基底厚度变大时, 频率曲线呈先减小后增大趋势。4种情况中, 纵向尺寸比对于整体的谐振和反谐振频率影响最显著。
1-3-2压电复合材料 厚度振动 机电等效图 有限元仿真 谐振频率 1-3-2 piezoelectric composites thickness vibration electromechanical equivalent diagram finite element simulation resonant frequency
长春理工大学高功率半导体激光国家重点实验室，吉林 长春 130022
为了提高半导体激光器作为光纤激光器、固体激光器泵浦源的亮度，基于光束准直、空间光束合成、偏振光合成、光纤耦合等技术，提出了一种紧凑的光束整形系统来均衡半导体激光器快慢轴的光束质量，采用类似阶梯型棱镜和两个30°的直角棱镜填充快轴方向暗区，并用偏振合束器对慢轴光束宽度进行压缩的光束整形方案，设计出了一种紧凑的高亮度光纤耦合系统。该系统由8个mini-bar组成的半导体激光器叠阵耦合进芯径为100 μm、数值孔径为0.22的光纤中，其输出功率为272.4 W，光光转换效率为85.1%，亮度高达22.832 MW/（cm2·sr）。
光学设计与制造 泵浦亮度 光束准直 光纤耦合 阶梯型棱镜 偏振合束器 光束整形 激光与光电子学进展
2023, 60(15): 1522002
天津职业技术师范大学机械工程学院 天津 300222
超高速激光熔覆是新兴的表面涂层技术，通过粉末和激光的最佳耦合实现熔覆效率的大幅提升，相比传统激光熔覆涂层可以获得更优质的表面质量，且对基材损伤更小。通过分析超高速激光熔覆的原理及技术优势，并与传统激光熔覆技术特点进行对比，总结了激光功率、扫描速率、送粉速度以及搭接率对熔覆层成形的影响，详细介绍了超高速激光熔覆涂层的硬度、耐磨、耐蚀等关键性能的研究现状，并且列举了国内外对超高速激光熔覆技术在工业应用现状。最后，基于目前的研究进展，指出目前对于超高速激光熔覆涂层和基体界面结合状态及涂层构件力学方面处于研究空白，并对该技术的发展提出展望。以期为超高速激光熔覆技术的广泛应用提供理论支持。
激光技术 超高速激光熔覆 工艺参数 硬度 耐磨性 耐蚀性 激光与光电子学进展
2023, 60(1): 0100003
1 中国科学院微电子研究所，北京 100094
2 中国科学院大学，北京 100049
高性能光学成像器件是机器视觉测量的重要基础，液体透镜作为一种结构紧凑的快速电控调焦器件，在机器视觉测量领域中具有明确的应用前景。针对液体透镜调焦器件在视觉测量中性能易受环境干扰、系统内参难以准确标定的问题开展研究。首先，构建了基于Optotune液体透镜器件的机器视觉测量系统，分析了液体透镜器件电控调焦工作机理，提出了调焦系统的电流-焦距数学模型，研究了影响液体透镜调焦系统参数的温度、重力因素作用机理，分别提出了温度-焦距、重力-主点位置影响量传递与补偿数学模型；然后，将上述各系统模型与针孔相机成像模型相结合，提出了液体透镜调焦系统的函数化内参表达式，设计了求取表达式全部系数的标定装置与标定流程，并进行了系统内参标定实验，验证了文中内参标定方法的可行性；最后，利用标定所得的内参对边长30 mm的棋盘格靶标进行了测量实验，通过尺寸测量精度反映内参标定精度。实验结果表明，文中方法能够得到比现有插值法更准确的内参标定结果，其中图像角点空间映射位置误差均值为0.10 mm，棋盘格边长测量结果最大相对误差为0.68%，两项误差比插值法所得内参的测量结果分别减小了27.2%和54.4%。
机器视觉 液体透镜 相机标定 电控调焦 环境补偿 machine vision liquid lens camera calibration electronically controlled focusing environmental compensation 红外与激光工程
2022, 51(6): 20210472
1 福州大学 物理与信息工程学院，福建 福州 350108
2 中国福建光电信息科学与技术创新实验室，福建 福州 350108
3 晋江市博感电子科技有限公司，福建 泉州 362200
4 西安交通大学 电子信息学部，陕西 西安 710049
本文设计并制备了一款分辨率为1 920×1 080的氮化镓基Micro-LED芯片。采用单次ICP（Inductively Coupled Plasma）刻蚀的方法完成电流扩展层的图案化和台面刻蚀，实现了电流扩展层和台面的自对准。同时，在制作过程中用HMDS（Hexamethyldisiloxane）提高光刻胶附着力，从根本上提高小尺寸台面刻蚀的一致性和完整性。此外，通过垫高N型电极解决了传统倒装芯片中P型电极和N型电极不等高的问题，有利于显示芯片与驱动芯片的键合。该芯片尺寸为17.78 mm（0.7 in），发光单元尺寸为6 μm，像素周期为8 μm，像素密度达到3 129 PPI。I-V测试数据表明，所制备的Micro-LED的开启电压仅为3.5 V。
Micro-LED 高分辨率 倒装芯片 刻蚀 Micro-LED high resolution flip-chip etch
1 北方工业大学电气与控制工程学院，北京 100144
2 北方工业大学信息学院，北京 100144
3 华北电力大学控制与计算机工程学院，北京 102206
智能交通系统的建立离不开车辆检测技术。目前的主流方案是使用卷积神经网络（CNN）架构进行车辆检测，然而在复杂交通场景中，远距离小目标像素点少，CNN的下采样机制导致提取的特征缺乏充足的上下文信息，因而小目标检测面临极大挑战。针对这个问题，提出了一种基于视觉Transformer的小目标车辆检测算法。所提算法通过改进Transformer的线性嵌入模块，补充小目标的线性嵌入信息；对图像进行层级构建，每层仅对局部进行关系建模，同时扩大感受野，代替CNN提取出更强有力的小目标车辆特征，实现端到端的精确检测。在UA-DETRAC车辆数据集上进行验证，实验结果表明，改进后的车辆检测算法提高了对远距离及严重遮挡情况下小目标的检测性能，检测精度达到99.0%。
机器视觉 车辆检测 小目标 图像增强 视觉Transformer 激光与光电子学进展
2022, 59(18): 1815016
1 南昌大学材料科学与工程学院，江西 南昌 330031
2 南昌大学物理系，江西 南昌 330031
3 南昌大学空间科学与技术研究院，江西 南昌 330031
通过第一性原理计算了第Ⅱ类狄拉克半金属二碲化铂（PtTe2）的能带结构及拓扑表面态，使用机械剥离法制备出层状PtTe2，通过微纳加工制成金属-PtTe2-金属场效应晶体管，并进行了基于第Ⅱ类狄拉克半金属PtTe2的场效应晶体管器件在太赫兹波段的光电流响应研究。该器件对太赫兹具有明显的光响应，响应度达到了3.85 A/W，等效噪声功率约为4.81 pW·Hz-1/2，其在低能尤其是太赫兹波段有着广泛的应用前景。
探测器 太赫兹 拓扑半金属 场效应晶体管 光学学报
2022, 42(15): 1504001
