吉林大学电子科学与工程学院集成光电子学国家重点实验室，吉林 长春 130012
近年来，红外微光学器件由于在红外传感与成像、红外探测等领域中具有重要的应用价值而得到了飞速发展，直接在硬脆材料衬底上制备的红外微光学器件更是在苛刻环境应用领域中具有不可代替的作用。针对此需求，已经有研究人员提出了多种高精密制造方法。其中，飞秒激光加工由于真三维加工等独特优势已经被广泛应用于各种复杂三维微纳结构的制备，也为解决硬脆材料红外微光学器件的制备问题提供了新的思路。从飞秒激光加工技术、常用红外光学材料以及基于飞秒激光加工的硬脆材料红外微光学器件的制备和应用方面入手，梳理了近些年此领域的发展情况，重点介绍了折射器件和衍射器件等红外微光学器件以及飞秒激光加工技术在红外传感与成像、红外探测等领域中的应用，并对飞秒激光加工硬脆材料红外微光学器件的发展趋势进行了展望。
激光技术 飞秒激光 硬脆材料 红外微光学器件 红外微光学应用
1 甘肃政法大学司法警察学院(公安分院)，甘肃 兰州 730070
2 甘肃省兰州市公安局西固分局，甘肃 兰州 730060
3 铁道警察学院治安学系，河南 郑州 450053
探索利用可见激光无损提取粗糙纸张上尿渍足迹的可行性，定量比较足迹显现效果。利用3种可见激光，配合使用11种可见波段滤光镜，对4类20种常见类型纸张上的尿渍足迹样本进行可见激光荧光照相，观察足迹显现效果；创建Matlab程序，引入灰度荧光亮度标准差指标比较足迹显出程度。发现20个尿渍足迹样本显现效果最好时的波段组合几乎各不相同，但可利用445 nm蓝色激光作为激发光，配合使用570 nm接收滤光镜，对所有样本的尿渍足迹进行整体最大程度的显现，样本尿渍足迹发现率100%；除黑色打印纸、复杂彩色背景报纸上的尿渍足迹样本外，样本尿渍足迹有效显出率90%。表明可见激光荧光照相能够用来显现粗糙纸张上的尿渍足迹，灰度荧光亮度标准差可以用来衡量尿渍足迹显出程度。
可见激光荧光照相 粗糙纸张 尿渍足迹 无损提取 灰度荧光亮度标准差 visible laser fluorescence photography rough paper urine footprint non-destructive extract standard deviation of gray-scale fluorescence lumi
江西师范大学物理与通信电子学院, 江西南昌 330224
提出一种基于二氧化钒 (VO2)超材料的吸收器, 由 3层结构组成, 从上往下分别为 2个 VO2圆、中间介质层和金属底板。仿真数据表明, 该吸收器有 2个很强的吸收峰, 分别为 4.96 THz和 5.64 THz, 相对应的吸收率为 99.1%和 98.5%。利用阻抗匹配理论和电场分布进行分析, 阐明了吸收的物理机制, 并进一步分析了结构参数对吸收率的影响。所提出的吸收器具有可调谐的特点, 能够灵活调控吸收率, 为太赫兹波的调控、滤波等功能的实现提供了良好的方案。该吸收器在图像处理、生物探测和无线通信领域都有潜在的应用。
太赫兹 超材料 二氧化钒 吸收器 THz metamaterial vanadium dioxide absorber 太赫兹科学与电子信息学报
2023, 21(12): 1410
辽宁科技大学计算机与软件工程学院, 辽宁 鞍山 114051
在照明领域中, LED已被证明是一种很有前途的人造光源, 其光谱可以用来合成日光光谱。 目前通过不同种类的LED合成日光光谱的关键问题是如何从LED数据库中选择LED型号和确定各型号LED的工作参数。 针对这一问题, 科学家们提出了通过各种数学模型来表示LED的光谱功率分布, 如高斯函数、 洛伦兹函数、 logistic功率峰函数等。 这些数学模型可以准确地反映出LED的非线性光谱特征, 包括峰值波长、 半高宽、 红移等。 但是通过数学光谱模型模拟的LED光谱与真实的LED光谱并不完全相同, 通过数学光谱模型模拟的LED光谱曲线都是轴对称的。 然而, 真实的蓝色和绿色LED光谱曲线在短波长的一面更陡, 在长波长的一面更缓, 红色LED光谱曲线则相反。 基于现有的多个LED的基础上提出了一个新的模拟日光光谱的方法。 通过设计一个滤光片和调节各个现有的LED光源的辐射量权重（LED光源的辐射量权重为当前LED光源的辐射量与该LED的最大辐射量的百分比）来进行仿真实验, 以此模拟出一个新的光源, 使其光谱与日光光谱相接近。 即将一个滤光片放置在多个LED的混合光源下, 通过滤光片的光谱透射率和各个LED光源的辐射量权重来限制光源的光谱, 使得修正后的多个LED混合光源的光谱尽可能的接近日光光源光谱。 因工业要求需要对滤光片的光谱透射率曲线进行平滑约束。 最后通过优化后的滤光片的光谱透射率求出各个LED光源的辐射量权重的最小二乘解, 从而得到各个最优的LED光源的辐射量权重。 通过仿真实验, 最后该方法得到的模拟日光光源的相关色温(CCT)为6 492 K, 目标光源的相关色温为6 503 K。 模拟日光光源光谱与日光光谱的拟合优度(R2)为0.992 6。 该方法对基于LED的日光光谱拟合的研究有重要的参考价值。
单色LED 日光光谱拟合 约束最小二乘解 平滑约束 Monochrome LEDs Solar spectral fitting Constrained least squares solution Smooth constraint 光谱学与光谱分析
2023, 43(8): 2369
1 重庆理工大学 两江人工智能学院, 重庆 401135
2 重庆中科渝芯电子有限公司, 重庆 401332
设计实现了一种基于0.6 μm BCD工艺的40 V高压输出自稳零运算放大器。该运算放大器采用了时间交织自稳零结构, 实现了对输入失调电压的连续校准, 同时使用40 V耐压PDMOS管和NDMOS管, 实现了ClassAB结构的高压输出。运算放大器的输入级和自稳零校准电路采用0.6 μm普通MOS管实现, 均工作在5 V电源电压下; 放大级和输出级中部分晶体管采用非对称结构的40 V DMOS管, 实现了高压输出。整体电路中只有DMOS管的漏源电压承受40 V的耐压, 其余MOS管的各端电压均在正常的工作范围内, 没有耐压超限风险。前仿真结果表明, 该运算放大器在5 V和40 V双电源电压下工作正常, 输入失调电压为0.78 μV, 输出电压范围为3.0~37.7 V, 等效直流增益为142.7 dB, 单位增益带宽为1.9 MHz, 共模抑制比为154.8 dB, 40 V电源抑制比为152.3 dB, 5 V电源抑制比为134.9 dB。
运算放大器 时间交织自稳零 高压输出 低失调 BCD工艺 operational amplifier time interleaving auto-zero high-voltage output low offset BCD process
海军航空大学航空基础学院, 山东 烟台 264000
飞行动作识别对飞行训练质量评估、提升飞行员的驾驶技术具有重要意义。在飞行动作序列数据中, 某时刻飞行状态数据及该状态对应的某些飞参数据对飞行动作识别有非常重要的贡献, 但传统的注意力机制只关注上层状态特征的贡献值, 而忽略了下层特征的影响。为有效提取飞参数据的关键特征表示, 提出聚焦注意力(FA)机制, 扩展了传统注意力机制, 进一步聚焦注意力, 学习其下层特征对上层的贡献。同时, 本研究将FA机制扩展到BiLSTM网络中, 提出FA-BiLSTM网络模型, 该模型不仅重点关注飞行动作序列中关键时刻的飞行状态数据, 还可学习该飞行状态中关键的飞参数据。实验表明, 该方法有效提升了飞行动作识别的准确率, 加权平均准确率达到了94%。
飞行动作 聚焦注意力 飞行训练 飞参数据 注意力机制 flight action focus attention flight training flight parameter data attention mechanism
1 中国矿业大学 计算机科学与技术学院，江苏徐州226
2 中国矿业大学 信息与控制工程学院，江苏徐州1116
针对全局和局部高低频空间信息利用不足而导致重建图像纹理细节模糊的问题，提出一种基于注意力和宽激活密集残差网络的图像超分辨率重建模型。首先，四个不同尺度且平行的卷积核被用来充分提取图像低频特征作为空间特征转换的先验信息。在深层特征映射模块中构建融合注意力的宽激活残差块，并利用低频先验信息来引导高频特征的提取。该宽激活残差块通过扩大激活函数前的特征通道数来提取更深层次的特征图，且所构造的全局和局部残差连接在加强残差块和网络特征前向传播的同时，在不增加参数情况下使得所提取特征的多样性更加丰富。最后，对得到的特征图进行上采样和重建以得到清晰的高分辨率图像。实验表明，所提算法在BSD100数据集上4倍超分辨率时，相比LatticeNet模型的PSNR指标提升了0.14 dB，SSIM提升了0.001，在主观视觉方面，重建出的图像局部纹理细节也更加清晰。
残差网络 超分辨率 宽激活 注意力机制 密集连接 residual network super-resolution wide activation attention mechanism dense connectivity 光学 精密工程
2023, 31(15): 2273
1 南京航空航天大学机电学院，江苏 南京 210016
2 航天科工空间工程发展有限公司，湖北 武汉 100854
提出了一种鲁棒性基准孔检测方法。通过显著性检测对图像进行预处理，获得显著图，利用Hough圆检测算法提取显著图中基准孔感兴趣区域；基于双阈值进行轮廓分割，并利用主成分分析提取基准孔像素级轮廓，然后使用Bazen方法提取基准孔亚像素轮廓；基于随机采样一致性（RANSAC）原理实现基准孔高精度定位。实验结果表明，该算法的拟合精度高，对真实基准孔的定位误差为0.027 mm，检测性能优良，对于反光、刀具痕迹、光照不均匀、带倒角螺纹孔、内嵌轮廓、遮挡等情况下的基准孔检测仍具有很好的鲁棒性。
测量 椭圆检测 基准孔 边缘检测
Author Affiliations
Abstract
1 School of Information Science and Engineering, University of Jinan, Jinan 250022, China
2 Shandong Provincial Key Laboratory of Network Based Intelligent Computing, University of Jinan, Jinan 250022, China
An ultrathin angle-insensitive color filter enabling high color saturation and a wide color gamut is proposed by relying on a magnesium hydride-hydrogenated amorphous silicon (MgH2-a-Si:H) lossy dielectric layer. Based on effective medium theory, the MgH2-a-Si:H layer with an ultrathin thickness can be equivalent to a quasi-homogeneous dielectric layer with an effective complex refractive index, which can be tuned by altering the thickness of MgH2 to obtain the targeted value of the imaginary part, corresponding to the realization of high color saturation. It is verified that the proposed color filter offers highly enhanced color saturation in conjunction with a wide color gamut by introducing a few-nanometer thick MgH2 layer. As the MgH2-a-Si:H layer retains the advantages of high refractive index and tiny thickness, the proposed color filter exhibits large angular tolerance up to . In addition, MgH2 with an unstable property can interconvert with Mg under a dehydrogenation/hydrogenation reaction, which empowers the proposed color filter with dynamically tunable output color. The proposed scheme shows great promise in color printing and ultracompact display devices with high color saturation, wide gamut, large angular tolerance, and dynamic tunability.
color filter effective medium theory lossy dielectric layer color saturation angle insensitivity Chinese Optics Letters
2023, 21(3): 033602
