1 国防科技大学前沿交叉学科学院，湖南 长沙 410073
2 国防科技大学南湖之光实验室，湖南 长沙 410073
3 国防科技大学高能激光技术湖南省重点实验室，湖南 长沙 410073
1 云南师范大学物理与电子信息学院，云南 昆明 650500
2 云南省光电信息技术重点实验室，云南 昆明 650500
构建了一种基于自监督的框架，该框架从单目立体内窥镜视频中提取多视图图像，利用图像中的底层三维（3D）信息构建对象的几何约束，实现软组织结构的准确重建。基于分割任意场景模型对内窥镜下的动态手术器械、静态腹腔场景及可形变软组织结构进行分割解耦。该框架利用简单的神经网络多层感知机来表示动态神经辐射场（NeRF）中运动手术器械和形变软组织结构，基于偏斜熵损失对手术场景中的手术器械、腔体场景和软组织结构进行正确分离。在通过使用单目立体内窥镜捕获机器人手术模拟器场景的数据集上，将所提方法的结果与其他方法进行定量定性比较。结果表明本文方法在处理腹腔体场景、软组织结构重建、手术器械的分割解耦，以及来自多视点的3D信息和运动对象的图像分割等方面显著优于当前的方法。
视觉光学 神经辐射场 软组织三维重建 分割任意场景模型 分割解耦
铅铋冷却环形燃料组件具有许多安全性优势，但在其运行过程中由于铅铋冷却剂的腐蚀作用，易发生堵流事故而导致传热恶化，从而危及第一道屏障的完整性，为此，亟须开展铅铋快堆环形燃料组件堵流事故研究。建立5×5单盒环形燃料组件模型，基于计算流体力学（Computational Fluid Dynamics，CFD）软件Fluent对内外通道不同堵塞面积、堵块厚度，以及堵块轴向位置下的堵流工况进行模拟分析，分析了内外包壳温度分布、堵块附近流场的轴向速度分布、通道质量流量变化、堵塞处燃料元件径向温度分布以及热量分配，并与正常工况下计算结果进行对比。结果表明：随堵塞面积增加，堵塞区域包壳温度显著上升，回流区域范围扩大，燃料芯块最高温度点位置向堵块侧偏移，堵块侧热流密度减小；当堵塞份额较大时，随堵块厚度增加，各参数变化与上述结论类似；堵块位于入口处时包壳局部温升较堵块位于中心处时更小；且随堵塞面积、厚度的增加以及堵块位置向活性区入口的不断靠近，内通道流量损失程度明显增大，而外通道流量几乎不受影响，因此，内通道发生堵流事故时危害更为严重。
铅铋快堆 环形燃料 堵流事故 计算流体力学 Lead-bismuth cooled fast reactor Annular Fuel Flow blockage accidents Computational fluid dynamics
1 苏州大学 电子信息学院，江苏 苏州 215006
2 苏州大学文正学院，江苏 苏州 215104
3 苏州路之遥科技股份有限公司 技术研究院，江苏 苏州 215153
随着移动服务、大数据、云服务和人工智能的快速发展，传统网络服务已无法满足当前网络发展的需求，也无法解决当前网络存在的资源分配与调度僵化问题。而通过采用网络虚拟化技术，能够为用户提供灵活网络资源配置信息，从而减少网络成本，提高网络资源效率。采用混合线速率切分方式，把虚拟链路的带宽资源切分成不同的线速率传输，文章提出了基于混合线速率的虚拟光网络(VON)映射成本优化方法。仿真结果表明，与传统单线速率VON映射方法相比，文章所提出的混合线速率VON映射方法能够在网络成本、频谱隙占用数、光转发器和光再生器方面得到更好的优化和平衡。
光网络 混合线速率 成本优化 虚拟光网络映射 optical network mixed line rate optimized network cost VON mapping
1 杭州兰特普光电子技术有限公司，浙江 杭州 310058
2 浙江大学光电科学与工程学院现代光学仪器国家重点实验室，浙江 杭州 310012
随着网络带宽需求呈爆发式增长，波分复用技术从主干网下沉到城域网和终端用户侧的接入网，作为波分网络核心器件的低成本可调谐半导体激光器日益受到关注。本文回顾了可调谐半导体激光器的发展历程，分类阐述了不同方案可调谐半导体激光器的工作原理和性能，评析了典型商用可调谐光模块的优缺点，并重点介绍了低成本V型腔可调谐激光器的研究和产业化应用进展。
激光器 半导体激光器 可调谐激光器 V型腔激光器 光学学报
2022, 42(17): 1714003
1 中国气象科学研究院灾害天气国家重点实验室, 北京 100081
2 南京信息工程大学气象灾害预报预警与评估协同创新中心, 气象灾害教育部重点实验室, 江苏 南京 210000
3 中国科学院大学, 北京 100049
4 中国气象局气候研究开放实验室/中国气象局气候中心, 北京 100081
5 重庆市气象科学研究所, 重庆 401147
为了精确地定量研究土地利用变化对地表反照率的影响, 利用公元 850-2100 年期间土地利用数据集获取了一套长时期的全球分光 (近红外、可见光、短波) 地表反照率数据集, 并进行了详细的分析和对比验证。验证结果表明, 所得的分光地表反照率与 MODIS 数据对应结果的空间分布特征基本一致; 在非冰雪覆盖区的可见光反照率差别在-0.0081～0.0029 之间, 精度较高; 差别最大的区域为南、北半球中高纬度的冰雪覆盖区。研究表明, 自 1860 年以来, 所有典型区域 (包括中国东部、欧洲东南部、美国中东部和巴西南部) 的城市建成区逐年增加, 特别是巴西南部的自然植被逐年减少; 在 1860-1980 年间, 各区域主要表现为自然植被向城市建成区和耕地转化; 在 1980-2015 年, 巴西南部耕地类型持续增加, 其余区域均表现出自然植被逐步恢复的变化趋势。此外, 不同土地利用类型的分光反照率存在很大差别, 例如, 春季可见光反照率在冰雪表面为 0.5069, 混交林为 0.0444, 而城市建成区为 0.0870; 且受不同纬度和下垫面性质的影响, 同一土地利用类型的分光地表反照率也存在明显的空间差异, 例如, 春季草原的可见光反照率最大为 0.4915, 最小为 1.127×10-4。 这套长时期全球分光地表反照率数据集可以为土地利用变化驱动气候变化的相关定量研究奠定数据基础。
地表反照率 土地利用 土地利用数据集 中分辨率成像光谱仪 人类活动 surface albedo land use land-use harmonization project moderate-resolution imaging spectroradiometer human activities 大气与环境光学学报
2022, 17(3): 279
陈琪 1,2,3尹越 1,2,3任芳 1,2,3梁萌 1,2,3[ ... ]刘志强 1,2,3
1 中国科学院半导体研究所 照明研发中心, 北京 100083
2 中国科学院大学, 北京 100049
3 北京第三代半导体材料与应用工程技术研究中心, 北京 100083
Ⅲ-Ⅴ化合物半导体材料体系带隙涵盖范围广、载流子迁移率高, 非常适宜用来制备发光二极管、激光器、高电子迁移率晶体管等光电子器件。在异质衬底上进行Ⅲ-Ⅴ化合物的共价外延时, 只有外延层与衬底层间的晶格失配度较小时才能获得高质量外延层, 而范德华外延已被证实可以有效放宽外延层与衬底层间晶格失配与热失配要求, 有利于外延层的应力释放与质量提高, 同时也易于外延层从衬底上剥离转移, 为制备Ⅲ-Ⅴ化合物基新型光电子器件提供了便利。本文对二维(2D)材料、Ⅲ-Ⅴ化合物在石墨烯上的范德华外延过程以及使用范德华外延制备的Ⅲ-N基光电子器件的各项研究进行了讨论分析, 并对其前景进行了展望。
石墨烯 范德华外延 Ⅲ-Ⅴ化合物 graphene van der Waals epitaxy Ⅲ-Ⅴ compound
1 陆军工程大学石家庄校区电子与光学工程系, 河北 石家庄 050000
2 北京理工大学光电学院光电成像技术与系统教育部重点实验室, 北京 100081
3 海军航空大学, 山东 烟台 264001
针对光学多图像加密出现的串扰噪声大和复用容量小的问题,提出了一种基于联合功率谱(JPS)分区复用的光学多图像加密方法。该方法首先利用相位恢复算法开展相位模板优化设计,压缩了单通道JPS面积,然后在优化后的相位模板上叠加线性相位,使各通道JPS在频谱面上产生不同的位置平移,再经过窗口滤波,实现无串扰叠加。此外,以“密钥相位核+偏转角数据包”形式进行密钥内容规划,在确保加密方法安全性以及密钥空间足够大的同时,压缩了需传递的密钥数据量。数值仿真结果表明,对9幅灰度图像进行加密,其解密图像与原始图像的相关系数值均达到0.94以上,解密效果显著。当解密质量评判阈值设定在0.95时,灰度图像和二值图像的最大压缩效率因子分别达到12和32,密文压缩能力显著。最后,搭建光学实验系统,进一步验证了该方法的可行性。
光通信 光学加密 多图像 联合功率谱 相位恢复算法 联合变换相关器 中国激光
2018, 45(12): 1209003
1 中国气象科学研究院灾害天气国家重点实验室, 北京 100081
2 南京信息工程大学气象灾害预报预警与评估协同创新中心, 江苏 南京210044
3 中国气象局气候研究开放实验室, 国家气候中心, 北京 100081
基于新的多形状冰云参数化方案和BCC_RAD辐射传输模式,详细分析了在辐射传输算法中通常使用的HG(Henyey-Greenstein)近似对冰云短波辐射传输过程的影响。对于单个冰晶粒子光学性质,HG近似对相函数勒让德展开式第3和第4项系数计算造成了较大误差,最大误差分别为-0.28和-0.33,最大相对误差分别为-55.7%和-73.8%。第4项系数的误差绝对值和相对值均高于第3项系数。进一步分析发现,HG近似在可见光区造成的误差高于近红外区。对于冰云体积光学性质,HG近似同样对第3和第4项系数造成了较大的误差,最大误差分别为-0.18和-0.22,最大相对误差分别为-27.9%和-37.1%。第4项系数的误差高于第3项系数,可见光区误差高于近红外区,与对单个冰晶粒子光学性质的影响一致。HG近似也对有云大气的辐射传输过程计算造成了较大的误差。对短波向下辐射通量造成的最大误差为-2.78 W·m
-2,对短波向上辐射通量造成的最大误差为-1.06 W·m
-2,对短波加热率造成的最大误差为0.27 K·d
-1。HG近似低估了短波辐射通量,高估了云内加热率。因此,在冰云辐射传输计算中需精确描述相函数。
大气光学 大气散射 Henyey-Greenstein近似 辐射 冰云
