1 安徽工程大学电气工程学院，安徽 芜湖 241000
2 安徽工程大学高端装备先进感知与智能控制教育部重点实验室，安徽 芜湖 241000
以双向误差扩散算法为基础，通过分析图像振幅分布与生成全息图的关系，建立了全息图误差补偿模型，提出了一种新的纯相位全息图生成方法。首先通过误差扩散模型，计算出复振幅全息图与振幅置1的纯相位全息图的误差，通过对该误差进行误差扩散生成新的纯相位全息图。利用新的纯相位全息图与复振幅全息图计算新的误差，进行第二次的误差扩散，得到最终的纯相位全息图。采用定性和定量的指标来评价仿真成像质量，仿真及光学实验结果表明，改进后的方法能够有效提升再现像的质量，为纯相位全息图制作提供一种新的方法。
全息 全息显示 误差扩散 纯相位全息图
1 中国信息通信研究院，北京 100088
2 长飞光纤光缆股份有限公司，武汉 430074
【目的】文章面向光纤研发制造和光系统开发，结合单模光纤的衰减来源对G.652.D单模光纤衰减谱的数值特性和光纤衰减谱特性矩阵进行研究，以分析优化光纤衰减谱模型的数学表达方式，提升对光纤衰减谱的数字化建模能力。
【方法】ITU-T G.650.1（2020）标准给出了通过谱衰减模型法计算G.652.D单模光纤衰减谱的样例矩阵。文章结合光纤衰减来源分析论证了谱衰减模型法可以对应4个波长的衰减谱特性矩阵近似计算得到光纤衰减谱且误差较低的原因，结合衰减来源计算得到形式优化的衰减谱特性矩阵，并对1 000个样本光纤的衰减谱测试数据进行验算分析。
【结果】文章主要研究结果包括：（1）在G.652.D光纤的衰减谱特性矩阵对应波长与光纤的主要衰减来源有良好对应关系时，谱衰减模型法能够以较小的误差近似计算光纤衰减谱；（2）结合光纤衰减来源计算了G.652.D单模光纤的衰减谱特性矩阵，该矩阵在形式上相比仅由数据计算得到的特性矩阵更能够反映光纤的衰减机理；（3）对样本光纤衰减谱测试数据的验算分析验证了新矩阵可以同样以较小的误差有效地计算光纤样本的衰减谱。
【结论】文章研究得出，谱衰减模型法能够用于近似计算光纤衰减谱的原因是，衰减谱特性矩阵的对应波长与光纤的主要衰减来源有良好的对应关系，结合衰减来源可以计算优化特性矩阵，新矩阵能够反映光纤的衰减机理并经验算可以同样以较小误差有效地计算光纤样本的衰减谱。
光纤 G.652 衰减谱 特性矩阵 数字化 optical fibre G.652 spectral attenuation characterizing matrix digitalization 光通信研究
2024, 50(2): 22007901
1 安徽工程大学电气工程学院，安徽 芜湖 241000
2 安徽工程大学高端装备先进感知与智能控制教育部重点实验室，安徽 芜湖 241000
3 奇瑞新能源汽车股份有限公司，安徽 芜湖 241000
针对目标跟踪算法应对遮挡、模糊、尺度变换等挑战时，容易导致漂移和跟踪失败的情况，提出一种复杂场景下的自适应相关滤波跟踪算法。首先，采用所提的多特征互补策略，利用特征训练相应滤波器，根据每个滤波器的响应值动态调整特征的融合权重，完成对目标的位置估计；然后，以估计位置中心构建尺度滤波器，完成目标最优尺度的估计；最后，融合多尺度搜索区域策略，并根据跟踪置信度对跟踪模型选择性进行更新，进一步提升了跟踪器的性能和抗遮挡能力。在OTB2015的74组彩色数据集上进行测试，并对所提算法与近年来先进的相关滤波算法进行对比。所提算法的平均距离精度为0.801，平均重叠精度为0.715，实时跟踪速度为39.24 frame/s。实验结果表明，跟踪器在复杂环境下的表现良好，整体性能优越。
机器视觉 目标跟踪 相关滤波 多特征融合 遮挡判别 激光与光电子学进展
2022, 59(24): 2415004
齐鲁工业大学（山东省科学院）激光研究所，山东 济南 250300
光纤布拉格光栅传感器采用中心波长的变化反映被测量的变化，因此提高光纤布拉格光栅波长的解调精度具有重要意义。传统的解调算法大多抗噪性能差、解调精度有限，且无法对重叠光谱和畸变光谱进行精确解调，限制了解调系统的发展。高精度解调算法主要解决抗噪性能差、寻峰精度低等问题，能够实现传感器网络的精准解调。本文介绍了光纤光栅的传感原理，说明了光纤光栅的主要类型和制作方法。综述了近几年高精度光纤光栅波长解调算法，分单峰检测寻峰算法和多峰检测寻峰算法两种类型阐述了每种解调算法的原理和优缺点，并对未来的光纤光栅高精度解调算法进行了简要分析和展望。
光纤光学 光纤布拉格光栅 解调精度 寻峰算法 传感器 激光与光电子学进展
2022, 59(13): 1300005
1 安徽工程大学高端装备先进感知与智能控制教育部重点实验室，安徽 芜湖 241000
2 奇瑞新能源汽车股份有限公司，安徽 芜湖 241000
针对Tiny YOLOv4目标检测算法在行人检测中精确度低和召回率不高的问题，对特征提取网络及预测网络进行改进。在特征提取网络部分采用深度可分离卷积网络取代传统卷积网络，这减少了参数并降低了计算量；将注意力机制模块加入特征提取网络中以增强检测目标的感兴趣区域，提高检测精确度；在预测网络部分增加一个预测尺度，对增加的尺度进行特征增强处理，以提升目标检测的召回率。实验结果表明，与原算法相比，改进后的Tiny YOLOv4算法的检测精确度提升了7.1%，召回率提升了6.6%。
机器视觉 目标检测 深度可分离卷积 注意力机制 尺度增强预测 激光与光电子学进展
2022, 59(12): 1215002
电子科技大学 光电科学与工程学院，四川 成都 610054
近红外光电探测器在夜视监控、生物医学、环境监测等诸多领域有广泛应用。由于二维石墨烯材料具有独特性质（零带隙结构、高载流子迁移率、功函数可调）使其在红外探测领域具有巨大潜质。为了充分利用石墨烯的优势，并克服其吸收率低、暗电流噪声大的不足，研究者利用局域场调控设计混合结构以提高红外探测器性能。文中总结了局域场增强石墨烯近红外光电探测器的研究成果，介绍了单吸收层局域场增强器件并分析基于不同类型感光材料器件的优缺点，进一步介绍了双吸收层局域场增强器件，对笔者所做的双吸收层器件中电流极性等相关研究进行了简述。最后对局域场增强探测器相关功能拓展领域研究进行了简介，对该类器件的发展趋势进行了简要的总结和展望。
红外探测器 局域场 光栅效应 石墨烯 infrared photodetector localized field photogating effect graphene 红外与激光工程
2022, 51(1): 20210823
齐鲁工业大学（山东省科学院）激光研究所，山东 济南 250300
针对传统波长解调算法在光纤布拉格光栅（FBG）在线监测系统检测精度不高、效率低的问题，提出了一种基于小波降噪的FBG波长高精度解调算法。首先，对小波降噪方法处理的光谱波形进行快速运算，得到新函数。然后，获得新函数对应的中心波长。最后，搭建了一套基于垂直腔面发射激光器的FBG变压器绕组温度在线监测系统，采用小波降噪算法对波长进行解调并间接得到温度数据。实验结果表明，相比直接寻峰、多项式拟合、高斯拟合算法，小波降噪算法具有速度快、稳定性好等优点，在70~90 ℃测量范围内，测温精度达到±0.04 ℃，波长解调的最大标准差小于1.67 pm，且该算法的运行效率高于常用的高斯拟合算法，可用于工业现场环境FBG的高精度实时在线监测系统。
光纤光学 光纤布拉格光栅 波长解调 小波降噪 卷积积分 寻峰算法 激光与光电子学进展
2022, 59(5): 0506004
安徽工程大学高端装备先进感知与智能控制教育部重点实验室，安徽 芜湖 241000
传统的纯相位全息成像方法，大多数依赖于高强度的迭代，耗费时间长，成像质量不高，针对此问题，提出了一种深度学习与分层角谱结合的纯相位全息图生成算法，在快速生成全息图的同时提高了全息图再现质量。通过LeNet网络结构预测三维物体的复振幅信息，降低了计算量，采用精确的角谱算法生成三维物体的高质量纯相位全息图。通过仿真实验证明该算法的可行性，并有效提高了重建图像的质量。
全息 深度学习 分层角谱 纯相位全息图 三维显示 激光与光电子学进展
2022, 59(4): 0409001
1 南京航空航天大学 自动化学院, 江苏 南京 211106
2 中电科技德清华莹电子有限公司, 浙江 德清 313200
该文建立了声表面波传感器的液体传感模型, 分析了水平剪切声表面波(SH-SAW)对洗涤剂残留量的敏感机理, 通过洗涤剂浓度变化引起液体特征参数变化并导致声表面波传播参数的变化来实现检测功能。设计并制作了包括自由化通道、金属化通道的双通道传感器, 以及与之配套的液槽面板和测试板。实验测试结果表明, 可通过对传感器自由化通道谐振频率的测量来实现对洗涤剂残留量的检测, 在(0~240)×10-6范围内测量误差小于16.8×10-6。
液体传感 水平剪切声表面波 液体特征参数 洗涤剂残留量 谐振频率 liquid sensing shear-horizontal surface acoustic wave liquid characteristic parameter detergent residues resonant frequency
上海理工大学光电信息与计算机工程学院, 上海 200093
太赫兹波的指纹光谱特性使其对生物分子具有良好的识别能力。然而,传统压片方法对应太赫兹技术的最低检测限为毫克量级,不能满足生物医学领域低浓度检测(微克及以下)的应用需求。为此,以7-甲基鸟嘌呤为例,基于电容电感效应,设计了一款增强太赫兹检测灵敏度的超材料芯片。其最小检测限度可达6.30 μg,约为传统压片法测得的2.95 mg的1/500,具有灵敏度高、无需标记、响应快、测量简单等优点。而且,当7-甲基鸟嘌呤物质和其他物质混合在一起,在芯片上会表现出不同的频移变化规律,既可以有效地实现定性区分,也可以利用芯片的高检测灵敏度从混合物中定量检测相关物质。这些结果为临床医学中分子甲基化相关疾病的快速准确诊断提供了重要参考价值。
太赫兹技术 超材料芯片 混合物定量检测 7-甲基鸟嘌呤 中国激光
2021, 48(23): 2314001
