液晶材料是信息显示设备中的重要组成部分, 其在外场作用下所表现的高双折射特性是其被用于显示的关键条件。利用强太赫兹波作为外场, 激发液晶5CB材料的双折射效应。结合太赫兹时域光谱系统通过测量不同偏振的太赫兹波的透过率, 研究了太赫兹场致液晶在太赫兹波段的双折射效应。分析了液晶的双折射效应与外场强的变化关系、频率响应特性等方面。研究结果表明在强场太赫兹波激发下, 液晶的双折射现象随场强的增大而增大, 双折射值与外部场强平方成正比, 且液晶5CB对于太赫兹激发的双折射效应存在一定的阈值。
物理光学 液晶 双折射 太赫兹强场 偏振 阈值 physical?optics liquid crystal birefringence terahertz strong field polarization threshold
哈尔滨工业大学 材料科学与工程学院，黑龙江 哈尔滨 150001
在溶液法合成Cs3Bi2I9前驱体溶液的基础上，采用添加BiI3修饰Cs3Bi2I9溶液的方法后得到Cs3Bi2I9/BiI3薄膜并制备出具有自供能特性的Cs3Bi2I9/BiI3薄膜光电化学型探测器。结果表明，添加的BiI3以第二相形式存在于Cs3Bi2I9薄膜中，形成两相混合结构。在紫外光（365 nm）单色光照射下，Cs3Bi2I9/BiI3探测器的开关比达到3 198，响应度和探测率分别为2.85×10-3 A/W和3.77×1010 Jones。在绿光（530 nm）单色光照射下，Cs3Bi2I9/BiI3探测器的开关比达到1 172，响应度和探测率分别为6.9×10-4 A/W和1.76×1010 Jones，同时展现出红光波段（625 nm）的良好响应。相较于Cs3Bi2I9探测器，Cs3Bi2I9/BiI3器件探测性能均有大幅度提高，归因于BiI3对非辐射缺陷的钝化作用。本工作首次尝试将Cs3Bi2I9应用在光电化学型结构探测器中，通过BiI3的修饰成功提高了器件性能，为低毒铋基钙钛矿的光电探测应用性能提升提供了新思路。
Cs3Bi2I9 光电化学型探测器 自供能探测 BiI3 第二相 Cs3Bi2I9 photoelectrochemical detectors self-powered detection BiI3 second phase
中船（浙江）海洋科技有限公司，浙江 舟山 316000
为权衡船舶分类模型的分类精度和模型大小，提出一种改进GhostNet-50的轻量化卷积神经网络AGNet对自制的船舶数据集进行分类。首先，提出一种融合非对称卷积的Ghost模块，用于提升AGNet卷积过程的特征提取能力；然后，结合瓶颈结构，设计一种非对称Ghost瓶颈模块，在维持模型表达能力的同时能进一步降低计算成本；最后，去除GhostNet-50中的一层1×1卷积，以降低整体模型的参数冗余。实验通过分类精度、参数量、计算量、推理速度等评价指标对所提方法进行多角度对比。实验结果中，AGNet模型在33个类别的测试集中精度达到了93.87%，模型参数量仅为0.72×106，相比GhostNet-50压缩了46.67%，且精度提升了2.93个百分点。实验结果表明：AGNet在较低模型大小的前提下能达到更优的分类效果，可较好应用到船舶分类任务中。
图像处理 船舶分类 轻量化 卷积神经网络 非对称卷积 激光与光电子学进展
2023, 60(6): 0610005
首都师范大学物理系 超材料与器件北京市重点实验室, 北京 100048
层状二维过渡金属硫属化合物是一类重要的二维层状半导体材料。其中MoTe2因其具有较小的禁带宽度和较高的载流子迁移率而备受关注。应用光泵浦-宽谱太赫兹时域光谱系统研究了少层MoTe2薄膜材料的宽谱太赫兹透射谱、光生载流子在皮秒尺度上的动力学过程及其光电导率的变化。应用空气等离子体产生宽谱太赫兹辐射并利用磷化镓晶体探测的方法测量了谱宽在0.2~7.2 THz范围内少层MoTe2薄膜的透过谱, 发现其在3.6、4.6、6.4以及7 THz处存在吸收峰。应用800 nm脉冲光激发少层MoTe2薄膜, 并测量其在皮秒时间尺度上的太赫兹光谱, 得到少层MoTe2薄膜中光生载流子寿命约为1.6 ps。在此基础上进一步研究了不同泵浦-探测时间差下光电导率变化量的实部和虚部。发现随着延迟时间的增加, 电导率变化量实部由约600 Ω-1cm-1到300 Ω-1cm-1逐渐降低, 虚部值约为200 Ω-1cm-1并不随泵浦-探测时间差而明显改变, 这一结果表明少层MoTe2薄膜具有较高的电导率及较长的激子寿命。给出了少层MoTe2薄膜在0.2~7.2 THz波段的吸收谱、光生载流子演化过程及寿命以及少层MoTe2材料光电导率变化量等物理参数, 对设计基于少层MoTe2材料的新型光电器件提供了参考。
太赫兹时域光谱 层状过渡金属硫化物 电导率变化量 光泵浦 载流子寿命 terahertz time-domain spectroscopy layered transition metal sulfides conductivity changes optical pump carrier lifetime
1 华南师范大学物理与电信工程学院广东省光电检测仪器工程研究中心, 广东 广州 510006
2 华南师范大学(清远)科技创新研究院, 广东 清远 511517
基于成像式光电容积脉搏波的非接触式心率测量方法受到环境光干扰会严重影响心率信号的辨别与提取,为了解决这个难点,提出了一种基于自寻优归一化最小均方误差算法的心率信号降噪方法。该方法可根据原始心率信号和背景信号中光线变化的趋势,在归一化最小均方自适应滤波器的基础上,通过最小均方误差自动地调整最优控制因子,最大化地去除拾取的图像中的光照干扰。通过与指夹式脉搏血氧仪实际测得的心率结果对比,在光强剧烈变化的条件下,两种方法测量得到的心率平均值的Pearson相关系数为0.95,平均绝对百分比误差为2.16%。本文方法极大地提高了成像式光电容积脉搏波对环境光的抗噪能力,大大提升了成像式光电容积脉搏波测量方法的实用性、可靠性和稳定性。
成像系统 成像式光电容积脉搏波 心率测量 光照干扰 归一化最小均方误差 自寻优算法 激光与光电子学进展
2021, 58(20): 2011004
1 华南师范大学物理与电信工程学院, 广东 广州 510006
2 广东省光电检测工程技术研究中心, 广东 广州 510006
头部姿态估计是视线追踪的重要组成部分,但相关研究大多利用人脸的二维(2D)图像进行计算,因此,提出了一种基于双目相机的眼动仪三维(3D)头部姿态估计方法。首先,建立空间坐标系与人脸本征坐标系;然后,利用Dlib库检测双目图像的人脸特征点,并求取对应特征点的视差及3D坐标;最后,结合人脸对称性计算3D头部姿态的欧拉角,并提出了一种俯仰角修正算法。为了验证本方法的精确性,利用模特人头和高精度光学仪器构建了双目头部姿态数据集。实验结果表明,本方法测量欧拉角的平均误差为1.08°,均方根误差为1.25。相比基于2D图像的OpenFace方法,本方法的精度更高、鲁棒性更强。
图像处理 双目视觉 视线追踪 头部姿态 欧拉角 激光与光电子学进展
2021, 58(14): 1410022
光子学报
2020, 49(10): 1029001
华南师范大学物理与电信工程学院, 广东 广州 510006
针对可见光定位的信源在空间传输中抗干扰能力差、易失真,且接收信号的信噪比(SNR)会随传输距离的增加而显著降低等问题,设计了一款线性调频(LFM)信号同步检测的时域匹配滤波器。该匹配滤波器的特点是结合了过采样与互相关正交算法,将它应用在LFM信号的可见光定位中,可以有效地提高信号传输的距离。基于现场可编程门阵列器件完成了LFM时域匹配滤波器的逻辑设计与集成。在长距离可见光通信的同步检测实验中,在6 m通信距离内,该匹配滤波器同步检测的正确率超过99%,这为将来采用LFM信号进行可见光定位的应用奠定了基础。
光纤光学 可见光定位 低信噪比 匹配滤波器 现场可编程门阵列 激光与光电子学进展
2020, 57(19): 190602
华南师范大学物理与电信工程学院, 广东 广州 510631
头部姿态估计广泛应用于多个领域,大多基于二维图像,而三维(3D)头部姿态估计与人脸三维重建结合的相关研究较少。利用重建的头部三维信息,可以为估计头部姿态提供更多有效的数据信息,能大大提高头部姿态估计的精确度和准确度。因此,将基于结构光三维重建和3D头部姿态估计相结合,重建人脸三维形貌并实现3D点云可视化。同时提出一种3D头部姿态估计算法,搜索鼻尖和鼻梁,建立空间直角坐标系和人脸本征坐标系,利用人脸的垂直对称性估计头部姿态欧拉角。利用模特人头进行实验,基于结构光三维重建的3D头部姿态估计算法的欧拉角在-25°~25°范围内均可测量,绝对误差的平均值和标准差均小于1°,测量平均值与真实值的线性相关度达99.8%。与基于二维图像的头部姿态估计相比,本文算法具有更高的准确度和鲁棒性。
图像处理 结构光 三维重建 人脸本征坐标系 三维头部姿态估计 激光与光电子学进展
2020, 57(18): 181008
