1 大连海事大学 理学院，辽宁 大连 116026
2 大连海事大学 环境科学与工程学院，辽宁 大连 116026
在线性化伏拉索夫-泊松模型基础上研究了激光辐照下碳离子在双组份等离子体中的阻止本领，重点讨论了不同激光振幅、激光频率、激光角度、等离子体密度和等离子体电子温度对阻止本领的影响。研究结果表明，在全域范围内，激光对阻止本领的影响都非常明显。在低能区域（入射速度为等离子体电子热速度的0～0.1倍），碳离子的阻止本领主要来自于等离子体中离子的贡献，特别是在入射速度约为等离子体离子热速度时，阻止本领出现了第一个峰值；在中高能区域（入射速度大于0.1倍的等离子体电子热速度），碳离子的能量损失主要来自于等离子体中电子的贡献，特别是在入射速度约为等离子体电子热速度的1.5倍时，阻止本领出现了第二个峰值。碳离子在等离子体中阻止本领的这种双峰结构体现了不同能量区域等离子体中离子和电子对阻止本领的贡献。另一方面，激光强度或激光频率的增加削弱了阻止本领，阻止本领会随着等离子体密度的增加或电子温度的降低而增强，特别是由于离子引起的低能峰与电子引起的高能峰相比阻止本领的增强更明显。
离子 双组份等离子体 阻止本领 激光 ion two-component plasma stopping power laser 强激光与粒子束
2024, 36(3): 034001
Author Affiliations
Abstract
State Key Laboratory of Information Photonics and Optical Communications, Beijing University of Posts and Telecommunications (BUPT), Beijing 100876, China
A concept of divergence angle of light beams (DALB) is proposed to analyze the depth of field (DOF) of a 3D light-field display system. The mathematical model between DOF and DALB is established, and the conclusion that DOF and DALB are inversely proportional is drawn. To reduce DALB and generate clear depth perception, a triple composite aspheric lens structure with a viewing angle of 100° is designed and experimentally demonstrated. The DALB-constrained 3D light-field display system significantly improves the clarity of 3D images and also performs well in imaging at a 3D scene with a DOF over 30 cm.
3D light-field display depth of field divergence angle of light beams compound lens Chinese Optics Letters
2024, 22(1): 011101
Author Affiliations
Abstract
State Key Laboratory of Information Photonics and Optical Communications, Beijing University of Posts and Telecommunications, Beijing 100876, China
In the integral imaging light field display, the introduction of a diffractive optical element (DOE) can solve the problem of limited depth of field of the traditional lens. However, the strong aberration of the DOE significantly reduces the final display quality. Thus, herein, an end-to-end joint optimization method for optimizing DOE and aberration correction is proposed. The DOE model is established using thickness as the variable, and a deep learning network is built to preprocess the composite image loaded on the display panel. The simulation results show that the peak signal to noise ratio value of the optimized image increases by 8 dB, which confirms that the end-to-end joint optimization method can effectively reduce the aberration problem.
integral imaging diffractive optical element end-to-end optimization deep learning network aberration correction Chinese Optics Letters
2022, 20(12): 121101
1 北京邮电大学电子工程学院，北京 100876
2 中国人民解放军63867部队，北京 137001
提出了一种基于视点分段式体像素的大视角全视差桌面式光场显示系统，采用了定向准直背光和反贴于分辨率为7680 pixel×4320 pixel的液晶显示屏上的柱镜阵列，实现了100°的水平观看视角，并利用光学偏折膜和全息功能屏，在适用于桌面显示的正面观看范围内实现了离散采样光场的体像素重建。设计了一种能够根据多位观看者的空间坐标划分独立视区的视点分段式体像素，并推导了其与液晶显示屏上子像素的函数映射关系，实现了对观看区域的分段式图像编码。提出了一种可为处在不同观看区域的多位观看者同时提供正确全视差光场显示的透视关系校正方法，填补了光学系统固有的垂直视差缺失，实现了桌面式光场显示中错误透视关系的自适应实时校正。
全息 光场 三维显示系统 视点分段式体像素 全视差 透视关系校正
1 重庆师范大学物理与电子工程学院, 重庆市光电功能材料重点实验室, 重庆 401331
2 重庆师范大学光学工程重点实验室, 重庆 400047
通过检测人体呼出气体中的微量丙酮可以筛查出早期的糖尿病患者, 因此寻找能进行微量丙酮气体灵敏探测的材料是一个研究热点。本文计算4d金属杂质Mo、Ru、Rh、Ag掺杂金红石相SnO2(110)表面吸附丙酮分子后的表面电荷布居(氧化还原性能)、态密度、光学性质以及吸附稳定性, 讨论了4d金属杂质掺杂对金红石相SnO2(110)表面光学气敏传感特性的影响。研究结果发现: 各金属杂质对表面的氧化还原性能都有着不同程度的影响; 4d电子在费米能级附近形成杂质峰, 其中Ru-4d电子引入的杂质峰最大, 离费米能级最近, 对SnO2的禁带宽度改善最大; Ru掺杂对于金红石相SnO2(110)表面在可见光范围内(400~760 nm)的光学性质的改善相对于Mo、Rh、Ag掺杂也有着较大的优势; 所有的掺杂表面都能自发吸附丙酮分子, 吸附后稳定性为: Ru＞Rh＞Ag＞Mo。结论表明, Ru掺杂的SnO2作为较为有效的丙酮光学气敏探测材料, 有望通过探测人体呼出气体中的丙酮从而达到改善糖尿病的早期发现和诊断的效率。
光学材料 丙酮气体 金属杂质 金红石 密度泛函理论 光学气敏传感 optical material acetone gas metal impurity rutile density functional theory optical gas sensing
吉林大学地球探测科学与技术学院, 吉林 长春 130026
田间土壤属性复杂且随时间变化, 快速精准地获得多种土壤理化指标数据对指导精细农业操作具有重要意义。 为避免土壤水分带来的干扰, 基于光谱技术的土壤成分含量预测需在土壤样本干燥的情况下进行光谱测量, 然而土壤水分同样是指导农业生产的重要指标。 为同时预测黑土区土壤有机质(SOM)、 水分(SMC)、 总铁(Fe)和pH值, 提出测量湿土土壤样本的可见-近红外光谱, 并采用标准正态变量变换(SNV)-连续小波变换(CWT)法分解光谱反射率, 逐样本进行SNV后, 以Mexh为小波基函数进行10个尺度(21, 22, …, 210)的分解, 并与常用光谱处理方法进行对比, 包括高斯滤波(GS)、 一阶导数(FD)、 连续统去除(CR), 数学变换等7种方法。 将74个样本数据划分为两组, 其中50个作为建模集, 24个作为验证集。 经SNV-CWT变换后, 每个尺度的小波系数与每个目标变量间置信度小于0.05的波段作为随机森林(RF)预测模型的输入变量, 以各尺度验证模型精度为标准确定每个预测目标的最佳分解尺度; 通过计算最佳尺度小波系数与土壤成分间的皮尔森相关系数(PCC), 基于模型的相关系数(MBC)和灰色关联度(GRD), 判断各属性的特征波段, 且分别以三种相关系数作为指标, 以过滤式筛选法建立不同属性的RF估测模型。 结果表明: 与7种常用的处理方法相比, SNV-CWT分解后四种土壤成分的预测精度均有提高, SOM, SMC, Fe和pH对应的最佳分解尺度分别为7, 8, 1和10。 在以多维特征作为输入变量的情况下, SOM与SMC的验证模型决定系数(R2)即可达到0.90和0.93。 三种分析方法中以MBC计算的相关系数为波段筛选指标建立的模型精度最佳, 其中SOM与SMC的R2均为0.94, 且Fe(R2=0.67, Mse=0.01%, RPD=1.76)与pH(R2=0.80, Mse=0.1, RPD=2.24)的模型精度具有大幅度提高, 可应用于多种土壤理化指标数据的提取与监测。
黑土区 近红外光谱 数据处理 有机质 水分 总铁 Black soil area Vis-Nir spectra Data processing Soil organic matter Soil moisture Total iron pH pH 光谱学与光谱分析
2021, 41(11): 3424
Author Affiliations
Abstract
State Key Laboratory of Information Photonics and Optical Communications, Beijing University of Posts and Telecommunications, Beijing 100876, China
A distortion correction method for the elemental images of integral imaging (II) by utilizing the directional diffuser is demonstrated. In the traditional II, the distortion originating from lens aberration wraps elemental images and degrades the image quality severely. According to the theoretical analysis and experiments, it can be proved that the farther the three-dimensional image is displayed from the lens array, the more serious the distortion is. To analyze the process of eliminating lens distortion, one lens and its corresponding elemental image are separated from the traditional II. By introducing the directional diffuser, the aperture stop of the separated optical system changes from the eye’s pupil to the lens. In terms of contrast experiments, the distortion of the improved display system is corrected effectively. In the experiment, when the distance between the reconstructed image and lens array is equal to 120 mm, the largest lens distortion is decreased from 46.6% to 3.3%.
080.1005 Aberration expansions Chinese Optics Letters
2018, 16(4): 041001
