1 广西大学省部共建特色金属材料与组合结构全寿命安全国家重点实验室，广西 南宁 530004
2 广西大学机械工程学院激光智能制造与精密加工研究所，广西 南宁 530004
增材制造（AM）的零件若存在悬垂部件，则往往需要添加额外的支撑结构，这不仅会影响打印效率，而且拆除支撑也会引发新的问题。结构自支撑设计能使增材制造摆脱对支撑结构的依赖，现已成为国内外的研究热点。本文首先总结了增材制造结构自支撑设计的原理，接着综述了增材制造零件整体结构自支撑设计的研究进展以及增材制造填充结构自支撑设计的研究进展。其中，根据不同的结构优化方式，将增材制造零件整体结构自支撑设计进一步划分为基于连续体结构拓扑优化、离散结构拓扑优化和形状优化的结构自支撑设计，并分析了各类优化方法的优缺点。最后，讨论了提升计算效率以及提升结构性能的解决方案，并对未来的应用场景以及未来的研究重点进行了展望。
增材制造 结构优化 拓扑优化 填充结构 结构自支撑 中国激光
2024, 51(10): 1002307
1 江苏省智能光电器件与测控工程研究中心 盐城师范学院, 江苏 盐城 224007
2 东莞理工学院国际微电子学院, 广东 东莞 523000
3 金鉴科技有限公司, 广东 广州 511338
4 北京大学物理学院, 北京 100871
5 北京大学东莞光电研究院, 广东 东莞 523808
6 半导体所 鸿海研究院, 台湾 新北 236
7 上海应用技术大学, 上海 201418
本文通过分析目前显示器用的高均匀宽角度灯珠的光学要求，采用新型非朗伯（non-Lambertian）分布封装Micro-LED芯片，实现了宽光束、高均匀性的微型LED芯片光珠。分析了在不同封装倾角、封装高度、封装材料、封装支架材料、蓝宝石厚度和图案化蓝宝石衬底尺寸下，使用由不同封装材料（铜、钛、铝和银）和材料类型（完全反射和完全吸收）组成的支架模拟固定灯珠的光输出效率和出光角度的变化情况。研究发现通过调整材料、芯片和封装参数，可以得到一个、两个或三个光束，具有贴片灯珠的宽角度、高均匀性的远场光分布特性，满足当前LED和LCD的显示要求。
非朗伯分布 朗伯分布 显示 贴片灯珠 non-lambertian distribution lambertian distribution displays SMD lamp beads
1 北京理工大学 光电学院 信息光子技术工业与信息化部重点实验室, 北京 100081
2 北京理工大学 光电学院《光学技术》编辑部, 北京 100081
3 北京理工大学 长三角研究院（嘉兴）, 嘉兴 314011
多天线干涉阵利用多个远端天线同时接收信号以提升探测灵敏度和角分辨率,其多路信号干涉合成的特性要求不同路之间高精度的时间同步。本文提出一种复用型分布式多路时间同步方法,利用单个数字延迟脉冲发生器对时间信号进行再生和分配,并设计了相应测量及控制算法,在精确测量多路光纤传输延时的同时,向多个远端天线分配稳定的时间信号。实验结果表明,系统在25km传输链路下具有ps级传输延时测量精度和优于20ps的时间信号分配精度。方案可同时支持本地回传信号数字化和远端数字化两种信号接收汇聚方案,在保证时间同步精度的同时有效降低了分布式同步系统的成本。
分布式探测 时间信号分配 延时测量 微波光子 distributed detection time signal distribution delay measurement microwave photonics
1 北京理工大学光电学院，信息光子技术工业和信息化部重点实验室，北京 100081
2 北京理工大学长三角研究院（嘉兴），浙江 嘉兴 314011
光载微波光纤稳定传输技术解决了天线组阵中所需的延时（或相位）稳定的微波信号远距离分配难题，在多天线协同的新一代微波测量中具有不可替代的作用。本文介绍了光载微波光纤稳定传输的基本理论，分析了制约传输稳定性的关键因素，并展示了基于相位预补偿和基于光延时校正的提高传输稳定性的技术途径。通过光电双外差混频的相位检测高灵敏地感知光纤链路延时变化，并分别利用微波相位调控和光延时调控来对这一变化进行高精度的补偿，最终实现了多路时间抖动在数十fs量级的高稳定光载微波传输，为天线组阵等多天线协同微波测量中的信号级同步提供了有效的解决方案。
光纤光学 天线组阵 光载微波 微波光子 光纤传输 光学学报
2023, 43(15): 1506002
1 北京理工大学 光电学院 信息光子技术工业与信息化部重点实验室, 北京 100081
2 北京理工大学 长三角研究院(嘉兴), 嘉兴 314001
3 北京理工大学 光电学院《光学技术》编辑部, 北京 100081
分布式探测系统中当接收信号信噪比较低时, 基于信号到达各接收天线延时差(TDOA)的定位法精度直接被延时差测量精度所制约。为解决这一问题, 提出了基于多天线信号合成的优化TDOA定位算法, 利用多路合成后的信号来精确获得各路信号延时差。仿真结果表明优化定位算法相较传统高斯牛顿迭代法在低信噪比情形下可将定位误差减小一个数量级。进一步搭建光纤稳时传输系统, 实验结果显示, 在信噪比为1.1dB时, 优化算法定位精度可达到1.6m, 比传统算法的定位误差降低了86.8%。算法将极大地扩展TDOA定位法的适用范围。
分布式探测系统 TDOA定位 高斯牛顿迭代 distributed detection system TDOA localization Gauss-Newton iterative method
1 西安石油大学理学院，陕西 西安 710065
2 西安石油大学电子工程学院，陕西 西安 710065
图信号处理是解决不规则的数据最有效的方法之一，为此研究了基于聚分类图信号的稀疏恢复算法，针对复杂不规则的阵列信号，对相似性大的信号原子进行聚类分块，构造图信号空间结构，使用图滤波器设计相应的基于图信号的聚分类块匹配追踪算法。为了验证所提算法的有效性，与5种算法进行了对比实验，仿真实验表明：在相同采样率下，所提算法运行时间远小于其他主流算法，同时，在较小采样率下，所提算法具有较高的峰值信噪比。
图像处理 图信号 图滤波 阵列信号 聚类 激光与光电子学进展
2022, 59(10): 1010008
压缩感知中提高信号重构精度的关键问题是设计有效的感知矩阵,因此,提出了一种基于迁移学习的感知矩阵优化方法。首先,通过迁移学习更新稀疏表示系数,将固定稀疏基转换为自适应的稀疏基。然后,用稀疏基与测量矩阵的乘积构造一个Gram矩阵。最后,通过特征分解最小化Gram矩阵的非对角线元素,以减小Gram矩阵的全局相干性,实现原始信号的精确重建。实验结果表明,相比其他方法,本方法重构的图像峰值信噪比更高,且本方法的复杂度较低。
图像处理 压缩感知 迁移学习 感知矩阵 特征分解 激光与光电子学进展
2021, 58(14): 1410021
湖南农业大学食品科学技术学院, 长沙 410128
金纳米簇(AuNCs)作为一种新型荧光纳米材料, 是由几个到约一百个金原子组成的分子聚集体, 因制备简单、光学性质优异以及毒性低等特性, 近年来在生物传感领域得到了广泛应用。本文首先对以巯基化合物、树枝状化合物、多肽和蛋白质、寡核苷酸DNA等为模板制备AuNCs的模板法及其优点进行阐述, 对AuNCs的紫外吸收、荧光及电化学性质进行介绍, 之后重点总结基于荧光AuNCs的生物传感器在生物大分子及小分子检测中的应用, 最后对AuNCs应用于生物传感领域所面临的挑战进行分析, 并对其应用前景进行展望。
金纳米簇 荧光 生物传感 生物大分子 小分子 gold nanoclusters fluorescence biosensing biomacromolecules small molecules
1 北京大学 软件与微电子学院, 北京 100871
2 京东方科技集团股份有限公司, 北京 100176
研究了狭缝光栅开口率和3D串扰之间的关系。先采用固定式的狭缝光栅显示器件进行实验, 发现2%~4%光栅开口率的增加导致了0.2%~2%串扰的增加, 初步验证了“光栅开口率越高, 3D串扰越大”的规律。考虑到2D显示产品的个体性能差异以及在贴合过程中的操作误差都可能对这个结果产生影响, 又用TN 盒制作成活动式狭缝光栅, 通过改变电压来改变狭缝光栅的开口率, 从而在其他条件都一致的情况下, 测试出狭缝光栅透过率和3D串扰之间的关系。对于2视点的裸眼3D设备, 随着控制电压从4 V增大到15 V, 串扰逐步减小了1.6%, 从而最终确认了“开口率越高, 3D串扰越大”的规律。
裸眼3D显示 串扰 狭缝光栅 活动式狭缝光栅 开口率 auto-stereoscopic display crosstalk parallax barrier active barrier opening ratio
Author Affiliations
Abstract
State Key Laboratory of Advanced Optical Communication Systems and Networks, Shanghai Jiao Tong University, Shanghai 200240, China
We propose a general guideline on the design of a stimulated Brillouin scattering (SBS)-based microwave photonic filter (MPF) using a directly modulated pump. Filter gain profiles and passband ripples with waveform repetition periods of the driving current ranging from 2 to 100 ns are measured after the transmission of different fiber lengths. The results show that the filter performance has nothing to do with the fiber length, and the digital-to-analog converter bandwidth requirement for the driving current is no more than 500 MHz. Therefore, the low cost, flexible reconfiguration, and miniaturization characteristics make an SBS filter using a directly modulated pump a promising choice as an MPF.
060.5625 Radio frequency photonics 290.5900 Scattering, stimulated Brillouin 060.2330 Fiber optics communications 060.4080 Modulation Chinese Optics Letters
2019, 17(6): 060603
