1 南华大学电气工程学院, 湖南 衡阳 421001 中国科学院合肥物质科学研究院等离子体物理研究所, 安徽 合肥 23003
2 南华大学电气工程学院, 湖南 衡阳 421001
3 中国科学院合肥物质科学研究院等离子体物理研究所, 安徽 合肥 23003
4 中国科学院合肥物质科学研究院等离子体物理研究所, 安徽 合肥 23003中国科学技术大学研究生院科学岛分院, 安徽 合肥 230031
5 合肥师范学院物理与材料工程学院, 安徽 合肥 230601合肥综合性国家科学中心能源研究院, 安徽 合肥 230031
6 中国科学院合肥物质科学研究院等离子体物理研究所, 安徽 合肥 23003南华大学核科学技术学院, 湖南 衡阳 421001
近红外波段(NIR, 波长范围: 780～2 500 nm)在线光谱分析技术具有小型化、 快速检测、 结果稳定可靠等优点, 在工业现场检测领域有着广泛的应用。 由于近红外光谱分析系统受温度影响较大, 传统的光栅分光在线光谱分析系统所采用的光谱仪通常仅对探测器制冷, 光路部分仍然会受到温度影响产生波长漂移等测量误差。 此外, 系统也多采用PC计算机来进行数据采集和控制, 并通过配备独立的工业通讯模块实现光谱分析系统与产线总控系统的通讯, 不仅增加了设备成本与体积, 也显著降低了系统的稳定性。 针对这些问题, 基于STM32单片机开展了在线恒温光谱分析系统研制与测试。 系统采用STM32单片机来控制近红外光谱仪, 通过设定和修改采集间隔时间并采集光谱数据, 对光谱数据进行预处理, 来计算得到目标样品的理化指标。 对于温度控制, 开发了在STM32单片机上运行的基于比例-积分-微分(PID)控制算法的恒温控制系统, 对光谱仪整体(包含光路和电路部分)实现了闭环恒温控制。 同时, 开发了基于STM32单片机的工业通讯接口(包含Modbus协议通讯和4～20 mA电流信号通讯)。 系统实验测试结果表明, 该设计能够长时间稳定运行, 并有效降低了环境温度变化对光谱数据带来的干扰。 在长达48小时的系统运行过程中, 光谱仪温度稳定控制在5 ℃左右, 温控精度优于0.25 ℃。 相对于未恒温控制的运行模式, 恒温控制条件下的平均吸收光谱强度相对标准差显著减小, 并实现了数据采集、 预处理、 样品理化指标计算、 工业信号通讯及温度控制的一体化设计, 以满足工业现场在线检测需求。
在线光谱分析系 STM32单片机 比例-积分-微分控制 数据采集控制 On-line spectroscopic system STM32 single-chip microcomputer Proportional-integral-differential (PID) control Pctra data acquisition 光谱学与光谱分析
2023, 43(9): 2734
大连海事大学信息科学技术学院, 辽宁 大连 116026
行人重识别(ReID)任务在提取身份相关特征时可能会丢失一些信息,导致判别依据减少并影响模型性能。为此,提出了基于双分辨率特征及通道注意力机制的行人重识别方法。首先,在ResNet基础上增加了高分辨率特征分支,通过在不同分辨率的特征图上应用池化层,生成了对应着8种不同区域的特征向量。然后根据特征向量的情况设计了一个通道注意模块,增强了其中有效部分的表达能力。最后利用批归一化处理来协调分类损失和度量损失。消融实验中,算法内各步骤的运用都有效提升了模型的性能。在Market-1501、DUKEMTMC-REID、CUHK03等数据集上进行的对比实验中,该算法相比近几年具有代表性的其他算法,平均准确率和Rank-1都有所提升。实验结果表明,该方法能结合更丰富的特征,提高行人重识别准确度。
图像处理 行人重识别 双分辨率特征 通道注意力机制 批归一化 分类损失和度量损失 激光与光电子学进展
2021, 58(20): 2010019
1 武汉光迅科技股份有限公司, 武汉 430205
2 国家电网有限公司 信息通信分公司, 北京 100761
针对相干光纤通信系统中匹配滤波(如根升余弦滤波器)对系统的影响, 文章在不同光学带宽、残余色散以及非线性情况下, 对不同滚降因子Rf的系统特性进行了研究。文章分别仿真研究了256 Gbit/s偏振复用16阶正交幅度调制(PDM-16QAM)信号在光学带宽为33、50及100 GHz时的传输特性、残余色散在-300~300 ps/nm区间内的特性和注入功率为-3~4 dBm情况下传输1 200 km光纤链路的特性。仿真结果表明, 对于光学带宽受限的系统, Rf选取(1+Rf)B(B为信号波特率)与系统光学带宽相近的值为宜; 对于光学带宽接近两倍波特率的系统, 滚降因子Rf选取0.2~0.5为宜。
相干光通信 匹配滤波 根升余弦 单模光纤 coherent optical communications matched filter root raised cosine single mode fiber
大连海事大学信息科学技术学院, 辽宁 大连 116026
光照或成像条件等因素会引起图像间的非线性变化灰度差异,导致图像的匹配效果较差。针对该问题,提出了一种基于栈式自编码(SAE)网络和结合圆形、线形邻域的局部二值模式(CL-LBP)特征描述子的非线性变化灰度差异图像配准算法。首先,结合改进的局部纹理算子与区域特征提取CL-LBP特征描述子并进行匹配。然后,采用监督学习分类的方式消除误匹配。最后,通过SAE网络对构建的匹配表示进行训练,提取匹配表示的深度特征并接入Logistic分类层进行分类。实验结果表明,该算法对非线性变化灰度差异图像的匹配精度较高,且在实际海冰图像中的匹配效果也较好。
图像处理 图像配准 特征提取 栈式自编码 非线性变化灰度差异 激光与光电子学进展
2021, 58(16): 1610009
1 中国科学院大连化学物理研究所化学激光重点实验室, 辽宁 大连 116023
2 西北核技术研究所激光与物质相互作用国家重点实验室, 陕西 西安 710024
3 中国科学院大学, 北京 100049
近年来光泵浦惰性气体亚稳态激光在高能激光领域逐渐得到人们的关注。搭建了一台高压纳秒脉冲放电产生惰性气体亚稳态粒子的装置,该装置增益尺寸较长,便于后续开展激光增益和放大实验。利用窄线宽可调谐连续光源探测了该装置放电生成的Kr亚稳态(5s[3/2]2)粒子数浓度,达1.3×10 12 cm -3,该状态持续时间约为3 μs,满足后续激光体系运行条件。测量过程中出现了吸收饱和现象,给粒子数浓度拟合带来了不确定性,设计的复合拟合方法解决了这一问题。
Author Affiliations
Abstract
1 Institute of Advanced Magnetic Materials, College of Materials & Environmental Engineering, Hangzhou Dianzi University, Hangzhou 310018, China
2 College of Electronics and Information, Hangzhou Dianzi University, Hangzhou 310018, China
3 Department of Materials Science and Engineering, College of Engineering and Applied Sciences, Nanjing University, Nanjing 210093, China
Nanogap plasmonic structures with strong coupling between separated components have different responses to orthogonal-polarized light, giving rise to giant optical chirality. Here, we proposed a three-dimensional (3D) nanostructure that consists of two vertically and twistedly aligned nanogaps, showing the hybridized charge distribution within 3D structures. It is discovered that the structure twisted by 60° exhibits plasmonic coupling behavior with/without gap modes for different circular-polarized plane waves, showing giant chiral response of 60% at the wavelength of 1550 nm. By controlling the disk radius and the insulator layer, the circular dichroism signal can be further tuned between 1538 and 1626 nm.
metal-insulator-metal structure nanogaps gap mode twisted stacking charge distribution chiral response Chinese Optics Letters
2021, 19(1): 013601
空军工程大学信息与导航学院, 陕西 西安 710077
模分复用技术可实现量子信号与经典光信号的共纤同传。针对量子模分复用同传系统构建同时存在非线性效应和模式耦合的量子密钥生成率模型,通过仿真计算量子密钥生成率与通信距离的关系。仿真结果表明:该系统的最大安全通信距离过短,且与传统量子密钥分发系统的性能相比存在较大差距。因此在此基础上提出基于双诱骗态的量子模分复用同传方案,以增大复用同传的最大安全通信距离。同时为了充分利用光纤信道的资源,对空闲模式信道进行多路量子信号复用传输,进一步改善量子模分复用同传系统的通信性能,缩小与传统的量子密钥分发系统的差距。
光通信 量子通信 量子密钥分发 模分复用 共纤同传技术 信道串扰 密钥生成率 激光与光电子学进展
2020, 57(15): 150604
1 上海工程技术大学航空运输学院, 上海 201620
2 上海工程技术大学城市轨道交通学院, 上海 201620
为了提高点云表面的重建精度和准确度,针对泊松重建算法误连接孔洞区域及法线方向不一致导致重建结果偏差的问题,提出一种基于向量场和等值面的改进泊松重建算法。先利用统计滤波器对有噪声的点云数据进行去噪;再利用加权主成分分析估计法向并结合移动最小二乘(MLS)法计算点云法向和优化测量误差,利用OpenMP加速法线估计;最后利用改进DC(Dual Contouring)算法提取等值面来消除曲面孔洞和误连接曲面特征的问题。经过实验验证,改进的泊松算法可有效地去除模型中可能存在的孔洞问题和伪封闭曲面,提高重建曲面的准确度和效率。
图像处理 三维点云 泊松重建 移动最小二乘法 法向量 改进DC算法 激光与光电子学进展
2020, 57(10): 101016
空军工程大学信息与导航学院, 陕西 西安 710077
基于少模光纤模分复用的量子—经典信号同传方案中,光纤内的模式耦合效应会导致信道间发生串扰,造成误码。为此,构建了少模光纤分段化链路模型,研究了光纤拼接误差导致的模式耦合强度大小,并在此基础上推导了存在模式耦合时系统的量子误码率(QBER)公式。通过比较各模式所受到的耦合强度,确定该同传方案中量子信号的最优传输模式;进一步讨论了不同纤芯轴向偏移距离、扭转角度和光纤长度对系统QBER的影响。结果表明,这三个影响链路模式耦合强弱的因素都与QBER成正相关,光纤拼接误差较小的短距离量子—经典信号模分复用同传系统可有效降低QBER。
光通信 量子通信 模分复用 共纤同传 模式耦合 量子误码率
西北核技术研究所 激光与物质相互作用国家重点实验室, 陕西 西安 710024
为了提高表面放电光泵浦源的寿命, 以Al2O3陶瓷作为放电基板, 研制了分段表面放电光泵浦源。基于放电电压和电流波形, 详细研究了泵浦源的放电周期, 放电通道电阻, 能量沉积效率和等离子体功率密度。发现泵浦源的放电周期、放电通道电阻和能量沉积效率均随放电间隙长度和混合气体气压的增大而变大, 随充电电压的增加而减小; 而等离子体功率密度主要取决于充电电压和放电间隙长度, 基本不随混合气体气压的改变而变化。在充电电压为268 kV, 气压为100 kPa, 放电间隙长8 cm的条件下, 泵浦源的能量沉积效率约为82％, 等离子体功率密度达到了936 MW/cm。实验研究表明: Al2O3陶瓷表面放电光泵浦源具有良好的放电特性, 较同等条件下聚四氟乙烯表面放电光泵浦源的等离子体功率密度更高, 可产生更强的真空紫外辐射, 辐射亮度温度大于23 kK。Al2O3陶瓷表面放电光泵浦源适用于光泵浦XeF2气体形成大功率XeF(C-A)蓝绿激光。
激光技术 XeF(C-A)蓝绿激光 光泵浦源 分段表面放电 能量沉积效率 laser technology XeF(C-A) blue-green laser optical pumping source sectioned surface discharge energy deposition efficiency
