1 太原理工大学新型传感器与智能控制教育部重点实验室，山西 太原 030024
2 太原理工大学精密测量物理山西省重点实验室，山西 太原 030024
3 广东工业大学通感融合光子技术教育部重点实验室，广东 广州 510006
提出了一种基于光域差分的混沌信号幅值分布优化方法。通过VPI Transmission Maker软件构建了光域差分的理论模型，深入研究了差分输入光功率和时延对混沌信号幅值分布偏斜度的影响，并确定了优化条件。实验结果显示，利用光域差分技术可将混沌信号幅值分布的偏斜度从0.4939优化至0.0349。利用优化后的混沌信号生成随机数，发现比特“0”和比特“1”占比均衡，且能够通过美国国家标准与技术研究院（NIST）随机性测试。
半导体激光器 混沌 幅值分布 光域差分 随机数产生 中国激光
2025, 52(13): 1301005
北京信息科技大学 仪器科学与光电工程学院，北京 100192，中国
为了解决快速反射镜在传统比例-积分-微分（PID）控制下超调量大及稳定所需时间长的问题，引入自适应模糊算法优化控制器参数，提高控制性能。根据音圈电机快速反射镜的构成与工作原理，构建音圈电机快速反射镜的闭环控制模型，并针对模糊控制器中的隶属度函数及论域进行优化；通过现场可编程门阵列实现自适应模糊增量PID控制器，并进行了仿真及实物测试。结果表明，自适应模糊增量式PID控制器能使整体闭环过程“零超调”、“零振荡”，同时相比于传统PID控制器，系统稳定所需的时间缩短了17.5%，系统带宽提高了16.7%。该方法可有效提高快反镜的控制效果，可应用于其它需要高精度控制的系统当中。
光学器件 快速反射镜 模糊比例-积分-微分控制 现场可编程门阵列 音圈电机 optical devices fast steering mirror fuzzy proportion-integration-differentiation contr field-programmable gate array voice coil actuator
1 国防科技大学前沿交叉学科学院，湖南 长沙 410073
2 国防科技大学南湖之光实验室，湖南 长沙 410073
3 国防科技大学高能激光技术湖南省重点实验室，湖南 长沙 410073
光谱仪在科学研究、工业生产及日常生活中均有重要应用。传统的色散分光型光谱仪在实现高分辨率测量的同时，往往体积庞大。近年来，基于单幅散斑图像的计算重构型光谱仪因其兼具高分辨率和紧凑性优势备受关注。但是，该方案在光谱重建时需开展迭代优化以提升测量准确性，因此时间开销一般约在分钟量级，限制了其实时性应用。本文将自动微分优化算法引入散斑计算光谱仪，在不影响测量精度的前提下，将光谱重建时间从分钟量级大幅缩短至秒量级，实现了分辨率为2 pm、通道数逾2000的光谱测量，为基于散斑的光谱快速计算测量提供了新的解决方案。
计算光谱仪 自动微分算法 高分辨率 快速 激光与光电子学进展
2025, 62(9): 0930003
东华理工大学信息工程学院，江西 南昌 330013
近年来，卷积和图运算被广泛用于从点云中捕获特征信息的研究中，在语义分割任务中表现出良好的性能。然而，这些方法在表示点云的局部信息方面存在局限性，并且采用对称池化操作而丢失了大量的特征信息。为了解决这些问题，提出DualRes-Net网络。该网络采用位置编码模块对局部坐标特征进行编码，使网络能够专注于点云位置信息，获得更好的局部特征表示。利用双距离注意力池将中心点与邻近点的差异与注意力相结合，增强了注意力对局部点云信息的自适应聚合能力。在网络的每个阶段使用去分化残差结构来提取点云的深层特征。由于不同的输入类型具有显著的分布差异，为了稳定模型训练，提高模型性能，对每种类型的特征分别应用MLP。在S3DIS Area5的语义分割实验中，所提方法的分割性能mIoU达到了63.7%，超过了许多现有的网络，证明了所提方法的有效性。
点云 语义分割 位置编码 去分化残差 双距离注意力池 point cloud semantic segmentation position encoding de-differentiation residual dual-distance attention pooling
限于当前光伏玻璃行业生产特点及发展水平，作为光伏组件重要组成材料的光伏玻璃往往有多个供应商，发生质量问题时，需要快速、准确、有效地对组件玻璃供应商进行确认区分，这也成为行业关注的焦点之一。阐述对玻璃供应商信息进行追溯区分的方法：“看外观”“测性能”“看形貌”及“测成分”等4个直接分析方法和“查记录”“测数据”2个间接方法，并列举对比各方法的优缺点。追溯区分中应平衡效率、准确度和成本之间的关系，关注行业新设备及交叉领域的变化，重视与鉴定测试机构的合作，及时获取最新行业信息，关注作业标准化，关注产品的识别特征，同时依赖于详细的数据归纳分析演绎以及企业的产品质量记录。研究结果对行业的行为规范和持续发展具有一定的指导意义。
组件形态 光伏玻璃 追溯区分 module status photovoltaic glass traceability differentiation
1 1.华东理工大学 材料科学与工程学院, 超细材料制备与应用教育部重点实验室, 上海 200237
2 2.上海市第八人民医院 骨科, 上海 200235
目前感染性骨缺损修复仍然是临床难题。本研究采用微弧氧化结合水热合成方法在纯铌表面原位构建氧化铌/硫化铁异质结涂层MN@FS。结果表明,该异质结不仅具有类酶活性, 而且在超声作用下具有声动力性能。在模拟细菌感染的酸性条件下, 超声可触发异质结声动力, 并增强类氧化酶活性, 产生多种活性氧以协同抗菌/清除细菌生物膜, 其抑菌率和清除率分别为98.57%和91.43%。在模拟生理条件下, 超声可触发异质结, 增强其类抗氧化酶活性, 清除活性氧, 缓解氧化应激, 促进骨髓间充质干细胞(rBMSCs)的增殖与成骨分化。综上, 该涂层材料在感染性骨修复方面具有广阔的应用前景。
异质结 声动力治疗 类酶活性 抗菌 成骨分化 heterojunction sonodynamic therapy enzyme-like activity antibacterial osteogenic differentiation
中国科学技术大学物理学院光学与光学工程系先进激光技术安徽省实验室，安徽 合肥 230026
提出一种拓扑荷数为2的全介质一维光子晶体拓扑微分运算器件。通过优化设计光子晶体的透射率与入射角度的依赖关系以及出/入射光的偏振状态，该拓扑器件可以对入射光场进行各向同性的二维二阶光学微分运算，进而实现图像边缘增强成像和图像边缘信息高效提取。该平面型拓扑微分运算器件具有轻量化、高通量、高速度、易于大规模集成、低成本制备等特点，在光学计算、光学成像与传感等领域具有潜在的应用价值。
物理光学 光学拓扑微分运算 边缘检测 全介质一维光子晶体 光学成像与传感。 光学学报
2024, 44(10): 1026022
1 西安邮电大学 电子工程学院，陕西西安702
2 西安电子科技大学 电子工程学院，陕西西安710071
针对高光谱遥感图像的特征提取与地物分类，提出一种基于分数阶微分的高光谱图像特征提取方法，设计二维分数阶微分掩模提取高光谱图像的像素空间分数阶微分（SpaFD）特征，并提出一种空谱联合准则用于选取微分掩模阶数。为充分利用高光谱图像的空间特征与光谱特征，将SpaFD特征与原始特征直连融合获得SpaFD-Spe-Spa混合特征，并采用三维卷积神经网络（3DCNN）、先采用主成分分析（PCA）对像素光谱进行降维处理再送入三维卷积神经网络（3DCNNPCA）以及采用混合光谱网络（HybridSN）验证SpaFD-Spe-Spa混合特征的有效性。实验中分别采用3✕3，5✕5和7✕7的分数阶微分掩模进行空间特征提取，4个真实高光谱图像的实验结果表明，所提取的SpaFD特征和SpaFD-Spe-Spa特征可有效提升高光谱图像的地物分类精度，且SpaFD-Spe-Spa特征对地物分类准确率的提升更为明显：SpaFD特征相比原始特征在Indian Pines，Botswana，Pavia University和Salinas 4个数据上的分类识别率在最优情况下分别提升了3.87%，1.42%，2.41%和2.87%；SpaFD-Spe-Spa特征相比原始特征在Indian Pines，Botswana，Pavia University和Salinas 4个数据上的分类识别率在最优情况下分别提升了3.90%，5.62%，3.35%和5.18%。
高光谱图像分类 分数阶微分 特征提取 卷积神经网络 hyperspectral images classification fractional differentiation feature extraction convolutional neural network 光学 精密工程
2023, 31(21): 3221
1 中国科学院深圳先进技术研究院，广东 深圳 518055
2 深圳市中科海世御生物科技有限公司，广东 深圳 518055
针对硼硅酸盐生物活性玻璃(BBG)临床应用的瓶颈问题，对比不同硼硅比(样品0B、样品1.5B、样品3B)生物活性玻璃与30% (质量分数)柠檬酸混合形成的骨水泥浸提液在体外对人骨髓间充质干细胞(hBMSCs)增殖活性与成骨分化的影响，及该骨水泥体内移植后对大鼠股骨缺损的修复效果。结果表明：骨水泥的降解速率随生物玻璃中B元素含量的增加而增快，同时其浸提液在体外对hBMSCs增殖活性与成骨分化的抑制效果更明显；然而，含最高浓度B的骨水泥(样品3B)在体内诱导更多新骨生成，展示出更好的骨修复性能。基于BBG在体内外生物学效应的显著性差异，本工作为硼基生物活性材料特性的优化设计及其体外有效性评价体系的构建提出了思考和建议。
硼硅酸盐生物活性玻璃 骨髓间充质干细胞 成骨分化 骨缺损 硼 borosilicate bioactive glass bone marrow mesenchymal stem cells osteogenic differentiation bone defect boron
