1 福州大学 先进制造学院，福建 泉州 362252
2 中国福建光电信息科学与技术实验室，福建 福州 350116
针对太阳能电池片缺陷检测方法存在精度低的问题，提出一种基于改进的YOLOv5s太阳能电池片表面缺陷检测算法。首先，为了解决电池片小目标缺陷检测问题，提出了上下文Transformer网络（CoT），可以为小目标提供全局上下文信息，帮助模型更好地预测小目标。其次，将CBAM注意力加入到Head部分的C3模块，能够更好地捕捉输入特征图的重要通道和空间位置，提高模型的性能和鲁棒性。接着，使用轻量级的通用上采样算子CARAFE减少上采样过程中特征信息的损失，保证了特征信息的完整性。最后，使用WIoU作为边界框损失函数，大幅提升了回归的准确性，并且有助于快速实现模型的收敛。实验结果显示，改进后的YOLOv5s相较于原始算法在Precision、Recall、mAP@0.5三个指标上分别提高了5.5%、4.1%、3.3%，检测速度达到了76 FPS，满足太阳能电池片缺陷检测要求。
太阳能电池片 YOLOv5s 上下文Transformer网络 CARAFE 损失函数 solar cell YOLOv5s contextual transformer network CARAFE loss function
提出一种基于三芯结构空芯反谐振光纤的太赫兹耦合器。采用有限元分析法对太赫兹光纤的模式特性进行分析，并基于耦合理论得到其耦合特性曲线。仿真结果表明，三芯结构模式具有比单芯结构更低的传输损耗，其耦合长度可通过改变纤芯间隔和隔离包层管的间隙进行调节。采用长度为223.2 mm的三芯结构空芯光纤可以实现插入损耗小于3.5 dB、带宽达到0.52 THz的宽带、均匀分束。
光学器件 空芯太赫兹光纤 反谐振 模式耦合 损耗特性 带宽分析
1 南昌航空大学轻合金加工科学与技术国防重点学科实验室，江西 南昌 330063
2 南昌航空大学工程训练中心，江西 南昌 330063
3 江西宝航新材料有限公司，江西 南昌 330200
采用激光选区熔化成形了Inconel 625合金试样，研究了激光功率和扫描速度对合金孔隙的影响，制备了存在大尺寸圆形孔隙缺陷（key-hole模式下）、小尺寸圆形孔隙缺陷（conduction模式下）和不规则孔隙缺陷的拉伸试样，通过815 ℃高温拉伸试验探讨了孔隙类型对合金抗拉强度及塑性的影响。结果表明：孔隙类型对合金815 ℃高温抗拉强度及塑性有较大影响。其中，不规则孔隙缺陷试样的高温抗拉强度为374 MPa，塑性为5%；大尺寸圆形孔隙缺陷试样的高温抗拉强度为364 MPa，塑性为31%；小尺寸圆形孔隙缺陷试样的高温抗拉强度为363 MPa，塑性为37%。当不规则孔隙向小尺寸圆形孔隙转变时，高温抗拉强度约降低3%；当大尺寸圆形孔隙向小尺寸圆形孔隙转变时，高温塑性约提升19%。在各类815 ℃高温拉伸试样断口纵截面中均发现了大量的沿晶界扩展的高温失塑裂纹，这是合金失塑的主要原因。孔隙缺陷处的位错塞积造成较大的应力集中，阻挡了位错滑移和合金的塑性变形，使合金更易发生断裂。
激光技术 激光选区熔化 Inconel 625合金 孔隙缺陷 高温失塑行为 中国激光
2024, 51(10): 1002323
贾剑利 1,2,3韩慧妍 1,2,3,*况立群 1,2,3韩方正 1,2,3[ ... ]张秀权 1,2,3
1 中北大学计算机科学与技术学院，山西 太原 030051
2 机器视觉与虚拟现实山西省重点实验室，山西 太原 030051
3 山西省视觉信息处理及智能机器人工程研究中心，山西 太原 030051
当前基于深度学习的目标检测算法已较为成熟。然而，基于少量样本检测新类仍具有挑战性，因为少样本条件下的深度学习容易导致特征空间退化。现有工作采用整体微调范式在丰富样本的基类上进行预训练，在此基础上构建新类的特征空间。然而，新类基于多个基类隐式地构造特征空间，其结构较为分散，导致基类与新类之间可分性较差。采用对新类和与其相似的基类进行关联再识别的方法进行少样本目标检测。通过引入动态感兴趣区域头，提升模型对训练样本的利用率，基于二者间的语义相似度，显式地为新类构建特征空间。通过解耦基类和新类的分类分支、添加通道注意力模块及增加边界损失函数，提升二者间的可分性。在标准PASCAL VOC数据集上的实验结果表明，所提方法的nAP50均值较TFA、MPSR及DiGeo分别提升10.2、5.4、7.8。
少样本目标检测 关联和识别 动态感兴趣区域头 通道注意力 边界损失 激光与光电子学进展
2024, 61(8): 0837015
1 中国科学院西安光学精密机械研究所瞬态光学与光子技术国家重点实验室，陕西 西安 710119
2 电磁空间安全全国重点实验室，天津 300308
硫系玻璃作为一种优秀的红外材料，具有透过范围广、物化性能稳定、易于成纤等特点，是制备红外传能光纤的理想材料之一。从硫系玻璃吸收损耗抑制和散射损耗抑制两方面入手，采用气（氯气）/气（玻璃蒸汽）、固（铝）/液（玻璃熔液）化学反应除杂方式降低光纤吸收损耗，建立了三维激光显微成像系统，检测玻璃及光纤内部的微米和亚微米量级的缺陷，优化制备工艺降低光纤散射损耗，制备出损耗为0.087 dB/m（@4.778 μm）的硫系玻璃光纤。分别利用光纤激光器（波长为2.0 μm）和双波长输出的光学参量振荡器（OPO）激光器（波长为3.8 μm 和4.7 μm）进行激光传能实验，在单模光纤和多模光纤中分别实现了6.10 W（@2.0 μm）和6.12 W（@3.8 μm和4.7 μm）激光传输。
材料 红外光纤 硫系玻璃 超低损耗 激光传输 激光损伤
初烤烟叶等级的快速准确检测对开发烟叶智能分级设备以促进农产品精细化管理有着重要意义。针对相似度较高但等级不同的初烤烟叶难以区分的问题，本文提出多感受野特征自适应融合及动态损失调整的初烤烟叶等级检测网络（Flue-cured Tobacco Leaf Grade Detection Network，FTGDNet）。首先，FTGDNet采用CSPNet作为特征提取主干网络，采用GhostNet作为辅助特征提取网络以增强模型的特征提取能力；其次，在主干网络末端嵌入显式视觉中心瓶颈模块（Explicit Visual Center Bottleneck module，EVCB）以实现全局特征信息与局部细节特征信息融合；然后，构建多感受野特征自适应融合模块（Multi-Receptive Field Feature Adaptive Fusion module，MRFA_d），利用注意力特征融合机制（Attention Feature Fusion，AFF）将不同感受野特征图进行自适应加权融合，在增强模型局部感受野的同时突出有效通道信息；最后，设计了一种新的定位损失函数（More Complete IoU Loss，MCIoU_Loss），结合预测框与真实框面积损失以解决在回归定位过程中二者宽高比相等且中心点重合时CIoU_Loss性能退化导致定位精度下降问题，此外，引入矩形相似度衰减系数在训练过程中对真实框与预测框的相似度判别项进行动态调整，加快模型拟合。实验结果表明，FTGDNet对十个等级的初烤烟叶的验证精度达到90.0%，测试精度达到87.4%，且推理时间仅为12.6 ms。相较于多种先进目标检测算法，FTGDNet具有更高的检测精度和更快的检测速度，可为高精度初烤烟叶等级检测提供关键技术支撑。
初烤烟叶 目标检测 多感受野特征融合 动态损失调整 flue-cured tobacco leaf object detection multi receptive field feature fusion dynamic loss adjustment
吉林大学电子科学与工程学院，吉林 长春 130012
飞秒激光直写光波导是实现三维光子集成芯片（PIC）的重要技术手段。PIC集成度的提升受弯曲波导曲率半径的限制。为了实现大曲率低损耗弯曲波导的飞秒激光直写，提出多次激光修饰增强波导芯层与包层折射率对比度的方法来优化芯层的横截面折射率分布。在20 mm曲率半径下，实现S型弯曲波导低至0.64 dB/cm的弯曲损耗。该方法在降低弯曲波导损耗方面拥有巨大潜力，对于提升PIC的集成度具有重要意义。
光学制造 光波导 飞秒激光直写 大曲率 弯曲损耗 截面控制 中国激光
2024, 51(16): 1602403
1 国网天津市电力公司高压分公司，天津 300232
2 中国电子信息产业集团有限公司，北京 100080
超导电缆相比于传统电缆具有导体无电阻损耗、传输容量大、可靠性高等优势，但作为其主绝缘的聚丙烯层压纸因具有较高的损耗因数导致超导电缆运行中的介质损耗大，增大冷却系统的负荷。采用具有低损耗因数的聚四氟乙烯滤纸取代聚丙烯层压纸中的牛皮纸层，通过热压法与聚丙烯膜形成具有两侧多孔可浸润液氮的三明治结构复合绝缘，测试结果表明超导电缆中以聚四氟乙烯/聚丙烯复合材料取代聚丙烯层压纸作为主绝缘，将使介质损耗降低一半以上。同时，由于聚四氟乙烯/聚丙烯复合材料与高温超导电缆中作为冷却剂的液氮间更小的介电常数差异以及液氮击穿的体积效应，采用具有更小孔径的聚四氟乙烯滤纸制成的低介损复合绝缘具有更强的抗局部放电的能力和更高的交流绝缘击穿强度，可极大提升高温超导电缆的绝缘可靠性。
超导电缆 介质损耗 复合绝缘 局部放电 绝缘击穿 superconducting cable dielectric loss composite insulation partial discharge insulation breakdown 强激光与粒子束
2024, 36(3): 033013
1 山西大学 光电研究所 量子光学与光量子器件国家重点实验室，山西 太原 030006
2 山西大学 极端光学协同创新中心，山西 太原 030006
全固态单频连续波激光器因其噪声低、线宽窄、光束质量好、功率稳定性高等优点已经被广泛应用于产生非经典光场、冷原子物理研究、引力波探测等诸多领域。随着科学技术的不断发展，传统的全固态激光器的输出功率已经不能满足前沿领域的需求，因此亟需在保持全固态激光器整体性能的同时进一步提升激光器的输出功率。为此首先需要更高的泵浦功率，而这将使激光器内部增益提高，在腔内损耗不变的情况下，原非振荡模式也将满足起振条件，从而使激光器在跳模或多模状态下运转。此外，激光晶体的热效应和损伤阈值也限制了输出功率的提高。本文介绍了一种利用非线性损耗大幅度提升全固态单频连续波激光器的输出功率的技术和方法。通过在谐振腔中引入非线性损耗，使主模经受的非线性损耗是次模的一半。在模式竞争的作用下，谐振腔内的模式被更进一步的选择，从而允许全固态单频激光器在更高的增益下保持单纵模运转。通过在谐振腔内插入多块增益晶体可以有效缓解由于激光增益晶体热效应的限制，从而实现更高功率的单频激光输出。目前高功率全固态连续波激光器的输出功率已经达到了一百瓦的量级，且还在进一步提高。通过在谐振腔内引入非线性损耗，全固态单频连续波激光器的整体性能在得以保障和提高的同时，其应用范围也得到了进一步的推广。
全固态激光器 非线性损耗 单频 高功率 all-solid-state laser nonlinear loss single frequency high power 红外与激光工程
2024, 53(1): 20230592
湘潭大学自动化与电子信息学院，湖南 湘潭 411105
快速识别和精准定位周围目标是自动驾驶车辆安全、自主行驶的前提和基础。针对基于体素的点云三维目标检测方法识别与定位不准的问题，提出一种基于改进SECOND算法的点云三维目标检测算法。首先，在二维卷积骨干网络中引入自适应的空间特征融合模块融合不同尺度的空间特征，提高模型的特征表达能力。其次，充分利用边界框参数之间的关联性，采用three-dimensional distance-intersection over union（3D DIoU）损失作为边界框的定位回归损失函数，使得回归任务更加高效。最后，同时考虑候选框的分类置信度和定位精度，通过一个新的候选框质量评价标准，获得更平滑的回归结果。在KITTI测试集的实验结果表明，所提算法的3D检测精度优于许多以往的算法，与基准算法SECOND相比，在简单难度下的car类和cyclist类分别提高2.86百分点和3.84百分点，中等难度下分别提高2.99百分点和3.89百分点，困难难度下分别提高7.06百分点和4.27个百分点。
自动驾驶 三维目标检测 特征融合 损失函数 激光与光电子学进展
2024, 61(8): 0811005
