安徽工业大学 电气与信息工程学院, 马鞍山 243000
为了提高柔性机器人抓握传感中掌心表面的重构精度，本文基于COMSOL仿真，在436 mm×436 mm×2 mm聚丙烯板上，采用7只经聚二甲基硅氧烷（PDMS）封装的光纤光栅（FBG）柔性传感器，选取环形布设的方式，在板末端中心与两角分别受力的情况下，使用光纤光栅解调仪采集实验中的传感器数据，并通过三次样条插值法进行连续化。设定数个平面Y与拟合圆环相交，计算过点函数获得三维曲面点集，实现了空间曲面的拟合可视化显示。在曲面末端中心受力时，板末端位移最小相对误差为0.549%，最大相对误差为8.300%，最小绝对误差为0.051 cm，最大绝对误差为1.255 cm，板末端两角受力时，板面重构末端位移最小相对误差为2.546％，最大相对误差为14.289％，最小绝对误差为0.005 cm，最大绝对误差为0.729 cm。实验结果为柔性机器人掌心抓握传感提供了应用基础。
曲率插值 曲面拟合 FBG 环形布设 曲率标定 curvature interpolation surface fitting FBG ring arrangement curvature calibration
1 长治学院 物理系 山西 长治 046011
2 西安电子科技大学 物理学院 陕西 西安 710071
利用维格那分布函数, 推导部分相干Lommel -高斯光束通过海洋湍流的有效曲率半径和传输因子的表达式, 并分析光束的有效曲率半径和传输因子的传输性质。结果表明, 部分相干Lommel -高斯光束在海洋湍流的传输性质和部分相干贝塞尔 -高斯光束相同, 但是部分相干Lommel -高斯光束连续的轨道角动量分布特点使得其相较于后者更有优势。数值分析海洋湍流参数, 包括盐度温度波动平衡参数、温度方差耗散率以及湍流动能耗散率对部分相干Lommel -高斯光束的有效曲率半径和传输因子的传输的影响。该研究工作可为激光水下通信和激光**等实际应用提供理论基础和实验依据。
海洋湍流 部分相干Lommel -高斯光束 传输因子 有效曲率半径 oceanic turbulence partially coherent Lommel-Gaussian beam propagation factor effective radius of curvature 量子光学学报
2023, 29(4): 040701
江西理工大学 信息工程学院, 江西 赣州 341000
针对光纤包层管正曲率部分现有研究较少的情况, 提出一种基于包层管正曲率调控的新型太赫兹反谐振光纤。首先, 对比研究了圆形包层管与半圆半椭圆形包层管的太赫兹反谐振光纤的结构, 分析了正曲率对光纤限制损耗的影响及主要机理; 然后, 对太赫兹反谐振光纤的结构进行优化, 即在光纤间隙处采用了2层包层管结构; 最后, 对3种结构的光纤的限制损耗性能进行仿真计算, 并对新型太赫兹反谐振光纤的单模特性进行分析。仿真结果表明: 与其它结构的光纤相比, 新型太赫兹反谐振光纤的限制损耗为10-5 dB/m数量级, 且在2.5~3.1 THz波段保持良好的单模特性。
太赫兹波导 反谐振光纤 正曲率 限制损耗 Terahertz waveguide, anti-resonant fiber, positive
1 中国科学院长春光学精密机械与物理研究所，吉林 长春 130033
2 吉林省智能波前传感与控制重点实验室，吉林 长春 130033
为了更好地对大口径稀疏孔径望远镜进行共焦调控，利用曲率传感方法非干涉、大范围、波段鲁棒的特点。首先，利用近场电磁波的传输方程分析了稀疏孔径望远镜共焦调控的基本原理。其次，结合曲率传感理论，进行了稀疏孔径望远镜共焦调控误差分析。再次，对于曲率传感稀疏孔径望远镜共焦检测的可行性进行了分析与实验。之后，利用桌面实验实现了大口径稀疏孔径望远镜共焦检测的原理贯通。最终，波前倾斜探测结果与原始波前相比，相关性从0.26上升至0.83。利用曲率传感可实现20个波长范围的共焦测量，避免了传统方法对像点进行多次移动标校以及逐个调节的缺点。文中实现了大通量共焦误差感知与收敛调控，为未来大口径稀疏孔径望远镜的建设打下技术基础。
曲率传感 波前像差 稀疏孔径望远镜 共焦 curvature sensing wavefront aberration sparse aperture telescope co-focus 红外与激光工程
2023, 52(10): 20230050
南京邮电大学电子与光学工程学院、柔性电子（未来技术）学院，江苏 南京 210023
提出并研究了基于光反射式耦合探针（ORCP）的高灵敏曲率和振动双参量传感器。ORCP通过光纤熔融拉锥、耦合结合垂直切割方法制备而成，尺寸为mm级别。将弯曲或振动信号施加于ORCP悬臂耦合区域，改变干涉超模的模场分布以及折射率，引起反射光谱波长或强度偏移，实现对曲率和振动两种物理量的高灵敏度测试。其中，曲率灵敏度高达11.97 nm/m-1，响应范围为0~10.49 m-1，线性度大于0.98。振动灵敏度为0.72 mV/V@80 kHz，超宽带振动频率响应范围为185 Hz~20 MHz，具有高保真度以及高线性度，信噪比达到~53.56 dB。此外，该传感器可实现阻尼振动信号的检测以及声音识别。所提基于ORCP曲率和振动传感器具有灵敏度高、响应范围宽、线性度好、稳定性高、保真度高等优势，探针尺寸为mm级别，结构紧凑，支撑其在油田、煤矿等受限空间与恶劣环境领域中的潜在应用，有望实现基础设施突发事件潜在威胁的预测以及微小裂缝的检测。
光反射式耦合探针 光纤传感 高灵敏度 曲率 振动 光学学报
2023, 43(21): 2128001
阎雨梦 1,2,3,**张元 1,2,3,*庞敏 1,2,3熊风光 1,2,3杨晓文 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
针对点云去噪过程中难以分离和去除贴近模型表面的噪声，或者去除时会损失有效数据点的问题，提出一种改进的点云引导滤波算法。首先使用统计滤波筛选出较难平滑的噪声，并进行初次引导滤波，降低平滑难度较大的噪声对整体滤波效果的影响；然后根据点云各点的几何特征，自适应地调整权重参数，并将其代入改进的引导滤波算法中，对点云整体进行二次引导滤波，利用自适应的权重参数，得到更加光滑且保留有效数据点的点云数据。实验结果表明，所提算法对噪声点云的平滑效果更明显，处理后的点云模型有较明显的边缘线条，较难平滑的噪声也能得到很好处理。
图像处理 点云滤波 统计滤波 点云引导滤波 点云曲率 激光与光电子学进展
2023, 60(22): 2211006
1 南宁学院土木与建筑工程学院，南宁 530200
2 桂林理工大学南宁分校土木与测绘工程系，崇左 532100
为研究偏心距、配箍率对玻璃纤维复合材料(GFRP)筋珊瑚礁混凝土柱偏心受压承载性能和弯曲延性的影响，对5根珊瑚礁混凝土柱进行偏心受压试验，研究偏心距对试件承载性能、GFRP纵筋应变、混凝土应变、竖向位移及柱中挠度的影响。基于上述5组偏心距，采用ANSYS软件建立15根珊瑚礁混凝土柱模型，即每组偏心距下分别设计0.375%(箍筋间距分别为100、75、50 mm，下同)、0.500%、0.750%三种配箍率构件。最后，提出构件弯曲延性、截面曲率的计算方法。结果表明：随着偏心距增加，构件的承载力减小，受压侧GFRP纵筋应变增长速度减小；配箍率的增加不仅提高了试件承载力，同时减小了柱中挠度。构件承载力及弯曲延性的理论计算值同ANSYS软件模拟结果吻合良好。
GFRP筋 珊瑚礁混凝土 偏心受压 配箍率 承载性能 弯曲延性 截面曲率 GFRP bar coral concrete eccentric compression stirrup ratio bearing capacity bending ductility sectional curvature
1 燕山大学理学院，亚稳材料制备技术与科学国家重点实验室，河北省微结构材料物理重点实验室，河北 秦皇岛 066004
2 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
提出并研究了一种以硫系玻璃为基底材料的红外负曲率反谐振光纤，该光纤在4 μm附近可低损耗、单模单偏振传输光信号。利用有限元法对其性能进行数值仿真，结果表明：该光纤在3.99~4.00 μm波长范围内具有良好的单模单偏振特性，特别是在4 μm波长处，偏振消光比和高阶模式消光比分别达到491和649，表明其保偏性能具有很好的稳定性；该光纤具有低损耗传输特性，在3.92~4.01 μm波长范围内，偏振基模均可维持在平坦且损耗很低的反谐振区域内，尤其在4 μm波长处，偏振基模的损耗仅为1.8×10-4 dB/m；该光纤具有良好的抗弯曲能力，在单模单偏振传输下，弯曲损耗始终小于10-3 dB/m。该红外负曲率反谐振光纤不仅在中红外波段的通信和医疗系领域具有良好的应用前景，也为工作在4 μm波段的量子级联探测器提供了纯净光源。
光纤光学 负曲率空芯光纤 空芯反谐振光纤 单模 单偏振 有限元法 光学学报
2023, 43(19): 1906003
