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RSS2020年 44卷 第6期
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[摘要]
[PDF 282KB]
2020, 44(6): 657-663.
doi: 10.7510/jgjs.issn.1001-3806.2020.06.001
[HTML全文]
摘要:
掺铋光纤具有独特的发光特性，在光纤放大器和激光器中有着广阔的应用前景。为了掌握掺铋光纤的发光机理，研制出高效率、高性能的掺铋材料，整理了掺铋光纤发光机理的研究成果，从铋活化中心的结构和发光特性出发，总结了掺铋光纤中不同结构与发光波长之间的关系。掺铋材料由于具有荧光寿命长、光谱范围宽等优点，有望在超宽带光源、超宽带放大器、可调谐激光器等领域得到更为广泛的应用。
掺铋光纤具有独特的发光特性，在光纤放大器和激光器中有着广阔的应用前景。为了掌握掺铋光纤的发光机理，研制出高效率、高性能的掺铋材料，整理了掺铋光纤发光机理的研究成果，从铋活化中心的结构和发光特性出发，总结了掺铋光纤中不同结构与发光波长之间的关系。掺铋材料由于具有荧光寿命长、光谱范围宽等优点，有望在超宽带光源、超宽带放大器、可调谐激光器等领域得到更为广泛的应用。
2020, 44(6): 688-694.
doi: 10.7510/jgjs.issn.1001-3806.2020.06.007
摘要:
基于锑化物Ⅱ类超晶格结构的中远红外探测器，由于其优异的性能而受到广泛的关注和研究。综述了锑化物Ⅱ类超晶格中远红外探测器的探测机理、材料结构、器件性能和当前的应用情况，介绍了其在中远红外雪崩光电探测器领域的研究现状。锑化物Ⅱ类超晶格探测器的部分性能指标已接近、甚至超过了碲镉汞探测器，并在部分红外装备上得到了应用。而基于锑化物Ⅱ类超晶格的雪崩光电探测器件在中远红外弱光探测领域尚处于起步阶段，与碲镉汞探测器相比还有很大差距，但同时也呈现出了巨大的发展潜力。
基于锑化物Ⅱ类超晶格结构的中远红外探测器，由于其优异的性能而受到广泛的关注和研究。综述了锑化物Ⅱ类超晶格中远红外探测器的探测机理、材料结构、器件性能和当前的应用情况，介绍了其在中远红外雪崩光电探测器领域的研究现状。锑化物Ⅱ类超晶格探测器的部分性能指标已接近、甚至超过了碲镉汞探测器，并在部分红外装备上得到了应用。而基于锑化物Ⅱ类超晶格的雪崩光电探测器件在中远红外弱光探测领域尚处于起步阶段，与碲镉汞探测器相比还有很大差距，但同时也呈现出了巨大的发展潜力。
2020, 44(6): 664-667.
doi: 10.7510/jgjs.issn.1001-3806.2020.06.002
摘要:
为了减少多个星敏感器地面热漂移标定时受到不同安装平台的位置误差影响, 采取一种多星敏感器地面热漂移标定位置误差检测方法，进行了理论分析和实验验证，取得了-25℃~60℃真空状态下系统中基准方棱镜变形的位置偏移量数据，并进行了标定位置误差精度分析。结果表明，多星敏感器位置绕各轴产生的最大偏移量分别为-39.341″/℃, -0.060″/℃, -24.137″/℃，通过建立误差检测模型对位置误差进行计算，将其从姿态测量结果的偏移量中剔除后获得更准确的星敏感器姿态测量四元数，剔除位置误差后的系统精度至少提高了11%。该研究在提高星敏感器热漂移标定精度方面具有很好的应用前景。
为了减少多个星敏感器地面热漂移标定时受到不同安装平台的位置误差影响, 采取一种多星敏感器地面热漂移标定位置误差检测方法，进行了理论分析和实验验证，取得了-25℃~60℃真空状态下系统中基准方棱镜变形的位置偏移量数据，并进行了标定位置误差精度分析。结果表明，多星敏感器位置绕各轴产生的最大偏移量分别为-39.341″/℃, -0.060″/℃, -24.137″/℃，通过建立误差检测模型对位置误差进行计算，将其从姿态测量结果的偏移量中剔除后获得更准确的星敏感器姿态测量四元数，剔除位置误差后的系统精度至少提高了11%。该研究在提高星敏感器热漂移标定精度方面具有很好的应用前景。
2020, 44(6): 668-673.
doi: 10.7510/jgjs.issn.1001-3806.2020.06.003
摘要:
为了评价平面镜面形误差，采用基于条纹反射法的面形检测原理、通过平面镜法线偏移实现面形误差评价的方法。将正弦条纹投射至光屏，经被测平面镜反射至相机，通过小孔成像原理和四步相移法获得被测平面镜上一点的法线，并与经最小二乘算法面形重建的该点理论法线比较，获得该点法线偏移，利用法线偏移实现对平面镜的面形评价。对测量方法进行计算机仿真，以证明其正确性；搭建实验测量系统，并对某一款手机屏幕进行测量实验。结果表明，该测量方法的重复性精度优于1mrad，测量重复性高。该研究为玻璃面板等具有高反射特性的平面面形误差提供了参考。
为了评价平面镜面形误差，采用基于条纹反射法的面形检测原理、通过平面镜法线偏移实现面形误差评价的方法。将正弦条纹投射至光屏，经被测平面镜反射至相机，通过小孔成像原理和四步相移法获得被测平面镜上一点的法线，并与经最小二乘算法面形重建的该点理论法线比较，获得该点法线偏移，利用法线偏移实现对平面镜的面形评价。对测量方法进行计算机仿真，以证明其正确性；搭建实验测量系统，并对某一款手机屏幕进行测量实验。结果表明，该测量方法的重复性精度优于1mrad，测量重复性高。该研究为玻璃面板等具有高反射特性的平面面形误差提供了参考。
2020, 44(6): 684-687.
doi: 10.7510/jgjs.issn.1001-3806.2020.06.006
摘要:
为了实现恶劣环境下瞬态高温的精确测量，设计了基于原子发射双谱线测温原理的光电测温器。采用高温黑体炉对光电测温器进行特定常数静态标定实验，选用CuⅠ 510.5nm和CuⅠ 521.8nm两条波长间隔小的谱线作为测温时的温标谱线，得到了测温常数A的值为0.1083，B的值为628.387。对标定后的光电测温器进行Cu燃烧温度场温度测试实验，并与计量部门标定过的M5型红外测温仪测量的标准温度进行比较。结果表明，两种方法测得温度的平均相对误差为1.3%。该研究为原子发射双谱线测温法准确测量瞬态高温提供了理论依据。
为了实现恶劣环境下瞬态高温的精确测量，设计了基于原子发射双谱线测温原理的光电测温器。采用高温黑体炉对光电测温器进行特定常数静态标定实验，选用CuⅠ 510.5nm和CuⅠ 521.8nm两条波长间隔小的谱线作为测温时的温标谱线，得到了测温常数A的值为0.1083，B的值为628.387。对标定后的光电测温器进行Cu燃烧温度场温度测试实验，并与计量部门标定过的M5型红外测温仪测量的标准温度进行比较。结果表明，两种方法测得温度的平均相对误差为1.3%。该研究为原子发射双谱线测温法准确测量瞬态高温提供了理论依据。
2020, 44(6): 700-705.
doi: 10.7510/jgjs.issn.1001-3806.2020.06.009
摘要:
为了避免常用的天空光偏振模式测量仪器中鱼眼镜头所引起的图像边缘区域扭曲的缺点，采用手机相机和线性偏振片相结合的方法，进行了理论分析和实际验证，得到了大气偏振模式的分布情况和中性点位置的数据。结果表明，实际测量的中性点区域与理论仿真的结果间高度角的偏差为2.4°±2.6°, 方位角的偏差为1.4°±0.8°，证明了测量方法的可行性；随着天空中云层的增加，天空光偏振分布图像会发生扭曲，但仍然可以确定中性点位置，为天空光偏振仿生导航提供了参考。该研究可用来确定太阳位置、实现自身定向及导航定位，并且具有易操作、便携等优点，在一定程度上降低了天空光偏振仿生导航的成本，提高了民用价值。
为了避免常用的天空光偏振模式测量仪器中鱼眼镜头所引起的图像边缘区域扭曲的缺点，采用手机相机和线性偏振片相结合的方法，进行了理论分析和实际验证，得到了大气偏振模式的分布情况和中性点位置的数据。结果表明，实际测量的中性点区域与理论仿真的结果间高度角的偏差为2.4°±2.6°, 方位角的偏差为1.4°±0.8°，证明了测量方法的可行性；随着天空中云层的增加，天空光偏振分布图像会发生扭曲，但仍然可以确定中性点位置，为天空光偏振仿生导航提供了参考。该研究可用来确定太阳位置、实现自身定向及导航定位，并且具有易操作、便携等优点，在一定程度上降低了天空光偏振仿生导航的成本，提高了民用价值。
2020, 44(6): 710-715.
doi: 10.7510/jgjs.issn.1001-3806.2020.06.011
摘要:
香烟烟灰是案件现场中重要的物证。为了对香烟烟灰进行快速无损检测，采用多元统计分析方法，利用能量色散型X射线荧光光谱仪对收集到的83个烟灰样品进行了理论分析和实验验证，建立了基于化学计量学的香烟烟灰分类模型。借助聚类分析对样品聚类区分，聚类结果的准确性通过回归分析进行检验；而后采用物质元素作为变量，通过判别分析建立判别分类模型。结果表明，聚类结果良好，回归分析显示聚类分析的类别与各元素可建立良好拟合关系；判别分析得到的分类模型的准确率达到100%，若想对未知香烟烟灰样品进行归类，只需要输入判别模型的相关变量，在判别分布图中会显示出其位置, 就能对样品类别进行归类。此方法简单快速、结果准确可靠，为公安基层实际办案提供了参考。
香烟烟灰是案件现场中重要的物证。为了对香烟烟灰进行快速无损检测，采用多元统计分析方法，利用能量色散型X射线荧光光谱仪对收集到的83个烟灰样品进行了理论分析和实验验证，建立了基于化学计量学的香烟烟灰分类模型。借助聚类分析对样品聚类区分，聚类结果的准确性通过回归分析进行检验；而后采用物质元素作为变量，通过判别分析建立判别分类模型。结果表明，聚类结果良好，回归分析显示聚类分析的类别与各元素可建立良好拟合关系；判别分析得到的分类模型的准确率达到100%，若想对未知香烟烟灰样品进行归类，只需要输入判别模型的相关变量，在判别分布图中会显示出其位置, 就能对样品类别进行归类。此方法简单快速、结果准确可靠，为公安基层实际办案提供了参考。
2020, 44(6): 726-731.
doi: 10.7510/jgjs.issn.1001-3806.2020.06.014
摘要:
为了研究激光诱导液滴等离子体特性，基于脉冲激光与液滴的同步作用，采用直接成像法和阴影法研究了液滴等离子体羽辉膨胀特性及激光作用液滴的运动情况。首先采用增强型电荷耦合器件直接成像法，研究了水滴等离子体的羽辉随时间的演化；其次利用阴影法研究激光作用水滴的阴影图像的演化，观察到激光作用水滴产生的冲击波及液滴团簇的变化，分析计算了冲击波膨胀距离随时间的变化和膨胀速度。结果表明，激光诱导水滴等离子体的膨胀形状近似为椭圆，其中沿激光入射方向的一侧辐射强度较高；100ns内等离子体的膨胀变化近似为线性膨胀，100ns后膨胀趋于稳定；冲击波膨胀半径随时间线性增长，冲击波的膨胀速率约为90m/s。此研究结果可为激光诱导液滴实验提供一定的参考依据。
为了研究激光诱导液滴等离子体特性，基于脉冲激光与液滴的同步作用，采用直接成像法和阴影法研究了液滴等离子体羽辉膨胀特性及激光作用液滴的运动情况。首先采用增强型电荷耦合器件直接成像法，研究了水滴等离子体的羽辉随时间的演化；其次利用阴影法研究激光作用水滴的阴影图像的演化，观察到激光作用水滴产生的冲击波及液滴团簇的变化，分析计算了冲击波膨胀距离随时间的变化和膨胀速度。结果表明，激光诱导水滴等离子体的膨胀形状近似为椭圆，其中沿激光入射方向的一侧辐射强度较高；100ns内等离子体的膨胀变化近似为线性膨胀，100ns后膨胀趋于稳定；冲击波膨胀半径随时间线性增长，冲击波的膨胀速率约为90m/s。此研究结果可为激光诱导液滴实验提供一定的参考依据。
2020, 44(6): 732-737.
doi: 10.7510/jgjs.issn.1001-3806.2020.06.015
摘要:
为了实现激光器脉冲输出后的电网尖峰电流谐波抑制的目的，采用一种适用于脉冲功率应用下的有源功率因数校正的方法，进行了理论分析和实验验证。结果表明，其工作频率75kHz、输出电压380V、输出电压纹波低于2%、校正后的总谐波含量降低至10%、功率因数达到98%；有源功率因数校正技术实现了脉冲功率应用下的功率因数校正，有效地提高了能量转移效率和改善输出脉冲能量的稳定性。该研究有助于提高激光器的性能，满足其在科研、医疗邻域的应用需求。
为了实现激光器脉冲输出后的电网尖峰电流谐波抑制的目的，采用一种适用于脉冲功率应用下的有源功率因数校正的方法，进行了理论分析和实验验证。结果表明，其工作频率75kHz、输出电压380V、输出电压纹波低于2%、校正后的总谐波含量降低至10%、功率因数达到98%；有源功率因数校正技术实现了脉冲功率应用下的功率因数校正，有效地提高了能量转移效率和改善输出脉冲能量的稳定性。该研究有助于提高激光器的性能，满足其在科研、医疗邻域的应用需求。
2020, 44(6): 754-761.
doi: 10.7510/jgjs.issn.1001-3806.2020.06.019
摘要:
适用于水导激光加工工艺的毛细带锥角喷嘴，其内部流动状态复杂。为了获得喷嘴内部高度稳定水束，采用有限元流体计算软件模拟分析的方法，进行了适用于水导激光工艺的缩流型喷嘴内流场模拟分析和数值验证，取得了生成高速稳定水束的参量数据。结果表明，随着平面喷嘴入口压力逐渐增加，毛细段长径比值减小，流体进入喷嘴内部与毛细段壁面发生完全分离，无明显的空化现象发生，形成稳定光滑的缩流型水束；喷嘴入口压力为50MPa时，毛细管直径分别为0.128mm，0.07mm，0.03mm的喷嘴内部水束再附壁长度可达毛细管长度90%；锥角管为10°时, 经过锥角段的水束会再次附壁。模拟分析所得参量对水导激光缩流型喷嘴选取提供指导。
适用于水导激光加工工艺的毛细带锥角喷嘴，其内部流动状态复杂。为了获得喷嘴内部高度稳定水束，采用有限元流体计算软件模拟分析的方法，进行了适用于水导激光工艺的缩流型喷嘴内流场模拟分析和数值验证，取得了生成高速稳定水束的参量数据。结果表明，随着平面喷嘴入口压力逐渐增加，毛细段长径比值减小，流体进入喷嘴内部与毛细段壁面发生完全分离，无明显的空化现象发生，形成稳定光滑的缩流型水束；喷嘴入口压力为50MPa时，毛细管直径分别为0.128mm，0.07mm，0.03mm的喷嘴内部水束再附壁长度可达毛细管长度90%；锥角管为10°时, 经过锥角段的水束会再次附壁。模拟分析所得参量对水导激光缩流型喷嘴选取提供指导。
2020, 44(6): 762-767.
doi: 10.7510/jgjs.issn.1001-3806.2020.06.020
摘要:
水性木器漆是一种犯罪现场常见的微量物证，在法庭科学领域广受关注。为了实现对水性木器漆中复杂化学成分的检测分类，采用具有较高分辨能力和无损检验特点的喇曼光谱，结合主成分分析和径向基函数神经网络两种数据挖掘技术，对3种品牌共38个水性木器漆样本的喇曼光谱进行了数据分析。结果表明，径向基函数模型下可得到准确率为78.9%的分类识别。采用傅里叶变换喇曼光谱结合径向基函数模型实现对水性木器漆的鉴别与分类，为实践中木器漆的分类研究提供新思路。
水性木器漆是一种犯罪现场常见的微量物证，在法庭科学领域广受关注。为了实现对水性木器漆中复杂化学成分的检测分类，采用具有较高分辨能力和无损检验特点的喇曼光谱，结合主成分分析和径向基函数神经网络两种数据挖掘技术，对3种品牌共38个水性木器漆样本的喇曼光谱进行了数据分析。结果表明，径向基函数模型下可得到准确率为78.9%的分类识别。采用傅里叶变换喇曼光谱结合径向基函数模型实现对水性木器漆的鉴别与分类，为实践中木器漆的分类研究提供新思路。
2020, 44(6): 773-778.
doi: 10.7510/jgjs.issn.1001-3806.2020.06.022
摘要:
为了研究高电荷态Be2+离子在强激光中的超快动力学过程，采用求解系统的密度矩阵的方法，进行了理论分析，获得了Be2+离子系统的光谱响应。结果表明，由于强激光场会导致激发态能级的瞬态斯塔克效应进而引起电子运动状态的改变，对应于Be2+离子系统跃迁偶极子的相位改变量为0.5π；当两束红外激光强度为0.94×1012W/cm2时，Be2+离子吸收光谱向高、低频端延伸，谱线形状由单个孤立的洛伦兹线型转化为“波浪式”结构；改变入射激光场的强度以及激光脉冲的持续时间和相对延迟时间可以控制吸收谱线型。此研究结果说明调控双激光的参量可以实现对高电荷态离子中核外电子运动的控制，也指明了软X射线脉冲整形的一个可行性方案。
为了研究高电荷态Be2+离子在强激光中的超快动力学过程，采用求解系统的密度矩阵的方法，进行了理论分析，获得了Be2+离子系统的光谱响应。结果表明，由于强激光场会导致激发态能级的瞬态斯塔克效应进而引起电子运动状态的改变，对应于Be2+离子系统跃迁偶极子的相位改变量为0.5π；当两束红外激光强度为0.94×1012W/cm2时，Be2+离子吸收光谱向高、低频端延伸，谱线形状由单个孤立的洛伦兹线型转化为“波浪式”结构；改变入射激光场的强度以及激光脉冲的持续时间和相对延迟时间可以控制吸收谱线型。此研究结果说明调控双激光的参量可以实现对高电荷态离子中核外电子运动的控制，也指明了软X射线脉冲整形的一个可行性方案。
2020, 44(6): 784-788.
doi: 10.7510/jgjs.issn.1001-3806.2020.06.024
摘要:
为了解决平面数据点位精度差异性及平面模型常数项解算精度较低的问题，提出了一种基于最小二乘-加权总体最小二乘(LS-WTLS)的稳健平面拟合方法。该方法采用加权最小二乘模型与稳健估计IGGⅢ方案相结合的方式对平面模型误差项参量进行解算，然后通过设置阈值剔除粗差数据，利用最小二乘法对平面模型常数项进行解算，以此进一步提高了平面模型各参量的解算精度。结果表明, 新方法相对于最小二乘(LS)法、总体最小二乘(TLS)法、LS-TLS法、IGGⅢ-LS-TLS法，其单位权中误差分别提高了53.6%, 195.0%, 47.5%和5.1%，平面拟合精度分别提高了49.4%, 179.3%, 48.7%和46.99%，表现出了良好的抗粗差干扰能力。该研究验证了新方法在平面拟合领域的优越性和可靠性。
为了解决平面数据点位精度差异性及平面模型常数项解算精度较低的问题，提出了一种基于最小二乘-加权总体最小二乘(LS-WTLS)的稳健平面拟合方法。该方法采用加权最小二乘模型与稳健估计IGGⅢ方案相结合的方式对平面模型误差项参量进行解算，然后通过设置阈值剔除粗差数据，利用最小二乘法对平面模型常数项进行解算，以此进一步提高了平面模型各参量的解算精度。结果表明, 新方法相对于最小二乘(LS)法、总体最小二乘(TLS)法、LS-TLS法、IGGⅢ-LS-TLS法，其单位权中误差分别提高了53.6%, 195.0%, 47.5%和5.1%，平面拟合精度分别提高了49.4%, 179.3%, 48.7%和46.99%，表现出了良好的抗粗差干扰能力。该研究验证了新方法在平面拟合领域的优越性和可靠性。
2020, 44(6): 674-677.
doi: 10.7510/jgjs.issn.1001-3806.2020.06.004
摘要:
为了提高高重频掺钕钒酸钇激光器的放大效率，提出了一种针对Nd:YVO4单轴晶体的新型双程放大方式，采用法拉第隔离器与Nd:YVO4晶体旋转45°放置的方式，使得种子激光在往返通过晶体时的线偏方向均为π偏振方向。结果表明，在100W抽运功率下，1W种子激光采用该双程放大方式的输出功率能够达到36.2W，放大效果较之偏振片与λ/4波片组成的双程放大结构提高了41.5%。本研究对以Nd:YVO4单轴晶体为放大级的弱种子激光放大有重要意义。
为了提高高重频掺钕钒酸钇激光器的放大效率，提出了一种针对Nd:YVO4单轴晶体的新型双程放大方式，采用法拉第隔离器与Nd:YVO4晶体旋转45°放置的方式，使得种子激光在往返通过晶体时的线偏方向均为π偏振方向。结果表明，在100W抽运功率下，1W种子激光采用该双程放大方式的输出功率能够达到36.2W，放大效果较之偏振片与λ/4波片组成的双程放大结构提高了41.5%。本研究对以Nd:YVO4单轴晶体为放大级的弱种子激光放大有重要意义。
2020, 44(6): 678-683.
doi: 10.7510/jgjs.issn.1001-3806.2020.06.005
摘要:
为了提高激光点云配准精度与配准速度，采用了基于天牛须算法改进的粒子群算法，以点云分布熵为寻优目标, 寻找最优空间变换矩阵的点云粗配准，为点云精配准提供良好的初始条件。结果表明，点云分布熵较传统的均值平方差评价方式有更快的计算速度，基于天牛须算法改进的粒子群算法具有全局搜索能力强、计算速度快等特点，与传统点云粗配准方法相比，该方法配准速度提升了近25%;在点云数据量大的条件下，表现出较快的配准速度。这一方法对如何提高激光点云配准速度具有参考意义。
为了提高激光点云配准精度与配准速度，采用了基于天牛须算法改进的粒子群算法，以点云分布熵为寻优目标, 寻找最优空间变换矩阵的点云粗配准，为点云精配准提供良好的初始条件。结果表明，点云分布熵较传统的均值平方差评价方式有更快的计算速度，基于天牛须算法改进的粒子群算法具有全局搜索能力强、计算速度快等特点，与传统点云粗配准方法相比，该方法配准速度提升了近25%;在点云数据量大的条件下，表现出较快的配准速度。这一方法对如何提高激光点云配准速度具有参考意义。
2020, 44(6): 706-709.
doi: 10.7510/jgjs.issn.1001-3806.2020.06.010
摘要:
为了探索初始1阶相位调制对高斯光脉冲光纤中长距离传输特性的影响规律，从光纤中的非线性光演化方程出发，采用分步傅里叶算法，数值研究了初始1阶相位调制的高斯光脉冲在光纤中传输时的形状、幅度、时间轨道的演化特性。结果表明，高斯脉冲在长距离传输中，一方面其幅度呈现出衰减的振荡行为，另一方面其时间轨道则因为1阶相位调制的存在而发生直线平移；直线平移的大小和方向分别取决于相位调制参量的绝对值和正负号。该工作可扩展非孤子脉冲的长距离传输特性研究，并可用于脉冲时间轨道的直线调控。
为了探索初始1阶相位调制对高斯光脉冲光纤中长距离传输特性的影响规律，从光纤中的非线性光演化方程出发，采用分步傅里叶算法，数值研究了初始1阶相位调制的高斯光脉冲在光纤中传输时的形状、幅度、时间轨道的演化特性。结果表明，高斯脉冲在长距离传输中，一方面其幅度呈现出衰减的振荡行为，另一方面其时间轨道则因为1阶相位调制的存在而发生直线平移；直线平移的大小和方向分别取决于相位调制参量的绝对值和正负号。该工作可扩展非孤子脉冲的长距离传输特性研究，并可用于脉冲时间轨道的直线调控。
2020, 44(6): 742-748.
doi: 10.7510/jgjs.issn.1001-3806.2020.06.017
摘要:
为了降低图像特征向量量化的近似表示和高维向量带来的码书训练时间开销，提出了一种投影增强型残差量化方法。在前期的增强型残差量化工作基础上，将主成分分析与增强型残差量化相结合，使得码书训练和特征量化均在低维向量空间进行以提高效率；在低维向量空间上训练码书过程中，提出了联合优化方法，同时考虑投影和量化产生的总体误差，提升码书精度；针对该量化方法，设计了一种特征向量之间的近似欧氏距离快速计算方法用于近似最近邻完全检索。结果表明，相比增强型残差量化，在相同检索精度前提条件下，投影增强型残差量化的只需花费近1/3的训练时间；相比其它同类方法，所提出方法在码书训练时间效率、检索速度和精度上均具有更优的综合性能。该研究为主成分分析同其它量化模型的有效结合提供了参考。
为了降低图像特征向量量化的近似表示和高维向量带来的码书训练时间开销，提出了一种投影增强型残差量化方法。在前期的增强型残差量化工作基础上，将主成分分析与增强型残差量化相结合，使得码书训练和特征量化均在低维向量空间进行以提高效率；在低维向量空间上训练码书过程中，提出了联合优化方法，同时考虑投影和量化产生的总体误差，提升码书精度；针对该量化方法，设计了一种特征向量之间的近似欧氏距离快速计算方法用于近似最近邻完全检索。结果表明，相比增强型残差量化，在相同检索精度前提条件下，投影增强型残差量化的只需花费近1/3的训练时间；相比其它同类方法，所提出方法在码书训练时间效率、检索速度和精度上均具有更优的综合性能。该研究为主成分分析同其它量化模型的有效结合提供了参考。
2020, 44(6): 779-783.
doi: 10.7510/jgjs.issn.1001-3806.2020.06.023
摘要:
为了同时对多种焊点缺陷类型进行快速识别，解决现有焊接异常图像识别算法误检率与漏检率偏高的问题，设计了基于改进型卷积神经网络的深度学习算法。利用自组织映射分类技术，提高了卷积神经网络的数据选择自适应性，结合自适应矩估计分析, 约束了焊接异常图像中特征集合的收敛条件。实验中将5种常见焊接异常图像以等比例随机分布的形式放入训练集、验证集和测试集中，再分别用传统识别算法(canny算法和k均值算法)和该算法进行测试。结果表明，对于桥连缺陷，3种方法均无误检、无漏检；对于小球缺陷，3种方法均符合要求，而canny算法的检出能力最优；对于偏球缺陷, 3种算法的误检率分别是12.4%, 7.3%和与1.4%，漏检率分别是13.3%, 6.5%和1.1%；对于虚焊和少锡缺陷，该算法相比传统算法精度高约1个数量级。该算法在对多种焊点缺陷类型识别中具有明显优势。
为了同时对多种焊点缺陷类型进行快速识别，解决现有焊接异常图像识别算法误检率与漏检率偏高的问题，设计了基于改进型卷积神经网络的深度学习算法。利用自组织映射分类技术，提高了卷积神经网络的数据选择自适应性，结合自适应矩估计分析, 约束了焊接异常图像中特征集合的收敛条件。实验中将5种常见焊接异常图像以等比例随机分布的形式放入训练集、验证集和测试集中，再分别用传统识别算法(canny算法和k均值算法)和该算法进行测试。结果表明，对于桥连缺陷，3种方法均无误检、无漏检；对于小球缺陷，3种方法均符合要求，而canny算法的检出能力最优；对于偏球缺陷, 3种算法的误检率分别是12.4%, 7.3%和与1.4%，漏检率分别是13.3%, 6.5%和1.1%；对于虚焊和少锡缺陷，该算法相比传统算法精度高约1个数量级。该算法在对多种焊点缺陷类型识别中具有明显优势。
2020, 44(6): 695-699.
doi: 10.7510/jgjs.issn.1001-3806.2020.06.008
摘要:
为了研究组合脉冲激光与单晶硅材料的相互作用过程，采用两束脉宽分别为7ns和1ms的脉冲激光复合作用的方式，进行了单束毫秒脉冲激光和组合脉冲激光辐照硅片的实验研究，并结合数值计算对比了两种激光工作模式辐照造成的表面损伤形貌；根据组合脉冲激光延迟时间的不同将损伤形貌分为3类，对熔融深度和表面损伤半径做了进一步的研究。结果表明，组合脉冲激光的损伤效应更为严重，包括解理裂纹、烧蚀和皱褶，表面损伤半径主要取决于入射毫秒脉冲激光的能量密度，而熔融深度随延迟时间的增加而减小；毫秒脉冲激光的预加热以及纳秒脉冲激光造成的表面损伤与后续毫秒脉冲激光的相互作用，使得组合脉冲激光具有更好的损伤效果。该研究结果可为今后组合脉冲激光加工半导体材料提供参考。
为了研究组合脉冲激光与单晶硅材料的相互作用过程，采用两束脉宽分别为7ns和1ms的脉冲激光复合作用的方式，进行了单束毫秒脉冲激光和组合脉冲激光辐照硅片的实验研究，并结合数值计算对比了两种激光工作模式辐照造成的表面损伤形貌；根据组合脉冲激光延迟时间的不同将损伤形貌分为3类，对熔融深度和表面损伤半径做了进一步的研究。结果表明，组合脉冲激光的损伤效应更为严重，包括解理裂纹、烧蚀和皱褶，表面损伤半径主要取决于入射毫秒脉冲激光的能量密度，而熔融深度随延迟时间的增加而减小；毫秒脉冲激光的预加热以及纳秒脉冲激光造成的表面损伤与后续毫秒脉冲激光的相互作用，使得组合脉冲激光具有更好的损伤效果。该研究结果可为今后组合脉冲激光加工半导体材料提供参考。
2020, 44(6): 721-725.
doi: 10.7510/jgjs.issn.1001-3806.2020.06.013
摘要:
为了了解核运动对H2+和T2+谐波辐射强度及产生阿秒脉冲的影响，采用数值求解薛定谔方程的方法，理论研究了10fs和20fs激光驱动下H2+和T2+谐波截止能量附近强度的变化。结果表明，短脉宽驱动下谐波强度满足H2+>T2+；而长脉宽驱动下谐波强度满足T2+>H2+；根据谐波强度变化规律，在最佳谐波辐射强度下引入半周期激光场可以获得高强度、高能量的谐波平台区，进而获得脉宽为37as的阿秒脉冲。该研究为探测同位素分子及产生高强度及高能量的阿秒脉冲提供了一种新的方案，对激光光学的发展有一定帮助。
为了了解核运动对H2+和T2+谐波辐射强度及产生阿秒脉冲的影响，采用数值求解薛定谔方程的方法，理论研究了10fs和20fs激光驱动下H2+和T2+谐波截止能量附近强度的变化。结果表明，短脉宽驱动下谐波强度满足H2+>T2+；而长脉宽驱动下谐波强度满足T2+>H2+；根据谐波强度变化规律，在最佳谐波辐射强度下引入半周期激光场可以获得高强度、高能量的谐波平台区，进而获得脉宽为37as的阿秒脉冲。该研究为探测同位素分子及产生高强度及高能量的阿秒脉冲提供了一种新的方案，对激光光学的发展有一定帮助。
2020, 44(6): 749-753.
doi: 10.7510/jgjs.issn.1001-3806.2020.06.018
摘要:
为了在较高的净增益条件下实现最小化喇曼增益平坦度，采用粒子群优化算法对As-S光纤与碲基光纤级联的光纤放大器各抽运光参量优化配置的方法，进行了理论分析和实验验证。结果表明，应用上述方法对得到的3组优化结果进行对比，在带宽为40nm的级联喇曼光纤放大器上，达到了平均增益为53.25dB、增益平坦度为0.30dB的较高性能。与传统光纤放大器和现有的级联光纤放大器相比，使用粒子群优化算法对各抽运光的功率和波长优化后，会使级联光纤放大器性能明显提高，这在未来的光纤通信中具有一定实用价值。
为了在较高的净增益条件下实现最小化喇曼增益平坦度，采用粒子群优化算法对As-S光纤与碲基光纤级联的光纤放大器各抽运光参量优化配置的方法，进行了理论分析和实验验证。结果表明，应用上述方法对得到的3组优化结果进行对比，在带宽为40nm的级联喇曼光纤放大器上，达到了平均增益为53.25dB、增益平坦度为0.30dB的较高性能。与传统光纤放大器和现有的级联光纤放大器相比，使用粒子群优化算法对各抽运光的功率和波长优化后，会使级联光纤放大器性能明显提高，这在未来的光纤通信中具有一定实用价值。
2020, 44(6): 768-772.
doi: 10.7510/jgjs.issn.1001-3806.2020.06.021
摘要:
为了研究真空环境对光学薄膜的影响，将离子辅助沉积制备的1064nm强光反射膜样品放置于真空度优于1×10-5Pa的不锈钢真空室，实验观测其反射率和吸收损耗随放置时间的变化。结果表明，样品在真空环境放置335h后，其反射率从99.9823%下降到了99.9543%，吸收损耗从6.8×10-6上升到了59.5×10-6, 用酒精乙醚混和液擦拭后其光学性能完全恢复, 样品表面的污染层厚度随时间增加; 操作过程中的人为因素是导致强光反射膜元件光学性能持续下降的主要原因。这一结果对高能/高功率激光光学元件在真空应用环境中稳定性的提高是有帮助的。
为了研究真空环境对光学薄膜的影响，将离子辅助沉积制备的1064nm强光反射膜样品放置于真空度优于1×10-5Pa的不锈钢真空室，实验观测其反射率和吸收损耗随放置时间的变化。结果表明，样品在真空环境放置335h后，其反射率从99.9823%下降到了99.9543%，吸收损耗从6.8×10-6上升到了59.5×10-6, 用酒精乙醚混和液擦拭后其光学性能完全恢复, 样品表面的污染层厚度随时间增加; 操作过程中的人为因素是导致强光反射膜元件光学性能持续下降的主要原因。这一结果对高能/高功率激光光学元件在真空应用环境中稳定性的提高是有帮助的。
2020, 44(6): 716-720.
doi: 10.7510/jgjs.issn.1001-3806.2020.06.012
摘要:
为了提取目标回波信号的特征信息、提高回波信号仿真精确度，采用地面验证实验时将回波数据记录下来对其数字仿真的方法，将二次曲面单元作为几何建模的基础单元来建立目标几何模型，基于目标表面的材料及双向反射分布函数实测数据，结合遗传优化算法对不同波长的样品从不同角度来进行五参量建模。采用回波包络上升速率的区域联合判别方式，对不同环境下目标的点回波幅值进行了实验验证。结果表明，电压在云烟环境与理想环境下的偏差约为65.3%，包络走势满足对目标识别的判定准则，且在云烟环境中实现了抗干扰，能够修正改善目标在云烟环境下回波信号的仿真模型，提升仿真精确度。
为了提取目标回波信号的特征信息、提高回波信号仿真精确度，采用地面验证实验时将回波数据记录下来对其数字仿真的方法，将二次曲面单元作为几何建模的基础单元来建立目标几何模型，基于目标表面的材料及双向反射分布函数实测数据，结合遗传优化算法对不同波长的样品从不同角度来进行五参量建模。采用回波包络上升速率的区域联合判别方式，对不同环境下目标的点回波幅值进行了实验验证。结果表明，电压在云烟环境与理想环境下的偏差约为65.3%，包络走势满足对目标识别的判定准则，且在云烟环境中实现了抗干扰，能够修正改善目标在云烟环境下回波信号的仿真模型，提升仿真精确度。
2020, 44(6): 738-741.
doi: 10.7510/jgjs.issn.1001-3806.2020.06.016
摘要:
为了探讨蓝激光眩目效应量效关系，利用视网膜电流图研究456nm半导体蓝激光照射兔眼的眩目效应，通过视网膜电流图b波振幅恢复时间评价蓝激光致眩效果，绘制剂量-恢复时间曲线，并通过眼底照相机观察激光辐照后的视网膜损伤情况。结果表明，456nm蓝激光眩目效果明显，视网膜电流图b波振幅的恢复时间随蓝激光辐照剂量的增加而延长，恢复时间与剂量间呈良好的线性关系，辐照后即刻和辐照24h后观察眼底未见损伤。本研究将为蓝激光的眩目应用提供了参考。
为了探讨蓝激光眩目效应量效关系，利用视网膜电流图研究456nm半导体蓝激光照射兔眼的眩目效应，通过视网膜电流图b波振幅恢复时间评价蓝激光致眩效果，绘制剂量-恢复时间曲线，并通过眼底照相机观察激光辐照后的视网膜损伤情况。结果表明，456nm蓝激光眩目效果明显，视网膜电流图b波振幅的恢复时间随蓝激光辐照剂量的增加而延长，恢复时间与剂量间呈良好的线性关系，辐照后即刻和辐照24h后观察眼底未见损伤。本研究将为蓝激光的眩目应用提供了参考。
