物理学

C掺杂锐钛矿相TiO吸收光谱的第一性原理研究

徐凌，唐超群，戴磊，等

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物理学

C掺杂锐钛矿相TiO2吸收光谱的第一性原理研究

徐凌，唐超群，戴磊，等

为了研究N掺杂对锐钛矿型TiO2电子结构的影响，进而揭示N掺杂导致锐钛矿型TiO2的禁带宽度变小的机理，对N掺杂TiO2进行了基于密度泛函理论的第一性原理研究。通过对能带、态密度及电子分布密度图的分析，发现在 N掺杂后，N原子与Ti原子在导带区，发生了强烈的相互关联作用，致使Ti原子3D轨道上的电子向N原子2P轨道发生移动，使得导带降低了，从而使得TiO2导带的禁带宽度变小。理论预测可以发生红移现象，与实验结果对比分析，理论与实验基本相符。

N掺杂；锐钛矿型TiO2；电子结构

来源出版物：物理学报，2007，56（2）： 1048-1053入选年份：2012

强非线性发展方程孤波近似解

莫嘉琪，张伟江，何铭

摘要：研究了一个强非线性发展方程。利用变分原理，首先构造了相应的泛函。选取LAGRANGE乘子，再用广义变分迭代方法得到了孤波的任意次精度的近似解。

关键词：发展方程；非线性；孤立子；近似方法

来源出版物：物理学报，2007，56（4）： 1843-1846入选年份：2012

He-HF体系势能模型对散射截面影响的理论研究

余春日，汪荣凯，程新路，等

摘要：用BFW势函数拟合在CCSD（T）aug-cc-pVQZ理论水平下计算的HE-HF相互作用能，获得了HE原子与HF子相互作用的各向异性势，并与其他势模型进行比较，验证了拟合势的可靠性；然后采用量子密耦（Close-Coupling）方法分别计算了HE-HF碰撞体系在五种不同势能模型下的微分散射截面、分波散射截面和总截面，并对计算结果进行了详细的比较和分析。研究表明：势能球平均零点能位置、势阱深度、排斥势的强度以及势能在势阱附近的方向性都对散射截面有较大影响。

关键词：势能模型；密耦方法；散射截面

来源出版物：物理学报，2007，56（5）： 2577-2584入选年份：2012

红外凝视成像系统中的光学微扫描技术

吴新社，蔡毅

摘要：简要介绍了国内外微扫描技术研究情况，讨论了用于凝视焦平面探测器的微扫描技术原理和分类，按伺服电机驱动和压电陶瓷驱动两种形式，分析了微扫描技术的原理、结构和信号读出方式，最后总结了微扫描技术的优点。

关键词：光学微扫描；红外成像；凝视；红外焦平面探测器

来源出版物：红外与毫米波学报，2007，26（1）： 10-14入选年份：2012

基于场景模型的热红外遥感成像模拟方法

杨贵军，柳钦火，黄华国，等

摘要：为实现升空后运行的卫星的整体性能处于最佳状态，通常在卫星发射前，采用计算机仿真的方法对从地表到影像获取的整个遥感物理过程进行模拟。针对现有模拟方法不能全部采用辐射传输、成像等物理模型，实现大场景、复杂地表覆盖情况下的热红外遥感成像模拟，在基于场景模型的热红外遥感成像模拟基础上，将模拟系统分为地表场景模拟、大气作用模拟及传感器成像场景，重点对模拟各场景所涉及的物理模型和算法进行了综述和分析，并初步构建了大场景、复杂地表覆盖下模拟的技术框架，是对热红外遥感成像模拟的一种全新而有益的尝试，对相关研究工作也有一定参考价值。

关键词：热红外遥感；场景模型；成像模拟；辐射传输

来源出版物：红外与毫米波学报，2007，26（1）： 15-21入选年份：2012

一种背景自适应调整的弱点目标探测算法

管志强，陈钱，钱惟贤，等

摘要：针对因复杂背景导致低信噪比的弱点目标探测率降低的问题，首先分析了从红外图像中探测弱点目标时，由于复杂和缓变背景下潜在目标探测率不同，而导致目标探测率降低的理论依据；并在该分析的基础上，提出了一种基于背景自适应调整的红外点目标探测算法。该方法利用鲁宾逊（Robinson）保护滤波器从经过预处理的图像中提取潜在目标；通过复杂背景模糊隶属度函数将图像映射到模糊特征平面，并由该特征平面计算背景调整因子，以对提取的潜在目标进行加权调整，从而降低了复杂背景的影响。实验结果表明，该算法可以显著提高复杂背景下红外点目标的检测概率，并且能够探测出信噪比为1的目标。

关键词：图像处理；红外技术；目标检测；背景自适应调整；Robinson滤波器

来源出版物：光学学报，2007，27（12）： 2163-2168入选年份：2012

自适应光学系统随机并行梯度下降控制算法仿真与分析

杨慧珍，李新阳，姜文汉

摘要：随机并行梯度下降算法能不依赖波前传感器直接对系统性能进行优化。以32单元变形镜为校正器，采用随机并行梯度下降算法建立了自适应光学系统仿真模型。通过分析该系统对静态波前畸变的校正能力，验证了随机并行梯度下降算法的收敛性；讨论了算法增益系数、随机扰动幅度与收敛速度的关系，并指出通过算法增益系数的自适应调整可以改进算法的收敛速度。

关键词：自适应光学；随机并行梯度下降算法；数值仿真；变形镜；收敛

来源出版物：光学学报，2007，27（8）： 1355-1360入选年份：2012

一种基于非采样Contourlet变换红外图像与可见光图像融合算法

张强，郭宝龙

摘要：针对同一场景红外图像与可见光图像的融合问题，提出了一种基于非采样 Contourlet变换（Nonsubsampled Contourlet Transform，NSCT）图像融合算法。算法首先采用NSCT对源图像进行多尺度、多方向分解，得到低频子带系数和各带通方向子带系数。然后，针对低频子带系数的选择，提出了一种基于红外图像与可见光图像物理特征的“加权平均”系数选择方案；针对各带通方向子带系数的选择，结合人眼视觉特性，提出了一种基于区域能量匹配的系数选择方案，得到融合图像的NSCT系数。最后经过NSCT逆变换得到融合图像。实验结果表明该算法可获得较理想的融合图像，其融合效果优于传统的基于离散小波变换以及离散小波框架变换的图像融合算法。

关键词：图像融合；非采样Contourlet变换；物理特征；区域能量匹配

来源出版物：红外与毫米波学报，2007，26（6）： 476-480入选年份：2012

基于光学参考棒的立体视觉测量系统现场标定技术

徐巧玉，叶东，车仁生

摘要：为实现大空间复杂工件的准确测量，精确标定立体视觉系统变得越来越重要。为了克服传统立体摄像机标定过程繁复、户外实现困难的弱点，提出了一种基于光学参考棒的灵活、有效的立体视觉测量系统标定技术。参考棒水平和深度方向各有三个距离已知的红外LED作为特征点。通过在测量范围内的不同位置和方位移动光学参考棒，两像机同时捕获参考棒上特征点的图像。基于匹配的特征像点以及对极线约束，利用线性算法和 Levenberg-Marquarldt（LM）迭代算法快速地标定立体视觉测量系统。两像机之间平移量的比例因子由参考棒上特征点间的已知距离确定。参量标定过程中，自动地控制光强，优化曝光时间，使不同位置处光点图像的强度均一致，可以获得高的信噪比，提高标定精度。实验结果表明，该方法灵活、有效，在线标定能达到很高的精度，将现场标定过程应用到实际的大空间三维测量系统中，测量最大误差为0.18 mm。

关键词：成像系统；立体视觉；光学参考棒；摄像机标定；本质矩阵

来源出版物：光学学报，2008，28（1）： 81-86入选年份：2012

干涉型光纤水听器相位载波调制—解调中信号混叠产生的机理及解决方案

王泽锋，胡永明，孟洲，等

摘要：信号混叠是制约基于相位载波调制-解调的光纤水听器系统走向应用的一个关键问题。对信号混叠产生的机理进行了详细的理论分析和仿真，结果表明，提高光源调制频率和降低探头灵敏度都无法有效解决光纤水听器实际应用中遇到的高频干扰引起的混叠问题。基于声学滤波器原理，提出了一种新颖的声低通滤波解决方案。设计并加工制作了一种简单的声低通滤波光纤水听器，在驻波罐中对其声压灵敏度频响进行了测量。实验结果表明，该光纤水听器在测量频带上具有较好的声低通滤波特性，低频声压灵敏度约为-140 dB（0 dB=1 rad/μPa），高频衰减大于20 dB，对高频干扰有较强的抑制能力。该方案十分简单经济，能从根本上有效地解决相位载波调制-解凋中的信号混叠问题。

关键词：光纤传感器；光纤水听器；信号检测；相位载波调制-解调

来源出版物：光学学报2008，28（1）： 92-98入选年份：2012

自适应光学系统随机并行梯度下降控制算法实验研究

杨慧珍，陈波，李新阳，等

摘要：随机并行梯度下降算法是一种极具应用潜力的自适应光学系统控制算法，具有不依赖波前传感器直接对系统性能指标进行优化的特点。基于32单元变形镜、CCD成像器件等建立自适应光学系统随机并行梯度下降控制算法实验平台。考察算法增益系数和扰动幅度对校正效果和收敛速度的影响，验证随机并行梯度下降算法的基本原理。实验结果表明参量选取合适的情况下，随机并行梯度下降控制算法对静态或慢变化的畸变波前具有较好的校正能力。根据实验结果分析了影响随机并行梯度下降算法校正速度的主要因素。

关键词：自适应光学；随机并行梯度下降算法；光束净化

来源出版物：光学学报，2008，28（2）： 205-210入选年份：2012

基于Contourlet变换的遥感图像去噪新算法

张晶晶，方勇华

摘要：提出了一个新的有效的基于Contourlet变换的遥感图像去噪方法。对有噪图像进行Contourlet分解；对Contourlet变换系数引入一个几何先验模型，结合噪声和有用信号的条件分布进行贝叶斯估计，得到每一系数作为有用信号的后验概率，以之作为修正因子修正小波萎缩因子；对重构图像进行递归循环运算处理。仿真实验结果表明，去噪后图像去除了常见的伪吉布斯现象，峰值信噪比提高了1～2 dB。

关键词：图像处理；Contourlet变换；贝叶斯估计；递归循环运算

来源出版物：光学学报，2008，28（3）： 462-466入选年份：2012

利用高光谱图像技术评判茶叶的质量等级

陈全胜，赵杰文，蔡健荣，等

摘要：针对茶叶品质无损检测时内外品质难以同时兼顾的问题，利用高光谱图像技术检测茶叶质量。设计一套基于光谱仪的高光谱图像系统采集数据；通过主成分分析，从海量数据中优选出三个波长段的特征图像；从每个特征图像中分别提取平均灰度级、标准方差、平滑度、三阶矩、一致性和熵等6个基于统计矩的纹理特征参量，每个样本共有18个特征变量；再通过主成分分析对这18个特征变量进行压缩，提取8个主成分因子建立基于反向传播神经网络的茶叶等级判别模型。模型训练时的总体回判识别率为97%；预测时总体识别率为94%。结果表明，高光谱图像技术可以用于茶叶质量等级水平的评判。

关键词：图像处理；高光谱图像；主成分分析；反向传播神经网络；茶叶；评判

来源出版物：光学学报，2008，28（4）： 669-674入选年份：2012

中段弹道目标群的红外成像仿真研究

林两魁，谢恺，徐晖，等

摘要：建立中段弹道目标的简化辐射模型和基于点扩散与拖尾的红外焦平面模型，结合目标群中各目标的运动位置和空间目标投射到二维焦平面位置坐标的计算，仿真天基低轨红外传感器对中段弹道目标群的成像。分析仿真结果，发现中段弹道目标群的存在对天基红外传感器的目标探测与跟踪提出了新的要求，并给出一些解决途径。

关键词：中段弹道；目标群；探测；超分辨；跟踪

来源出版物：红外与毫米波学报，2009，28（3）： 218-223入选年份：2012

强光一号Al丝阵Z箍缩产生K层辐射实验研究

吴刚，邱爱慈，吕敏，等

摘要：在“强光一号”加速器开展了AL丝阵Z箍缩产生K层辐射的实验研究，固定AL丝线径20 μm、丝阵直径12 mm，丝根数为8和12的负载获得K层产额分别为0.9 kJ/cm和1.1 kJ/cm，明显高于16和24根丝负载。辐射功率波形和时间分辨的X射线图像显示，低丝数负载存在拖尾质量引起的多次内爆现象。在60%～80%的内爆时间内，丝阵几乎停留在初始位置；主体内爆在随后的25～30 NS内完成，将部分等离子体留在初始位置，形成质量的拖尾分布；内爆后期驱动电流向外围的拖尾质量迁移，引发二次乃至三次内爆，后续内爆对K层辐射也有相当贡献。拖尾质量的出现与单丝等离子体上形成的轴向调制结构及不均匀性的发展有关。

关键词：AL丝阵；Z箍缩；K层辐射；拖尾质量

来源出版物：物理学报，2009，58（7）： 4779-4786入选年份：2012

应用离子束进行光学镜面确定性修形的实现

戴一帆，周林，解旭辉，等

摘要：为了克服传统光学镜面抛光方法的缺点，提出了应用离子束进行光学镜面修形的方法。介绍了离子束修形技术的原理和方法，并对离子束修形中涉及的关键技术进行了讨论。在自研的离子束修形设备上对一块直径φ98 mm的微晶玻璃平面样件进行了离子束修形试验，经过两次的迭代修形使其面形精度均方根误差由初始的0.136 λ提高到0.010 λ（λ=632.8 nm），平均每次迭代的面形收敛率达到3.7。实验结果表明，应用离子束进行光学镜面修形无边缘效应、面形收敛快、加工精度高；由于离子束修形技术去除材料过程自身的特点，使数控离子束修形技术对非球面的加工和对平面的加工难度相当。

关键词：光学加工；离子束修形；计算机控制光学表面成形；驻留时间；去除函数

来源出版物：光学学报，2008，28（6）： 1131-1135入选年份：2012

液相和固相钢铁的激光诱导击穿光谱特性

董美蓉，陆继东，李军，等

摘要：为深入了解激光诱导击穿光谱技术应用于钢液成分的检测机制，对45#钢样品分别为高温熔融液态和冷却凝固后的固态样品的激光诱导击穿光谱特性进行了对比分析。实验表明，相比固体样品，在相同实验条件下对钢液进行直接测量的稳定性相对较差。各波段的光谱强度液态钢的要明显强于固态钢，两者的等离子体特性存在较大差别。采用 Fe的五条原子谱线用于估算两种形态样品的等离子体温度，Si的一条原子谱线390.55 nm用于计算电子密度。结果表明，高温液态钢的等离子体温度和电子密度均高于常温固态钢，样品本身温度和形态的差异是导致两种形态样品等离子体特性和光谱特性存在差异的重要原因。

关键词：光谱学；激光诱导击穿光谱；光谱特性；等离子体特性；固态钢；液态钢

来源出版物：光学学报，2011，31（1）： 255-260入选年份：2014

近红外光谱结合小波变换-径向基神经网络用于奶粉蛋白质与脂肪含量的测定

单杨，朱向荣，许青松，等

摘要：应用近红外光谱分析技术结合化学计量学方法，建立了奶粉脂肪和蛋白质含量测定的化学计量学建模新方法。首先采用Kernard-Stone法对校正集样本和预测集样本进行分类，然后利用小波变换滤波技术对样品的近红外光谱进行压缩去噪处理，结合滤波后重构光谱信号建立脂肪和蛋白质的径向基神经网络回归模型，并分别对径向基网络的扩散常数spread值及小波变换中的小波基与压缩尺度三个参数进行了详细的讨论。脂肪模型在小波基为db2及小波尺度为4、spread值为3.5时的预测模型精度最好；蛋白质模型在小波基为db8及小波尺度为4、spread值为6时，预测模型精度最好。所建立的脂肪和蛋白质校正模型的预测集相关系数（Rp）分别为0.990和0.994，预测均方根误差分别为0.007与0.004。预测结果表明，RBF网络结合小波变换进行建模预测，模型简单、稳健且精度较好，该方法适合奶粉脂肪和蛋白质含量的快速、无损测定。

关键词：近红外光谱；奶粉；径向基神经网络；小波变换；Kernard-Stone法

来源出版物：红外与毫米波学报，2010，29（2）： 128-131入选年份：2014

10 W线偏振连续单频环形腔激光器

陈三斌，周寿桓，赵鸿，等

摘要：报道了连续激光二极管单端抽运 Nd：YVO4单频激光器的实验研究。对“8”字结构环形谐振腔在稳腔条件下，基于热透镜效应分析了工作物质中心本征模半径与抽运光平均光斑半径的关系。工作物质热沉采用自然散热，当抽运功率为30.3 W时，获得了稳定的1064 nm单频激光输出，功率为10.48 W（线偏振光功率为10.02 w）；光—光转换效率约为34.6%；光束质量为M2X=1.18和M2Y=1.19；1 min内输出激光频率漂移小于70 MHz；4 h功率不稳定度优于0.5%。

关键词：激光器；单频激光；环形腔；ND：YVO4；单端抽运

来源出版物：光学学报，2010，30（3）： 793-796入选年份：2012

基于多尺度特征提取的运动目标定位研究

孔军，汤心溢，蒋敏

摘要：从尺度不变特征变换算法的实时性与鲁棒性分析入手，针对其在特征点匹配精度和匹配效率两方面不足，提出一种基于运动目标的多尺度特征提取算法。该算法通过设计出一种基于尺度因子变化的高斯核模板尺寸自适应调整以及时间轴帧图像双向配准的办法，成功地修正了运动目标图像配准的实时性与鲁棒性的不足。实验证明，多尺度特征提取算法能够有效而快速地完成时间轴帧图像的特征点匹配。

关键词：尺度不变特征变换；多尺度；尺度因子；帧图像

来源出版物：红外与毫米波学报，2011，30（1）： 21-26入选年份：2012

新型高精度绝对重力仪

胡华，伍康，申磊，等

摘要：精密测量地球表面的重力加速度（g，常用值9.81 m/s2）是探测地球重力场的重要途径，已广泛应用于计量、测绘、地质、地震与资源勘探等领域。随着我国2000国家重力基本网和中国地壳运动观测网络的建成，对高精度绝对重力测量的需求日益增加。为深入研究现有绝对重力测量技术可能存在的系统误差，并满足国内多个领域对高精度绝对重力仪的迫切需求，自主研制T-1型可搬运式高精度绝对重力仪样机，采用经典的真空自由落体方案，通过激光干涉测量和数据拟合方法获得重力加速度值。T-l型绝对重力仪主要包括以下几部分：高真空度自由落体装置、小型化激光干涉测量装置、超低频垂直隔振系统、高速信号采集系统、仪器控制与数据处理系统。绝对重力测量的长度基准为稳频He-Ne激光器，时间基准为铷原子钟，这两项现有基准的测量不确定度都优于1×10-9。测试结果表明，T-1型绝对重力仪在12 h内重力测值的标准差可优于1 μGal（1 μGal=10-8m/s2），测量结果的复现性优于3 μGal，可实现微伽量级不确定度的精密重力测量，有望在我国多个关键领域发挥重要应用。

关键词：绝对重力测量；激光干涉仪；自由落体方法

来源出版物：物理学报，2012，61（9）： 099101入选年份：2012

以颗粒物理原理认识地震——地震成因、地震前兆和地震预测

陆坤权，厚美瑛，姜泽辉，等

摘要：本文以地壳和地幔的基本构造和己有观测事实为依据，运用颗粒物理原理，将地壳和地幔作为大尺度离散态颗粒物质体系处理，重新认识地震孕育过程，前兆产生机制及规律，探求地震预测方法和途径。主要结果是：建立了地壳与地幔构成和运动的颗粒模型；提出了引发地震的大地构造力的形成机制，以及地震前兆信息产生和传播规律；说明了地震前兆信息的主要特征及其与地震发生之间的关联，阐述了探测有效地震前兆信息的方法原理；用颗粒流动的阻塞-解阻塞转变原理解释了深源地震发生机制；对以前难以理解的若干地震学现象进行了解释，并讨论了地震的可预测性。由于地壳和地幔的离散结构特征，对于地震孕育的准静力学过程，连续介质理论不再适用。以颗粒物理原理研究地震成因、地震前兆和地震预测，所获得的新认识与传统连续介质地震学观点有本质区别。

关键词：颗粒物质；地震预报；地震前兆；深源地震

来源出版物：物理学报，2012，61（11）： 119103入选年份：2012

神光II终端光学组件的频率变换逆问题研究

张军勇，孙美智，张艳丽，等

摘要：在激光惯性约束核聚变（ICF）精确打靶中，对激光束变换、整形和控制要求苛刻，通过数字在线操控技术能够在线实现激光系统的自动校准，而频率变换是数字在线操控技术中的关键一环。在不进行逼近迭代计算的情况下，基于可逆的傅里叶变换和龙格-库塔算法，对神光Ⅱ终端靶场系统中负单轴晶体KDP的“Ⅰ+Ⅱ”类频率变换的逆问题进行了探讨和相应的算法研究，并给出了对应的模拟计算结果。最后，与神光装置运行的实验数据进行比对，验证了频率变换逆问题算法的正确性和稳定性。

关键词：非线性光学；数字在线操控技术；KDP晶体；相位匹配；频率变换；逆问题

来源出版物：光学学报，2012，32（9）： 0916003入选年份：2012

海洋高光谱辐射实时观测系统的研制

杨跃忠，曹文熙，孙兆华，等

摘要：研制了海洋水色高光谱辐射实时观测系统。该系统主要包括用于现场测量海面与海水近表层上行辐亮度和下行辐照度的高光谱光纤辐射计，装载高光谱光纤辐射计及其它辅助设施的海上观测平台，数据采集、实时通讯的控制系统。采用6通道光纤光谱仪解决了多参数测量同步性问题，通过自动调整光谱仪CCD积分时间提高其测量的动态范围；采用光纤光谱仪减小了光接收器的体积，减小了自阴影效应的影响；采用防污染装置解决了光学探头水下防污染问题。对系统的性能进行了室内测试及近海36 d试验。结果表明，光学系统零漂误差小于±5%，光学系统稳定可靠；浮标性能可很好地满足水下光辐射测量对浮标体姿态和稳定性的要求；控制系统的数据采集和通讯可靠有效。

关键词：海洋光学；浮标；水色遥感；高光谱辐射计

来源出版物：光学学报，2009，29（1）： 102-107入选年份：2013

实验室合成孔径激光雷达点目标二维成像实验

周煜，许楠，栾竹，等

摘要：在尺度缩小的合成孔径激光成像雷达实验室装置上，实现了一个点目标的同时方位向和距离向的二维成像，实验结果符合预想的设计。

关键词：合成孔径激光成像雷达；二维成像；方位向；距离向

来源出版物：光学学报，2009，29（2）： 566-568入选年份：2013

基于消隐点几何特性的摄像机自标定方法

霍炬，杨卫，杨明

摘要：基于正交的两组平行直线形成的消隐点的几何特性，提出了一种摄像机内外参数的自标定方法。该方法利用连接光心与消隐点向量的正交性质，建立关于相机内参数的约束方程，并给出了约束方程的线性解法；针对现有自标定方法未能标定畸变系数的现状，提出了一种考虑畸变的非线性最优化算法，该算法以线性求解得到的内参数为初值，利用非线性单纯型法寻优标定畸变；建立消隐点坐标系，给出了摄像机外参数的求解算法。所给出的自标定方法不需要知道空间点的精确坐标，具有易于实现、精度高和稳健性好的优点。

关键词：视觉光学；机器视觉；摄像机自标定；消隐点；畸变系数

来源出版物：光学学报，2010，30（2）： 465-472入选年份：2013

基于近红外光谱技术的多组分毒性气体检测研究

赵建华，赵崇文，魏周君，等

摘要：基于近红外波长调制光谱和谐波探测方法，并采用时分复用方案，建立了多组分毒性气体同时检测的实验系统。成功实现了对火灾产物中多组分毒性气体（包括CO，CO2，HCN）浓度的同时检测，并通过对三个通道的基频分量和二次谐波分量进行实时数据处理，计算得到浓度结果。三种毒性气体各组分的满量程体积分数分别为4×10-4，4×10-4，3×10-4，测量结果误差的最大值不超过满量程的0.73%。实验结果表明，该系统进行气体浓度检测具有较好的线性度，并满足检测精度要求。

关键词：激光光学；光检测技术；波长调制光谱术；多组分毒性气体；时分复用

来源出版物：光学学报，2010，30（2）： 567-573入选年份：2013

基于光纤布拉格光栅波/时分复用传感网络研究

王玉宝，兰海军

摘要：在频率和时域网络中光纤布拉格光栅（FBG）传感网络的资源极其丰富，但单一的复用组网技术只能利用其一方面的资源，网络资源的利用率不高。为了充分利用传感网络资源，提出了一种新型的基于波分复用（WDM）/时分复用（TDM）的网络复用技术的光纤传感网络设计方案。首先将光纤带宽利用阵列波导光栅（AWG）进行波分复用，然后对波分复用的每一信道进行时分复用。在此基础上分析了网络中的散粒噪声和信道串扰对测量结果的影响。充分利用了光信号在频率和时域上的信息，使传感网络具有了寻址和解调数百个光栅信号的潜在能力。该网络可实现超大容量传感，提高带宽利用率，降低成本，具有很好的应用前景。

关键词：光纤传感网络；阵列波导光栅；波分复用；时分复用；波/时分复用传感网

来源出版物：光学学报，2010，30（8）： 2196-2201入选年份：2013

基于高光谱成像技术的猪肉嫩度检测研究

陈全胜

摘要：目的：猪肉嫩度是评价猪肉品质的重要指标，它直接影响着肉的食用价值和商品价值。目前，对肉嫩度的评价方法主要有人工感官评定和理化检测两种方法，它们具有受主观因素影响、前处理过程繁琐、测定时间长等缺点，不适合应用于肉加工过程的在线监控。近年来，近红外光谱和计算机视觉技术是肉嫩度检测最常用的两种无损检测技术，但由于猪肉嫩度品质的复杂性，这些单一的技术手段一般不足以全面地描述猪肉嫩度品质。高光谱图像集光谱信息和图像信息于一身，高光谱成像技术是光谱分析和图像处理在技术层面上的融合技术，因此，本文提出一种基于高光谱成像技术快速检测猪肉嫩度的方法。

方法：利用剪切力方法作为理化检测指标，基于高光谱成像技术，采用反向传播人工神经网络（BP-ANN）构建猪肉嫩度等级判别模型。试验所用猪肉为当天屠宰的取自不同猪身上的冷鲜梅花肉，购于雨润肉制品卖场。首先，通过高光谱成像系统获取78个猪肉样本在400～1100 nm范围的高光谱图像数据，按照NY/ T 1180-2006标准，利用TA-X12i 型质构仪测定猪肉样本的剪切力大小，同时由10名受过专业培训且有经验的评审员对猪肉样本进行人工感官评定。然后，对高光谱数据进行黑白标定，通过主成分分析（PCA）对高光谱数据进行降维，从中优选出3个特征波长，提取3个波长下的图像，选取适合的感兴趣区域（ROI），并从每幅ROI中分别提取对比度、相关性、角二阶矩和一致性等4个基于灰度共生矩阵的纹理特征变量。最后，通过PCA对每个样本的12个特征变量提取主成分因子数，并参照剪切力方法与人工感官评定测得的样本嫩度等级结果，利用BP-ANN算法构建猪肉嫩度等级判别模型。该算法是一个能够捕获和显示输入与输出之间复杂关联的非线性工具，相对比线性的方法具有很强的自学习和自适应性。

结果：剔除多噪声光谱区域后，选取600～800 nm范围内的高光谱图像数据进行分析，主成分分析之后得到3个最能表征猪肉嫩度的特征波长：656，690和759 nm。BP-ANN模型结果显示，在主成分因子数达到6时，预测结果最好，模型校正和预测时的识别率分别为96.15% 和80.77%。

结论：研究尝试利用高光谱成像技术检测猪肉的嫩度等级。通过对猪肉高光谱数据进行主成分分析优选3个特征波长图像，并从每个特征波长图像中提取4个基于灰度共生矩阵的纹理特征变量，共12个特征变量，最后再对这12个变量进行主成分分析，提取6个主成分因子数构建基于BP-A NN的猪肉嫩度评判模型。模型校正和预测时的识别率分别为96.15% 和80.77%。研究表明，利用高光谱成像技术检测猪肉嫩度等级是可行的。

来源出版物：光学学报，2010，30（9）： 2602-2607入选年份：2013

一种大视场离轴三反射光学系统研究

郭永祥

摘要：目的：随着航天遥感技术的发展，人们对地面分辨力的要求越来越高。CCD相机在轨道高度一定的情况下，增大其系统焦距有利于地元分辨力的提高。如果同时做到大视场，进而扩大地物探测范围，则难度较大。本文从共轴三反的基本理论出发，通过偏瞳和偏视场相结合的方式设计了一套长焦距大视场的离轴三反射光学系统。

方法：根据系统设计指标要求，选择三反射式光学系统作为本实例的系统结构型式。实际工程应用中三反射式光学系统的设计需考虑三点：1）现阶段的加工工艺水平决定设计中尽量少的使用高次非球面系数；2）小型化设计，系统筒长一般不大于焦距的1/3；3）考虑目前的光学系统装调难度。依据同轴三反射光学系统理论及小型化要求确定初始结构的相关参数。通过设置适当的主镜偏瞳量、视场离轴量，反复对系统进行优化，从而得到一个焦距5000 mm，全视场角5°的离轴三反射式光学系统。针对本系统提出了一套加工和装调的方案。

结果：最终优化得到的离轴三反射光学系统，焦距为5000 mm，全视场角为5°，系统筒长为1500 mm，主镜偏瞳量为500 mm。设计中三面反射镜均未使用倾斜量，仅次镜使用了高次非球面系统。由系统调制传递函数MTF曲线及衍射能量分布图可知系统奈奎斯特频率处各视场MTF均接近衍射极限，且MTF值均大于0.5，符合系统设计要求。另外根据系统设计的结果提出一套光学元件加工和系统装调的方案。根据光学元件加工方案中各面反射镜加工公差的确定方法，可以最大程度地放松系统的加工公差要求，大大降低该光学系统的加工成本。系统装调时采用先粗装后精调的思路。在系统粗装调完成后利用自准直干涉检验的方法采集各视场的干涉图样，而后用MetroPro等软件算出整个光学系统的波前均方根误差，进而判断需要调整的目标值，由系统波前误差得到失调量，然后进行一次精调。经过多次分析和优化，直到光学系统达到最好的调整状态。

结论：离轴三反射光学系统以其独特的优势，在遥感领域的应用越来越广泛，但是目前工程应用中为了做到宽视场，通常采用条形视场的方式，即Y方向视场小，避免了Y方向像差难校正的缺点，而真正的圆视场三反系统全视场均基本不超过3.5°。本文通过偏瞳偏视场相结合的方式设计了一种离轴三反射光学系统，全视场角为5°。由MTF曲线可知成像质量接近衍射极限，可以满足系统的设计要求。在设计中考虑了实际工程应用中对系统尺寸、加工装调的难易程度等的限制，未使用三面反射镜的倾斜量，仅次镜使用了高次非球面系数。

其他：目前，国内反射式光学遥感器的结构型式越来越复杂，系统装调难度越来越大。光学系统设计过程中必须考虑工程应用中的可行性，同时光学装调技术也需要在之前的基础上不断有新的发展。

来源出版物：光学学报，2010，30（9）： 2680-2683入选年份：2013

基于双峰谐振效应的镀金属长周期光纤光栅液体浓度传感器

顾铮先，张江涛

摘要：目的：如果将双峰谐振效应应用在镀金属膜长周期光纤光栅结构中，则可以综合利用双峰及表面等离子体共振（SPR）效应对外界环境（如溶液）折射率灵敏响应的优势，构建新型结构的光纤光栅液体浓度传感器，但有关这方面的研究至今未见报道。本文利用长周期光纤光栅（LPFG）中的双峰谐振效应，结合SPR 传感器的高灵敏度，提出了一种新型镀金属光纤光栅液体浓度传感器。

方法：采用双包层结构模型和耦合模理论，分析了镀金属长周期光纤光栅双峰效应的谐振特性，环境折射率的传感特性以及金属膜厚对双峰LPFG灵敏度的影响。实验上制作了具有双峰效应的镀银膜长周期光纤光栅，并进行了NaCl盐溶液浓度的监测实验。实验中采用KrF准分子激光器，型号为Braggstar indust rial-200。工作波长为248 nm，半峰全宽为3 mm×6 mm，单脉冲能量为16 mJ，最大频率为200 Hz。使用SMF-28光纤刻制光栅。实验中所用镀膜设备为德国BEST EC GmbH公司定制的HV-Sputtering System-233直流溅射镀膜机。镀膜机内部有特制的旋转装置，供在光纤上均匀镀制金属膜。膜层厚度用石英晶振法监控。靶材采用银靶，纯度为IC-Ag99.99，横向平均晶粒度在50～150 mm，银靶表面粗糙度不大于1.6 mm。真空度1×10-3Pa，Ar+离子直流溅射，充氩气压为0.5 Pa。起始功率为50/100 W。镀膜时旋转速度为14.9 r/min，镀膜速率为0.24 nm/s。

结果：1）理论分析可知，随着环境折射率的增加，双谐振峰彼此相互远离，向两个相反方向（短波和长波）偏移；同时，环境折射率对透射谱中谐振峰的高度也有一定的影响。2）实验分析可知，在所给盐溶液浓度范围内，盐溶液浓度每变化1%，引起两个LPFG传感器的双峰间距平均改变量为0.67 nm和1.94 nm。可见，银膜厚103 nm的双峰LPFG传感器较膜厚40.9 nm的传感器灵敏度更高，银膜厚为103 nm的光纤光栅传感器，对溶液折射率分辨率可达1.8×10-5。3）为了比较双峰镀金属LPFG传感器与双峰无镀膜LPFG传感器的灵敏度，选择周期为178.5 nm的双峰无镀膜LPFG传感器，发现双峰间距的平均改变量0.27 nm，明显低于镀银膜厚40.9 nm、周期同为178.5 mm的LPFG传感器的平均改变量0.67 nm。4）进一步地观测了周期为400 mm普通长周期光纤光栅传感器浸没在浓度为1%～25%盐溶液中的透射谱，发现盐溶液浓度每变化1%，引起平均漂移量只有0.054 nm，远低于双峰无镀膜LPFG 传感器和双峰镀银膜LPFG传感器的双峰间距改变量。

结论：理论分析了基于双峰谐振效应的镀金属膜LPFG传感器的谐振与传感特性，成功制备了镀银膜LPFG并进行了盐溶液浓度的传感实验。通过双峰间距的变化监测盐溶液的浓度变化，发现随溶液浓度的增大双峰向相反方向移动且间距增大。选择恰当的金属膜厚可以提高液相传感器的灵敏度。镀膜双峰LPFG传感器灵敏度显著高于普通单峰LPFG传感器，与同结构的无镀膜双峰LPFG传感器相比也得到了明显提高。这种新型长周期光纤光栅液体浓度传感器集中了双峰效应和金属与介质界面处SPR效应的优点，对外界环境折射率变化更为灵敏，有望在光化学生物传感器中得到广泛应用。

来源出版物：光学学报，2011，31（3）： 21-27入选年份：2013

基于光纤光栅法布里-珀罗腔锁频原理的高灵敏度光纤振动传感器

张乐，吴波，叶雯，等

摘要：基于 Pound-Drever-Hall（PDH）激光锁频原理，研制了一种高灵敏度的光纤振动传感器。该传感器采用光纤光栅法布里-珀罗（F-P）腔作为传感头，将振动信号所引起的光纤光栅F-P腔透射峰位移信号转换成对应的误差信号进行探测。实验测试结果表明此系统对1～5 kHz频率范围内的振动信号传感性能优良，信噪比大于50 dB。综合考虑系统元器件参数及各种环境影响因素，从理论上对系统进行了分析，得出系统最小分辨率为优于目前的典型光纤振动传感系统。

关键词：传感器；光纤传感；振动；Pound-Drever-Hall原理；光纤光栅；法布里-珀罗腔

来源出版物：光学学报，2011，31（4）： 88-92入选年份：2013

利用原始光强信号实现空间方位失调角高精度传递新方法

杨志勇，黄先祥，周召发，等

摘要：现有基于正弦波磁光调制偏振光的方位失调角传递方法存在精度不高的问题，提出了一种利用原始光强信号中极值点信息实现方位失调角高精度传递的新方法。建立了基于任意位置光强信号求解初始光强的模型，推导了大角度范围内粗略失调角的计算公式并给出了实现方案，提出了在小角度范围内比现有方法近似精度更高的获取失调角信息的方法。仿真结果以及误差分析表明：利用该方法得出的方位失调角传递误差远远小于现有方法，为实现空间方位失调角高精度传递提供了一种参考。

关键词：高精度传递；方位角；磁光调制；偏振光

来源出版物：光学学报，2012，32（1）： 132-138入选年份：2013

近红外光谱法对同仁乌鸡白凤丸的定性和定量分析

聂黎行，王钢力，李志猛，等

摘要：采用近红外漫反射光谱分析技术对同仁乌鸡白凤丸进行定性和定量分析。采集了98份同仁乌鸡白凤丸和58份不同厂家乌鸡白凤丸样品的近红外漫反射光谱。采用判别分析法对同仁乌鸡白凤丸和乌鸡白凤丸进行鉴别。以70份同仁乌鸡白凤丸的近红外光谱为标准，建立相似度匹配模型，并将其用于计算其余样品的相似度。采用偏最小二乘回归法建立了同仁乌鸡白凤丸总氨基酸、芍药苷、水分含量的定量分析模型，对未知样品进行含量预测。结果判别分析模型的错判数为 0。相似度匹配模型能正确区分同仁乌鸡白凤丸和乌鸡白凤丸。校正模型的相关系数分别为0.9614，0.9651，0.9910，验证集均方差分别为0.199%，0.00436%，0.386%。本方法准确可靠，操作简便，快速无损，可推广用于工业现场的原位检测。

关键词：近红外光谱；定性分析；定量分析；同仁乌鸡白凤丸

来源出版物：红外与毫米波学报，2008，27（3）： 205-209，21入选年份：2013

合成孔径激光成像雷达（Ⅱ）：空间相位偏置发射望远镜

刘立人

摘要：报道一种可以进行空间相位偏置的光学望远镜，用作合成孔径激光成像雷达中的光学发射天线。在望远镜内放置相位调制平板，控制望远镜的离焦量和位相调制平板的相位函数，能够在激光望远镜的照明区产生可控制的附加空间相位二次项，灵活改变激光照明波前，以在目标回波接收信号中产生雷达运动方向上的所需的二次项相位历程，因此能够实现特定的方位向成像分辨率。

关键词：合成孔径激光成像雷达；发射望远镜；离焦；相位调制平板；相位二次项；相位历程

来源出版物：光学学报，2008，28（6）： 1197-1200入选年份：2013

衍射理论对局域空心光束及无衍射光束重建的描述

刘岚，吴逢铁

摘要：利用衍射理论导出了局域空心光束的传输表达式及光强分布，给出了局域空心光束的精细结构，详细分析了其演变过程。讨论了聚焦透镜的焦距F对径向暗域最大尺寸及轴上暗域长度的影响。结果表明，径向暗域最大尺寸及轴上暗域长度都随着F的增大而增大。通过轴棱锥-透镜系统获得局域空心光束，用体视显微镜和CCD照相机组成的系统拍摄光束强度分布。结果表明应用衍射理论可以较精确地描述局域空心光束的演变过程。找出了其应用中的不利因素，更清晰地展现无衍射光束的重建现象。这种描述方法弥补了几何理论和干涉理论的不足。

关键词：物理光学；局域空心光束；衍射理论；传输特性；无衍射光

来源出版物：光学学报，2008，28（2）： 370-374入选年份：2013

合成孔径激光成像雷达（Ⅲ）：双向环路发射接收望远镜

刘立人

摘要：提出了一种用于合成孔径激光成像雷达的双向环路结构的发射接收望远镜，双向环路包括发射4-F转像系统、接收4-F转像系统和独立的望远镜。发射通道中设置离焦和相位调制平板偏置，接收通道中设置离焦和相位平板偏置。控制发射离焦量，发射相位调制甬数。接收离焦量。接收相位调制甬数。用同一个望远镜可以同时实现空间二次项相位附加偏置的激光发射和消除目标点散射回波接收波面像差的离焦光学接收，并产生雷达运动方向上合适的和可控制的相位二次项历程。从而实现孔径合成成像。详细介绍了系统设计，给出了从发射到光电外差接收的全过程传输方程。

关键词：合成孔径激光成像雷达；望远镜；双向环路；4-F转像系统；离焦；相位平板

来源出版物：光学学报，2008，28（7）： 1405-1410入选年份：2013

合成孔径激光成像雷达（Ⅳ）：统一工作模式和二维数据收集方程

刘立人

摘要：提出了合成孔径激光成像雷达（SAIL）的一种统一的工作模式，即激光雷达运动的同时进行光束扫描。同时推导了点目标激光雷达方程，据此还定义了SAIL二维数据收集方程，二维数据收集方程组是合成孔径激光雷达的数据产生和收集过程中的完整数学表达，并给出了统一模式的二维数据收集方程。从统一工作模式可以分解出条带扫描模式、聚束模式、滑动聚束模式和光束扫描模式，及其相应的简化二维数据收集方程。上述的光束扫描模式是一种激光雷达和被观察面之间相对静止而只采用光束扫描实现孔径合成成像的新方法，具有特殊的应用范围。

关键词：合成孔径激光成像雷达（SAIL）；条带扫描模式；聚束模式；滑动聚束模式；光束扫描模式；二维数据收集方程；点目标激光雷达方程

来源出版物：光学学报，2009，29（1）： 1-6入选年份：2013

合成孔径激光成像雷达（Ⅰ）：离焦和相位偏置望远镜接收天线

刘立人

摘要：把合成孔径激光成像雷达的目标衍射区分为三个区域，提出采用离焦或者附加空间相位调制板的光学接收望远镜补偿回波像差。当目标处于菲涅耳衍射区时可采用离焦或偏置望远镜补偿回波二次项离焦像差并产生用于孔径合成的二次项相位历程；目标处于夫琅和费衍射区时可以采用离焦或偏置望远镜补偿回波二次项离焦像差但不产生相位历程；目标处于瑞利-索末菲衍射区域时不可能补偿回波高阶像差。

关键词：合成孔径激光成像雷达；接收望远镜；离焦；菲涅耳衍射；夫琅禾费衍射；瑞利-索末菲衍射

来源出版物：光学学报，2008，28（5）： 997-1000入选年份：2013

一类广义Canard系统的近似解析解

莫嘉琪

摘要：利用变分迭代理论研究了一类广义 CANARD系统。首先引入一组泛函，然后构造了原方程解的迭代关系式，最后得到了问题鸭解的近似解析式。

关键词：鸭解；解析解；变分迭代

来源出版物：物理学报，2009，58（2）： 695-698入选年份：2013

用近红外光谱检测牛奶中的三聚氰胺

徐云，王一鸣，吴静珠，等

摘要：研究了用近红外光谱法快速定性和定量检测纯牛奶中三聚氰胺。实验分别配制了两组不同三聚氰胺含量的纯牛奶样品，用于定性和定量分析。通过近红外光谱与聚类分析法相结合，可将含有和不含有三聚氰胺的牛奶样品有效分类；结合光谱预处理和波长选择及模型优化方法建立的检测三聚氰胺的近红外定量分析模型具有较好的稳定性和预测能力。结果表明，近红外光谱分析是一种快速、方便和环保的检测乳制品中三聚氰胺的新方法。

关键词：近红外光谱；三聚氰胺；定性分析；定量分析

来源出版物：红外与毫米波学报，2010，29（1）： 53-56入选年份：2013

反射式负电子亲和势GaN光电阴极量子效率衰减机理研究

乔建良，常本康，杜晓晴，等

摘要：针对反射式负电子亲和势（NEA）GaN光电阴极量子效率的衰减以及不同波段对应量子效率衰减速度的不同，参照国外给出的 NEA GaN光电阴极在反射模式下量子效率曲线随时间的衰减变化情况，利用 GaN光电阴极铯氧激活后的表面模型［15aN（Mg）：C8］：O-Cs，结合量子效率衰减过程中表面势垒的变化，研究了反射式NEA GaN光电阴极量子效率的衰减机理。有效偶极子数量的减小是造成量子效率降低的根本原因，表面Ⅰ，Ⅱ势垒形状的变化造成了不同波段对应的量子效率下降速度的不同。

关键词：负电子亲和势；GaN光电阴极；量子效率；表面势垒

来源出版物：物理学报，2010，59（4）： 2855-2859入选年份：2013

基于Contourlet变换的区域特征自适应图像融合算法

刘坤，郭雷，常威威

摘要：Contourlet变换克服了小波变换在处理高维信号时的不足，比小波变换具有更好的方向性、较高的逼近精度和更好的稀疏表达性能。因此将Contourlet变换应用于图像融合领域，能更好的提取图像边缘特征，为融合提取更多的特征信息。基于Contourlet变换的区域特征自适应图像融合算法是将图像进行Contourlet变换分解后，针对不同的频率域特点选择不同的融合规则，针对高频系数特性选用了区域特征自适应的融合规则，最后通过重构得到融合图像。将基于小波变换的融合算法和该文所提算法进行了主观和客观的对比，结果表明，基于Contourlet变换区域特征自适应的图像融合算法是一种有效可行的图像融合算法。

关键词：图像处理；图像融合；Contourlet变换；融合规则

来源出版物：光学学报，2008，28（4）： 681-686入选年份：2013

基于支持向量机的高光谱遥感图像分类

谭琨，杜培军

摘要：多数传统分类算法应用于高光谱分类都存在运算速度慢、精度比较低和难以收敛等问题。该文从支持向量机基本理论出发建立了一个基于支持向量机的高光谱分类器，并用国产OMIS传感器获得的北京中关村地区高光谱遥感数据进行试验，分析比较了各种SVM核函数进行高光谱分类的精度，以及网格搜寻的方法来确定C和γ的值，结果表明SVM进行高光谱分类时候径向基核函数的分类精度最高，是分类的首选。并且与神经网络径向基分类算法以及常用的最小距离分类算法进行比较，分类的精度远远高于SVM分类算法进行分类的结果。SVM方法在高光谱遥感分类领域能得到广泛的应用。

关键词：高光谱遥感；支持向量机；分类

来源出版物：红外与毫米波学报，2008，27（2）： 123-128入选年份：2013

DPSK调制/自差动零差相干探测技术克服星地激光通信中大气湍流效应的研究

马小平，孙建锋，职亚楠，等

摘要：在星地激光通信中，大气湍流影响光接收波面，增加通信误码率。采用差分相移键控（DPSK）体制，通过当前码元信号光与延时1bit的码元信号光干涉得到数据信息。在高码率通信的情况下，由于大气扰动对前后码元信号光的波面影响基本相同，可以通过干涉时波面相位相减得到差分信息。在此基础上，用菲涅耳衍射理论，分析入射光信号在自由空间差分干涉结构中的衍射传输过程。数值模拟仿真过程中，模拟探测波前像差对干涉系统性能的影响，通过对探测端零差效率的分析，验证了自由空间差分干涉结构解调光信号可以在一定程度上克服大气湍流效应对光信号相位信息的扰动。从理论上给出了自由空间差分干涉结构解调光信号的使用条件和结论。

关键词：光通信；差分相移键控；波前像差；相干对比度；零差效率

来源出版物：光学学报，2013，33（7）： 0706017入选年份：2013

鬼成像系统的互信息

李恩荣，陈明亮，龚文林，等

摘要：从理论上计算了鬼成像系统的返回信号和目标之间的互信息，利用数值模拟研究了它与系统图像重建质量之间的关系。分析表明，该互信息同时依赖于系统所使用的散斑场和成像目标的类型。结果显示，对于给定类型的目标，存在特定的散斑场使得上述互信息取得极大值，且在同样的采样数条件下，使用该散斑场的鬼成像系统可以获得最佳的图像重建质量。在此基础上提出可以通过最大化互信息来设计、优化鬼成像系统。

关键词：成像系统；鬼成像；压缩感知；互信息；散斑优化

来源出版物：光学学报，2013，33（12）： 1211003入选年份：2013