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利用生成对抗网络从地球静止卫星图像中反演大气运动矢量 利用生成对抗网络从地球静止卫星图像中反演大气运动矢量
4区 物理与天体物理
激光与光电子学进展 Pub Date : 2023-01-01 DOI: 10.3788/lop221036
李孝涌 Li Xiaoyong, 陈科艺 Chen Keyi
{"title":"利用生成对抗网络从地球静止卫星图像中反演大气运动矢量","authors":"李孝涌 Li Xiaoyong, 陈科艺 Chen Keyi","doi":"10.3788/lop221036","DOIUrl":"https://doi.org/10.3788/lop221036","url":null,"abstract":"深度学习技术中的生成对抗网络（GAN）方法由于能够从输入的大量数据中抽取变量特征，生成更为真实的气象图像预测，在遥感领域有较为广泛的应用。但目前该算法在大气运动矢量（AMVs）的反演中应用较少，而AMVs是数值天气预报资料同化系统所需的重要产品资料。基于此，本文提出了利用生成对抗网络pix2pix从静止气象卫星图像反演AMVs的方法，由pix2pix模型将遥感影像转换为200 hPa和850 hPa的矢量风场。在最佳的资料和模型架构条件下，该方法反演得到的AMVs与传统算法所得产品资料质量相当，且克服了传统算法高度订正困难、无法获得某一层面完整风场和低层样本数偏低等缺点。个例分析亦表明，该方法针对具体的天气系统也有良好的表现。","PeriodicalId":51502,"journal":{"name":"激光与光电子学进展","volume":"52 1","pages":"0"},"PeriodicalIF":0.0,"publicationDate":"2023-01-01","publicationTypes":"Journal Article","fieldsOfStudy":null,"isOpenAccess":false,"openAccessPdf":"","citationCount":null,"resultStr":null,"platform":"Semanticscholar","paperid":"135105693","PeriodicalName":null,"FirstCategoryId":null,"ListUrlMain":null,"RegionNum":4,"RegionCategory":"物理与天体物理","ArticlePicture":[],"TitleCN":null,"AbstractTextCN":null,"PMCID":"","EPubDate":null,"PubModel":null,"JCR":null,"JCRName":null,"Score":null,"Total":0}
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少模光纤强耦合通信系统信号恢复技术综述 少模光纤强耦合通信系统信号恢复技术综述
4区 物理与天体物理
激光与光电子学进展 Pub Date : 2023-01-01 DOI: 10.3788/lop222826
龙健宇 Long Jianyu, 张冰 Zhang Bing, 杨雄伟 Yang Xiongwei, 余建军 Yu Jianjun
{"title":"少模光纤强耦合通信系统信号恢复技术综述","authors":"龙健宇 Long Jianyu, 张冰 Zhang Bing, 杨雄伟 Yang Xiongwei, 余建军 Yu Jianjun","doi":"10.3788/lop222826","DOIUrl":"https://doi.org/10.3788/lop222826","url":null,"abstract":"采用少模光纤强耦合模分复用技术是大容量光纤通信系统的一种主要方案，而数字信号处理能在数字域补偿信道中带来的损伤，为信号恢复提供了灵活性并进一步提升传输容量。介绍了少模光纤强耦合通信系统中相比单模光纤系统所受到的额外损伤，并介绍了补偿损伤所使用的多输入多输出（MIMO）均衡算法、空时编码（STC）算法、干扰消除算法和最大似然估计算法的工作原理和主要研究进展，同时阐述了当前这些算法在复杂度、传输时延、光传输速率等方面仍存在局限性。结果表明，MIMO均衡算法结合STC有明显优势，在未来大容量长距离少模光纤强耦合通信系统中具有重要的应用意义。","PeriodicalId":51502,"journal":{"name":"激光与光电子学进展","volume":"143 1","pages":"0"},"PeriodicalIF":0.0,"publicationDate":"2023-01-01","publicationTypes":"Journal Article","fieldsOfStudy":null,"isOpenAccess":false,"openAccessPdf":"","citationCount":null,"resultStr":null,"platform":"Semanticscholar","paperid":"135105930","PeriodicalName":null,"FirstCategoryId":null,"ListUrlMain":null,"RegionNum":4,"RegionCategory":"物理与天体物理","ArticlePicture":[],"TitleCN":null,"AbstractTextCN":null,"PMCID":"","EPubDate":null,"PubModel":null,"JCR":null,"JCRName":null,"Score":null,"Total":0}
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氧化限制结构940 nm垂直腔面发射激光器 氧化限制结构940 nm垂直腔面发射激光器
4区 物理与天体物理
激光与光电子学进展 Pub Date : 2023-01-01 DOI: 10.3788/lop221703
颜伟年 Yan Weinian, 王秋华 Wang Qiuhua, 周亨杰 Zhou Hengjie, 邱平平 Qiu Pingping, 赵玲娟 Zhao Lingjuan, 阚强 Kan Qiang
{"title":"氧化限制结构940 nm垂直腔面发射激光器","authors":"颜伟年 Yan Weinian, 王秋华 Wang Qiuhua, 周亨杰 Zhou Hengjie, 邱平平 Qiu Pingping, 赵玲娟 Zhao Lingjuan, 阚强 Kan Qiang","doi":"10.3788/lop221703","DOIUrl":"https://doi.org/10.3788/lop221703","url":null,"abstract":"为研究氧化限制结构孔径对940 nm垂直腔面发射激光器（VCSEL）特性的影响，制备了不同氧化孔径的940 nm VCSEL，并进行了测试分析。通过PICS3D软件对不同量子阱势垒材料的增益进行仿真计算，选取具有较高有源区材料增益的InGaAs/AlGaAs作为量子阱，并开展了增益-腔模失配设计。在设计优化的基础上，制备了6种氧化孔径的940 nm VCSEL，对其光电输出特性进行测试。结果表明：氧化孔径为4 μm的VCSEL，室温下斜率效率为0.93 W/A，最大功率转换效率为40.1%；氧化孔径为7 μm的VCSEL，室温下最大输出功率为12.24 mW；氧化孔径为2 μm的VCSEL，室温下最大基横模功率为2.67 mW。该器件在2 mA连续驱动电流下，在10~80 ℃的范围内均可实现边模抑制比大于45 dB的基横模输出。","PeriodicalId":51502,"journal":{"name":"激光与光电子学进展","volume":"41 1","pages":"0"},"PeriodicalIF":0.0,"publicationDate":"2023-01-01","publicationTypes":"Journal Article","fieldsOfStudy":null,"isOpenAccess":false,"openAccessPdf":"","citationCount":null,"resultStr":null,"platform":"Semanticscholar","paperid":"135105931","PeriodicalName":null,"FirstCategoryId":null,"ListUrlMain":null,"RegionNum":4,"RegionCategory":"物理与天体物理","ArticlePicture":[],"TitleCN":null,"AbstractTextCN":null,"PMCID":"","EPubDate":null,"PubModel":null,"JCR":null,"JCRName":null,"Score":null,"Total":0}
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染料敏化太阳能电池TiO2光阳极的研究进展 染料敏化太阳能电池TiO2光阳极的研究进展
4区 物理与天体物理
激光与光电子学进展 Pub Date : 2023-01-01 DOI: 10.3788/lop223428
谭鸿钟 Tan Hongzhong, 高大海 Gao Dahai, 闫宝林 Yan Baolin, 戴玉华 Dai Yuhua
{"title":"染料敏化太阳能电池TiO2光阳极的研究进展","authors":"谭鸿钟 Tan Hongzhong, 高大海 Gao Dahai, 闫宝林 Yan Baolin, 戴玉华 Dai Yuhua","doi":"10.3788/lop223428","DOIUrl":"https://doi.org/10.3788/lop223428","url":null,"abstract":"染料敏化太阳能电池（DSSC）具有制备工艺简单、成本低廉等特点，是太阳能有效利用的途径之一。本文简单介绍了染料敏化太阳能电池的组成、结构和工作原理，详细介绍了组成染料敏化太阳能电池的TiO2光阳极材料，总结了目前TiO2光阳极的研究成果，分析了TiO2 光阳极材料改性对DSSC性能的影响。同时，展望了TiO2光阳极的未来发展方向。","PeriodicalId":51502,"journal":{"name":"激光与光电子学进展","volume":"31 1","pages":"0"},"PeriodicalIF":0.0,"publicationDate":"2023-01-01","publicationTypes":"Journal Article","fieldsOfStudy":null,"isOpenAccess":false,"openAccessPdf":"","citationCount":null,"resultStr":null,"platform":"Semanticscholar","paperid":"135105964","PeriodicalName":null,"FirstCategoryId":null,"ListUrlMain":null,"RegionNum":4,"RegionCategory":"物理与天体物理","ArticlePicture":[],"TitleCN":null,"AbstractTextCN":null,"PMCID":"","EPubDate":null,"PubModel":null,"JCR":null,"JCRName":null,"Score":null,"Total":0}
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基于深度学习的石油污染物三维荧光光谱识别技术研究 基于深度学习的石油污染物三维荧光光谱识别技术研究
4区 物理与天体物理
激光与光电子学进展 Pub Date : 2023-01-01 DOI: 10.3788/lop221854
王忠东 Wang Zhongdong, 张云刚 Zhang Yungang, 张亮敬 Zhang Liangjing, 吴柳强 Wu liuqiang
{"title":"基于深度学习的石油污染物三维荧光光谱识别技术研究","authors":"王忠东 Wang Zhongdong, 张云刚 Zhang Yungang, 张亮敬 Zhang Liangjing, 吴柳强 Wu liuqiang","doi":"10.3788/lop221854","DOIUrl":"https://doi.org/10.3788/lop221854","url":null,"abstract":"石油油品在一定的激发光照射下可产生相当强度的三维荧光光谱，是鉴别和分析石油污染物的重要依据。由于石油油品的荧光光谱特征复杂、数据庞大，不宜直接用数学模型描述，也不宜简单依靠人工观察分析。因此，根据深度学习的卷积神经网络（CNN）理论提出了一种直接利用石油油品原始荧光数据进行CNN建模的方法，利用其强大的非线性运算能力、自适应表示学习能力，自动隐性地从训练数据中进行特征学习，实现水环境中石油污染物种类识别。通过大量的荧光实验构建了石油油品（汽油、机油、柴油）的训练和验证光谱数据集，基于Python深度学习框架Keras建立了CNN模型，并对CNN模型在光谱数据集上进行了训练、验证与测试实验，实现了被测油品的种类判别。实验结果表明：该CNN模型对3种油品的训练集与验证集三维荧光光谱的分类准确率都达到了99.76%，综合测试分类准确率达到82.65%，对单物质分类准确率为100%，验证了三维荧光技术结合深度学习算法能够实现对石油油品准确可靠的判别分类，也为进一步研究基于深度学习的水环境污染物智能识别系统提供了技术支持，为环境检测提供了一种新思路与新方法。","PeriodicalId":51502,"journal":{"name":"激光与光电子学进展","volume":"41 1","pages":"0"},"PeriodicalIF":0.0,"publicationDate":"2023-01-01","publicationTypes":"Journal Article","fieldsOfStudy":null,"isOpenAccess":false,"openAccessPdf":"","citationCount":null,"resultStr":null,"platform":"Semanticscholar","paperid":"135106111","PeriodicalName":null,"FirstCategoryId":null,"ListUrlMain":null,"RegionNum":4,"RegionCategory":"物理与天体物理","ArticlePicture":[],"TitleCN":null,"AbstractTextCN":null,"PMCID":"","EPubDate":null,"PubModel":null,"JCR":null,"JCRName":null,"Score":null,"Total":0}
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介孔Al2O3-SiO2玻璃中自由基羰基末端缺陷的白色光致发光性能研究 介孔Al2O3-SiO2玻璃中自由基羰基末端缺陷的白色光致发光性能研究
4区 物理与天体物理
激光与光电子学进展 Pub Date : 2023-01-01 DOI: 10.3788/lop221138
陈蓓曦 Chen Beixi, 刘欣 Liu Xin
{"title":"介孔Al2O3-SiO2玻璃中自由基羰基末端缺陷的白色光致发光性能研究","authors":"陈蓓曦 Chen Beixi, 刘欣 Liu Xin","doi":"10.3788/lop221138","DOIUrl":"https://doi.org/10.3788/lop221138","url":null,"abstract":"制备具有强发光性、高稳定性、低毒性的白色光致发光块体玻璃对LED显示技术的进步具有重要意义。本文利用溶胶凝胶法制备了不同组分的Al2O3-xSiO2块体干凝胶，在约500 ℃烧结的过程中，玻璃表现出强烈的白色可见光致发光宽峰，该宽峰来自孔表面的自由基羰基末端缺陷，并且其发光强度与自由基缺陷的浓度和发光强度有明显关系。","PeriodicalId":51502,"journal":{"name":"激光与光电子学进展","volume":"70 1","pages":"0"},"PeriodicalIF":0.0,"publicationDate":"2023-01-01","publicationTypes":"Journal Article","fieldsOfStudy":null,"isOpenAccess":false,"openAccessPdf":"","citationCount":null,"resultStr":null,"platform":"Semanticscholar","paperid":"135106134","PeriodicalName":null,"FirstCategoryId":null,"ListUrlMain":null,"RegionNum":4,"RegionCategory":"物理与天体物理","ArticlePicture":[],"TitleCN":null,"AbstractTextCN":null,"PMCID":"","EPubDate":null,"PubModel":null,"JCR":null,"JCRName":null,"Score":null,"Total":0}
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基于可见光的无线传能系统仿真与设计 基于可见光的无线传能系统仿真与设计
4区 物理与天体物理
激光与光电子学进展 Pub Date : 2023-01-01 DOI: 10.3788/lop221569
朱学贵 Zhu Xuegui, 周阳 Zhou Yang, 张淮清 Zhang Huaiqing, 余文超 Yu Wenchao
{"title":"基于可见光的无线传能系统仿真与设计","authors":"朱学贵 Zhu Xuegui, 周阳 Zhou Yang, 张淮清 Zhang Huaiqing, 余文超 Yu Wenchao","doi":"10.3788/lop221569","DOIUrl":"https://doi.org/10.3788/lop221569","url":null,"abstract":"针对火箭点火、无线传感等中距离、强电磁干扰环境下的供电问题，设计了一种可见光无线传能系统，利用可见光实现数米距离的无线能量供给。通过光学仿真软件建立了可见光无线传能系统的光学模型，分析了光源轴向离焦量、平凸透镜位移对光能利用率、光斑均匀性、光电转换效率的影响，并确定了系统的实验参数，为实现更大功率、更远距离、更高效率的可见光无线传能和变距离传输自动装置提供了依据。实验测试结果表明，使用反光和聚光透镜组合，大幅减少了光束散射，有效提高了可见光无线传能系统的能量传输效率。该系统有助于解决当前无线供电米级以上的中距离盲区，以低成本解决部分极端环境下更换电池不便、电磁干扰严重情况时的小功率装置供电问题。","PeriodicalId":51502,"journal":{"name":"激光与光电子学进展","volume":"1 1","pages":"0"},"PeriodicalIF":0.0,"publicationDate":"2023-01-01","publicationTypes":"Journal Article","fieldsOfStudy":null,"isOpenAccess":false,"openAccessPdf":"","citationCount":null,"resultStr":null,"platform":"Semanticscholar","paperid":"135106159","PeriodicalName":null,"FirstCategoryId":null,"ListUrlMain":null,"RegionNum":4,"RegionCategory":"物理与天体物理","ArticlePicture":[],"TitleCN":null,"AbstractTextCN":null,"PMCID":"","EPubDate":null,"PubModel":null,"JCR":null,"JCRName":null,"Score":null,"Total":0}
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基于自注意力机制的多视图三维重建方法 基于自注意力机制的多视图三维重建方法
4区 物理与天体物理
激光与光电子学进展 Pub Date : 2023-01-01 DOI: 10.3788/lop222692
朱光照 Zhu Guangzhao, 韦博 Wei Bo, 杨阿峰 Yang Afeng, 徐欣 Xu Xin
{"title":"基于自注意力机制的多视图三维重建方法","authors":"朱光照 Zhu Guangzhao, 韦博 Wei Bo, 杨阿峰 Yang Afeng, 徐欣 Xu Xin","doi":"10.3788/lop222692","DOIUrl":"https://doi.org/10.3788/lop222692","url":null,"abstract":"多视图立体匹配是计算机视觉领域的一大研究热点，针对目前多视图立体重建完整性差、无法处理高分辨率图像和GPU内存消耗巨大、运行时间长等问题，提出一种基于自注意力机制的深度学习网络（SA-PatchmatchNet）。首先通过特征提取模块提取图像特征，再将其送入可学习的Patchmatch模块中，得到深度图，并对深度图进行优化，生成最终的深度图。为了捕捉深度推理任务中的重要信息，将自注意力机制融入到特征提取模块，提高了网络的特征提取能力。实验结果表明，SA-PatchmatchNet在Technical University of Denmark（DTU）数据集上进行测试，与PatchmatchNet相比，重建的完整性提升5.8%，整体性提升2.3%，与其他的state-of-the-art（SOTA）方法相比，完整性和整体性都得到了较大的提升。","PeriodicalId":51502,"journal":{"name":"激光与光电子学进展","volume":"41 1","pages":"0"},"PeriodicalIF":0.0,"publicationDate":"2023-01-01","publicationTypes":"Journal Article","fieldsOfStudy":null,"isOpenAccess":false,"openAccessPdf":"","citationCount":null,"resultStr":null,"platform":"Semanticscholar","paperid":"135151868","PeriodicalName":null,"FirstCategoryId":null,"ListUrlMain":null,"RegionNum":4,"RegionCategory":"物理与天体物理","ArticlePicture":[],"TitleCN":null,"AbstractTextCN":null,"PMCID":"","EPubDate":null,"PubModel":null,"JCR":null,"JCRName":null,"Score":null,"Total":0}
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改进的双向结构光编解码算法 改进的双向结构光编解码算法
4区 物理与天体物理
激光与光电子学进展 Pub Date : 2023-01-01 DOI: 10.3788/lop222710
孙伟伦 Sun Weilun, 徐文 Xu Wen, 胡丹 Hu Dan, 刘凯 Liu Kai
{"title":"改进的双向结构光编解码算法","authors":"孙伟伦 Sun Weilun, 徐文 Xu Wen, 胡丹 Hu Dan, 刘凯 Liu Kai","doi":"10.3788/lop222710","DOIUrl":"https://doi.org/10.3788/lop222710","url":null,"abstract":"双向相移结构光三维成像具有更高鲁棒性，但在两个方向上使用相同数量的多频相移编码，增加了扫描时间。利用极线几何，提出一种改进的双向结构光编解码算法，在保证精度的前提下能有效减少一个方向的编码图像的数量。首先，在纵向进行多频相移结构光扫描，得到纵向相位。利用极线几何，将纵向相位映射为横向临时相位。然后，在横向使用最高频结构光扫描，得到横向的高频缠绕相位。利用横向临时相位，对横向的缠绕相位进行解缠绕，得到最终的横向相位。最后，建立相机和投影机间的直线模型，在计算三维点云时，计算相机视线和投影机视线的交点，避免了传统的矩阵求逆方法，提高了点云计算速度。实验结果表明：1）最终横向相位的均方根误差为4.89×10-3 rad；2）双向扫描和单向扫描后的三维点云计算速度分别提升了6.08倍和4.10倍；3）与传统的方法相比，所提针对单向扫描三维重建方法的误差在10-11 mm以内。","PeriodicalId":51502,"journal":{"name":"激光与光电子学进展","volume":"40 1","pages":"0"},"PeriodicalIF":0.0,"publicationDate":"2023-01-01","publicationTypes":"Journal Article","fieldsOfStudy":null,"isOpenAccess":false,"openAccessPdf":"","citationCount":null,"resultStr":null,"platform":"Semanticscholar","paperid":"135152258","PeriodicalName":null,"FirstCategoryId":null,"ListUrlMain":null,"RegionNum":4,"RegionCategory":"物理与天体物理","ArticlePicture":[],"TitleCN":null,"AbstractTextCN":null,"PMCID":"","EPubDate":null,"PubModel":null,"JCR":null,"JCRName":null,"Score":null,"Total":0}
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基于扩展光源的双自由曲面均匀照明设计方法 基于扩展光源的双自由曲面均匀照明设计方法
4区 物理与天体物理
激光与光电子学进展 Pub Date : 2023-01-01 DOI: 10.3788/lop221600
曾茂庭 Zeng Maoting, 楼俊 Lou Jun, 岑松原 Cen Songyuan, 高同瑞 Gao Tongrui
{"title":"基于扩展光源的双自由曲面均匀照明设计方法","authors":"曾茂庭 Zeng Maoting, 楼俊 Lou Jun, 岑松原 Cen Songyuan, 高同瑞 Gao Tongrui","doi":"10.3788/lop221600","DOIUrl":"https://doi.org/10.3788/lop221600","url":null,"abstract":"提出一种基于双自由曲面的均匀照明设计方法，根据几何光学理论和能量映射关系，设计了距高比为1的双自由曲面透镜。通过将扩展光源和透镜表面离散化，对扩展光源进行反向追迹构建新的双自由曲面。借助光学仿真软件模拟了光学性能，结果表明：在距离光源1000 mm处的目标面实现了半径为1000 mm的均匀圆形照度分布，照度均匀度达92.3%，该方法有效提升了基于扩展光源的目标面的照度均匀性，设计过程无需对自由曲面反馈优化，大大缩短设计时间，过程简易方便。","PeriodicalId":51502,"journal":{"name":"激光与光电子学进展","volume":"26 1","pages":"0"},"PeriodicalIF":0.0,"publicationDate":"2023-01-01","publicationTypes":"Journal Article","fieldsOfStudy":null,"isOpenAccess":false,"openAccessPdf":"","citationCount":null,"resultStr":null,"platform":"Semanticscholar","paperid":"135659380","PeriodicalName":null,"FirstCategoryId":null,"ListUrlMain":null,"RegionNum":4,"RegionCategory":"物理与天体物理","ArticlePicture":[],"TitleCN":null,"AbstractTextCN":null,"PMCID":"","EPubDate":null,"PubModel":null,"JCR":null,"JCRName":null,"Score":null,"Total":0}
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