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基于粒子群算法的高均匀性水滴角测量光源研究

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激光与光电子学进展 2024年

作者：张嘉显王军曹召良苏州科技大学物理科学与技术学院苏州科技大学电子与信息工程学院中国科学院长春光学精密机械与物理研究所应用光学国家重点实验室

接触角测量设备中的光源均匀度直接影响液滴图像采集，间接影响接触角的测量结果，而国内接触角设备并未对此有系统的研究和设计。因此，为达到低成本和高均匀度的目的，本文利用粒子群优化算法并通过实际情况分析设计了一套最佳排列的... 详细信息

接触角测量设备中的光源均匀度直接影响液滴图像采集，间接影响接触角的测量结果，而国内接触角设备并未对此有系统的研究和设计。因此，为达到低成本和高均匀度的目的，本文利用粒子群优化算法并通过实际情况分析设计了一套最佳排列的光源模块和控制系统。最后用接触角标准片进行测量，对30°、60°、90°、120°的测量数据分别计算出方差、均方差和相对误差，并得到图片的灰度图，经与其他方法测出的数据相对比，结果说明该设计可信度高，可用于工业测量便携式接触角设备的光源部分。

关键词：光源系统设计改进的粒子群优化算法水接触角高照度均匀度

全圆锥入射下基于一维共振波导光栅的入射角调谐滤波器

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中国光学（中英文） 2024年第2期17卷 493-500页

作者：樊丽娜沙金巧曹召良苏州科技大学物理科学与技术学院江苏苏州215009

本文提出并展示了一种全圆锥入射下基于一维共振波导光栅的入射角调谐滤波器。通过优化光栅层厚度,使其能够在支持TE导模的同时抑制TM导模。本文设计的滤波器呈现出可调谐的单一反射峰,峰值反射率理论上可达100%。当入射角改变时,共振... 详细信息

本文提出并展示了一种全圆锥入射下基于一维共振波导光栅的入射角调谐滤波器。通过优化光栅层厚度,使其能够在支持TE导模的同时抑制TM导模。本文设计的滤波器呈现出可调谐的单一反射峰,峰值反射率理论上可达100%。当入射角改变时,共振波长可以由642.5 nm调节至484.6 nm。该反射峰是由一级衍射波与TE导模(基模)之间的共振效应所产生的。同样地,通过按比例增加光栅层的厚度和周期可实现应用于更高动态范围的可调谐滤波器。

关键词：可调谐滤波器共振波导光栅入射角全圆锥装配

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大气湍流对高分辨率遥感卫星的成像影响研究

中国光学（中英文） 2024年第1期17卷 167-177页

作者：毛红敏丁致雅杨燕燕江苏奇彭建涛曹楠胡立发曹召良苏州科技大学物理科学与技术学院江苏苏州215009 江苏省微纳热流技术与能源应用重点实验室江苏苏州215009 江南大学理学院江苏无锡214122 中国航天科技集团公司上海卫星工程研究所上海201109

遥感卫星在国防和民用探测等领域发挥着重要作用,而大气湍流严重影响高分辨率遥感卫星的成像质量。本文重点研究了遥感卫星对地探测时,相机口径、卫星轨高和大气湍流强度对空间相机成像质量的影响。首先,基于球面波传输模型和Kolmogoro... 详细信息

遥感卫星在国防和民用探测等领域发挥着重要作用,而大气湍流严重影响高分辨率遥感卫星的成像质量。本文重点研究了遥感卫星对地探测时,相机口径、卫星轨高和大气湍流强度对空间相机成像质量的影响。首先,基于球面波传输模型和Kolmogorov湍流理论,针对空对地探测湍流波前进行仿真。然后,分析畸变波前随相机口径、卫星轨高和大气相干长度的变化规律,并推导出普适公式。在此基础上,进一步推导出空间相机成像分辨率随相机口径、卫星轨高和大气相干长度变化的计算公式。最后,研究了大气湍流对空间相机调制传递函数(MTF)的影响,并以MTF=0.15为基准,仿真分析了MTF相对误差随相机口径、卫星轨高和大气相干长度的变化规律。本研究为高分辨率遥感卫星的设计、分析和评估提供理论依据。

关键词：高分辨率卫星大气湍流空对地观测成像质量

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基于液晶偏振光栅的大口径激光光束扫描系统

应用光学 2024年第3期45卷 557-567页

作者：刘禹彤曹宗新李子凡龚君豪毛红敏张大伟赵元安洪瑞金樊丽娜曹召良苏州科技大学物理科学与技术学院江苏微纳热流技术与能源应用重点实验室江苏苏州215009 上海理工大学光电信息与计算机工程学院上海200093 中国科学院上海光学精密机械研究所薄膜光学实验室上海201800

非机械式激光光束扫描系统具有体积小、重量轻、易集成等优势,在激光雷达、激光武器和激光通信等领域具有较大的应用前景,其通光口径决定着设备的工作距离、扫描精度和目标摧毁能力。基于液晶偏振光栅设计了一种全电控制的大口径激光光... 详细信息

非机械式激光光束扫描系统具有体积小、重量轻、易集成等优势,在激光雷达、激光武器和激光通信等领域具有较大的应用前景,其通光口径决定着设备的工作距离、扫描精度和目标摧毁能力。基于液晶偏振光栅设计了一种全电控制的大口径激光光束扫描系统。采用液晶偏振光栅和液晶空间光调制器的协同工作方式,实现光束的大角度连续扫描;设计了光束扫描系统,并重点分析了级联液晶偏振光栅组的控制策略,给出了具体控制方法。最后,进行了激光光束的初步扫描实验,实现了70 mm口径光束在−16.575°~16.575°的偏转。该研究结果为激光光束的非机械式扫描控制提供了技术支撑,并在大口径激光扫描系统应用方面进行了初步探索。

关键词：激光液晶偏振光栅非机械式扫描大口径级联控制

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基于掩模光刻的液晶波前校正器设计与制备

中国光学（中英文） 2024年第2期17卷 324-333页

作者：杜莹陈梅蕊刘禹彤曹宗新毛红敏李小平孙会娟曹召良苏州科技大学物理科学与技术学院江苏微纳热流技术与能源应用重点实验室江苏苏州215009 济源职业技术学院基础部河南济源454682 北京联合大学数理部北京100101

液晶波前校正器通常基于液晶显示器的工艺制备而成,因此其研制成本高、定制难度大。本文基于掩模光刻法制备液晶波前校正器,以实现液晶波前校正器的专用化、低成本研制。基于掩模光刻技术设计并制备了91像素的无源液晶驱动电极,并封装... 详细信息

液晶波前校正器通常基于液晶显示器的工艺制备而成,因此其研制成本高、定制难度大。本文基于掩模光刻法制备液晶波前校正器,以实现液晶波前校正器的专用化、低成本研制。基于掩模光刻技术设计并制备了91像素的无源液晶驱动电极,并封装成液晶光学校正单元。设计并制备了驱动连接电路板,实现了液晶光学驱动单元和驱动电路板的匹配对接。对液晶波前校正器响应特性进行检测。结果显示,其相位调制量为5.5个波长,响应时间为224 ms。利用Zygo干涉仪进行球面波的产生和静态倾斜像差的校正。结果显示,其可以产生正负离焦波前,且对水平倾斜像差校正后,Zernike多项式中第一项的值从1.18降至0.16,校正幅度达86%,实现了像差的有效校正。本文的研究工作可为液晶波前校正器的研制提供新思路,进而拓宽其应用领域和场景。

关键词：液晶波前校正器掩模光刻波前响应特性像差校正

基于改进Faster RCNN的水接触角测量方法研究

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激光与光电子学进展 2023年

作者：王慧王军曹召良中国科学院长春光学精密机械与物理研究所应用光学国家重点实验室苏州科技大学物理科学与技术学院

针对传统水接触角测量过程需要人工干预，导致测量结果精度低、可复现性差等问题，本文提出了一种基于改进Faster RCNN的水接触角测量方法。首先把Faster RCNN骨干网络VGG16替换为ResNet101，在其残差块末尾处添加注意力机制模型CBAM，... 详细信息

针对传统水接触角测量过程需要人工干预，导致测量结果精度低、可复现性差等问题，本文提出了一种基于改进Faster RCNN的水接触角测量方法。首先把Faster RCNN骨干网络VGG16替换为ResNet101，在其残差块末尾处添加注意力机制模型CBAM，增强网络提取特征的能力；其次融入特征金字塔网络（FPN），充分提取不同尺度下的特征信息，此外，引入Focal Loss损失函数来解决正负类样本不均衡的问题；最后对定位到的水滴进行边缘检测和角点提取，再利用迭代重加权最小二乘法（IRLS）拟合椭圆轮廓计算水接触角。实验结果表明，本文改进后的Faster RCNN目标检测算法与原算法相比，mAP提高了10.794%，速度提升了11FPS，水接触角测量结果平均标准偏差为0.109°。

关键词：图像处理水接触角特征金字塔网络注意力机制 Faster RCNN

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狄拉克半金属薄膜对近场热光伏性能的影响

苏州科技大学学报（自然科学版） 2022年第2期39卷 29-36页

作者：徐国定曹召良苏州科技大学物理科学与技术学院江苏苏州215009

提出了以狄拉克半金属(DSM)薄膜包覆的SiO_(2)为发射体、石墨烯与n型Si形成的肖特基结为热光伏电池的近场热光伏系统。从理论上讨论了DSM薄膜的厚度、费米能级、发射体的温度以及石墨烯的化学势、发射体与热光伏电池之间的真空间隙等参... 详细信息

提出了以狄拉克半金属(DSM)薄膜包覆的SiO_(2)为发射体、石墨烯与n型Si形成的肖特基结为热光伏电池的近场热光伏系统。从理论上讨论了DSM薄膜的厚度、费米能级、发射体的温度以及石墨烯的化学势、发射体与热光伏电池之间的真空间隙等参量对电池的输出电功率和转换效率的影响,获得了实现输出高功率和高转换效率的条件。

关键词：狄拉克半金属近场热光伏输出电功率转换效率

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电控量子点分子的时域量子关联退相干

中国光学(中英文) 2023年第5期16卷 1206-1215页

作者：谢佳凌严凯谭佳曹召良郝翔苏州科技大学物理科学与技术学院江苏省微纳热流技术与能源应用重点实验室江苏苏州215009

本文以与光腔耦合的电控量子点分子为研究对象,分析了量子点的时域量子关联退相干特性。基于可测量的Leg-gett-Garg不等式,研究光电混合系统的时域量子关联。测量不等式的违背性可以作为动态演化过程中时域量子关联的存在证据。调控电... 详细信息

本文以与光腔耦合的电控量子点分子为研究对象,分析了量子点的时域量子关联退相干特性。基于可测量的Leg-gett-Garg不等式,研究光电混合系统的时域量子关联。测量不等式的违背性可以作为动态演化过程中时域量子关联的存在证据。调控电子隧穿强度和光腔频率失谐有利于增强时域量子关联。发现,在空间量子关联值为零的区域内,不存在时域量子关联。当空间量子关联值较高时,量子点动力学演化存在Leggett-Garg不等式测量的最大程度违背现象。与之相反,在时域量子关联为零的时间段内,空间量子关联仍然存在。本文采用开放量子系统动力学方法研究环境效应对时域量子关联的影响。量子点的自发衰变和光腔泄漏抑制了时域量子关联。这些结果可用于混合量子系统的量子信息处理技术。

关键词：时域量子关联量子点分子 Leggett-Garg不等式混合量子系统

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液晶空间光调制器对真实人眼畸变波前的校正

光学精密工程 2009年第11期17卷 2651-2656页

作者：姜宝光穆全全曹召良李抄夏明亮宣丽中国科学院长春光学精密机械与物理研究所吉林长春130033 中国科学院研究生院北京100039

基于液晶空间光调制器波前调制量大,像素密度高,驱动电压低等优点,用液晶空间光调制器作为校正眼像差的关键元件,研制了用于人眼畸变波前探测和校正的自适应光学系统。介绍了液晶空间光调制器的波前调制原理,利用ZY-GO干涉仪测定了位相... 详细信息

基于液晶空间光调制器波前调制量大,像素密度高,驱动电压低等优点,用液晶空间光调制器作为校正眼像差的关键元件,研制了用于人眼畸变波前探测和校正的自适应光学系统。介绍了液晶空间光调制器的波前调制原理,利用ZY-GO干涉仪测定了位相调制和灰度级的关系曲线。分别用Hartman-Shack波前探测器和高分辨率液晶空间光调制器探测和校正人眼的波前畸变,对近视5m-1(500度)的人眼进行了自适应校正实验。校正后,系统的波前误差为0.086λPV和0.013λRMS,达到了系统的衍射极限,并可清晰地分辨眼底原来模糊的细胞。实验结果表明,液晶空间光调制器可以有效校正畸变波前,达到提高成像质量的目的。

关键词：自适应光学波前探测器液晶空间光调制器(LCSLM)