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光学信号Token引导的异源遥感变化检测网络

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遥感学报 2024年第1期28卷 88-104页

作者：刘秦森孙帮勇西安理工大学印刷包装与数字媒体学院西安710054 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西安710119

基于遥感图像中的光学信号检测出一定时间内特定区域的变化状态的遥感图像变化检测方法,在国防安全、环境监测、城市建设等领域具有重要应用价值。由于多时相异源图像在成像机理、光谱范围、空间分辨率等方面存在差异,现阶段异源遥感图... 详细信息

基于遥感图像中的光学信号检测出一定时间内特定区域的变化状态的遥感图像变化检测方法,在国防安全、环境监测、城市建设等领域具有重要应用价值。由于多时相异源图像在成像机理、光谱范围、空间分辨率等方面存在差异,现阶段异源遥感图像变化检测仍存在精度不够高、漏检和误检等问题,本文提出一种基于Transformer网络的异源变化检测网络框架,该框架能够利用不同类别的异源遥感图像获得准确的变化检测结果。首先,所提出检测网络为多时相遥感图像自适应生成对应的光学信号Token (光信Token);然后,以光信Token作为引导与对应图像块Token进行交互计算,从而对双时相序列特征进行变化分析,并且在交互学习过程中构建了差分放大模块以提高网络对特征间差分信息的提取精度;最后,利用多层感知机对输出的差分Token进行预测并分割出变化区域。采用Sardinia、Shuguang和Bastrop等3个不同类别的异源遥感图像数据集和Farmland同源高光谱图像数据集来验证本文提出的方法,结果证明在选取有限训练样本数据情况下,本文方法与现有主流变化检测方法相比,在多个客观指标以及主观视觉上都表现出先进性。

关键词：遥感异源图像变化检测多模态分析深度学习 Transformer

基于DMD调制的结构光照明超分辨和光切片显微技术研究进展

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激光与光电子学进展 2024年

作者：马旺千佳王思颖马睿李星党诗沛栗星柏晨但旦姚保利中国科学院大学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

将普通光学显微镜的均匀照明替换为光场具有空间结构分布的照明，可为显微镜增添超分辨和光切片的新功能。结构光照明显微技术（SIM）与传统宽场光学显微镜具有良好的结构兼容性，继承了传统光学显微镜非侵入、低光毒性、低荧光漂白、... 详细信息

将普通光学显微镜的均匀照明替换为光场具有空间结构分布的照明，可为显微镜增添超分辨和光切片的新功能。结构光照明显微技术（SIM）与传统宽场光学显微镜具有良好的结构兼容性，继承了传统光学显微镜非侵入、低光毒性、低荧光漂白、快速成像的优点。其高时空分辨率和三维光切片能力非常适合活体细胞或组织的观测，受到生物医学和光学界的持续关注。快速产生高对比度、高频率的结构光场并进行快速相移和旋转调控是SIM的核心技术。近年来基于数字微镜器件（DMD）调制的SIM（简称DMD-SIM）发展迅速，它利用DMD高刷新率、高光通量、偏振不敏感的优势，克服了传统器件如物理光栅和液晶空间光调制器在调控速度上的缺点。本综述首先介绍了SIM超分辨和光切片的基本原理，然后着重阐述了DMD-SIM通过光投影和光干涉产生结构光照明及调控光场的方法，对当前的DMD-SIM研究进展进行了归纳评述，总结了DMD-SIM的优缺点，最后对DMD-SIM面临的挑战和发展趋势进行了展望。

关键词：光学显微结构光照明显微超分辨光切片数字微镜器件(DMD)

基于DMD调制的结构光照明超分辨和光切片显微技术研究进展（特邀）

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激光与光电子学进展 2024年第6期 11-34页

作者：马旺千佳王思颖马睿李星党诗沛栗星柏晨但旦姚保利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中国科学院大学

将普通光学显微镜的均匀照明替换为光场具有空间结构分布的照明，可为显微镜增添超分辨和光切片的新功能。结构光照明显微（SIM）技术与传统宽场光学显微镜具有良好的结构兼容性，继承了传统光学显微镜非侵入、低光毒性、低荧光漂白、... 详细信息

将普通光学显微镜的均匀照明替换为光场具有空间结构分布的照明，可为显微镜增添超分辨和光切片的新功能。结构光照明显微（SIM）技术与传统宽场光学显微镜具有良好的结构兼容性，继承了传统光学显微镜非侵入、低光毒性、低荧光漂白、快速成像的优点。其高时空分辨率和三维光切片能力非常适合活体细胞或组织的观测，受到生物医学和光学界的持续关注。快速产生高对比度、高频率的结构光场并进行快速相移和旋转调控是SIM的核心技术。近年来基于数字微镜器件（DMD）调制的SIM(DMD-SIM)发展迅速，它利用DMD高刷新率、高光通量、偏振不敏感的优势，克服了传统器件如物理光栅和液晶空间光调制器在调控速度上的缺点。本综述首先介绍了SIM超分辨和光切片的基本原理，然后着重阐述了DMD-SIM通过光投影和光干涉产生结构光照明及调控光场的方法，对当前的DMD-SIM研究进展进行了归纳评述，总结了DMD-SIM的优缺点，最后对DMD-SIM面临的挑战和发展趋势进行了展望。

关键词：光学显微结构光照明显微超分辨光切片数字微镜器件

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基于时间相关单光子计数的彩色非视域成像

光子学报 2024年

作者：李薇薇张同意康岩薛瑞凯王晓芳梁锦涛李力飞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中国科学院大学

提出一种基于时间相关单光子计数和多波长激光照明的非视域成像方法，利用多波长激光探测的互补性能够复原出细节更加完整的非视域图像，并且与现有单波长时间相关单光子计数非视域成像方法相比，可同时获取到三维、彩色非视域成像结果... 详细信息

提出一种基于时间相关单光子计数和多波长激光照明的非视域成像方法，利用多波长激光探测的互补性能够复原出细节更加完整的非视域图像，并且与现有单波长时间相关单光子计数非视域成像方法相比，可同时获取到三维、彩色非视域成像结果，进一步拓展了非视域成像的信息维度。

关键词：非视域单光子探测多波长彩色成像飞行时间

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螺旋偏振矢量光束诱导的光学力矩研究

光子学报 2024年

作者：牛瑞欣高文禹张强张亚楠周源李曼曼徐孝浩严绍辉姚保利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中国科学院大学

基于时域有限差分法研究了微粒在螺旋偏振矢量光束中所受的自旋光力矩，以及光波长和微粒材料、尺寸对该力矩的影响。研究结果表明，该矢量光束能诱导使微粒自转的力矩；随着棒状粒子的尺寸增大，力矩量级呈现出先增大后减小的变化趋势... 详细信息

基于时域有限差分法研究了微粒在螺旋偏振矢量光束中所受的自旋光力矩，以及光波长和微粒材料、尺寸对该力矩的影响。研究结果表明，该矢量光束能诱导使微粒自转的力矩；随着棒状粒子的尺寸增大，力矩量级呈现出先增大后减小的变化趋势，棒状粒子在长度为1μm时，自旋光力矩值最大。此外，由于共振的影响，具有复杂几何结构（如六边形、手性结构）微粒所受的自旋光力矩值比棒状粒子至少大一个数量级，且随光波长的变化情况更为复杂，同时，力矩的方向也会随激发光波长和微粒尺寸发生改变，因此粒子的自旋现象更加丰富。该研究揭示了一种无需依赖光学角动量的光致微粒自转方法，补充了虚坡印廷动量对粒子旋转操控的研究，在光学微操纵领域有潜在应用价值。

关键词：螺旋偏振矢量光束虚坡印廷动量米氏粒子自旋光力矩

532 nm响应增强的AlGaAs光电阴极

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物理学报 2024年第11期73卷 368-376页

作者：王东智张益军李诗曼童泽昊唐嵩石峰焦岗成程宏昌富容国钱芸生曾玉刚南京理工大学电子工程与光电技术学院南京210094 微光夜视技术重点实验室西安710065 中国科学院长春光学精密机械与物理研究所长春130033

AlGaAs光电阴极具有响应速度快和光谱响应范围可调的特性,可被应用于水下光通信领域.为了解决AlGaAs发射层较低的光吸收限制其量子效率提高的问题,利用分布式布拉格反射镜(DBR)结构对特定波长光的反射作用,将透过光重新反射回发射层进... 详细信息

AlGaAs光电阴极具有响应速度快和光谱响应范围可调的特性,可被应用于水下光通信领域.为了解决AlGaAs发射层较低的光吸收限制其量子效率提高的问题,利用分布式布拉格反射镜(DBR)结构对特定波长光的反射作用,将透过光重新反射回发射层进一步提高吸收率,从而增强阴极在532 nm波长处的响应能力.通过求解一维连续性方程,建立了具有DBR结构的AlGaAs光电阴极光谱响应模型.采用时域有限差分法,分析了DBR结构中子层周期对数、子层材料以及发射层、缓冲层厚度对发射层吸收率的影响,对比了有无DBR结构AlGaAs光电阴极的光吸收分布.结果表明,周期对数为20、子层材料为Al_(0.7)Ga_(0.3)As/AlAs的DBR结构对532 nm光的反射效果最优.基于该DBR结构,发射层和缓冲层厚度分别为495 nm和50 nm时,发射层对532 nm光具有最佳吸收率.通过对外延生长的AlGaAs光电阴极进行激活实验,结果表明具有DBR结构的AlGaAs光电阴极在532 nm波长处的光谱响应率相比无DBR结构的AlGaAs光电阴极光谱响应率提升了约1倍.

关键词： AlGaAs光电阴极分布式布拉格反射镜光谱响应光吸收

振镜加工中的激光开关光延时轨迹补偿方法研究

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机械科学与技术 2024年

作者：侯尧华王晶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

受限于激光扫描振镜装置中反射镜片的机械运动性能，光束的偏转动态无法与激光的开启或关闭状态达到完全同步，影响了加工轨迹起始与终止位置的烧蚀均匀性，而现有基于大量工程经验设置的开光与关光延时参数并无法适应激光加工过程的精... 详细信息

受限于激光扫描振镜装置中反射镜片的机械运动性能，光束的偏转动态无法与激光的开启或关闭状态达到完全同步，影响了加工轨迹起始与终止位置的烧蚀均匀性，而现有基于大量工程经验设置的开光与关光延时参数并无法适应激光加工过程的精确调控需求。本文围绕扫描光束的加减速变化特性，提出了基于开关光延时距离的轨迹长度补偿方法。通过建立振镜起始与终止轨迹处的加减速运动学模型，拟合开关光延时参数与实际加工轨迹长度之间的函数关系，给出开关光延时参数设置及轨迹长度补偿计算方法。实验结果表明，该轨迹补偿方法的误差小于3 μm，满足起始与终止位置的烧蚀需求，且解决了拐角位置的轮廓偏差与烧蚀一致性问题，具有良好的实际应用价值。

关键词：激光扫描振镜延时控制轨迹补偿

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高精度定量相位显微成像方法研究

光学学报 2024年第2期44卷 24-35页

作者：闵俊伟郜鹏但旦郑娟娟于湘华姚保利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 西安电子科技大学物理学院陕西西安710071

定量相位显微成像在工业检测、生物医学和光场调控等领域具有重要的应用价值。常用的定量相位显微成像技术通过干涉的方法来获取相位的定量分布,干涉装置的稳定性、光学衍射极限的限制、相位再现时的解包裹问题、激光照明下的相干噪声,... 详细信息

定量相位显微成像在工业检测、生物医学和光场调控等领域具有重要的应用价值。常用的定量相位显微成像技术通过干涉的方法来获取相位的定量分布,干涉装置的稳定性、光学衍射极限的限制、相位再现时的解包裹问题、激光照明下的相干噪声,以及动态观测过程中的样品离焦等因素都会影响定量相位显微成像的分辨率和精度。本文围绕高精度定量相位显微成像中的上述关键问题展开研究,通过构建物参共路的同步相移数字全息显微结构实现稳定的实时测量;采用结构光照明的超分辨相位成像方法实现对微小物体的超分辨相位成像;利用双波长照明将纵向无包裹相位测量范围扩大到微米量级;使用低相干LED照明解决相干噪声问题;提出了基于结构光照明和双波长照明的数字全息显微自动调焦方法,可以满足对不同类型样品的长时间跟踪观测。

关键词：定量相位显微成像物参共路结构光照明相位解包裹自动调焦

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基于T型透镜排布的多频干涉系统设计及成像

光子学报 2024年第7期53卷 145-152页

作者：乔宇陈贵祥翟雨生刘罡何伟基陈钱南京理工大学光学前沿交叉研究中心南京210094 南京理工大学电子工程与光电技术学院南京210094 中国科学院西安光学精密机械研究所西安710119

为探究多频点采集对成像的影响,提出并搭建了一种T型透镜排布的多频干涉系统,该系统可以同时对二维光栅目标的多个空间频率进行采集。实验成功实现了二维光栅图像的重建,系统仿真得到的图像峰值信噪比(PSNR)为30.79 dB,实验重建图像PSNR... 详细信息

为探究多频点采集对成像的影响,提出并搭建了一种T型透镜排布的多频干涉系统,该系统可以同时对二维光栅目标的多个空间频率进行采集。实验成功实现了二维光栅图像的重建,系统仿真得到的图像峰值信噪比(PSNR)为30.79 dB,实验重建图像PSNR为27.95 dB,重建图像的整体结构未发生改变。成像系统的设计及成像的过程也为该技术的实际工程应用提供了指导和方向。

关键词：成像系统光子集成干涉成像透镜排布干涉成像图像重建