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融合多尺度特征的蜗杆表面缺陷检测

光学精密工程 2024年第11期32卷 1746-1758页

作者：王蕾郭文平陈欣慰夏珉华中科技大学光学与电子信息学院湖北武汉430070

为了改善蜗杆齿顶表面缺陷检测依赖人工检测,检测效率低下以及检测成本高昂的现状,对基于机器视觉的自动化检测方法展开研究。设计了蜗杆缺陷采集系统,针对不同缺陷发生率不同提出了数据增广策略。在YOLOv7的基础上改进算法,针对不同缺... 详细信息

为了改善蜗杆齿顶表面缺陷检测依赖人工检测,检测效率低下以及检测成本高昂的现状,对基于机器视觉的自动化检测方法展开研究。设计了蜗杆缺陷采集系统,针对不同缺陷发生率不同提出了数据增广策略。在YOLOv7的基础上改进算法,针对不同缺陷的尺寸分布差异,引入渐进特征金字塔重构颈部网络,提升模型的多尺度特征融合能力;为减少蜗杆非缺陷位置对检测结果的干扰,引入注意力机制进一步加强模型的缺陷关注能力;最后改进回归损失函数为SIOU,在网络训练中加入考虑标注框和预测框的方向,进一步提升网络的检测精度。通过对比消融实验证明了上述改进的有效性。在参数量下降20.7%的情况下,文本所提出的算法相较于YOLOv7算法精度提升了3.3%;和YOLOR,YOLOv5m等多种算法相比,本算法的检测性能最优,基本满足蜗杆表面缺陷自动化检测需求。

关键词：机器视觉表面缺陷 YOLOv7 特征金字塔

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大带宽光信号探测技术研究进展(特邀)

光学学报 2024年第13期44卷 1-17页

作者：李仑刘赛阳龚绎天张驰张新亮华中科技大学武汉光电国家研究中心光学与电子信息学院湖北武汉430074 湖北光谷实验室湖北武汉430074

传统时域探测技术对光电探测器和模数转换器的带宽要求较高,面临着测量分辨率及测量信息完整度的挑战。基于傅里叶域的测量方案被陆续提出,通过全光频率-时间转换技术将受限的频率带宽转换到不受限的时间维度,突破大带宽光信号实时测量... 详细信息

传统时域探测技术对光电探测器和模数转换器的带宽要求较高,面临着测量分辨率及测量信息完整度的挑战。基于傅里叶域的测量方案被陆续提出,通过全光频率-时间转换技术将受限的频率带宽转换到不受限的时间维度,突破大带宽光信号实时测量的带宽限制。回顾了大带宽光信号探测技术的研究进展,分析了各方案的原理及应用场景,并对目前存在的应用限制提出了解决思路与技术方案。

关键词：光通信大带宽光信号探测高速光通信傅里叶域测量

高重复频率、高功率高次谐波极紫外光源进展及应用

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中国激光 2024年第7期51卷 3-21页

作者：魏子娟高熙泽孟翔宇李政言张庆斌兰鹏飞陆培祥华中科技大学光学与电子信息学院湖北武汉430074 华中科技大学物理学院湖北武汉430074 华中科技大学武汉光电国家研究中心湖北武汉430074 湖北光谷实验室湖北武汉430074

超短超强激光脉冲驱动的高次谐波是一种极紫外到软X射线波段的光源,具有指向性好、时空相干性高、亮度高等优点。高次谐波不但是在阿秒时间尺度上研究电子动力学的基础,而且其各类技术优点也使之成为一种有效的桌面型极紫外相干光源,在... 详细信息

超短超强激光脉冲驱动的高次谐波是一种极紫外到软X射线波段的光源,具有指向性好、时空相干性高、亮度高等优点。高次谐波不但是在阿秒时间尺度上研究电子动力学的基础,而且其各类技术优点也使之成为一种有效的桌面型极紫外相干光源,在集成电路制造在线检测、材料科学、生物医药等领域中具有广泛应用。然而,受限于传统钛蓝宝石固体飞秒激光的平均功率和高次谐波传播过程中的转换效率,目前高次谐波极紫外光源的平均功率亟待提高。介绍了高重复频率、高平均功率高次谐波极紫外光源的产生方式及其应用。首先介绍了光纤、固体、啁啾光学参量放大器等新型高重复频率、高平均功率飞秒激光驱动源在高次谐波产生方面的研究进展,之后讨论了激光高次谐波在弱电离气体介质中的宏观传播效应和相位匹配条件。在此基础上,介绍了高平均功率高次谐波极紫外光源在成像检测方面的应用。

关键词：非线性光学高次谐波极紫外光源飞秒激光器极紫外成像检测

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高兼容性亚码元级激光通信/测距一体化系统

红外与激光工程 2024年第8期53卷 186-193页

作者：翟政豪王宜州黎景王亮戴潇潇刘陈杨奇华中科技大学光学与电子信息学院湖北武汉430074 金银湖实验室湖北武汉430040

随着全社会的数字化转型,空天地一体化信息网络被迅速布局,对卫星间的多调制格式的高速相干光通信和高精度测距的需求愈加迫切。基于相干光通信,提出了一种低成本、低复杂度、高精度的通信/测距一体化系统,通过在相干光通信系统中间隔... 详细信息

随着全社会的数字化转型,空天地一体化信息网络被迅速布局,对卫星间的多调制格式的高速相干光通信和高精度测距的需求愈加迫切。基于相干光通信,提出了一种低成本、低复杂度、高精度的通信/测距一体化系统,通过在相干光通信系统中间隔插入特定的测距数据帧,并利用改进的并行数字时钟恢复(CDR)算法,由其中的鉴相模块提取相位偏差信息,无需消耗额外的硬件资源即可实现高精度测距,由此满足卫星上低功耗、低重量和小尺寸的需求。此外,该系统可兼容不同相干光调制格式,包括OOK、BPSK和QPSK以及不同传输速率的相干光通信链路,体现出了高兼容性。提出的系统在现场可编程门阵列(FPGA)上进行实验验证,在625 Mbps和1 Gbps的BPSK信号下进行通信/测距实验。实验结果表明,码元持续时间为1.6 ns和1 ns,测距精度达到码元时长的2.25%和4.74%,测距精度分别为11 mm和14 mm,达到亚码元量级。通过所提出的通信/测距一体化系统,解决了现有测距系统通用性较差,复杂度较高的问题,提升了系统的灵活性。

关键词： FPGA 时钟恢复高精度测距相干光通信

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超表面全息术：动态显示、加密、成像及其他

中国激光 2024年第17期 45-71页

作者：吴泽晖滕智琳许可范旭浩王星儿熊伟高辉华中科技大学武汉光电国家研究中心华中科技大学光学与电子信息学院湖北光谷实验室

全息术能够完整记录和再现光的波前，在众多领域中有着广泛的应用。但传统全息器件存在小视场、低分辨率和多级次串扰等缺点，限制了全息术的发展。超表面作为一种由人工亚波长结构组成的新型光学器件，具有操纵光场振幅、相位和偏振等... 详细信息

全息术能够完整记录和再现光的波前，在众多领域中有着广泛的应用。但传统全息器件存在小视场、低分辨率和多级次串扰等缺点，限制了全息术的发展。超表面作为一种由人工亚波长结构组成的新型光学器件，具有操纵光场振幅、相位和偏振等多维物理参量的能力，在光场调控的功能与性能方面能够超越传统全息器件。介绍了超表面全息术的概念，总结了超表面全息术在显示、加密和成像等方面的应用，最后对超表面全息术未来的应用前景进行了展望。

关键词：超表面计算全息显示成像加密

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大带宽光信号探测技术研究进展

光学学报 2024年

作者：李仑刘赛阳龚绎天张驰张新亮华中科技大学武汉光电国家研究中心&光学与电子信息学院光谷实验室

随着第五代移动通信技术的商用，全球网络数据流量呈爆炸式增长；同时超快激光技术的发展，脉冲宽度实现了飞秒甚至是阿秒量级的突破。光通信高级调制格式和多维度复用技术的广泛应用，将高速信号的分析复杂性推到了新的高度，这对于探... 详细信息

随着第五代移动通信技术的商用，全球网络数据流量呈爆炸式增长；同时超快激光技术的发展，脉冲宽度实现了飞秒甚至是阿秒量级的突破。光通信高级调制格式和多维度复用技术的广泛应用，将高速信号的分析复杂性推到了新的高度，这对于探测技术的带宽、速率及探测信息维度都提出了更高的要求。传统基于时域探测的技术对光电探测器和实时示波器的带宽要求较高，其测量方案也面临着测量分辨率及测量信息完整度的挑战。因此基于傅里叶域的测量方案被陆续提出，通过全光转换技术将有限的频率转换到无限的时间轴上，实现大带宽实时测量。本文回顾了大带宽光信号探测技术的研究进展，全面综述了各方案的原理分析及应用场景，并对目前存在的应用限制提出了解决思路与技术方案。

关键词：大带宽高速光通信全光场测量傅里叶域测量

金红石TiO_(2)纳米线忆阻器的制备及阻变存储机制

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材料导报 2024年第13期38卷 43-49页

作者：余志强徐佳敏韩旭陈诚曲信儒唐锦孙子君徐智谋广西科技大学电子工程学院广西柳州545006 华中科技大学光学与电子信息学院武汉光电国家研究中心武汉430074

本工作采用简单高效的一步水热法工艺制备了具有一维有序结构的金红石TiO_(2)纳米线阵列,设计了Au/TiO_(2)/FTO器件结构的金红石TiO_(2)纳米线忆阻器,系统研究了器件的阻变存储特性和存储机制,构建了器件基于氧空位迁移的非线性阻变存... 详细信息

本工作采用简单高效的一步水热法工艺制备了具有一维有序结构的金红石TiO_(2)纳米线阵列,设计了Au/TiO_(2)/FTO器件结构的金红石TiO_(2)纳米线忆阻器,系统研究了器件的阻变存储特性和存储机制,构建了器件基于氧空位迁移的非线性阻变存储机制模型。结果表明,Au/TiO_(2)/FTO结构金红石TiO_(2)纳米线忆阻器具有非易失性的双极性阻变存储特性,器件的阻变开关比可以稳定地保持在10^(2)以上。此外,器件在低阻态时满足线性的欧姆导电特性,在高阻态时服从陷阱控制的空间电荷限制电流传导机制,而器件的阻变存储行为则遵循基于氧空位迁移的非线性离子迁移阻变存储机制,研究结果表明金红石TiO_(2)纳米线忆阻器在下一代非易失性存储器方面具有重要的应用潜力。

关键词： TiO_(2)纳米线忆阻器非易失性氧空位

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大带宽光信号探测技术研究进展（特邀）

光学学报 2024年第13期 9-25页

作者：李仑刘赛阳龚绎天张驰张新亮华中科技大学武汉光电国家研究中心光学与电子信息学院湖北光谷实验室

传统时域探测技术对光电探测器和模数转换器的带宽要求较高，面临着测量分辨率及测量信息完整度的挑战。基于傅里叶域的测量方案被陆续提出，通过全光频率-时间转换技术将受限的频率带宽转换到不受限的时间维度，突破大带宽光信号实时... 详细信息

传统时域探测技术对光电探测器和模数转换器的带宽要求较高，面临着测量分辨率及测量信息完整度的挑战。基于傅里叶域的测量方案被陆续提出，通过全光频率-时间转换技术将受限的频率带宽转换到不受限的时间维度，突破大带宽光信号实时测量的带宽限制。回顾了大带宽光信号探测技术的研究进展，分析了各方案的原理及应用场景，并对目前存在的应用限制提出了解决思路与技术方案。

关键词：光通信大带宽光信号探测高速光通信傅里叶域测量

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基于等几何拓扑优化的柔性机构设计

机械工程学报 2024年第1期60卷 137-148页

作者：许洁高杰肖蜜高亮中国地质大学(武汉)机械与电子信息学院武汉430074 华中科技大学航空航天学院武汉430074 华中科技大学数字制造装备与技术国家重点实验室武汉430074

等几何分析能够将几何建模的基函数与结构数值分析的形函数统一,从而得到高精度的结构数值分析结果。面向柔性机构,提出了一种基于等几何拓扑优化的柔性机构设计方法:通过NURBS基函数和Shepard函数构造增强密度分布函数,该函数的高阶连... 详细信息

等几何分析能够将几何建模的基函数与结构数值分析的形函数统一,从而得到高精度的结构数值分析结果。面向柔性机构,提出了一种基于等几何拓扑优化的柔性机构设计方法:通过NURBS基函数和Shepard函数构造增强密度分布函数,该函数的高阶连续性可确保优化结构边界的光滑清晰;然后根据密度分布函数建立柔性机构的等几何拓扑优化模型;最后,将该方法应用于柔性机构设计。通过算例结果可知,等几何拓扑优化方法特有的计算原理可提高数值计算的精度和效率,能有效避免由网格依赖、棋盘格现象等产生的边界问题,确保了优化结构均具有较好的光滑性和连续性,验证了提出的方法能有效避免柔性机构的铰链现象。

关键词：拓扑优化等几何分析柔性机构密度分布函数