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增强现实3D显示的技术路径及产业化分析

激光与光电子学进展 2025年

作者：李颖泉华鉴瑜陈林森乔文苏州大学光电科学与工程学院

增强现实（Augmented reality, AR）三维显示（3D display）是面向未来“元宇宙”场景的关键技术。凭借高透明、真3D、自然交互等优点，AR-3D显示在赋能智慧医疗、智慧文旅、智慧交通、智能制造等创新应用方面具有广阔的前景。本文首先... 详细信息

增强现实（Augmented reality, AR）三维显示（3D display）是面向未来“元宇宙”场景的关键技术。凭借高透明、真3D、自然交互等优点，AR-3D显示在赋能智慧医疗、智慧文旅、智慧交通、智能制造等创新应用方面具有广阔的前景。本文首先回顾了现有AR-3D显示技术，并按照3D显示的不同实现方式进行分类，包括视差型AR-3D显示技术、多平面型AR-3D显示技术、光场型AR-3D显示技术。阐述了不同AR-3D显示技术的发展过程。最后，结合未来元宇宙场景应用，对AR-3D显示技术做出产业化分析。AR-3D显示的快速发展，对于我国抢占新型显示产业的技术制高点具有重要意义，本文旨在为这一领域的快速发展建言献策。

关键词：增强现实3D显示光场显示多平面显示双目视差

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介质微球超分辨光学成像:原理、技术与应用

北京工业大学学报 2025年第1期51卷 100-120页

作者：李红梅闫胤洲蒋毅坚北京工业大学机械与能源工程学院北京100124 北京工业大学物理与光电工程学院北京100124

光学显微技术在生物学、医学、材料学、精密测量学等领域扮演着至关重要的角色,为微纳尺度的探索提供了强大的工具。然而,传统光学显微系统受到衍射极限的制约,最大分辨率极限约为光波长的一半(λ/2)。近年来,突破衍射极限、实现更高成... 详细信息

光学显微技术在生物学、医学、材料学、精密测量学等领域扮演着至关重要的角色,为微纳尺度的探索提供了强大的工具。然而,传统光学显微系统受到衍射极限的制约,最大分辨率极限约为光波长的一半(λ/2)。近年来,突破衍射极限、实现更高成像分辨率成为显微成像领域的研究热点。介质微球透镜通过调控光场,能够将入射光束聚焦于微球底部的极窄区域形成光子纳米射流,打破了阿贝(Abbe)衍射极限,使出射光束半峰全宽小于λ/2。与其他超分辨成像技术相比,微球超分辨成像具有简单直接、无须荧光染料标记、实时成像、可与现有显微系统相兼容等优势,为学术研究和实际应用开辟了新的机遇。该综述首先介绍了介质微球超分辨光学成像原理;随后,详细分析了影响微球超分辨光学成像能力的关键因素,包括微球光学性质、适用环境以及可控性等;最后,探讨了微球超分辨光学成像技术在生物医学、半导体器件、纳米材料科学领域中的应用。此外,还展望了微球超分辨光学成像技术未来发展面临的主要挑战。

关键词：介质微球透镜超分辨成像光学纳米成像远场纳米显微镜光子纳米射流非荧光纳米显微镜

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单光机双焦面高像质AR-HUD光学系统自动化设计

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光学学报 2025年

作者：郭相辛牟达刘镐林刘丁萌张腾飞余杰长春理工大学光电工程学院长春理工大学光电测控技术研究所

由于常规汽车增强现实平视显示器(AR-HUD)存在单图像层单焦面显示，特殊面型优化设计困难，宽画幅下清晰度较低等问题，为此我们提出一种基于单像源双焦面双自由曲面AR-HUD成像系统设计方法，适配任意类型给定风挡。首先通过马吕斯定律... 详细信息

由于常规汽车增强现实平视显示器(AR-HUD)存在单图像层单焦面显示，特殊面型优化设计困难，宽画幅下清晰度较低等问题，为此我们提出一种基于单像源双焦面双自由曲面AR-HUD成像系统设计方法，适配任意类型给定风挡。首先通过马吕斯定律与折射定律求解点云包络信息，视场扩展求解满足相邻域连续条件后，数据拟合以光滑拼接多项式(SSP)进行表征构建初始架构，最后利用光程反馈迭代法对边缘视场进一步优化，确定最佳拟合系数。仿真结果表示在单光机投影下满足近场基础信息和远场宽画幅交互信息的同时显示，算法迭代优化效率高，并通过SSP表征曲面与传统XYP曲面对比表明系统波前误差和边缘视场MTF、网格畸变都得到明显改善。进一步证明了所提出的设计框架的可行性和优越性。

关键词：光学设计抬头显示器光学自由曲面优化方法双焦面

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曲线匹配矫正扩散网络的LDCT图像去噪

电子测量技术 2025年

作者：夏君陶颜明轩杨心齐张晓俊陶智苏州大学光电科学与工程学院

低剂量CT检查的使用极大减少了CT检查的辐射剂量，但却导致了CT图像中噪声增加和伪影增多等一系列问题，从而降低了图像质量和准确性，影响医生在诊断过程中的判断。而近年来生成式模型在解决这一问题上表现出了其优秀的性能，然而生成... 详细信息

低剂量CT检查的使用极大减少了CT检查的辐射剂量，但却导致了CT图像中噪声增加和伪影增多等一系列问题，从而降低了图像质量和准确性，影响医生在诊断过程中的判断。而近年来生成式模型在解决这一问题上表现出了其优秀的性能，然而生成模型在生成过程中仍存在着容易生成混淆和结构性不足的问题，为了解决这一问题，构建了一个条件扩散去噪网络模型，并在此基础上引入了可训练的曲线矫正模块来对不同噪声等级进行矫正处理，并入了联合损失函数。实验结果表明，所提出算法相较于对比算法取得了较优去噪结果，在数据集测试中得到了35.70和0.9128，在所选取方法中获得最优效果，同时在不同剂量的低剂量CT图像中取得了较好的泛化性，可以保持较优秀的降噪水平。

关键词：扩散模型曲线矫正低剂量CT 图像去噪

(K_(0.5)Na_(0.5))Nb_(1-x)Ta_(x)O_(3)铁电性的第一性原理研究

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原子与分子物理学报 2025年第4期42卷 138-146页

作者：褚新建雷博程刘晨曦刘纪博新疆科技学院信息科学与工程学院库尔勒841000 新疆大学物理科学与技术学院新疆固体物理与器件重点实验室乌鲁木齐830046 西安工业大学光电工程学院西安710032

随着铅基陶瓷的大量使用,造成了严重的环境和健康问题,为了能够找寻替代铅基陶瓷的材料,人们开始了对无铅陶瓷材料的探索.(K_(0.5)Na_(0.5))NbO_(3)材料由于其优异的铁电压电性能,成为了无铅陶瓷材料的代表,但是碱性组分在高温下的高挥... 详细信息

随着铅基陶瓷的大量使用,造成了严重的环境和健康问题,为了能够找寻替代铅基陶瓷的材料,人们开始了对无铅陶瓷材料的探索.(K_(0.5)Na_(0.5))NbO_(3)材料由于其优异的铁电压电性能,成为了无铅陶瓷材料的代表,但是碱性组分在高温下的高挥发性使其应用范围受到了极大的限制.基于这样的考虑,本文基于密度泛函理论的第一性原理方法,探究了(K_(0.5)Na_(0.5))Nb_(1-x)TaxO_(3)(x=0.125,0.25,0.375,0.5,0.625,0.75,0.875,1)九种体系的铁电性能,结果表明:随着Ta浓度的增加,晶格常数发生了突变,由此猜测KNN材料随着Ta浓度的增加,发生了正交-单斜的相变;Ta的掺入能够降低KNN材料的烧结难度,且随着Ta浓度的增加,形成难度逐渐降低;掺杂体系中,Ta-4f轨道与Na-3p,K-4p以及O-2s轨道电子发生了杂化,使导带底Nb-4d与Na-3p电子的态密度峰向高能区移动,禁带宽度呈现增加的趋势;在分析KNN材料铁电性作用机理时发现KNN的铁电极化类型是离子位移型极化,且在[001]方向上不具有极化能力.分析掺杂后各个体系的极化强度,发现随着Ta浓度的增加,极化强度逐渐降低,但是在低浓度掺杂时极化有向上增加的趋势,这可能是体系在低浓存在着正交与单斜的准同型相界(Morphotropic phase boundary,MPB)导致的,由此可以判断,低浓度掺杂有利于提高KNN材料的铁电性能.

关键词：第一性原理钙钛矿结果 KNN 铁电性

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多源信号视觉特征与胶囊图网络电机故障诊断

国防科技大学学报 2025年

作者：王东辉张晓飞郭晋远单恒国防科技大学空天科学学院湖南大学电气与信息工程学院

针对传统电机故障诊断方法依赖专业知识和经验，且在处理复杂数据时精度不高的问题，提出了结合彩色图像融合的对称点模式与多通道融合残差图胶囊网络（multichannel residual fusion graph capsule network，MCFRes-CapsGNN）的电机故... 详细信息

针对传统电机故障诊断方法依赖专业知识和经验，且在处理复杂数据时精度不高的问题，提出了结合彩色图像融合的对称点模式与多通道融合残差图胶囊网络（multichannel residual fusion graph capsule network，MCFRes-CapsGNN）的电机故障诊断方法。通过对称极坐标变换技术构建雪花图，并结合彩色多通道融合技术整合多传感器信号，生成彩色融合图像，以优化信号特征的视觉表征。利用超像素分割技术将图像划分为超像素块，并依据其纹理、颜色和距离特征构建图结构数据。使用MCFRes-CapsGNN模型对图结构数据进行处理，通过构建胶囊提取图数据特征，有效捕捉数据中的层次结构和复杂空间关系，增强特征学习能力。实验结果表明，所提方法在常规故障类型的诊断上准确率达到98.12%，优于其他智能故障诊断算法。

关键词：多通道融合故障诊断胶囊图神经网络对称点模式

一种超宽带大跨度高精细微波光子变频方法研究

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中国激光 2025年

作者：赵小龙周华李晋郑吉林蒲涛张鑫周函赵家奇孟宪帅刘淑雅陆军工程大学通信工程学院国防科技大学信息通信学院

传统电子变频技术存在频率、带宽受限、调谐难以及多频段变频系统复杂、电磁干扰强的问题，难以满足当前大带宽多频段变频需求。基于此，本研究提出一种结合电域精细灵活调谐和光域大跨度宽调谐的多通道并行联合优化方法，能够大幅降低... 详细信息

传统电子变频技术存在频率、带宽受限、调谐难以及多频段变频系统复杂、电磁干扰强的问题，难以满足当前大带宽多频段变频需求。基于此，本研究提出一种结合电域精细灵活调谐和光域大跨度宽调谐的多通道并行联合优化方法，能够大幅降低系统体积和复杂度，在无线通信、雷达系统、相控阵天线和电子战等诸多领域具备一定的应用潜力。首先，将双光频梳与信道化相结合提供多频变频本振源，通过高速光开关对变频本振通道的选择进行灵活切换和精准控制，随后，分别对信号光载波、本振光频梳进行载波抑制单边带调制实现信号调制以及梳齿精细频移，从而实现超宽带信号的大跨度、高精细变频。本结构使用Optisystem15.0进行仿真实验，实现了超宽带射频信号(3～5 GHz)的大跨度高精细变频，变频范围为10～70 GHz，覆盖C、Ku、K波段，可达EHF波段。此外，可对512 MSym/s QPSK信号、300 MSym/s 8PSK信号和200 MSym/s 16QAM信号变频至70 GHz，相对误差矢量大小分别为6.970%、7.509%和9.619%。该方法灵活简单，复杂度低，能够应用于卫星转发器、射频通信网络和电子侦察系统等诸多领域。

关键词：微波光子微波变频双光频梳信道化滤波光开关

基于SwinTransCAD的高效多尺度注意解码的甲状腺结节分割方法

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激光与光电子学进展 2025年

作者：王韵澎姚劲草徐栋郝翔浙江大学光电工程学院浙江省肿瘤医院超声医学科中国科学院杭州医学研究所

随着深度学习技术在医学图像处理中的广泛应用，精确的甲状腺分割对于疾病诊断和治疗具有重要意义。本研究提出了一种融合Swin Transformer和多尺度注意解码机制的SwinTransCAD模型，充分挖掘甲状腺的细节，实现甲状腺精确分割。本文首... 详细信息

随着深度学习技术在医学图像处理中的广泛应用，精确的甲状腺分割对于疾病诊断和治疗具有重要意义。本研究提出了一种融合Swin Transformer和多尺度注意解码机制的SwinTransCAD模型，充分挖掘甲状腺的细节，实现甲状腺精确分割。本文首先简述甲状腺疾病的临床需求和传统分割方法的局限，之后分析Swin Transformer的技术特征及其在医学图像处理中的应用前景，进而详细介绍SwinTransCAD模型结构和多尺度注意解码策略。通过对比实验，验证模型在不同数据集上的泛化能力及其在各项评估指标上的优势。实验结果显示，该研究所提出的方法相较现有技术具有显著的性能提升，为甲状腺疾病的预诊断和辅助治疗提供了有力的技术支持。

关键词：甲状腺结节分割多尺度注意解码深度学习医学图像处理

高浓度PbBr2钝化的PbS量子点及其光电特性研究

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光学学报 2025年

作者：常莎莎秦睿李庆马韬李梦林文帅杜宇轩邓立儿刘欢西安工业大学光电工程学院陕西省薄膜技术与光学检测重点实验室西安交通大学仪器科学与技术学院精密微纳制造技术全国重点实验室

胶体量子点（CQDs）是一种新型半导体纳米材料，硫化铅（PbS）胶体量子点因其制造成本低，溶液可加工和可调节光谱范围等优势已成为光电探测器制造中最有前途的新材料之一，小尺寸PbS量子点通过混合卤化铅的配体交换方法在光电器件中取... 详细信息

胶体量子点（CQDs）是一种新型半导体纳米材料，硫化铅（PbS）胶体量子点因其制造成本低，溶液可加工和可调节光谱范围等优势已成为光电探测器制造中最有前途的新材料之一，小尺寸PbS量子点通过混合卤化铅的配体交换方法在光电器件中取得了优异的性能。然而，随着PbS CQDs直径的增加，原有小尺寸混合卤化铅配体所用比例不能完全钝化大尺寸量子点的（100）面，这将引入深度缺陷，使器件性能下降。本文展示了一种较高PbBr2浓度的配体交换方法，以充分钝化具有1550 nm吸收峰的大尺寸PbS CQDs。随着PbBr2浓度（0.01M～0.06M）的增加，缺陷被有效钝化，暗电流降低。当浓度为0.04M PbBr2时，所制备的器件表现出最佳的性能，在1550nm处的响应度和比探测率分别为324.256mA/W和2.03×1011Jones，外量子效率为25.77%，器件的上升时间为240μs，下降时间为180μs。这种配体交换方法为获得高性能的红外光电探测器提供了方案。

关键词： PbS量子点液相配体交换 PbBr 浓度光电探测器