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基于BBO晶体的电光取样探测技术在近红外少周期激光脉冲探测中的应用

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激光与光电子学进展 2024年第13期61卷 312-318页

作者：王婧仪李强爽孙长明杜海伟南昌航空大学测试与光电工程学院江西南昌330063 南昌航空大学无损检测技术教育部重点实验室江西南昌330063

基于数值计算研究了β相偏硼酸钡(即β-BaB_(2)O_(4),BBO)晶体在近红外波段的电光取样探测技术的频率响应,分析了基于不同厚度的BBO晶体电光取样探测技术探测近红外少周期激光脉冲过程中引起的脉冲畸变,包括中心频率的频移和带宽的变化... 详细信息

基于数值计算研究了β相偏硼酸钡(即β-BaB_(2)O_(4),BBO)晶体在近红外波段的电光取样探测技术的频率响应,分析了基于不同厚度的BBO晶体电光取样探测技术探测近红外少周期激光脉冲过程中引起的脉冲畸变,包括中心频率的频移和带宽的变化,并给出0.9~2.1μm范围内激光脉冲带宽改变量和中心波长改变量与晶体厚度的具体关系。结果表明,当晶体厚度为10μm时经电光取样探测的少周期激光脉冲的带宽和中心波长改变量均在0.1%以内;增大晶体厚度,则二者改变量增大;当晶体厚度为200μm时,探测的带宽变窄20%,中心波长改变量在6%以内。本文结果可以为扩展电光取样探测技术到近红外波段提供理论参考,也为强场物理中少周期激光脉冲的探测和定标提供一定的帮助。

关键词：电光取样 β-BaB_(2)O_(4)晶体近红外少周期激光脉冲

基于混沌自适应权重改进蛇优化算法的光伏电池参数提取

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激光与光电子学进展 2024年第15期61卷 323-331页

作者：朱洪林肖文波周恒李欣蕊南昌航空大学科技学院江西共青城332020 江西省光电检测技术工程实验室江西南昌330063

针对光伏电池单二极管参数的提取中,蛇优化算法收敛速度慢、收敛精度低、易于陷入局部最优的问题,提出一种混沌自适应权重改进蛇优化算法。混沌的初始化以及自适应权重的设置可动态地改善算法在寻找食物、战斗、交配中的比例。通过对比... 详细信息

针对光伏电池单二极管参数的提取中,蛇优化算法收敛速度慢、收敛精度低、易于陷入局部最优的问题,提出一种混沌自适应权重改进蛇优化算法。混沌的初始化以及自适应权重的设置可动态地改善算法在寻找食物、战斗、交配中的比例。通过对比不同光强和温度下理论与实验伏安数据,验证了改进算法的有效性。结果表明,相比于蛇优化算法,改进算法在收敛速度方面提高约219.7%,精度提高约58.40%,稳定性提高约49.57%。且发现光强对光生电流的影响比温度大,温度对反向饱和电流、串联电阻、并联电阻、理想因子的影响比光强大。

关键词：光伏电池单二极管模型蛇优化算法混沌自适应权重参数提取

正余弦变换和双调滤波相结合的剪切散斑干涉图像去噪方法

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中国光学（中英文） 2024年第2期17卷 435-443页

作者：吴荣陆阳欧阳爱国南昌航空大学测试与光电工程学院江西南昌330063 华东交通大学机电与车辆工程学院江西南昌330013

剪切散斑干涉是一种非接触式、全场高精度光学变形测量技术,由于环境等因素导致采集的散斑条纹图像存在大量随机噪声,进而影响测量精度。传统去噪方法在滤除噪声的同时,容易导致条纹边缘信息的丢失甚至破坏。针对该问题,本文提出基于正... 详细信息

剪切散斑干涉是一种非接触式、全场高精度光学变形测量技术,由于环境等因素导致采集的散斑条纹图像存在大量随机噪声,进而影响测量精度。传统去噪方法在滤除噪声的同时,容易导致条纹边缘信息的丢失甚至破坏。针对该问题,本文提出基于正余弦变换和双调滤波相结合的剪切散斑干涉图像去噪方法。该方法首先对相位条纹图进行正余弦变换获得两幅图像,其次对这两幅图像分别运用双调滤波方法进行去噪,最后将滤波后的两幅图像合并为最终的相位条纹图。实验结果表明:经本文方法滤波后的相位图散斑抑制指数为0.999,平均保持指数为2.995,证明该方法较传统去噪方法能更好地改善相位图质量,且能较大程度地保留相位条纹的细节及边缘信息。

关键词：剪切散斑干涉光学测量去噪双调滤波

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光伏电池及阵列的老化故障研究

实验室研究与探索 2024年第2期43卷 60-64,131页

作者：肖文波章文龙李欣蕊南昌航空大学科技学院江西共青城332020 江西省光电检测技术工程实验室南昌330063

为研究光伏电池及阵列老化故障原因,建立故障辨识模型。单晶硅(砷化镓)电池老化前后理论拟合与实验数据全局均方根误差均小于0.11 mA (0.59 mA),表明了模型的可靠性。以此为依据,研究了二极管理想因子n、串联电阻R_(s)和并联电阻R_(sh)... 详细信息

为研究光伏电池及阵列老化故障原因,建立故障辨识模型。单晶硅(砷化镓)电池老化前后理论拟合与实验数据全局均方根误差均小于0.11 mA (0.59 mA),表明了模型的可靠性。以此为依据,研究了二极管理想因子n、串联电阻R_(s)和并联电阻R_(sh)对单晶硅(砷化镓)电池最大输出功率P_(max)影响,发现两种电池P_(max)随n和R_(s)增加而下降,随着R_(sh)增加而增加;n对两电池影响很小且基本一致;R_(s)和R_(sh)对硅电池影响大,原因在于砷化镓电池抗老化能力强。研究了4×4 BL、HC、TCT、NS硅阵列P_(max)与其中单电池n、R_(s)、R_(sh)的关系,发现P_(max)与n、R_(s)、R_(sh)的变化趋势与上述一致;R_(s)影响下阵列P_(max)的降序为BL>HC>TCT=NS。研究结果对于光伏电池及阵列的老化故障判断提供了理论指导。

关键词：光伏电池光伏阵列模型老化故障性能分析

基于光流与多尺度上下文的图像序列运动遮挡检测

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自动化学报 2024年第9期50卷 1854-1865页

作者：冯诚张聪炫陈震李兵黎明南昌航空大学测试与光电工程学院南昌330063 中国科学院自动化研究所模式识别国家重点实验室北京100190 南昌航空大学信息工程学院南昌330063

针对非刚性运动和大位移场景下运动遮挡检测的准确性与鲁棒性问题,提出一种基于光流与多尺度上下文的图像序列运动遮挡检测方法.首先,设计基于扩张卷积的多尺度上下文信息聚合网络,通过图像序列多尺度上下文信息获取更大范围的图像特征... 详细信息

针对非刚性运动和大位移场景下运动遮挡检测的准确性与鲁棒性问题,提出一种基于光流与多尺度上下文的图像序列运动遮挡检测方法.首先,设计基于扩张卷积的多尺度上下文信息聚合网络,通过图像序列多尺度上下文信息获取更大范围的图像特征;然后,采用特征金字塔构建基于多尺度上下文与光流的端到端运动遮挡检测网络模型,利用光流优化非刚性运动和大位移区域的运动检测遮挡信息;最后,构造基于运动边缘的网络模型训练损失函数,获取准确的运动遮挡边界.分别采用MPI-Sintel和KITTI测试数据集对所提方法与现有的代表性方法进行实验对比与分析.实验结果表明,所提方法能够有效提高运动遮挡检测的准确性和鲁棒性,尤其在非刚性运动和大位移等困难场景下具有更好的遮挡检测鲁棒性.

关键词：图像序列遮挡检测深度学习多尺度上下文非刚性运动

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单级虚像相位阵列光谱仪应用于角膜及晶状体二维成像光谱色散率研究(特邀)

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激光与光电子学进展 2024年第1期61卷 461-470页

作者：何兴道许锦刘明轩史久林南昌航空大学江西省光电信息科学与技术重点实验室江西南昌330063 北京航空航天大学仪器科学与光电工程学院北京100191 南昌航空大学无损检测技术教育部重点实验室江西南昌330063

基于单级虚像相位阵列(VIPA)的布里渊散射光谱信号检测技术具有结构简单、光通量高的特点,在透明生物组织弹性快速检测方面具有优势。眼角膜和晶状体是典型的透明组织,但由于单级VIPA光谱仪中布里渊信号易被弹性散射淹没,限制了其信噪... 详细信息

基于单级虚像相位阵列(VIPA)的布里渊散射光谱信号检测技术具有结构简单、光通量高的特点,在透明生物组织弹性快速检测方面具有优势。眼角膜和晶状体是典型的透明组织,但由于单级VIPA光谱仪中布里渊信号易被弹性散射淹没,限制了其信噪比和分辨率的提高,成为临床进一步应用的技术瓶颈。针对这一问题,从理论和实验两方面探究了提升单级VIPA布里渊光谱检测系统性能的方法。利用VIPA的傍轴近似色散模型,理论分析了柱面透镜前准直光束的半径、柱透镜焦距、球面透镜焦距和VIPA倾斜角度对单级VIPA光谱仪色散率的影响。研究结果表明,影响色散率的主要因素是球面透镜焦距、VIPA倾斜角度和探测器分辨率。在实际测试系统中,对一种变焦镜头与高分辨CMOS相机结合的信号接收装置进行有效的参数设计与系统匹配,实现了色速率与散射信号强度的平衡,优化了光谱仪系统各项参数,提升了该检测系统的性能。应用该单级VIPA光谱仪,实现了猪眼角膜和晶状体二维频移成像。该研究结果对于单级VIPA光谱仪在临床诊疗领域的应用具有重要意义。

关键词：布里渊散射虚像相位阵列色散率频移

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基于耦合腔类电磁诱导透明的气体传感研究

中国激光 2024年

作者：谢显龙刘波徐文斌王梦宇南昌航空大学测试与光电工程学院光电信息感知技术与仪器江西省重点实验室南昌航空大学无损检测教育部重点实验室散射辐射全国重点实验室

电磁诱导透明（Electromagnetically Induced Transparency,EIT）效应在当前光学通信、光脉冲储存和量子信息处理等领域有着丰富的应用价值，而耦合腔因其高局域化光场、可调控性强、结构简单等优点成为研究电磁诱导透明的极佳介质。本... 详细信息

电磁诱导透明（Electromagnetically Induced Transparency,EIT）效应在当前光学通信、光脉冲储存和量子信息处理等领域有着丰富的应用价值，而耦合腔因其高局域化光场、可调控性强、结构简单等优点成为研究电磁诱导透明的极佳介质。本文基于耦合模理论探究了耦合腔作为类电磁诱导透明激发介质的可行性和优越性。利用时域有限差分法仿真实现了耦合腔中类EIT效应的激发，并对工业上常见气体进行选择性检验，最后探究了耦合腔的间距对其类EIT激发情况及气体传感灵敏度和检测极限性能的影响。类EIT被激发时灵敏度有所降低但基本稳定且能达到205.166 nm/RIU，检测极限LOD值达到了7.46×10-4RIU，相对于未激发时优化了4.16倍。结果表明耦合腔可为电磁诱导透明提供优势平台，为实现易调控和高性能的光学传感器件提供了新的思路。

关键词：电磁诱导透明耦合腔微腔气体传感检测极限

基于数据采集卡及电子负载的太阳能电池伏安特性测试系统

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中国测试 2024年第2期50卷 79-84页

作者：雷剑鹏肖邦治肖文波吴华明刘伟庆陈文浩南昌航空大学无损检测技术教育部重点实验室江西南昌330063 南昌航空大学江西省光电检测技术工程实验室江西南昌330063 南昌大学工程建设学院江西南昌330031

为低成本高速测量太阳能电池伏安特性,设计一套基于数据采集卡(DAQ)及金属-氧化物半导体场效应晶体管电子负载(MOS)的测量系统。该系统硬件主要包括DAQ、MOS以及采样电阻等,软件主要包括数据采集模块、数据分析处理模块、数据存储模块... 详细信息

为低成本高速测量太阳能电池伏安特性,设计一套基于数据采集卡(DAQ)及金属-氧化物半导体场效应晶体管电子负载(MOS)的测量系统。该系统硬件主要包括DAQ、MOS以及采样电阻等,软件主要包括数据采集模块、数据分析处理模块、数据存储模块等。对测量系统研究有三点结论。第1点是系统测量结果与Keithley 2400源表对比,它们之间全局相对误差约为9.5%;与电阻箱负载测量结果对比,它们之间最大功率点相差约17%;说明系统测量精度较高。第2点是发现MOS管电子负载无法实现零阻值负载,但可在电池最大功率点附近做到几乎连续电阻变化;管子型号影响测量结果,且开态电阻大的MOS管测量误差大。采样电阻应选择小的但不能无穷小,因为当使用小的采样电阻时导线电阻将对测量结果严重影响。第3点是采用Matlab/Simulink建模和拟合实验数据时,可获得电池短路电流、反向饱和电流及二极管理想因子,弥补系统固有缺点。

关键词：数据采集卡 MOS管太阳能电池 I-V曲线

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荧光掺杂增益的微瓶腔光谱特性研究

中国激光 2024年

作者：雷进杰郭状王梦宇谢成峰魏斌史久林张磊张巍巍南昌航空大学测试与光电工程学院光电信息感知技术与仪器江西省重点实验室南昌航空大学无损检测教育部重点实验室中国科学技术大学精密机械与精密仪器系

本文制作了一种荧光掺杂增益的微瓶腔，研究了它的光谱特性。通过紫外固化胶与罗丹明B荧光染料配比制备出瓶长为760μm、腔轴中心最大直径为382μm的回音壁模式荧光微瓶腔，通过光纤锥耦合测试系统与空间光路激发系统对制备的荧光微瓶... 详细信息

本文制作了一种荧光掺杂增益的微瓶腔，研究了它的光谱特性。通过紫外固化胶与罗丹明B荧光染料配比制备出瓶长为760μm、腔轴中心最大直径为382μm的回音壁模式荧光微瓶腔，通过光纤锥耦合测试系统与空间光路激发系统对制备的荧光微瓶腔进行谐振现象测量，结果表明，所制备的微瓶腔品质因子Q值为4.57×10～4，自由光谱范围为1.21nm，且当紫外固化胶与罗丹明B溶液的质量配比为8:2、光路与光纤探头夹角为45°时能够产生强烈的荧光谐振效应。所提出的荧光掺杂增益的微瓶腔是制备简单、结构紧凑、灵敏度高的传感灵敏器件，且在有机激光器领域也有良好的应用前景。

关键词：掺杂增益微瓶腔荧光光谱回音壁模式谐振