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一种基于反谐振结构的三能级掺钕激光光纤设计

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物理学报 2024年第14期73卷 121-126页

作者：许海琛付士杰田浩盛泉史伟姚建铨天津大学精密仪器与光电子工程学院光电信息技术教育部重点实验室天津300072

900 nm掺钕光纤激光器可广泛应用于生物医学诊断、激光检测和光谱分析等领域.钕离子在1060 nm波段四能级跃迁的增益竞争,严重限制了900 nm三能级掺钕光纤激光器输出功率的提升.本文设计了一种纤芯直径为27μm的大模场掺钕实芯双层反谐... 详细信息

900 nm掺钕光纤激光器可广泛应用于生物医学诊断、激光检测和光谱分析等领域.钕离子在1060 nm波段四能级跃迁的增益竞争,严重限制了900 nm三能级掺钕光纤激光器输出功率的提升.本文设计了一种纤芯直径为27μm的大模场掺钕实芯双层反谐振光纤,用于产生高功率900 nm激光.通过在有源光纤中引入双层反谐振单元结构,并对光纤结构参数和折射率分布进行优化,模拟结果表明光纤在880—913 nm波段基模损耗小于0.1 dB/m,高阶模式损耗大于10 dB/m,同时在1060 nm波段所有模式损耗达到100 dB/m.本文提出的掺钕实芯反谐振光纤在900 nm高功率光纤激光器和放大器等领域具有广泛的应用前景.

关键词：实芯反谐振光纤掺钕光纤大模场面积光纤单模光纤

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用于多通道单分子定位的高精度图像配准方法

物理学报 2024年第6期73卷 374-385页

作者：林丹樱龚振权黄黎琳聂梦娇于斌屈军乐深圳大学物理与光电工程学院光电子器件与系统教育部/广东省重点实验室深圳518060

单分子定位技术可以绕过光学系统的衍射限制,在生物样品的单粒子追踪和超分辨显微成像中得到了广泛应用.多通道单分子定位采用多个成像通道,可以实现对不同目标的同时追踪或多色超分辨成像,也可以提升单粒子追踪的轴向深度或实现更高的... 详细信息

单分子定位技术可以绕过光学系统的衍射限制,在生物样品的单粒子追踪和超分辨显微成像中得到了广泛应用.多通道单分子定位采用多个成像通道,可以实现对不同目标的同时追踪或多色超分辨成像,也可以提升单粒子追踪的轴向深度或实现更高的定位精度和密度.但各通道图像间的差异会影响协同定位或定量分析,因此图像配准是其图像数据预处理的关键环节;且由于单分子定位精度高,其对多通道图像配准精度的要求也很高.现有技术一般采用基于控制点的配准方法,且多采用复杂而精密的方式来获取基准物网格图像用于定位得到控制点对,以实现高精度图像配准,对样品或实验设备要求高,难以直接推广.为此,本文基于局部非线性变换和误匹配点剔除,发展了一种可以直接采用随机分布荧光珠样品作为基准物的高精度图像配准方法,通过在特征匹配和变换模型参数估计的过程中对控制点进行监测和迭代筛选,以剔除因单分子定位不准确或精度差而导致未精确匹配的控制点对,从而消除以随机分布荧光珠样品作为基准物时对于控制点准确获取和精确匹配所带来的不良影响,同时采用基于局部加权平均的二阶多项式拟合进行变换模型参数估计,以更好地适用于不同通道间存在局部非线性形变的情形.结果表明,采用该方法只需要3次迭代,就可以将未准确定位和精确匹配的控制点对找到并剔除,从而实现更准确的变换模型参数估计,将配准精度提高一个数量级,在图像局部非线性形变情况严重的正交像散双通道单分子定位成像系统中实现了约6 nm的配准精度.

关键词：单分子定位多通道成像图像配准误匹配点剔除

氮磷钾肥配施对薏苡不同部位籽粒灌浆结实特性的影响

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中国生态农业学报（中英文） 2024年第3期32卷 405-420页

作者：刘敏曾涛魏盛付敬锋程乙刘代铃宋碧贵州大学农学院贵阳550025 贵州省药用植物繁育与种植重点实验室贵阳550025 贵州省粮油作物分子育种重点实验室贵阳550025 贵州省高等学校功能农业重点实验室贵阳550025

探明氮、磷、钾肥不同配比对薏苡不同部位籽粒灌浆结实特性的影响,可为薏苡高效施肥技术模式提供理论和技术支持。以‘贵薏1号’为材料,采用“3414”设计,应用Richards方程对不同氮磷钾肥配施下薏苡5个部位(上、中、下1、下2和下3部位)... 详细信息

探明氮、磷、钾肥不同配比对薏苡不同部位籽粒灌浆结实特性的影响,可为薏苡高效施肥技术模式提供理论和技术支持。以‘贵薏1号’为材料,采用“3414”设计,应用Richards方程对不同氮磷钾肥配施下薏苡5个部位(上、中、下1、下2和下3部位)籽粒灌浆过程的影响进行了研究。结果表明:1)与不施肥处理相比,施用氮磷钾肥可延长薏苡上、中、下1、下2和下3部位籽粒灌浆速率达最大时需要的天数和籽粒活跃灌浆期,提高灌浆速率达最大值时的粒重、平均灌浆速率和最大灌浆速率,进而提高薏苡结实特性。2)氮磷钾肥配施显著提高薏苡中部和下1部粒重,在单因素肥效间表现为N>K>P,在双因素肥效互作间表现为PK>NP>NK,但过量施用氮磷钾肥会使粒重有所下降,结实特性显著变差。3)相关性分析表明,上、中、下1、下2和下3部位籽粒的千粒重与籽粒结实率、充实度、平均灌浆速率和最大灌浆速率呈正相关。4)拟合肥料与薏苡千粒重效应函数方程,得出薏苡N、P_(2)O_(5)、K_(2)O的最优推荐施肥范围分别为135.51~270.99 kg·hm^(-2)、75.00~150.50 kg·hm^(-2)、56.25~112.51 kg·hm^(-2)。氮磷钾肥配施显著影响薏苡不同部位籽粒灌浆结实特性,适当比例的氮磷钾肥配合施用既可以显著促进籽粒灌浆、缩小部位间差异,又可以提高结实率和粒重。在薏苡生产中,氮肥对薏苡籽粒灌浆结实特性影响最大,钾肥次之,磷肥影响最小。

关键词：薏苡氮磷钾配施籽粒部位灌浆特性

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无机材料飞秒激光3D打印技术研究进展(特邀)

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中国激光 2024年第12期51卷 206-226页

作者：侯郑为刘少峰林琳涵李正操孙洪波清华大学材料学院先进材料教育部重点实验室北京100084 清华大学精密仪器系精密测试技术及仪器全国重点实验室北京100084 吉林大学电子科学与工程学院集成光电子学国家重点实验室吉林长春130012

飞秒激光三维(3D)打印具有无掩模、高精度、高分辨率、真三维制造等特点,在复杂微纳3D结构制造上难以替代,基于双光子聚合打印技术,已经在微机电、微纳光电、微纳光子等复杂器件制备上展现出巨大的应用前景。随着共混掺杂技术及新型无... 详细信息

飞秒激光三维(3D)打印具有无掩模、高精度、高分辨率、真三维制造等特点,在复杂微纳3D结构制造上难以替代,基于双光子聚合打印技术,已经在微机电、微纳光电、微纳光子等复杂器件制备上展现出巨大的应用前景。随着共混掺杂技术及新型无机光敏材料的发展,高无机功能材料占比的飞秒激光3D打印为高性能器件制备提供了更多的可能性,极大拓展了微纳3D制造的应用能力。围绕近年来基于无机材料体系的飞秒激光3D打印方法,从无机组分工艺、激光打印能力、无机功能材料体系及应用等方面总结现有飞秒激光3D打印微纳器件应用、发展前景及面临的挑战,并展望飞秒激光打印无机3D微纳结构的新材料、新方法、新应用。

关键词：激光技术飞秒激光 3D打印纳米技术无机材料功能材料

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透明导电材料研究进展

材料导报 2024年第6期38卷 72-84页

作者：张聪梁柄权王晓峰陈新亮侯国付赵颖张晓丹南开大学光电子薄膜器件与技术研究所太阳能转换中心天津300350 南开大学天津市光电子薄膜器件与技术重点实验室天津300350

近年来,透明导电材料(Transparent conductive materials, TCM)作为触摸屏、液晶显示器(LCD)、智能窗、太阳电池(Solar cells)、发光二极管(LED)等先进光电子器件中的关键组件,其作用尤其重要。氧化铟锡(ITO)薄膜具有优异的光学和电学性... 详细信息

近年来,透明导电材料(Transparent conductive materials, TCM)作为触摸屏、液晶显示器(LCD)、智能窗、太阳电池(Solar cells)、发光二极管(LED)等先进光电子器件中的关键组件,其作用尤其重要。氧化铟锡(ITO)薄膜具有优异的光学和电学性能,是光电器件中应用广泛的透明导电材料。然而,铟元素的稀缺性、易碎性以及沉积过程中对底层薄膜的潜在损坏限制了其在未来新型光电子器件中的应用。开发适应高性能光电器件应用的TCM成为当前研究的重点。本文综述了透明导电氧化物、超薄金属和金属网格、介质层/金属/介质层(Dielectric/metal/dielectric, DMD)、碳纳米管和石墨烯等类型的TCM光电性能、应用领域、近年来相应的研究策略和重要成果、面临的挑战以及未来发展方向。

关键词：透明导电材料透明导电氧化物超薄金属和金属网格纳米材料

基于局部信噪比阈值调节的分光谱去相关光学相干断层扫描血管造影方法

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光学学报 2024年第5期44卷 143-152页

作者：王露桐汪毅徐玉帅娄世良蔡怀宇陈晓冬天津大学精密仪器与光电子工程学院光电信息技术教育部重点实验室天津300072

在基于强度信息的光学相干断层扫描血管造影(OCTA)技术中,去相关映射被广泛应用,但该方法易受噪声影响,尤其是对于低信噪比区域,噪声会使帧间高相关的静态组织信号呈现出高去相关性,与血流信号的高去相关值混叠,从而会降低微血管图像的... 详细信息

在基于强度信息的光学相干断层扫描血管造影(OCTA)技术中,去相关映射被广泛应用,但该方法易受噪声影响,尤其是对于低信噪比区域,噪声会使帧间高相关的静态组织信号呈现出高去相关性,与血流信号的高去相关值混叠,从而会降低微血管图像的成像质量。本文提出了一种基于局部信噪比动态阈值调节的分光谱振幅去相关方法,首先探讨了图像局部信噪比与静态体素去相关值的关系及影响因素,并以分频谱处理数据的方式削弱轴向运动伪影并加强血流信息,然后依据图像局部信噪比与静态体素去相关的关系调整设定阈值,用以判定区分动静态体素,阈值以下的去相关值视为静态体素,结合Sigmoid函数予以抑制。采用该算法在高信噪比的皮肤数据和低信噪比的视网膜数据处理中均能取得较好的效果:皮肤enface图像信噪比提升约4 dB;视网膜enface图像的对比度相较其他算法优势明显,相比于未进行静态抑制的分频谱振幅去相关造影(SSADA)方法,enface图像的对比度提升了0.0182。可见该方法能够有效地抑制微血管图像中的静态体素噪声,提升图像对比度和血管可视性,有利于疾病的诊断和评估。

关键词：光学相干层析血管造影分频谱相关映射法信噪比引导

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基于双螺旋相位板的单目三维编码成像

光学学报 2024年第9期44卷 77-92页

作者：张越蔡怀宇盛婧汪毅陈晓冬天津大学精密仪器与光电子工程学院光电信息技术教育部重点实验室天津300072

提出一种能够同时获得场景深度信息并实现景深拓展的成像方法。通过在相机的光瞳处引入双螺旋相位调制,将深度信息编码在图像中,使用端到端的深度学习技术对成像过程进行反演,最终得到景深拓展的图像和深度图。分析了相位板参数和物距... 详细信息

提出一种能够同时获得场景深度信息并实现景深拓展的成像方法。通过在相机的光瞳处引入双螺旋相位调制,将深度信息编码在图像中,使用端到端的深度学习技术对成像过程进行反演,最终得到景深拓展的图像和深度图。分析了相位板参数和物距对成像性能的影响,讨论了在给定的深度范围内合理选择相位板参数的方法。在NYU Depth V2数据集的深度范围内进行了仿真,深度估计相对误差最低可达8.3%,景深拓展后图像的峰值信噪比(PSNR)和结构相似度(SSIM)最高分别可达35.254 dB和0.960,所提方法与传统光学系统相比景深可拓展数十倍以上,并且结果证明了缩小探测范围和增大物距可提升平均深度估计精度。针对闸机人脸识别等潜在的应用场景,以1.1~1.32 m为探测范围搭建了实物系统,在真实场景中深度估计的相对误差为2.2%,所提方法相比传统光学系统景深拓展约10倍。本文方法仅需在传统成像系统中加入一块相位板即可同时实现场景的深度估计和景深拓展功能,在低成本三维成像和检测领域具有一定的应用潜力。

关键词：成像系统计算成像单目深度估计景深拓展双螺旋相位板点扩散函数

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氟化镁微瓶腔光频梳光谱分析及优化

物理学报 2024年第3期73卷 107-115页

作者：郭状欧阳峰卢志舟王梦宇谭庆贵谢成峰魏斌何兴道南昌航空大学光电信息感知技术与仪器江西省重点实验室南昌330063 重庆联合微电子中心硅基光电子中心重庆401332 中国空间技术研究院西安分院西安710000

氟化镁微腔光频梳具有体积小、功耗低、光谱覆盖范围广、色散可调控的优势,在光通信、中红外光谱等领域有着潜在应用前景.本文研究了氟化镁回音壁模式微瓶腔平台产生的光频梳光谱特性.为了优化氟化镁微瓶腔光频梳的光谱分布,利用有限元... 详细信息

氟化镁微腔光频梳具有体积小、功耗低、光谱覆盖范围广、色散可调控的优势,在光通信、中红外光谱等领域有着潜在应用前景.本文研究了氟化镁回音壁模式微瓶腔平台产生的光频梳光谱特性.为了优化氟化镁微瓶腔光频梳的光谱分布,利用有限元法迭代求解了瓶腔结构在不同曲率和轴向模式下的二阶色散及高阶色散,通过分步傅里叶法求解非线性薛定谔方程仿真了不同轴向模式激励下的光频梳光谱演变过程.结果表明,在最佳曲率半径下通过低阶轴向模式激励可以实现宽带范围的近零反常色散调谐,而高阶轴向模式将导致微瓶腔呈现弱正常色散.在低阶轴向模式下较弱的反常色散使光频梳的带宽得到展宽,证明了三阶色散和负的四阶色散可以展宽克尔孤子光频梳;在高阶轴向模式下弱正常色散抑制了克尔光频梳的产生,拉曼光频梳占主导地位.在适宜的泵浦条件下通过调控微瓶腔的轴向模式可以实现克尔孤子光频梳和拉曼光频梳的选择性激发.本文工作的开展将为氟化镁微腔色散设计及宽带克尔孤子光频梳、拉曼光频梳实验调控提供指导意义.

关键词：光学微腔微瓶腔轴向模式色散光频梳

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基于云模型综合相似度的电力物联网关键技术综合评价

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上海交通大学学报 2024年第1期58卷 19-29,I0001页

作者：陈连福钟海旺谭振飞阮广春清华大学电力系统及发电设备控制和仿真国家重点实验室电机工程与应用电子技术系北京100084

目前电力物联网关键技术应用的综合评价具有单评价对象的特点,传统评价方法无法适用.为全面评价电力物联网项目建设水平和运营成效,在综合考量电力物联网不同建设和运营阶段及其关键要素基础上,建立电力物联网关键技术综合评价指标体系... 详细信息

目前电力物联网关键技术应用的综合评价具有单评价对象的特点,传统评价方法无法适用.为全面评价电力物联网项目建设水平和运营成效,在综合考量电力物联网不同建设和运营阶段及其关键要素基础上,建立电力物联网关键技术综合评价指标体系,根据其单评价对象场景的特点,提出基于云模型综合相似度的评价模型.通过对逼近理想解排序方法的改造构建单评价对象的决策矩阵,提出以兼顾云模型的形状-距离综合相似度为度量,表征逼近理想解排序方法的相对贴近度,进而实现对单评价对象的精准评价.应用所提方法综合评价某电力物联网示范工程,验证了所提综合评价体系和评价方法的客观性与全面性.

关键词：电力物联网指标体系云模型云模型相似度逼近理想解排序方法