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深度学习辅助水下光通信信号检测算法仿真及实验研究

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光子学报 2024年

关键词：光通信通断键控调制深度学习深度神经网络信号检测

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基于分段腐蚀的高功率包层光剥离器实验研究

激光与光电子学进展 2024年第13期 329-333页

作者：于珊唐吉龙万志强魏志鹏长春理工大学高功率半导体激光国家重点实验室长春理工大学中山研究院

为提高高功率光纤激光器的光束质量，降低制作成本，避免剥除包层光时出现异常高温，基于20/400μm的国产传能光纤，以低成本的玻璃蒙砂膏（TBS-307）为腐蚀剂，通过分段腐蚀法制备了长度为5 cm的5段分段式中心对称结构的包层光剥离器... 详细信息

为提高高功率光纤激光器的光束质量，降低制作成本，避免剥除包层光时出现异常高温，基于20/400μm的国产传能光纤，以低成本的玻璃蒙砂膏（TBS-307）为腐蚀剂，通过分段腐蚀法制备了长度为5 cm的5段分段式中心对称结构的包层光剥离器。在将包层光剥离器分别正向和反向接入测试系统的情况下，输入488 W泵浦光功率时，输出功率均只有15.3 W左右，功率衰减系数达15 dB。在没有水冷散热的条件下，剥离器的激光输入端的三段最高工作温度稳定在120℃左右，且整体温度分布比较均匀，没有发现明显的异常热点。上述内容表明所制作的包层光剥离器可以满足高功率光纤激光器的应用要求，达到降低成本，提高光束质量和稳定性的目的。

关键词：包层光剥离器光纤激光器分段腐蚀传能光纤

高分辨THz-TDS采集传输的嵌入式设计与优化

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电子测量与仪器学报 2024年

作者：张丹丹李璐璐顾健任姣姣李丽娟张霁旸陈奇长春理工大学光电工程学院长春理工大学光电测控与光信息传输技术教育部重点实验室长春理工大学中山研究院

为了满足太赫兹高分辨检测及实时处理需求，利用光电导天线产生和探测太赫兹时域光谱信号，基于现场可编程门阵列(field programmable gate array，FPGA)实现太赫兹时域光谱的采集、维纳滤波反卷积处理、传输和上位机显示等功能。将采... 详细信息

为了满足太赫兹高分辨检测及实时处理需求，利用光电导天线产生和探测太赫兹时域光谱信号，基于现场可编程门阵列(field programmable gate array，FPGA)实现太赫兹时域光谱的采集、维纳滤波反卷积处理、传输和上位机显示等功能。将采集到的太赫兹时域光谱数据进行维纳滤波反卷积处理，实现还原太赫兹信号、提高时间分辨率以及降噪的效果，将数据由以太网传输的方式传输到上位机进行实时显示，针对实际检测中太赫兹信号反卷积后脉宽较宽，提出在维纳滤波反卷积算法中引入与频率相关的函数对算法进行优化，使信号的脉宽变窄，提高检测精度。优化的维纳滤波反卷积算法处理结果相比于原始算法信噪比增加7 dB，脉宽降低0.2 ps，实现更高的检测分辨能力，算法在FPGA中实现，精度误差小于0.7%，处理效率提升14.29倍，并且减少后期上位机处理时间。

关键词：太赫兹现场可编程门阵列信号采集维纳滤波反卷积

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基于双PSD的三维测角传感器精度分析

红外与激光工程 2024年第2期53卷 98-108页

作者：赵文赫白杨杨王劲凯张立中长春理工大学机电工程学院吉林长春130022 长春理工大学空间光电技术国家地方联合工程研究中心吉林长春130022

在机载光电转台、多自由度摇摆台等系统中,对于一些运动体与基座间没有确定的回转轴的柔性支撑、并联支撑平台,需要考虑非接触三轴角度测量方法,目前大部分的光电非接触三轴角度测量方案系统复杂,占用空间大,无法适用于如机载、星载等... 详细信息

在机载光电转台、多自由度摇摆台等系统中,对于一些运动体与基座间没有确定的回转轴的柔性支撑、并联支撑平台,需要考虑非接触三轴角度测量方法,目前大部分的光电非接触三轴角度测量方案系统复杂,占用空间大,无法适用于如机载、星载等载荷对体积、质量敏感的场景。为此,文中提出了基于双位置敏感探测器(PSD)的非接触三轴角度测量方案,使用准直镜头汇聚、双面反射光楔反射,将光源在两片PSD上汇聚成像,利用PSD上的光斑位置坐标反解出三轴角度。描述了其工作原理以及传感器构成,分析了因两片PSD的相对位置偏移产生的误差,提出了对应补偿方法以减少焊装产生的PSD位置偏移对测量精度的影响。主要对采集的PSD模拟信号值的抖动噪声进行FIR滤波处理,分析了滤波器的相频响应特性,并在MCU中测量相位滞后时间以及滤波器的响应带宽,验证了该数字滤波器在系统内拥有较好的实时传输特性。自准直测量单元总质量为230 g,尺寸为50 mm×50 mm×50 mm。实验结果表明,34阶FIR滤波器将角度测量的误差减小至60%,在±2°测量范围内单轴测量时,方位角、俯仰角、横滚角的误差均方根分别为0.003°、0.007°、0.017°,组合测量时分别为0.006°、0.009°、0.021°,文中所提出的三维测角传感器精度较高,满足机载等场景的使用要求。

关键词：三轴姿态角度测量非接触测量位置敏感探测器滤波带宽响应频率

基于GAN改进的红外光与可见光图像融合算法研究

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电光与控制 2024年第6期31卷 42-46,73页

作者：鲁晓涵李洋贾耀东邰昱博徐宇长春理工大学长春130000

针对夜晚户外场景下,传统的单一鉴别器生成对抗网络(GAN)容易忽略红外光的亮度信息和边缘信息的问题,提出一种基于注意力机制与双鉴别器的红外光与可见光图像融合算法。首先,为了有针对性地获得红外光图像的目标信息和可见光图像的背景... 详细信息

针对夜晚户外场景下,传统的单一鉴别器生成对抗网络(GAN)容易忽略红外光的亮度信息和边缘信息的问题,提出一种基于注意力机制与双鉴别器的红外光与可见光图像融合算法。首先,为了有针对性地获得红外光图像的目标信息和可见光图像的背景纹理信息,在生成器网络中引入通道注意力机制;其次,使用双鉴别器的生成对抗网络,并设计一种新的鉴别器输入,在提高训练稳定性的同时更好地保留源图像信息;最后,损失函数设置为对抗损失、结构相似性损失和梯度损失,以约束鉴别器使其生成细节信息丰富的融合图像。在TNO数据集上的实验结果表明,所提算法得到的融合图像梯度变化更明显、边缘更加清晰,更符合人眼视觉效果。

关键词：图像融合红外光与可见光图像生成对抗网络注意力机制

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基于FPGA的道路标识检测系统设计

电子测量技术 2024年第4期47卷 113-119页

作者：王新伟丁红昌曹国华长春理工大学机电工程学院长春130022 长春理工大学重庆研究院重庆401135

为达到道路标识实时检测的要求,针对目前主流的目标检测算法在图像处理器上存在模型参数量大、实时性差、功耗大和成本高的问题,提出一种基于FPGA的道路标识实时检测方案。为减少参数量、提高检测速度,采用YOLOv3-tiny作为特征提取网络... 详细信息

为达到道路标识实时检测的要求,针对目前主流的目标检测算法在图像处理器上存在模型参数量大、实时性差、功耗大和成本高的问题,提出一种基于FPGA的道路标识实时检测方案。为减少参数量、提高检测速度,采用YOLOv3-tiny作为特征提取网络,进行权重参数的训练与优化;将模型浮点数参数量化为8位定点数,并将量化后的网络模型在FPGA上完成部署实验。实验结果表明,在Yolov3-tiny网络检测速率上,本系统对实验数据集的测试帧率可达到153 fps,功耗为4.92 W,峰值GOP/s为115GOP/s。该系统可以满足实时目标检测的要求,并且能够在低功耗的状态下实现系统的部署。

关键词：目标检测 YOLO 硬件加速 FPGA

基于WO_(3)-MoO_(3)和TiO_(2)/CdS复合电极的光电致变色器件

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精细化工 2024年第4期41卷 787-795页

作者：郑刘梦晗夏团结杨继凯彭兵兵长春理工大学重庆研究院重庆400000 上海航天控制技术研究所上海201100

以导电玻璃为基底,通过水热法制备WO_(3)-MoO_(3)薄膜,采用循环伏安、计时电量、计时电流、电化学阻抗测试方法对其电致变色性能进行测试;通过水热法结合连续离子层沉积法制备了TiO_(2)/CdS复合薄膜,采用线性循环伏安、瞬态光电流、透... 详细信息

以导电玻璃为基底,通过水热法制备WO_(3)-MoO_(3)薄膜,采用循环伏安、计时电量、计时电流、电化学阻抗测试方法对其电致变色性能进行测试;通过水热法结合连续离子层沉积法制备了TiO_(2)/CdS复合薄膜,采用线性循环伏安、瞬态光电流、透过率测试方法对其光电转换性能进行了测试。最后将性能最好的WO_(3)-MoO_(3)薄膜和TiO_(2)/CdS复合薄膜分别作为光电致变色器件的变色阴极、光阳极构建WO_(3)/MoO_(3)-TiO_(2)/CdS光电致变色器件。结果表明,与WO_(3)-TiO_(2)/CdS器件相比,WO_(3)/MoO_(3)-TiO_(2)/CdS光电致变色器件具有较大的光学调制范围(630nm处为41.99%)、更高的着色效率(35.787cm^(2)/C),且光电转换效率(0.126%)为WO_(3)-TiO_(2)/CdS器件(0.053%)的2.38倍。

关键词：水热法 WO_(3) MoO_(3) TiO_(2) 光电致变色器件功能材料

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基质VO_(4)^(3+)与掺杂离子Pr^(3+)荧光强度比的新型高灵敏度光学测温研究

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物理学报 2024年第9期73卷 263-270页

作者：严涌飚李霜丁双双张冰雪孙浩鞠泉浩姚露长春理工大学物理学院长春130022 长春理工大学国际纳米光子学与生物光子学联合研究中心吉林省纳米光子学与生物光子学重点实验室长春130022

目前,光学测温技术在传感、治疗、诊断和成像等领域取得了重大突破.但是,基于传统热耦合能级荧光强度比测温的灵敏度较低,限制了其进一步的发展.本文基于基质与掺杂离子间不同的温度依赖行为,提出了一种新型的具有高灵敏度的测温方案.首... 详细信息

目前,光学测温技术在传感、治疗、诊断和成像等领域取得了重大突破.但是,基于传统热耦合能级荧光强度比测温的灵敏度较低,限制了其进一步的发展.本文基于基质与掺杂离子间不同的温度依赖行为,提出了一种新型的具有高灵敏度的测温方案.首先,采用固相法成功合成了YVO_(4):Pr^(3+)荧光粉.然后,采用X射线衍射(XRD)、扫描电子显微镜和荧光分光光度计对样品的结构与发光特性进行表征.XRD结果表明Pr^(3+)成功掺入YVO_(4)基质.SEM结果表明样品为长方体形状微米晶颗粒,平均颗粒大小约为2.1μm.在320 nm激发下,YVO_(4):Pr^(3+)主要呈现出在440 nm附近的蓝光发射和606 nm的红光发射,发光峰不存在明显的重叠.基于VO_(4)^(3+)与Pr^(3+)的发光对温度的不同响应,实现了新的荧光强度比测温方案.测温范围为303—353 K,最大绝对灵敏度和相对灵敏度分别为0.651 K–1和3.112×10^(–2) K^(–1)@353 K,远高于传统的热耦合能级测温方案.这为设计具有优异温度灵敏度和信号可辨别性的自参考光学测温材料提供了一种有前景的途径.

关键词：发光特性光学测温荧光强度比温度灵敏度

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临近空间激光雷达自调焦接收系统设计

红外与激光工程 2024年第4期53卷 128-137页

作者：李英超张庆刘壮史浩东付强长春理工大学吉林省空间光电技术重点实验室吉林长春130022 长春理工大学光电工程学院吉林长春130022

针对临近空间激光雷达所使用的离轴抛物面反射镜在低温下会发生形变导致反射光耦合进光纤时效率下降的问题,通过研究自调焦技术,设计了自动补偿激光雷达组件,用于抵消温度对系统的影响。利用有限元法分析了接收系统在热载荷作用下的变形... 详细信息

针对临近空间激光雷达所使用的离轴抛物面反射镜在低温下会发生形变导致反射光耦合进光纤时效率下降的问题,通过研究自调焦技术,设计了自动补偿激光雷达组件,用于抵消温度对系统的影响。利用有限元法分析了接收系统在热载荷作用下的变形,获得镜面离散变形数据,使用Zernike多项式拟合镜面变形后的面形,通过光学设计软件模拟得出该激光雷达接收系统优化后的焦距变化与温度呈线性关系,经过光学设计软件确定补偿位置。使用温度自适应调整机构降低热变形带来的离焦量影响。分析结果表明,补偿后均方根半径从26.495μm下降至15.93μm,光斑半径减少39.9%,耦合效率提升至80%以上。

关键词：离焦调焦结构有限元分析耦合效率离轴抛物面反射镜