2018, 29(10):1039-1045.
摘要:提出了一种基于双光源与双相移光纤光栅(DPS- FBG)的可调谐微波光子滤波器。双光源经过相 位调制后,利用DPS-FBG的反射模式中的两超窄陷波分别对两相位调制光信号的边带进行抑 制,实现相 位调制至强度调制的转换。通过调节两光源的中心波长可以实现单通带与双通带之间的切换 ,实现单通带 的中心频率可调以及3dB带宽可调,实现双通带频率同时可调或者单独可调。建立了理论模 型并进行了数 值分析,最后通过实验进行了验证。实现了滤波器通带的3dB带宽由180MHz增加为319MHz,中心频率从1GHz到7GHz可调。
刘家喜 , 沈骁 , 霍加磊 , 蔡宇 , 胡二涛 , 韦玮
2018, 29(10):1046-1052.
摘要:基于GG-IAG光纤理论模型,设计了掺Nd3+ 磷酸盐GG-IAG光纤玻璃材料配方;采用管棒法制备了GG-IAG光纤 预制棒,在530℃下拉制了不同直径(200μ m-500μm)的掺Nd磷酸盐GG-IAG大模场光纤;测试了光纤的光谱 参 数与增益性能,然而,由于光纤存在模式泄漏损耗,导致其增益性能不高。为了提高GG-IA G光纤的增益性能,采 取磁控溅射方法,分别在芯径为130μm、160μm和200μm的GG-IAG光纤包层表面蒸镀200 nm的Ag膜作为全反射膜, 使得泵浦光被束缚在光纤中,从而提高了光纤的泵浦效率。实验结果表明,在光纤参数相同 的情况下,镀Ag膜后光 纤的放大效率分别为50%、41.88%、24.33%;而未镀Ag膜光纤的放大效率分别为26.87%、22.8%、 15.87%。说明光 纤表面镀膜能够显著改善GG-IAG光纤的增益性能,研究结果对GG-IAG光纤的应用具有指导 意义。
2018, 29(10):1053-1057.
摘要:为了提高振动传感器对加速度信号测量的灵敏度 ,本文提出了一种新型的基于悬臂梁和滑动杆结 合的光纤光栅振动加速度传感器。详细阐述了传感器的结构和工作原理,并推导了传感器固 有频率和灵敏 度的理论公式。最后通过振动台测试了传感器的固有频率和灵敏度,并和光纤光栅仅沿光纤 轴向上受力的 实验数据进行了比较。实验结果表明,传感器频率响应曲线的平坦区域在10~38Hz之间,传感器的固有频 率为62Hz,灵敏度为52.8pm/g。与光纤光栅 仅沿光纤轴向受力的实验相比较,加速度灵敏度提高了70.8%。
丁和胜 , 殷磊 , 袁兆林 , 黄文登 , 帅春江 , 邓建平
2018, 29(10):1058-1063.
摘要:为了发展高性能、低成本和结构简单的ZnO紫外 光探测器。在本文中,利用溶液法,制备出ZnO 纳米颗粒,采用透射电子显微镜(TEM)、X射线衍射仪(XRD)、紫外-可见分光光度计和荧光 光谱仪,分别 研究了ZnO纳米颗粒的形貌、晶相结构和光学特性。结果显示:样品呈球形状的颗粒,尺寸 分布在6~8.5nm 之间,平均粒径为7.1nm,为六方纤锌矿结构。发现ZnO纳米颗 粒的陡峭吸收边出现在370nm附近,在390nm 处出现一个很强的近带边发射峰和一宽泛的可见光发光带。此外,利用制备的ZnO纳米颗粒 ,旋涂在刻蚀 有叉指电极的FTO(SnO2:F)上,制备出紫外光探测器,测试了它在暗态和365 nm紫外光照下的电流-电压(I-V) 和电流-时间(I-t)特性。结果表明:紫外光探测器的灵敏度、光响应度、响 应时间、恢复时间分别为62.4(在 -3.5V处),13.6A/W(在+5V处), 15s。另外,它的光响应机理主要由于ZnO纳米 颗粒表面吸附的氧起主导作用。
2018, 29(10):1064-1068.
摘要:全光波长转换器(AOWC)是全光通信网络的关 键器件,它是实现光波长路由的必要手段。本文提出了一种 基于硫系光纤交叉相位调制的波长转换方案。将信号光和探测光同时输入普通硫系光纤产生 XPM,然后用光带通滤波器(BPF) 滤得转换光的单个边带,从而实现相位-强度转换,还原出数字信号。本文详细分析了系统 的工作原理,并通过仿真,验证了 方案的可行性。该方案只需1m长度的光纤就能产生显著的XPM,对输入光信号峰值功率的要 求低,信号光可由40 Gb/s的归 零码数字信号驱动MZM调制获得,而不需要特殊的高功率超短脉冲激光。波长在1550 nm处的转换光信号眼图性能良好, 与原始信号相比,只有大约1dB的功率代价。该系统的波长转换的距离可达25 nm。该方案实现简单,不需要因为色散对硫 系光纤做特殊处理,适合于高速光传输系统,具有极大的应用前景。
2018, 29(10):1069-1073.
摘要:高温固相法合成了共掺Si4+的LiGa5O 8:Cr3+长余辉材料,采用X射线衍射、荧光光谱、余辉发射光 谱、余辉衰减曲线和热释光对样品分别进行了表征,并分析了Si掺杂对LiGa5O8:Cr 3+发光性能的影响。结 果表明,所合成的LiGa5O8:Cr3+,Si4+材料能产生近红外长余辉发射,主 发射峰位于717nm,归属于Cr3+的2E→4A 2 跃迁,共掺Si4+能显著提高余辉性能。掺杂浓度为0.25时,样 品的初始发光强度提高了3倍,余辉性能最佳, 余辉持续时间超过30 h。热释光曲线表明,共掺Si4+ 离子可增加有效陷阱数量,从而改善材料的余辉发光性能。
2018, 29(10):1074-1081.
摘要:针对智能电表接线圆孔尺寸自动检测的问题,提 出一种以多阈值分割方法为主体并基于改进的随机Hough变换的 圆检测方法。首先,实时获得包含所有智能电表接线圆孔并经裁剪的彩色图像,经图像灰度 化、滤波处理后,通过阈值分割 得到能够反应圆孔特征的二值图像。基于连通域标记算法准确将包含多个接线圆孔的图像自 动裁剪为至多包含一个真实接线 圆孔的多个子图像。其次,对于每个子图像,应用给定范围内的连续阈值进行Canny边界提 取,并通过改进的随机Hough变 换提取圆信息,进行圆累积。最后,根据峰值大小和位置提取有效圆及半径。对大量智能电 表接线圆孔图像进行实验的结果 表明,该方法能准确地提取出外观颜色、圆孔尺寸各异的接线圆孔,圆心坐标平均误差不超 过2个像素,圆半径平均误差不 超过2.5mm,是实时电表接线圆孔信息表征的新尝试。
2018, 29(10):1082-1091.
摘要:为在工作现场对巡线机器人视觉系统中的摄像机进 行标定,提出了一种自动化的标定方法。方法首先通过视觉检测地线和线上的运动目标,发 现目标后,控制机器人沿地线作低速运动。检测到目标进入处理区域时,记录目标上最前端 点的坐标,然后变换2次视角,获取3个视角下的一系列图像。在处理中, 提取每个视角下间隔Δn帧的n幅图像中目标上的最前端点,以通过该点的地线 的垂线与地线两侧边缘线及轴线的交点形成 2×(n-1)的棋盘格,并对格点进行校正。然后利用地线尺寸、机器人速度和被处理帧间的 时间差等已知条件,获取图像中的点 与其三维空间点间的对应关系,最后利用张氏标定法相同的处理方式,解算出摄像机的内外 参数。结果 通过实验验证,以张 氏标定结果为准,该算法对内参中的焦距误差不超过5%。通过本文算法,可实 现摄像机的工作中的自动标定,无需人工拍摄标定参照物,不需人工干预,能较好的实现自 动化。
2018, 29(10):1092-1100.
摘要:为克服传统支持向量机需要事先对训练样本进行 人为标记的缺点,提出了一种主动训练 支持向量机模型。利用仿射传播聚类算法对未标记样本进行聚类分析,在迭代过程中 不断更新现 有支持向量机的训练数据,从而不仅可以减少人为标记样本所带来的误差,还能够最大限度 地提高模型的识 别准确率。本文以转基因棉花的太赫兹光谱数据为研究对象对该模型进行了验证,实验结果 表明,本文 提出的方法对总待测样品的种类的识别率为95.56%,较其他三种方法 有较少的误判和更高的识别率。 基于仿射传播聚类的支持向量机较传统支持向量机有更高的识别率和更低的误判率,为转基 因物质的检测提供了一种快速,无损的新方法。
周晓迪 , 王岩 , 陈平 , 刘伟伟 , 林列 , 刘桂英 , 杨曦 , 苏瑛
2018, 29(10):1101-1106.
摘要:毒品滥用及毒品犯罪对国家公共安全构成严重的 威胁,禁毒已成为全世界的共识。快速、灵敏的毒 品检测技术为禁毒工作的顺利开展提供有力保障。本文探讨了利用延迟发光技术检测血清中 痕量毒品的可 行性。测量了血清、含有冰毒的血清和含有海洛因的血清的延迟发光衰减曲线,并得到了每 个样本本征的 发光寿命。结果显示,血清的发光寿命为38.4ms,而含有1×10-5 mol/L冰毒的血清和含有1×10-5 mol/L 海洛因的血清的发光寿命分别为14.2ms和11.9ms。在此基础上,以冰毒为例,得到了不同浓度的冰毒与 血清混合样本的发光寿命,建立了发光寿命与冰毒浓度的对应关系,实现了血清中冰毒浓度 的定量计算。 这说明本征的发光寿命对血清中含有的毒品具有灵敏的指示作用,延迟发光技术可以成为检 测血清中痕量毒品的一种新方法。
2018, 29(10):1107-1114.
摘要:考虑到HDR视频高动态范围和高精度的特殊性以及人眼视觉感知的复杂性,提出一种基于 对比敏感度函数的高动态范围(HDR)视频编码率失真优化算法。首先,根据对比敏感度函数( CSF)的定义得出对比敏感度(CS)与人眼对误差敏感 程度的关系;然后,针对10比特HDR视频的亮度分量,以树形编码单 元(CTU,coding tree un it)为基本单位,求取影响视觉对比敏感度的适应亮度值以及空间频率的大小;最后,进 一步修正对比敏感度值作为视觉感知因子,对HEVC编码过程中每个CTU的拉格朗日因子 进行缩放,实现更加符合视觉感知的码率分配,去除感知冗余。实验结果显示,在相同 HDR-VDP-2.2的Q因子和PSNR_DE分值下,和原始编码平台相比 ,码率平均节省5.6%和8.3%,有效提升HDR视频编码压缩的性能。
2018, 29(10):1115-1119.
摘要:提取有效的特征对高维数据的模式分类起着关键 作用,针对现有故障特征维数过高的问题,本文提 出了一种基于正则化零空间线性鉴别分析(Exponential Regularized Null Space Linear Discriminant Analysis, ERNSLDA)的特征提取方法。零空间线性判别分析已经在数据降维和特征提取上展现出良好 的性能,在 本文中,首先对类内样本矩阵进行正则化处理,避免小样本问题,其次对判别准则进行指数 化处理。所提 方法集成了NSLDA和RLDA在模式识别上的优势,有效地提高了人脸识别的精度,在ORL和YALE 数据库上的仿真实验证了本文所提方法的有效性。
2018, 29(10):1120-1127.
摘要:针对行人检测中提取中心对称局部二值模式(Cen ter-Symmetric Local Binary Pattern,CS-LBP)时邻域中心像素没有参与计 算、人为设定的判断阈值主观性较强、未能区别对待不同子块等问题,提出一种基于自适应 HCS-LBP(Haar-like CS-LBP)特征 的行人检测算法。该算法首先构造了HCS-LBP特征编码方法,采用局部中心对称模式减少编 码长度,利用积分图像法快速计 算降低时间复杂度,并将灰度级概率引入中心像素的全局自适应阈值计算,采用高斯矩阵获 取邻域像素的局部自适应阈值,以 突显图像客观的纹理信息;然后使中心像素参与图像编码,通过信息熵确定不同子块的权重 ,以增强图像特征的描述能力;最 后使用直方图交叉核支持向量机(Histogram Intersection Kernel SVM,HIKSVM)训练样本 ,以提升分类器的准确度。在INRIA数 据库的实验结果表明,该算法能有效提高图像信息的利用率,提升行人检测算法的性能,行 人检测准确率较其他相关文献提高了0.4%~7.8%,具有较好的行人检测效果和检测精度。
2018, 29(10):1128-1135.
摘要:为更好保持修复后图像的结构连贯性及与邻域信 息的连续一致性,提出了基于HSI梯度统计特性的图像修复算法。 该方法首先在HSI色彩空间提取图像的梯度特征,利用梯度均值和方差等统计量重新定义样 本块的结构相似性,在此基 础上构造加权的数据项和平滑项的全局能量约束方程,同时自适应地确定计算全局能量的样 本块尺寸和多分辨率层数,并 利用图割算法进行最优化求解。由于HSI色彩空间能更加充分地提取图像的梯度特征,利用 样本块HSI梯度统计特性使 得搜寻得到的匹配标签更加合理。实验结果表明,该算法对于自然图像中小区域破损和目标 物体移除方面有较好的应用, 修复结果很好地保持了图像结构的连贯性,并削弱了接缝效应,更符合人眼视觉要求。
2018, 29(10):1136-1141.
摘要:提出了一种基于石墨烯超材料的可调谐电磁诱导 透明(EIT)结构,该结构是由长条-半圆环形状的石墨烯层和 介质基底组成。通过频域有限差分法研究了该结构的特性,研究结果表明,由于石墨烯条和 石墨烯半圆环之间发生相互 作用,产生较弱的杂化,从而可以观察到EIT透明窗口。更重要的是,通过控制门电压,改 变石墨烯的费米能级,可以 在较宽的频率范围内实现透明窗口的动态调谐。通过调节石墨烯的费米能级,在透射峰附近 群延迟接近0.4ps。同时还研 究了石墨烯条和半圆环间的距离、圆环的半径、方位角等几何参数对EIT效应的影响,这些 因素的改变对EIT 效应产生 了不同的影响。本文设计的超材料结构可应用于调制器和慢光器件等,对光开关、光存储等 新型器件的设计有重要的指导意义。
赵占娟 , 葛伟颖 , 李青原 , 马金铎 , 赵建喜 , 洪阁
2018, 29(10):1142-1148.
摘要:探讨新型酞菁类光敏剂T1介导的光动力诊断(PD D)和光动力治疗(PDT)结肠癌的效果,体 外实验检测了光敏剂T1的荧光光谱和吸收光谱(200-800nm),MTT法 检测了T1介导的光动力治疗2种 结肠癌细胞(CT-26、LoVo)和1种正常细胞(成纤维细胞L929)的效果。取雄性BALB/c裸 鼠30只, 建立动物肿瘤模型,随机分成正常对照组、肿瘤模型组、PDD组,每组10只,采用荧光分光光度计检 测光谱图。结果表明T1的体外吸收光谱的最大吸收峰值位于近红外光区,符合酞菁类化合物 的特征; T1在有光照时,T1-PDT对成纤维细胞的影响较小,但T1-PDT能明显抑制结肠癌细胞的增殖 。光谱图 表明,正常对照组的光谱曲线更为平滑,吸收强度比肿瘤模型组的吸收强度弱很多。肿瘤模 型组和PDD 组之间的光谱曲线大致平行,但是两组之间的波峰峰值略有差异,肿瘤模型组吸收强度要低 于PDD组。 T1光敏剂对结肠癌的光动力治疗及诊断均有明显效果,这种联合应用将有可能为临床早期结 肠癌的诊治提供新的途径。