In optical wireless communication,undesirable channel is the main factor affecting system reliability,and placing an equalizer with opposite channel characteristics at the receiving end can offset the negative impact of the channel on the signal,so as to correct the inter-code crosstalk problem caused by multipath delay and other factors,and enable the signal to be recovered and reconstructed at the receiving end.On the basis of summarizing the research progress of equali-zation techniques both domestically and internationally,the article compares and summarizes various typical channel e-qualization techniques for reference,including zero forcing equalization,minimum-mean-square-error equalization,deci-sion feedback equalization,Volterra equalization,etc.In practical applications,appropriate equalizers can be selected based on specific requirements and equalization algorithm characteristics to achieve channel equalization.Finally,the de-velopment prospects of channel equalization technology in optical wireless communication are prospected,providing new i-deas and reference value for future researchers to explore in this field.
An optical fiber-type fluorescence sensor based on surface-enhanced fluorescence (SEF) is proposed and analyzed through the finite element method. The field enhancement property of the designed multimode SPR fiber is utilized to improve the excitation rate of fluorescent molecules, which improves the sensitivity of fluorescence detection. Because the gold film is too close to fluorescent biomolecules, which can lead to fluorescence quenching, an optically transparent layer is added between the surface of the gold nanofilm and fluorescent biomolecules. And then analyze the layer's material and thickness parameters. When the gold film and PDMS thicknesses are 50 nm and 60 nm, the field enhancement factor (T) reaches the maximum value of 9.45. This fluorescence enhancement method provides a design possibility for improving the fluorescence detection sensitivity.
Fiber-optic frequency transfer systems enable high-precision transmission of frequency signals.However,in long-distance frequency transmission,the signal optical power is constantly lost,which needs to be compensated by u-sing an optical amplifier.Based on the good performance of two-stage amplifier,a two-stage bidirectional erbium-doped fiber amplifier(Dual-stage Bi-EDFA)that can be used for fiber-optic frequency transfer is designed,and the scheme is ex-perimented and analysed.The results show that the measured gain of the scheme is up to 27.5dB,the noise figure is 3.56dB,and the gain flatness is less than 0.3dB.The scheme is applied to a 160km frequency transfer system with 1.09 X10-14@1s and 2.36X 10-17@10000s frequency transmission stability.
在超快时间尺度上以二维空间分辨率揭示激光脉冲在光刻胶之间的运动过程,将有助于了解激光加工过程和优化加工工艺.然而现有记录激光脉冲在光刻胶中运动过程的成像技术都存在需要多次重复拍摄或时间分辨率受限等问题.为了克服这些问题,通过使用压缩超快摄影来观测光刻胶中激光脉冲的运动.实验结果表明,搭建的实验系统能以1.54×1011fps的帧率,单次成像数百帧的图像序列深度,实时观测到这一不可重复的超快事件.
针对普通卷积神经网络在遥感图像分割中林地边界区域识别不完整、小片林地分割精度低的问题,提出一种基于transformer与注意力机制的DeeplabV3+网络改进方法.在编码阶段引入transformer机制,将原池化金字塔部分中的空洞卷积操作替换为可获取更多上下文信息的transformer操作,从而提高网络对林地边界信息的提取能力;将注意力机制引入到网络的解码部分,提升模型对小片林地的检测能力.实验表明,采用改进后的方法平均交并比(MI-ou)可达到81.83％,对比原DeepLabV3+网络模型提升了1.25％.该方法充分考虑了卫星遥感图像分割中林地边缘信息的提取以及对小目标的关注度,提出的改进方法可提升遥感图像中对林地提取的精度.
鉴于现有的红外图像增强方法存在欠增强、过增强和放大噪声等缺陷,提出了自适应加权直方图均衡化的红外图像增强方法.该方法提出了直方图的自适应加权系数,其反比于每个灰度级对应直方图频次的平方根,适当地提升频次较小的直方图,而适当压制频次较大的直方图.用自适应加权系数对各个灰度级的直方图频次进行加权后,进行直方图均衡化处理,最后经灰度级映射得到增强图像.实验结果显示,相对于现有的方法,本方法的增强图像对比度更高,边缘细节信息更丰富,信息熵、平均梯度和标准差分别比现有方法高出0.23、2.2和3.7以上.因此,本文方法的红外图像增强效果优于最新提出的现有方法.
微脉冲激光雷达技术是大气气溶胶观测的重要手段,当使用紫外激光光源时,可利用激光诱导荧光信号探测环境中的有机气溶胶.建立了微脉冲荧光激光雷达水平探测有机气溶胶的仿真模型,并对回波光子数及信噪比进行了数值仿真计算.根据仿真结果设计并搭建了一台微脉冲荧光激光雷达,通过对系统进行几何重叠因子标定,减小了近场荧光回波信号的强度误差.以营养肉汤溶液为气溶胶样本对该激光雷达系统开展了测试实验,实验表明该MPFL系统空间分辨率为7.5m,实验最大探测距离达到200m.同时与另一台低重频高脉冲能量的荧光激光雷达进行了对比实验,对比结果显示,两型激光雷达接收的荧光信号强度变化趋势具有很好的一致性,相关系数达82％以上.在相同的累加时间下,MPFL荧光信号变化率矩阵标准误差小于0.02％,具有更好的抗干扰性能,能够实现对有机气溶胶准确探测,验证了系统有效性和实用性.
基于互信息的视觉伺服使用图像全局信息来实现伺服控制,避免了对传统几何特征的提取、匹配和跟踪,并且对光照变化、部分遮挡具有鲁棒性,但由于其任务函数的高非线性,该方法具有收敛域较小的缺点.提出了基于主成分分析(PCA)重建图像的互信息视觉伺服方法,有效降低了任务函数的非线性.通过实验比较了基于PCA重建图像的互信息视觉伺服和基于原始图像的互信息视觉伺服收敛域大小及收敛速度,并考虑了PCA中主成分个数的影响,结果表明基于PCA重建图像的互信息视觉伺服有效地扩大了互信息视觉伺服的收敛域,且具有更快的收敛速度.
通常光学相位延迟测量方法都采用单一波长的光进行测量,无法准确反映延迟量随波长的变化.文章提出了一种简便的相位延迟谱的测量方法,该方法利用平面偏振测量仪,通过旋转待测元件并测量系统的透射光谱,进而按照原理算法解算出相位延迟谱.实验结果表明,该方法具有很好的重复性,操作简便,测量结果的重复性可以保持在0.41°以内.
为实现(165mm×96mm)矩形扫描反射镜组件的轻量化并保证反射镜面形精度与组件支撑刚度,提出了-种锥套柔节一体化的背部支撑方法,实现了重量小于0.5kg的超轻量化碳化硅反射镜组件设计.镜体材料的选择为碳化硅,支撑结构材料选择了铟钢.通过有限元仿真对扫描反射镜组件进行了仿真分析,并采用ZYGO干涉仪对实际的反射镜组件进行了检测.实验表明,在各方向重力的工况和轴系驱动时的扭矩作用下,扫描反射镜面形误差的均方根值(RMS)最大值为9.705nm,实际测试结果为10.125nm,误差为4％,满足RMS值优于12.6nm的要求;组件一阶固有频率302.25Hz,满足刚度要求.研究结果表明,锥套柔节一体化背部支撑方法合理、有效,解决了结构超轻量化与结构刚度、光学面形精度难以同时保证的难题.
现有的光谱共焦显微镜色散物镜的量程大多在数毫米量级,为满足工业测量领域对大量程线性色散物镜的需求,文章从线性色散物镜设计原理出发,采用高性价比环境友好型光学玻璃,设计了一款仅由五片全球面镜片组成的超大量程线性色散物镜.设计结果表明,该物镜在400～700nm波长范围内的轴向色散达到30.44mm,且色散-波长线性度高于0.99,具有优异的线性关系,理论分辨率可以达到2.034μm.
为了解决熔覆层表面气孔识别技术中耗时且准确度不足的问题,文章利用深度学习技术中的语义分割网络提出了基于U-net神经网络识别熔覆层表面气孔的2BNC-Unet神经网络.通过引入Batch Normalization层以及串联注意力机制(CBAM)合理部署在神经网络中,选取交并比(IoU)与Dice系数作为网络的评价指标.研究结果表明:在测试集中,2BNC-Unet网络的交并比与Dice系数分别为86.96％、86.42％,相比U-net神经网络分别提高了7.65％、4.73％.同时为了验证该网络的性能,选用SegNet、2BNC-Unet与U-net神经网络进行对比实验,结果表明2BNC-Unet的分割效果不仅优于SegNet和U-net网络,而且熔覆层表面的气孔细节能够被完整地分割.在深度学习技术中2BNC-Unet的分割速度和准确度都有了显著地提高,气孔的分割为熔覆层的性能分析提供了帮助.
熔融石英玻璃因具有耐热性高、热膨胀系数低、绝缘性能好等优点,广泛应用于航空航天、微光学元件、军事等领域,并对其加工精度和表面质量提出了更高的要求.由于飞秒激光具有"冷加工"的特点,因此在熔融石英玻璃微纳加工方面展现出独特优势.采用波长为1030nm、重复频率为100kHz、脉宽为290fs的飞秒激光对熔融石英玻璃进行加工,确定了不同物镜下熔融石英玻璃的损伤阈值,研究了不同物镜下的激光功率、扫描速度、离焦量、扫描次数对加工线槽的影响,使用逐层叠加加工的方法在低功率下得到了高深宽比(4∶1)的线槽,并且提高加工线槽的宽度与深度的可控性,可以在较薄熔融石英玻璃(200μm)上进行微纳加工.
为精确、快速测量镜组内各透镜间的轴向间隙,提出一种基于五维自动调整的差动共焦间隙测量方法.该方法根据CCD探测器实时获取的光斑信号检测被测镜组光轴的平移偏差与倾斜偏差,依据偏差信息、通过五维自动调整技术实现镜组高精度调整,再利用差动共焦高精度层析定焦和镜组内部光线追迹实现轴向间隙高精度测量.分析和实验表明,本方法可以有效提高姿态调整效率3.4倍,透镜间隙重复测量精度可达到0.53μm.该方法为实现镜组间隙的快速高精度测量提供了有效途径,同时还为透镜的中心厚度、焦距、半径等多种参数快速高精度测量提供了有效方法.
国内外近些年来,对于光学元件表面缺陷的检测技术越来越重视.由于光学元件表面质量的好坏会直接影响到光学系统的性能.文章主要针对曲面光学元件中球面和柱面光学元件表面微缺陷的检测问题,提出了一种基于光偏振特性的检测方法.利用光学元件表面缺陷与无缺陷区域之间透射光偏振态的差异,提高整幅图像中缺陷的对比度.首先基于光的偏振理论,利用偏振片获得偏振照明光,并采用共焦照明的方式获得同时对焦的曲面光学元件缺陷图像.其后,利用计算机对缺陷图像进行处理.结果表明采用光的偏振特性对曲面光学元件表面微缺陷的检测,能够获得高对比度、高分辨率的缺陷特征.此方法很好的提高了曲面光学元件表面微缺陷的检测准确度和检测效率,结果表明缺陷的检测准确率达到了95％.
Drought stress is the main factor affecting plant grown and development. Chlorophyll fluorescence was chosen as research object to study the effects of drought stress on the growth of Longjing tea seedlings crops. A chlorophyll fluorescence collection system was designed with LED, CCD and filter. Longjing tea seedling with good growth were selected for drought treatment. The tea seedlings should be dark treatment before each experiment. Using LED lamps actively induced the emission fluorescence of tea seedlings, and the images were collected in the same time period for 8 consecutive days. The chlorophyll fluorescence quenching curve was drawn through the mean gray value of the images after preprocessing with median filter. We proposed a new method for evaluating fluorescence quenching curves using slope index, named the slope fluorescence index (SFI). The range of the gray scale mean at the same time in 1-8 days is calculated, the relative errors of range were calculated over the selected time range and determining the time range of range stability. Within the time range, correlation model between each point on the curves and the stress days was established to find a point with the largest correlation coefficient R 2 . The results showed that there was the highest correlation between the SFI of fluorescence quenching curve at 327s and the days of drought stress (determinant coefficient R 2=0.94021). Slope fluorescence index (SFI) is used to evaluate chlorophyll fluorescence quenching curve, which will provide a new idea for monitoring plant growth under stress.
光片荧光显微镜具有光毒性低和3D成像容易等特点,逐渐成为生物医学领域的关键设备.运用ZEMAX设计了一款光片荧光大数值孔径显微镜物镜,该物镜具有针对常用荧光波长(460nm/509nm/590nm/620nm)成像优化、引入光阑结构来使物镜景深可调等特点,从而能提高对光片厚度的适应性,减少杂散光干扰,增加系统信噪比.系统末端设计了微透镜阵列,参考CMOS传感器像素尺寸调节,提高了系统能量利用率.物镜总长小于45mm,数值孔径为0.7,放大倍率为40x,工作距离为0.4mm,性能指标均满足国家标准.
针对大气湍流环境下光学元件平面面形PV值测量这一问题.首先建立了一种大气湍流下斐索干涉仪的模型,通过该模型得到1000张干涉条纹图像;然后提出了一种基于卷积神经网络估算PV值的方法,将干涉条纹图像作为卷积神经网络的输入,利用卷积神经网络提取图像的特征信息,得到PV值;最后将得到的结果与ASTM计算得到的结果、相位解包裹得到的结果以及BP神经网络得到的结果进行对比,发现利用卷积神经网络的方法偏差为2.25×10-4λ,较ASTM、相位解包裹以及BP神经网络得到的结果偏差更小.实验结果表明此方法具有抗干扰性强、精度高、运算快的优点,是一种有效的抗大气湍流影响的光学检测方法.
针对多芯光纤三维位型重构问题,提出了一种基于螺旋多芯光纤和Bishop标架的三维位形重构方法.分析了基于螺旋多芯光纤和Bishop标架的三维位形重构算法原理,实验采用了螺旋多芯光纤布拉格光栅(Fiber Bragg ga-ting,FBG)阵列传感,通过光谱漂移计算各个纤芯的应变值,并根据节点截面应变关系模型实现了纤芯曲率和扭转角解算,最后,结合Bishop迭代计算得到光纤整体位形,实现了形状重构.进行了4种形状的重构实验,最大三维重构绝对误差为3.11mm.实验结果表明,基于Bishop-HMCF的形状重构方法能够实现三维位形重构,在柔性机构末端定位和导航上具有重要的研究意义与应用价值.
机场跑道异物探测是飞行安全的重要保障措施之一.从发展趋势看,"雷达+光电"的多源复合探测系统是机场跑道异物探测技术的发展方向,迫切需要高集成度、高协调性的一体化设备.文章针对跑道异物探测场景,基于光电探测和雷达原理,通过异形天线设计,高效分配毫米波探测和光学探测能力、合理规划毫米波天线口面和光学探测镜头布局,进行光学成像系统和毫米波系统的协同设计和优化,实现该复合探测系统前端最重要的一体化探测天线.该复合天线在确保最大限度发挥光电和毫米波雷达探测能力的同时,获得紧凑、合理的一体化结构,为高集成度、高性能的多源探测系统奠定技术基础.
