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    1. 光纤随机激光器及其应用研究进展(特邀综述)
    饶云江
    光子学报    2019, 48 (11): 1148002-1148002.   doi: 10.3788/gzxb20194811.1148002
    摘要1006)   HTML ( )      PDF (9893KB)(220)   

    光纤随机激光器是一种新型光纤激光器,与常规光纤激光器相比,得益于其无谐振模式、更好的稳定性、更高的可靠性、更简单的结构等优势,近年来在高功率/高效率、宽谱发射、低相干性等多类型新光源探索方面得到了长足的发展,产生了系列研究成果.作为国内最早开展全光纤随机激光器研究的团队负责人,本文作者首先系统回顾了光纤随机激光器的发展历程,然后重点介绍了近年来光纤随机激光器取得的重要研究进展和在光纤传感、光通信等领域的应用进展,最后对其未来发展提出了展望.

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    2. 蓝宝石光纤及其高温传感器(特邀综述)
    庞拂飞, 王之凤, 刘奂奂, 马章微, 陈振宜, 王廷云
    光子学报    2019, 48 (11): 1148004-1148004.   doi: 10.3788/gzxb20194811.1148004
    摘要784)   HTML ( )      PDF (3332KB)(247)   

    单晶蓝宝石光纤具有热稳定性好、机械性能强、化学性能稳定等优点,在高温、高压等恶劣环境中的应用受到广泛关注.介绍了单晶蓝宝石光纤的制备方法、基本特性及高温传输特性.重点讨论了目前基于单晶蓝宝石光纤制备的高温传感器件,包括法布里-珀罗干涉仪、布拉格光栅、以及迈克尔逊干涉仪,并分析了这些传感器的制备方法和工作原理.最后针对单晶蓝宝石光纤与传统单模光纤难兼容的问题,介绍了蓝宝石衍生光纤的制备及其传感器的最新进展,并展望了未来蓝宝石光纤的发展方向.

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    3. 基于YCbCr颜色空间的Retinex低照度图像增强方法研究
    田会娟, 蔡敏鹏, 关涛, 胡阳
    光子学报    2020, 49 (2): 210002-0210002.   doi: 10.3788/gzxb20204902.0210002
    摘要598)   HTML ( )      PDF (11452KB)(127)   
    针对Retinex理论的低照度图像增强算法中光照图像估计问题,提出一种基于YCbCr颜色空间的低照度图像增强方法.该方法将原始低照度图像从RGB(Red Green Blue)颜色空间转换到YCbCr颜色空间,提取该空间中Y分量构建为原始光照图像分量L1x,y),并对L1x,y)进行Gamma校正得到增强的光照图像分量L2x,y),经Retinex模型得到增强图像Rx,y),采用多尺度细节增强方法对图像Rx,y)进行细节增强,得到最终增强图像Rex,y).实验结果表明,所提方法不仅能有效提升亮度,避免亮度和色彩失真,增强了图像的细节信息并获得了更好的视觉效果,而且运行速度快.
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    4. 基于光栅阵列的城市轨道列车定位与测速方法
    朱东飞, 王永皎, 杨烨, 文伟, 辛丽平, 王洪海
    光子学报    2019, 48 (11): 1148014-1148014.   doi: 10.3788/gzxb20194811.1148014
    摘要498)   HTML ( )      PDF (4785KB)(140)   

    针对铁路及城市轨道交通运行环境多变、监测距离较长且监测方法易受雷电影响等问题,提出了一种基于光栅阵列的列车定位及测速方法.该方法利用抗电磁干扰能力强、复用容量大的超弱光栅阵列构成振动传感网络,采用非平衡马赫-曾德尔干涉解调法实现对列车运行振动信号的检测,在小波降噪后通过基于短时能量分布的端点检测法来实现对列车的精确定位,并利用相邻测区之间的距离与列车抵达的时间差来推算列车在该区域的运行速度.为验证该方案的可行性,在武汉地铁7号线湖工站至野芷湖站间搭建了实验系统进行现场测试.实验结果表明,该方案能实现对列车实时位置的精确定位,且测速误差为±2 km/h,且经过长时间的测试,基于该方案的系统具有很好的可靠性和稳定性.

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    5. S型光纤锥的研究进展(特邀综述)
    于永森, 朱永钦, 赵阳, 潘学鹏
    光子学报    2019, 48 (11): 1148009-1148009.   doi: 10.3788/gzxb20194811.1148009
    摘要496)   HTML ( )      PDF (8372KB)(85)   

    随着新型微加工工艺的发展,传统的锥型光纤发展派生出数千种不同的微结构光纤.其中,S型光纤锥由于其体积小、质量轻、抗电磁干扰以及可以直接嵌入结构化系统的灵活性得到了迅猛地发展.随着对S型光纤锥研究的深入,基于S锥的各种结构和功能的光纤传感器不断地被提出,用于测量温度、应变、折射率、湿度和磁场等,不仅丰富了光纤传感器的种类,更加深了人们对传感机理的认识.本文全面回顾了S型光纤锥的研究进展,包括传感原理、制备方法、各种传感结构组合以及传感应用等,并对其发展进行了展望.

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    6. 玻璃闪烁体的研究进展(特邀综述)
    吕时超, 周时凤, 唐俊州, 刘培
    光子学报    2019, 48 (11): 1148011-1148011.   doi: 10.3788/gzxb20194811.1148011
    摘要493)   HTML ( )      PDF (4469KB)(285)   

    玻璃闪烁体作为射线探测的核心材料之一在医学成像、高能物理、环境监测以及安检等领域扮演着重要的角色.根据其特点和应用背景主要分为高密度玻璃闪烁体、低密度玻璃闪烁体、微晶玻璃闪烁体.本文介绍了不同种类玻璃闪烁体的特点,重点关注了玻璃闪烁体的制备、微观结构、发光性能以及应用,并对玻璃闪烁体性能的优化以及今后的发展作出了展望.

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    7. 塑料光纤的研究与应用进展(特邀综述)
    孔德鹏, 张大明, 袁苑, 穆启元, 梅森, 薛璐, 王丽莉
    光子学报    2019, 48 (11): 1148006-1148006.   doi: 10.3788/gzxb20194811.1148006
    摘要440)   HTML ( )      PDF (3202KB)(216)   

    塑料制成的光纤具有轻质、柔软、低成本等特点,可用于通信、图像传输、照明与装饰等领域,实现与其它光纤优势互补的各种功能.在通信领域,渐变折射率塑料光纤实现了10 Gbps@100 m的消费级传输速率和40 Gbps的测试级传输速率;在图像传输领域,已有0.45 mm直径@7400像素和1.5 mm直径@13 000像素的传像束,以及分辨率高达256 lp/mm的光纤面板产品;在塑料光纤激光器领域,有关增益介质、光纤长度、光纤结构等与激光器/放大器的特征性能间关系的理论与实验研究逐步深入;在装饰和照明领域,已有用塑料光纤开发的太阳光光纤照明、造型光纤照明、光纤毯治疗仪等装置.本文就塑料光纤在上述领域的最新研究和应用情况进行综述.

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    8. 热激活延迟荧光OLED稳定性研究
    张稳稳, 陈卓, 李格, 严学文, 焦博, 吴朝新
    光子学报    2020, 49 (1): 123001-0123001.   doi: 10.3788/gzxb20204901.0123001
    摘要438)   HTML ( )      PDF (4052KB)(203)   
    以双极性材料4,4'-bis(carbazol-9-yl)biphenyl(CBP)为主体,绿色热激活延迟荧光材料(4s,6s)-2,4,5,6-tetra(9H-carbazol-9-yl)isophthalonitrile(4CzIPN)为客体,制备了一种多层有机发光二极管.通过改变4CzIPN的掺杂浓度,研究了掺杂浓度对器件光电性能及稳定性的影响,发现4CzIPN掺杂浓度为12%时器件性能最佳.通过设计正向恒流反向恒压的交流驱动电路并对交流驱动电路参数进行优化,研究了驱动方式对延迟荧光有机发光二极管寿命的影响,揭示了交流驱动参数对延迟荧光器件寿命的影响规律.研究表明,基于热激活延迟荧光的有机发光二极管在使用频率为50 Hz,反向偏压为0 mV,50%占空比的交流驱动时,可获得更高的器件寿命.通过比较直流驱动和交流驱动下相同器件的寿命曲线,发现使用交流驱动时器件寿命是直流驱动时的1.5倍左右.
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    9. 回音壁模式光学微腔器件的封装与集成(特邀综述)
    王鹏飞, 李昂震
    光子学报    2019, 48 (11): 1148008-1148008.   doi: 10.3788/gzxb20194811.1148008
    摘要433)   HTML ( )      PDF (3748KB)(321)   

    回音壁模式微腔器件在现代光学中扮演着十分重要的角色,在高灵敏度传感、低阈值激光器等领域具有广泛的应用前景.然而基于回音壁模式微腔的光学系统容易受到振动、温湿度变化等外界环境干扰,这些问题为其实用化带来巨大挑战.近年来回音壁模式微腔器件的实用化问题日益受到关注,大量相关研究被报道.本文简要介绍了关于回音壁模式光学微腔器件封装和集成的最新研究进展.

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    10. 重复频率1.2 GHz皮秒脉冲全光纤掺镱激光器
    韦小乐, 魏淮, 盛泉, 付士杰, 史伟, 姚建铨
    光子学报    2019, 48 (11): 1148015-1148015.   doi: 10.3788/gzxb20194811.1148015
    摘要429)   HTML ( )      PDF (3992KB)(199)   

    研究实现了基于半导体可饱和吸收体被动锁模的高重频全光纤掺镱皮秒脉冲激光器.种子源采取环形腔结构,当抽运功率为112 mW时,获得了稳定的锁模脉冲激光,其中心波长为1 064.1 nm,3 dB谱宽为3.6 nm,脉冲宽度为4.2 ps,重复频率为19.2 MHz.受限于谐振腔长度,光纤激光器重复频率很难得到进一步提高.因此设计并搭建了一种基于分束器和延时光纤的全新低损耗高重频脉冲调制器,将种子激光重复频率提高到1.2 GHz.该设计有效降低了脉冲在耦合过程中的能量损耗,为提高全光纤超短脉冲激光器重复频率提供了新途径.

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    11. 用于极寒温度的特种光纤的结构与弯曲损耗研究
    曹珊珊, 郭朝阳, 王震, 刘志忠, 耿培恒, 徐海涛, 朱京, 邓黎, 曹勇, 韦玮
    光子学报    2019, 48 (11): 1148018-1148018.   doi: 10.3788/gzxb20194811.1148018
    摘要427)   HTML ( )      PDF (2944KB)(66)   

    设计了一种适用于极寒温度(-70℃)条件的耐低温的特种光纤,其结构包括纤芯层、内包层、凹陷包层和外包层.研究了光纤芯层/内包层的相对折射率差与弯曲损耗之间的关系,对比了不同涂覆层模量厚度和对光纤微弯损耗的影响.优化光纤拉丝工艺,获得了一种可长期应用于-70℃极寒温度下,在1 550 nm、1 625 nm波段处附加损耗低于0.01 dB/km的石英光纤.本文研究工作为耐极寒光纤、光纤复合架空地线的制备及产业化提供了可靠的理论与实验依据.

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    12. 基于优势特征图像融合的水下光学图像增强
    林森, 迟凯晨, 李文涛, 唐延东
    光子学报    2020, 49 (3): 310003-0310003.   doi: 10.3788/gzxb20204903.0310003
    摘要426)   HTML ( )      PDF (30067KB)(136)   
    针对水下光学图像颜色失真、非均匀光照、对比度低的问题,提出基于优势特征图像融合的水下光学图像增强算法.首先,提出改进的暗通道先验算法去除退化图像中的不均匀浑浊并均衡色彩;其次,对颜色校正图像分别使用基于加权分布的自适应伽玛校正算法和限制对比度自适应直方图均衡-同态滤波算法,增强颜色校正图像对比度并使其亮度均衡;最后,定义三幅融合图像即颜色校正图像、亮度均衡图像、对比度增强图像的关联权重图,通过多尺度融合算法获得融合图像.与单一预处理算法只能解决对应的退化现象相比,该算法对单幅退化图像进行多算法处理,得到三幅优势特征图像,通过不同权重的组合最大程度地将各优势特征相结合,得到的综合效果远超各单一算法优化效果,不再局限于解决颜色失真等单一问题.将本文算法与现有算法在主观评价和客观评价两方面进行实验对比,结果表明,该算法可以有效平衡水下图像的色度、饱和度及清晰度,视觉效果接近自然场景下的图像.
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    13. 保偏空芯光纤的研究进展(特邀综述)
    洪奕峰, 汪滢莹, 丁伟, 王璞
    光子学报    2019, 48 (11): 1148010-1148010.   doi: 10.3788/gzxb20194811.1148010
    摘要425)   HTML ( )      PDF (12593KB)(119)   

    保偏光纤可以通过人为引入的高双折射,降低外界环境扰动引起的不可控双折射或偏振模色散给光纤传输带来的影响,在精密干涉传感、激光器系统、光通信等领域的应用中具有重要意义.相比传统实芯光纤受制于其纤芯高折射率材料的本征性缺陷,空芯光纤可以通过特定的微结构设计将光场限制在低折射率的空气纤芯中,具有低延迟、低色散、低非线性、高光致损伤阈值、抗干扰和可填充液体或气体的高灵活性等优势,因此保偏空芯光纤不仅能在上述应用领域发挥其性能的优势,还在高功率脉冲激光传输、生物化学分析等领域展现出广阔的应用前景.本文简要回顾了保偏空芯光纤的发展历程,对其中的设计思想和关键技术进行了讨论.

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    14. 基于游标效应增敏的全光纤液体折射率传感器
    赵玉欣, 姜久兴, 杨玉强, 王永光, 卢建达, 刘家成
    光子学报    2019, 48 (11): 1148022-1148022.   doi: 10.3788/gzxb20194811.1148022
    摘要421)   HTML ( )      PDF (3615KB)(104)   

    为了实现液体折射率的高灵敏度测量,提出并制备了一种基于游标效应增敏的全光纤液体折射率传感器.该传感器由法布里-珀罗传感腔和法布里-珀罗参考腔并联构成,其中,传感腔为开放腔,由单模光纤错位熔接制得,参考腔为封闭腔,由单模光纤与空芯光纤熔接制得.传感腔和参考腔的自由光谱范围相近,但不相等,双腔反射光经光纤耦合器后叠加产生游标效应,达到增敏的效果.实验结果表明,该传感器的折射率灵敏度约为9 048.78 nm/RIU,约是单个传感腔的8倍.该传感器具有灵敏度高、结构简单、易于制备、成本低廉的优点,在生物医疗、环境检测等领域有潜在的应用前景.

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    15. 特征增强SSD算法及其在遥感目标检测中的应用
    史文旭, 谭代伦, 鲍胜利
    光子学报    2020, 49 (1): 128002-0128002.   doi: 10.3788/gzxb20204901.0128002
    摘要420)   HTML ( )      PDF (5516KB)(183)   
    为了提高对复杂场景下多尺度遥感目标的检测精度,提出了基于多尺度单发射击检测(SSD)的特征增强目标检测算法.首先对SSD的金字塔特征层中的浅层网络设计浅层特征增强模块,以提高浅层网络对小目标物体的特征提取能力;然后设计深层特征融合模块,替换SSD金字塔特征层中的深层网络,提高深层网络的特征提取能力;最后将提取的图像特征与不同纵横比的候选框进行匹配以执行不同尺度遥感图像目标检测与定位.在光学遥感图像数据集上的实验结果表明,该算法能够适应不同背景下的遥感目标检测,有效地提高了复杂场景下的遥感目标的检测精度.此外,在拓展实验中,文中算法对图像中的模糊目标的检测效果也优于SSD.
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    16. 圆柱形光声池结构及环境因素对声学本征频率的影响
    程刚, 陈家金, 曹亚南, 田兴, 刘锟, 曹渊
    光子学报    2020, 49 (2): 230001-0230001.   doi: 10.3788/gzxb20204902.0230001
    摘要396)   HTML ( )      PDF (2756KB)(96)   
    以典型的圆柱形光声池为研究对象,建立光声池声学仿真有限元模型,并在此基础上,研究了光声池中谐振腔、缓冲腔、进出气孔结构参数以及温度、湿度因素对其声学本征频率的影响规律.研究结果表明:圆柱形光声池的进、出口孔对其声学本征频率影响极不敏感,设计计算中可以忽略不计,谐振腔的长度影响最为敏感,其次为谐振腔的直径.此外缓冲腔的长度与直径对其亦有一定影响,因而在准确计算时需要加以考虑.温度与湿度对光声池声学本征频率的影响均呈现正线性增长规律,温度的影响随着谐振腔长度的增大而减小,湿度的影响随着温度的升高而增大,仅计算光声池的声学本征频率时,湿度的影响在室温环境下且湿度变动较小的条件下可以忽略.
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    17. 红外硫系微结构光纤的研究进展(特邀综述)
    董友仁, 王训四
    光子学报    2019, 48 (11): 1148005-1148005.   doi: 10.3788/gzxb20194811.1148005
    摘要393)   HTML ( )      PDF (3343KB)(125)   

    硫系微结构光纤结合了红外硫系玻璃和微结构光纤的优点,在红外指纹区内分子结构鉴别、痕量气体检测、深空探测、红外激光传输等领域具有重大应用价值.本文从结构分类、应用特点和制备技术三方面,对目前红外硫系微结构光纤的研究进展进行了逐一介绍,并对硫系微结构光纤的未来发展进行了展望.

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    18. 光学微球腔的热光效应用于温度传感器研究
    林晓鋆, 林德泉, 廖廷俤, 段亚凡, 黄衍堂
    光子学报    2020, 49 (3): 314004-0314004.   doi: 10.3788/gzxb20204903.0314004
    摘要387)   HTML ( )      PDF (5458KB)(95)   
    为研究光学微球腔的热光效应,采用1 550 nm波段可调谐激光器和宽带光源两种泵浦源,分别测量了二氧化硅、碲酸盐玻璃微球及其掺杂了稀土离子的微球在激励光功率、环境温度变化时其谐振峰波长的变化量,得到了二氧化硅微球激励功率灵敏度为32.4 pm/mW,温度灵敏度为13.4 pm/℃;铥离子的掺杂使激励功率灵敏度达到48.7 pm/mW,温度灵敏度达到15.2 pm/℃.相应的碲酸盐微球激励功率灵敏度为71.1 pm/mW,温度灵敏度为0.019 1 nm/℃,比光纤光栅温度传感器的灵敏度10 pm/℃大了将近1倍,若掺杂了稀土离子,则高1.1倍.本文研究对微腔在温度传感器方面的应用具有参考意义.
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    19. 晶体光纤及晶体衍生光纤制备与应用综述(特邀综述)
    刘兆军, 高悉宝, 丛振华, 邵贤彬, 谢永耀, 蒋明渊, 王上, 赵智刚, 张行愚
    光子学报    2019, 48 (11): 1148003-1148003.   doi: 10.3788/gzxb20194811.1148003
    摘要384)   HTML ( )      PDF (4660KB)(170)   

    晶体光纤是一种新型的高性能光纤材料,具有稀土离子掺杂浓度高、传光性好、耐高温、耐腐蚀等优点.晶体光纤在激光及传感方面具有巨大的应用潜力,然而至今还没有成功制备出真正意义上的同时具有晶体纤芯和晶体包层的小芯径晶体光纤.与传统的玻璃光纤相比,晶体光纤的制备工艺更加复杂,如何对晶体光纤制备工艺进行完善和创新是当前需要解决的重要问题.为了探索提高晶体光纤质量的途径,本文以晶体光纤的四种制备技术为主线,回顾了晶体光纤及其制备方法的发展历程,讨论了每种制备方法的局限性,对晶体光纤目前的应用状况进行了总结,并对其未来发展趋势进行了展望.

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    20. 星敏感器低频误差在轨补偿方法
    金荷, 毛晓楠, 李新鹏, 余路伟, 任平川
    光子学报    2020, 49 (1): 112005-0112005.   doi: 10.3788/gzxb20204901.0112005
    摘要383)   HTML ( )      PDF (6958KB)(70)   
    为了抑制地面标定与在轨工况差异引入的低频误差,提出了一种低频误差在轨补偿方法,基于地面标定求得主点、焦距初始值与畸变系数,筛选出符合条件的星对,以星对角距误差最小为准则,基于扩展卡尔曼滤波方法,实时更新星敏感器的焦距值.与现有的多参数同时更新方法相比,该方法具有更快的收敛速度与更高的鲁棒性.多次观星试验和在轨飞行验证了本方法的有效性,星对角距误差均值减小90%以上,低频误差减小40%以上.
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