检索结果-内蒙古大学图书馆

物理学报 2025年第6期74卷 102-112页

作者：唐荻陈天赐康朝烽杨彬彬张磊杨煜王克逸中国科学技术大学精密机械与精密仪器系合肥230026 合肥工业大学电气与自动化工程学院合肥230009

回音壁模式微腔的色散调控是克尔光频梳生成的关键.然而回音壁模式微腔色散设计主要是通过改变微腔结构调控模场分布,方式较为单一.本文将径向分布的梯度折射率n(r)引入回音壁模式微腔,提出使用改变折射率分布调控梯度折射率微腔色散.... 详细信息

回音壁模式微腔的色散调控是克尔光频梳生成的关键.然而回音壁模式微腔色散设计主要是通过改变微腔结构调控模场分布,方式较为单一.本文将径向分布的梯度折射率n(r)引入回音壁模式微腔,提出使用改变折射率分布调控梯度折射率微腔色散.通过数值计算和有限元仿真结果表明,折射率梯度的约束使微腔模场的位置远离微腔边缘,梯度折射率微腔具有零几何色散特性.基于设计不同折射率分布提出两种色散调控方式——修饰微腔边缘几何外形和构建双势阱.并且研究了微腔半径、楔角大小、离子扩散和塑形工艺顺序、双势阱宽度和间距对色散的影响.仿真结果表明两种方式均可以得到通信波段较大范围的反常色散,梯度折射率微腔色散调控方式十分灵活,在非线性光学应用领域具有极大潜力.

关键词：梯度折射率色散调控有限元法非线性光学

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基于编码器-解码器卷积神经网络的原子力显微镜针尖估计

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仪器仪表学报 2025年第1期46卷 105-113页

作者：雷艺彤陈宇航中国科学技术大学工程科学学院精密机械与精密仪器系合肥230027

原子力显微镜(AFM)探针针尖形貌尺寸是表面微纳结构精确测量、局域物理化学特性准确表征中的关键参数。基于数学形态学的传统方法,针尖盲估计方法可以仅根据扫描图像来评估针尖形状尺寸,但其往往能给出的是针尖尺寸上限值并非真正的针... 详细信息

原子力显微镜(AFM)探针针尖形貌尺寸是表面微纳结构精确测量、局域物理化学特性准确表征中的关键参数。基于数学形态学的传统方法,针尖盲估计方法可以仅根据扫描图像来评估针尖形状尺寸,但其往往能给出的是针尖尺寸上限值并非真正的针尖尺寸。而且此种方法受扫描噪声影响较大,获得的尺寸精度难以完全满足需求。针对该问题,基于编码器-解码器架构的卷积神经网络,进行了AFM针尖形貌尺寸的稳定、准确的估计研究。在网络的监督学习训练中,以包含不同半径和数量的纳米颗粒结构,应用数学形态学膨胀算法模拟一系列设定半径针尖的扫描图像作为训练数据集,并以平均绝对误差作为损失函数来更新网络参数。结果表明,卷积神经网络模型对于针尖半径包含在训练集范围内的探针所得扫描图像具备准确预测针尖尺寸的能力。但是当扫描图像的对应针尖尺寸超出该范围时,预测的准确性会降低。此外,通过引入叠加噪声的训练数据,模型的预测能力显著提高,可以准确预测含噪声的扫描图像所用探针的针尖尺寸,且无需额外去噪处理。随后在实际AFM扫描图像上的测试结果证实了该方法预测针尖形貌尺寸的有效性。最后通过模拟和实验数据验证了同样的方法还可以用在受针尖效应影响的图像处理上。

关键词：卷积神经网络监督学习原子力显微镜针尖形状预测深度学习图像处理

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基于国产卫星紫外可见光谱仪的大气水汽总量观测

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中国科学:地球科学 2025年第4期55卷 1006-1027页

作者：赵冉张成歆苏文静叶进李紫薇刘诚中国科学技术大学环境科学与光电技术学院合肥230026 中国科学技术大学精密机械与精密仪器系合肥230026 中国科学技术大学环境科学与工程系合肥230026 中国科学院安徽光学精密机械研究所合肥230031 中国科学技术大学精密科学仪器安徽普通高校重点实验室合肥230026

大气水汽是地球水循环的重要组成部分,对天气、气候和大气化学具有重要影响.然而,目前水汽监测在覆盖率和准确性方面仍存在不足.搭载于“高分五号”卫星(GF-5卫星,自2018年5月起)和“高光谱观测”卫星(GF-5B卫星,自2021年9月起)上的2台... 详细信息

大气水汽是地球水循环的重要组成部分,对天气、气候和大气化学具有重要影响.然而,目前水汽监测在覆盖率和准确性方面仍存在不足.搭载于“高分五号”卫星(GF-5卫星,自2018年5月起)和“高光谱观测”卫星(GF-5B卫星,自2021年9月起)上的2台大气痕量气体差分吸收光谱仪(Environmental Trace Gases Monitoring Instruments,EMI),通过探测地球后向散射辐射,实现全球大气痕量气体监测.本研究利用EMI在可见蓝光波段的实测光谱反演全球大气水汽总量(Total Column Water Vapor,TCWV).然而,由于光谱信噪比相对较低且蓝光波段水汽吸收较弱,准确反演EMI TCWV面临较大挑战.为此,本文基于差分吸收光谱技术(Differential Optical Absorption Spectroscopy,DOAS),通过在轨光谱重标定、光谱拟合设置优化以及拟合偏差校正,改进了基线参数与设置,提出了适应性优化的EMI TCWV反演算法.灵敏度测试表明,经重定标后的EMI TCWV的平均误差降低了1.47kg m–2.优化拟合设置后,水汽斜柱浓度(Slant Column Density,SCD)的相对误差减少了13.42%,拟合成功次数增加了11.64%.GF-5卫星与GF-5B卫星观测的EMI TCWV数据集与对流层监测仪(TROPOspheric Monitoring Instrument,TROPOMI)卫星观测的变化趋势一致,相关系数(R)为0.98,平均偏差为1.04kg m-2(6.88%).地面验证结果显示,太阳光度计观测与GF-5B TCWV的相关性(R=0.91)显著高于与GF-5 TCWV的相关性(R=0.87),这可能与GF-5B卫星搭载的EMI仪器性能提升有关.最后,成功基于EMI TCWV数据集捕捉到强烈的大气河事件,有望为全球天气和气候的监测与预报提供重要数据支持.随着EMI及其后续卫星传感器的持续在轨工作,优化的EMI TCWV反演算法具有广泛的应用前景,有助于生成全球一致、稳定、每日2次(上午和下午)观测的TCWV卫星数据集.

关键词：水汽紫外-可见光学传感器痕量气体遥感大气成分

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微流控细胞变形阻抗检测及其在细胞分选中的应用

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传感器与微系统 2025年第1期44卷 165-168页

作者：关冠赵钢中国科学技术大学精密机械与精密仪器系安徽合肥230027 中国科学技术大学安徽省高等学校精密科学仪器重点实验室安徽合肥230027

基于细胞变形的单细胞检测与分选方法在生物学及医学领域中广泛应用。然而,当前的许多研究以机械挤压的方式使细胞变形,这导致了低通量和通道堵塞等问题。以鞘流剪切的方式使细胞变形,通过阻抗检测得到与细胞机械性能相关的参数,提高了... 详细信息

基于细胞变形的单细胞检测与分选方法在生物学及医学领域中广泛应用。然而,当前的许多研究以机械挤压的方式使细胞变形,这导致了低通量和通道堵塞等问题。以鞘流剪切的方式使细胞变形,通过阻抗检测得到与细胞机械性能相关的参数,提高了检测准确度,并在此基础上实现了对Hela细胞的高纯度分选。这种方法可用于表征细胞的介电特性、机械性能及无标记地分选细胞,在单细胞的检测与分选中有着广阔的应用前景。

关键词：微流控阻抗检测细胞分选

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基于边缘引导多阶段渐进式网络的胸片去噪研究

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传感器与微系统 2025年第1期44卷 72-75页

作者：张健康郑津津丰穗苏天成周洪军中国科学技术大学精密机械与精密仪器系安徽合肥230026 国家同步辐射实验室安徽合肥230029

针对现有图像去噪方法对胸片去噪时对图像细节的复原程度不高的问题,基于边缘生成网络(Edge Net)和多阶段渐进式网络(MPRNet),提出一个端到端的边缘引导MPRNet。首先,利用边缘生成算法得到清晰胸片的边缘真值作为边缘先验输入网络;然后,... 详细信息

针对现有图像去噪方法对胸片去噪时对图像细节的复原程度不高的问题,基于边缘生成网络(Edge Net)和多阶段渐进式网络(MPRNet),提出一个端到端的边缘引导MPRNet。首先,利用边缘生成算法得到清晰胸片的边缘真值作为边缘先验输入网络;然后,分3个阶段逐步对图像进行恢复,各阶段分别产生一个恢复图像;最终,将不同尺度得到的去噪结果进行融合。为证明网络的有效性,在公开的胸片数据集上进行了测试。结果表明:本文提出的算法在峰值信噪比(PSNR)和结构相似性(SSIM)指标上均超过了其他经典网络,而且能够在有效去除噪声的同时,保留更多细节。

关键词：胸片去噪深度学习边缘引导

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图像驱动的立方体顶视图感知定位

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组合机床与自动化加工技术 2025年第3期 55-60,66页

作者：李昂龙孙轶南陆思良王骁贤宋俊材安徽大学电气工程与自动化学院合肥230601 安徽大学互联网学院合肥230601 中国科学技术大学精密机械与精密仪器系合肥230027

提出了一种基于动态规划算法的最大内接矩形定位技术,用于实现基于机器视觉的拼图机器人对立方体抓取定位精度提升。所提方法通过单目相机获取目标立方体的图像,经过对图像进行预处理,包括阈值化和检测分割,并在二值图像中计算内接矩形... 详细信息

提出了一种基于动态规划算法的最大内接矩形定位技术,用于实现基于机器视觉的拼图机器人对立方体抓取定位精度提升。所提方法通过单目相机获取目标立方体的图像,经过对图像进行预处理,包括阈值化和检测分割,并在二值图像中计算内接矩形,能够获得立方体顶面的矩形范围,计算出抓取的实际位置,进一步提高抓取立方体物品的精度。经过实验验证,算法具有高精度和高速度的性能,对于立方体物品的视觉定位,相比于其它的内接矩形算法,将定位的位置误差降低到1 pixel以下,平均误差仅为物体尺寸的0.38%,可以有效提升拼图机器人定位精度。

关键词：机器视觉内接矩形动态规划图像处理拼图机器人

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基于基于TROPOMI观测的珠三角地区对流层臭氧特征研究

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大气与环境光学学报 2025年第1期20卷 47-59页

作者：杨昆鹏刘浩然邢成志苏文静洪茜茜李启华季祥光刘诚安徽大学物质科学与信息技术研究院安徽合肥230601 安徽大学信息材料与智能感知安徽省实验室安徽合肥230601 中国科学院合肥物质科学研究院安徽光学精密机械研究所中国科学院环境光学与技术重点实验室安徽合肥230031 中国科学技术大学环境科学与工程系安徽合肥230026 无锡学院大气与遥感学院江苏无锡214105 中国科学技术大学精密机械与精密仪器系安徽合肥230026

利用中国科学技术大学团队开发的对流层观测仪(TROPOMI)O3、NO2和HCHO产品,结合城市建成区边界数据,分析了珠三角地区2019年9月至2020年2月间臭氧及其特征前体物(NO2和HCHO)的时空分布特征、臭氧生成控制类型的季节变化和城乡差异。首先... 详细信息

利用中国科学技术大学团队开发的对流层观测仪(TROPOMI)O3、NO2和HCHO产品,结合城市建成区边界数据,分析了珠三角地区2019年9月至2020年2月间臭氧及其特征前体物(NO2和HCHO)的时空分布特征、臭氧生成控制类型的季节变化和城乡差异。首先,观测结果表明在时空分布特征方面,观测期间该地区对流层NO2垂直柱浓度(VCD)受工业源排放波动影响显著,而对流层HCHOVCD的变化则呈现出明显的季节性差异,对流层O3在2019年10月和2020年2月VCD较高,分别为44.33DU和43.26DU,佛山市、广州市和东莞市臭氧污染较为严重。然后,在生成控制类型的季节变化方面,珠三角地区中心区域的臭氧生成控制类型具有明显的季节变化特征,其在秋季主要处于过渡控制区,进入冬季后转为VOCs控制区,而外围区域则主要处于NOx控制区。最后,在生成控制类型的城乡差异方面,城市区域的臭氧控制类型随时间波动明显,2019年9月68.86%的区域为NOx控制区,而12月VOCs控制区的比例达到了77.80%;乡村区域臭氧控制类型稳定,观测期间NOx控制区比例介于64.58%~98.31%之间。

关键词：臭氧污染珠三角对流层观测仪臭氧生成过程城乡差异

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荧光掺杂增益的微瓶腔光谱特性研究

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中国激光 2025年第1期52卷 31-39页

作者：雷进杰郭状王梦宇谢成峰魏斌史久林张磊张巍巍南昌航空大学测试与光电工程学院光电信息感知技术与仪器江西省重点实验室南昌航空大学无损检测教育部重点实验室中国科学技术大学精密机械与精密仪器系

制作了一种荧光掺杂增益的微瓶腔，并研究了它的光谱特性。通过紫外固化胶与罗丹明B荧光染料配比制备出瓶长为760μm、腔轴中心最大直径为382μm的回音壁模式荧光微瓶腔。通过光纤锥耦合测试系统与空间光路激发系统对制备的荧光微瓶腔... 详细信息

制作了一种荧光掺杂增益的微瓶腔，并研究了它的光谱特性。通过紫外固化胶与罗丹明B荧光染料配比制备出瓶长为760μm、腔轴中心最大直径为382μm的回音壁模式荧光微瓶腔。通过光纤锥耦合测试系统与空间光路激发系统对制备的荧光微瓶腔进行谐振现象测量，结果表明，所制备的微瓶腔品质因子Q值为4.57×10～4，自由光谱范围为1.21 nm，且当紫外固化胶与罗丹明B溶液的质量配比为8∶2、光路与光纤探头夹角为45°时能够产生强烈的荧光谐振效应。所提出的荧光掺杂增益的微瓶腔是制备简单、结构紧凑、灵敏度高的传感灵敏器件，且在有机激光器领域中也有良好的应用前景。

关键词：掺杂增益微瓶腔荧光光谱回音壁模式谐振

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基于方形孔径的广视场超分辨显微成像方法

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激光与光电子学进展 2025年第8期 102-112页

作者：刘博文戴俊康付朕安金子彤段明辉陈怀安金一中国科学技术大学工程科学学院精密机械与精密仪器系合肥工业大学仪器科学与光电工程学院

在显微成像中，视场和分辨率是两个重要方向。结构光显微镜解决了更高分辨率的需求，然而，由于其光束范围限制，盲目扩展视场会产生由像素混叠造成的伪影，影响观测。为了消除因混叠产生的图像伪影，将计算成像中常用的编码孔径成像方... 详细信息

在显微成像中，视场和分辨率是两个重要方向。结构光显微镜解决了更高分辨率的需求，然而，由于其光束范围限制，盲目扩展视场会产生由像素混叠造成的伪影，影响观测。为了消除因混叠产生的图像伪影，将计算成像中常用的编码孔径成像方法与结构光显微成像系统相结合，提出用方形孔径提高视场的超分辨显微成像方法。使用该方法恢复60×物镜采集图像中的混合频域信息，最终重建的图像能够实现与100×物镜相同的成像效果，且成像视场为100×物镜的4倍。通过模拟数据和实际成像数据的结果，证明了所提方法的有效性。该研究为超分辨结构光显微成像系统扩大最终成像的视场提供一种新方法。

关键词：结构光显微成像系统像素混叠超分辨成像广视场成像频谱恢复

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二维零位光栅自动纳米定位系统

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光学精密工程 2014年第9期22卷 2444-2450页

作者：李家文陈宇航胡衍雷劳召欣褚家如黄文浩中国科学技术大学精密机械与精密仪器系

搭建了能够在二维方向上实现纳米级定位的二维自动定位系统。首先,加工了栅格间距为5μm的64×64编码的透射式二维零位光栅;然后,分析设计了光栅系统光电转换电路和数据控制电路,实现了系统数据采集、显示和运动控制等功能。在此基... 详细信息

搭建了能够在二维方向上实现纳米级定位的二维自动定位系统。首先,加工了栅格间距为5μm的64×64编码的透射式二维零位光栅;然后,分析设计了光栅系统光电转换电路和数据控制电路,实现了系统数据采集、显示和运动控制等功能。在此基础上搭建了基于二维零位光栅的纳米定位系统,并利用积分法实现了二维方向的自动定位。实验结果表明,系统定位速度对透射光强分布具有很高的依赖性,系统一次定位的成功率与初始位置密切相关。若起始位置在以零位为中心,半径为2.5μm圆形区域内,系统可实现纳米量级定位对准;当起始位置在以零位为中心,5;00μm为半径的圆环范围内,自动定位可能存在盲点,但通过改变初始位置重新进行搜索,仍然能够准确地实现纳米定位。

关键词：二维零位光栅自动对准定位算法电路噪声精度分析

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