检索结果-内蒙古大学图书馆

仪器仪表学报 2025年第1期46卷 54-64页

作者：邢宇航李红孙广开胡林聪祝连庆北京信息科技大学仪器科学与光电工程学院光电测试技术及仪器教育部重点实验室北京100016 北京信息科技大学光纤传感与系统北京实验室北京100016 广州南沙光子感知技术研究院广州511462

面向细芯光纤光栅传感应用,针对接入光纤芯径不适配所引起的光学成像分辨率较低、光能损失较大、成像质量较差的问题,本文以双光栅二次色散解调光学系统为模型,对比分析了常规单模光纤与不同规格芯径细芯光纤分别接入分光光谱解调模块... 详细信息

面向细芯光纤光栅传感应用,针对接入光纤芯径不适配所引起的光学成像分辨率较低、光能损失较大、成像质量较差的问题,本文以双光栅二次色散解调光学系统为模型,对比分析了常规单模光纤与不同规格芯径细芯光纤分别接入分光光谱解调模块时对成像和解调精度的影响,模拟了系统成像光斑分辨率、光束发散角、接收面辐照度和MTF曲线在截止频率处取值的变化情况。计算结果表明,当光纤芯径从8μm减小至2μm时,分辨率从0.8 nm提升到0.1 nm。接收面辐照度随芯径值缩小逐渐提升,芯径小于4.8μm后接收面光能利用率达到极限74.98%,曝光时间缩减为常规状态下0.36倍。MTF曲线在截止频率处取值与芯径值呈抛物线相关,芯径取4.2μm时图像接近衍射极限。本文提出并验证了光纤芯径与分光光谱解调成像指标的相关关系,为不同芯径光纤光栅传感的解调技术提供了参考和借鉴。

关键词：光纤光栅传感解调光谱仪解调细芯光纤

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光纤布拉格光栅力传感器在微创手术中的应用

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仪器仪表学报 2025年第2期46卷 366-380页

作者：鲁国志耿鹏黄宇辰周虹吉何彦霖北京信息科技大学仪器科学与光电工程学院北京100192 北京信息科技大学光电测试技术及仪器教育部重点实验室北京100016

微创手术由于具有创伤小、疼痛轻、恢复快等优点,目前在临床很多领域均有应用。由于微创手术切口小的限制,手术部位缺乏直接的触觉反馈,显著增加了术中操作的复杂性,因此,实现术中实时精确的力感知对于手术的精准性与安全性至关重要。... 详细信息

微创手术由于具有创伤小、疼痛轻、恢复快等优点,目前在临床很多领域均有应用。由于微创手术切口小的限制,手术部位缺乏直接的触觉反馈,显著增加了术中操作的复杂性,因此,实现术中实时精确的力感知对于手术的精准性与安全性至关重要。光纤布拉格光栅传感器因其高灵敏度、抗电磁干扰、小尺寸和生物相容性等优势,在微创手术中展现出巨大的应用潜力。但是,目前仍有一些问题制约了该技术的进一步发展,亟需探索解决方案。故系统梳理了近十年来光纤光栅传感器在微创手术力感知方面的研究进展,总结了常见的光纤光栅应变与温度解耦技术,这对于减轻温度干扰、提高力感知精度起着关键作用。同时,详细阐述了光纤光栅力传感器在内窥镜微创手术、血管介入手术、视网膜显微手术等微创手术中的最新研究进展及应用情况,分析了传感器的结构设计和力反馈计算方法。此外,还深入探讨了光纤光栅力传感器在实际应用中面临的挑战,包括高精度微力传感器设计、实时数据处理与反馈、力传感器系统智能化、多模态数据融合以及产品化与临床转化等方面。最后,对光纤光栅力传感器的未来发展方向进行了展望,期待通过技术创新推动光纤光栅力传感器在医疗领域的广泛应用。

关键词：光纤布拉格光栅微创手术力测量温度补偿

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基于太赫兹时域光谱技术的挥发性有机物吸附过程研究

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红外与激光工程 2025年第2期54卷 254-262页

作者：卢思扬祝静谭志成张雨婷陈江琳吴伟北京信息科技大学仪器科学与光电工程学院光电测试技术及仪器教育部重点实验室北京 100192 北京信息科技大学仪器科学与光电工程学院光纤传感与系统北京实验室北京 100016 北京信息科技大学仪器科学与光电工程学院光电测试技术及仪器教育部重点实验室北京 100192 北京信息科技大学仪器科学与光电工程学院光纤传感与系统北京实验室北京 100016 北京信息科技大学仪器科学与光电工程学院光电测量技术北京市重点实验室北京 100192

在挥发性有机物处理领域,吸附法以其高效、经济的特性被广泛应用.提出了通过温度调控四种石墨烯类材料(还原氧化石墨烯rGO、氟化石墨烯FG、氧化石墨烯GO、羧基化氧化石墨烯GO-COOH)及三种金属有机框架材料(ZIF-8、ZIF-67、MOF-177)对乙... 详细信息

在挥发性有机物处理领域,吸附法以其高效、经济的特性被广泛应用.提出了通过温度调控四种石墨烯类材料(还原氧化石墨烯rGO、氟化石墨烯FG、氧化石墨烯GO、羧基化氧化石墨烯GO-COOH)及三种金属有机框架材料(ZIF-8、ZIF-67、MOF-177)对乙醇的吸附-脱附过程的新思路.室温条件下监测吸附动力学过程,乙醇分子从游离态到吸附于吸附剂表面的吸附态.通过温度调控至46℃、66℃以及76 ℃的方法,利用太赫兹波对吸附态、脱附态(气态)乙醇的吸收不同,实时监测的乙醇分子从吸附-脱附平衡态到脱附状态的过程.通过调控温度,详细分析了太赫兹时域光谱(THz-TDS)信号中光谱峰值的差异,THz-TDS明确证实了四种石墨烯类材料及三种金属有机框架材料与挥发性有机物乙醇所发生的吸附机制,这一发现对于理解吸附-脱附过程的动态平衡具有重要意义.同时,通过EP变化量间接评估了吸附量这一参数,其吸附量关系分别为QGO-COOH＞QFG＞QGO＞QrGO和QZIF-8＞QZIF-67＞QMOF-177,该吸附量的关系通过分析吸附剂的比表面积、表面官能团、总孔体积等理化性质得到了进一步验证.该研究不仅拓展了THz-TDS技术在吸附研究中的应用范围,也为挥发性有机物的高效处理提供了新思路.

关键词：太赫兹时域光谱温度调控吸附-脱附过程吸附法挥发性有机物

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基于实例分割与点云配准的目标位姿测量方法

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工具技术 2025年第3期59卷 132-136页

作者：王奡燕必希孙鹏王君北京信息科技大学仪器科学与光电工程学院光电测试技术及仪器教育部重点实验室北京市100000

在合作目标位姿检测中,应用扫描点云直接配准经常产生错误和效率低的问题,为此提出一种结合YOLOv8算法进行实例分割并实现点云高精度配准测量目标位姿的方法。对目标三维点云扫描数据进行下采样,减少数据量,提高运行效率;使用三维点云... 详细信息

在合作目标位姿检测中,应用扫描点云直接配准经常产生错误和效率低的问题,为此提出一种结合YOLOv8算法进行实例分割并实现点云高精度配准测量目标位姿的方法。对目标三维点云扫描数据进行下采样,减少数据量,提高运行效率;使用三维点云生成二维图像进行实例分割,剔除点云中的背景,并使用距离滤波算法剔除干扰点,获得目标点云;使用ICP算法配准模型与目标,获得目标坐标系信息描述目标位姿。实验表明,采用下采样后,预处理与配准分别平均提升效率47%与80%;去除干扰点后进一步提升了配准精度,最大点对距离减少0.504 mm,平均点对距离减少0.019 mm。通过精度实验验证,目标位置误差均值<0.3 mm,各轴角度误差均值<0.6°,可以满足舱外服务机器人的需求。

关键词：体素下采样实例分割 YOLOv8 ICP 点云配准

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中红外外腔可调谐窄线宽量子级联激光器设计

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红外与激光工程 2025年第3期 201-211页

作者：贾涵袁配张东亮张诗雅崔锦涛杜舒豪刘铭成步文郑军北京信息科技大学仪器科学与光电工程学院北京信息科技大学光电测试技术及仪器教育部重点实验室中国电子科技集团公司第十一所中国科学院半导体研究所

可调谐量子级联激光器(Quantum Cascade Laser, QCL)在自由空间光通信、光谱检测等领域具有重要的应用前景。然而针对分布式反馈QCL存在的掩埋光栅二次外延工艺繁琐、表面光栅耦合效果不佳，以及光栅耦合不利于器件集成化、微型化等问... 详细信息

可调谐量子级联激光器(Quantum Cascade Laser, QCL)在自由空间光通信、光谱检测等领域具有重要的应用前景。然而针对分布式反馈QCL存在的掩埋光栅二次外延工艺繁琐、表面光栅耦合效果不佳，以及光栅耦合不利于器件集成化、微型化等问题，提出利用硅基锗集成波导与F-P腔QCL混合集成来实现波长可调谐和窄线宽输出的方案，对中心波长4.6μm的可调谐QCL的硅基集成外腔部分进行了设计优化。通过时域有限差分法仿真，系统地分析了微环谐振器半径、耦合长度和耦合间隔等结构参数对中心波长偏移和透射率的影响。研究表明，微环谐振器耦合间隔的减小会显著影响输出光谱透射率和耦合系数，而耦合长度的增加则会影响输出光谱透射率并使中心波长向长波方向移动。此外，分析了Sagnac环形反射镜的耦合间隔对耦合系数和反射率的影响，结果表明耦合间隔的减小会导致反射率的增加。最后通过改变波导材料有效折射率，仿真模拟了调谐性能。最终确定当自由光谱范围为20 nm、线宽为0.18 nm时的微环谐振器的半径为41.5μm，耦合长度为4μm，耦合间隔为0.15μm；反射率为0.7时的反射镜的耦合长度为60μm，耦合间隔为0.345μm，相关参数和研究结论为实际器件制备提供了理论依据。

关键词：量子级联激光器可调谐时域有限差分法仿真微环谐振器 Sagnac环形反射镜

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中红外外腔可调谐窄线宽量子级联激光器设计

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红外与激光工程 2025年第3期54卷 192-202页

作者：贾涵袁配张东亮张诗雅崔锦涛杜舒豪刘铭成步文郑军北京信息科技大学仪器科学与光电工程学院北京100192 北京信息科技大学光电测试技术及仪器教育部重点实验室北京100016 中国电子科技集团公司第十一所北京100015 中国科学院半导体研究所北京100083

可调谐量子级联激光器(Quantum Cascade Laser,QCL)在自由空间光通信、光谱检测等领域具有重要的应用前景。然而针对分布式反馈QCL存在的掩埋光栅二次外延工艺繁琐、表面光栅耦合效果不佳,以及光栅耦合不利于器件集成化、微型化等问题,... 详细信息

可调谐量子级联激光器(Quantum Cascade Laser,QCL)在自由空间光通信、光谱检测等领域具有重要的应用前景。然而针对分布式反馈QCL存在的掩埋光栅二次外延工艺繁琐、表面光栅耦合效果不佳,以及光栅耦合不利于器件集成化、微型化等问题,提出利用硅基锗集成波导与F-P腔QCL混合集成来实现波长可调谐和窄线宽输出的方案,对中心波长4.6μm的可调谐QCL的硅基集成外腔部分进行了设计优化。通过时域有限差分法仿真,系统地分析了微环谐振器半径、耦合长度和耦合间隔等结构参数对中心波长偏移和透射率的影响。研究表明,微环谐振器耦合间隔的减小会显著影响输出光谱透射率和耦合系数,而耦合长度的增加则会影响输出光谱透射率并使中心波长向长波方向移动。此外,分析了Sagnac环形反射镜的耦合间隔对耦合系数和反射率的影响,结果表明耦合间隔的减小会导致反射率的增加。最后通过改变波导材料有效折射率,仿真模拟了调谐性能。最终确定当自由光谱范围为20 nm、线宽为0.18 nm时的微环谐振器的半径为41.5μm,耦合长度为4μm,耦合间隔为0.15μm;反射率为0.7时的反射镜的耦合长度为60μm,耦合间隔为0.345μm,相关参数和研究结论为实际器件制备提供了理论依据。

关键词：量子级联激光器可调谐时域有限差分法仿真微环谐振器 Sagnac环形反射镜

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基于遗传非参数MDL-BW方法的HMM结构优化

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电子学报 2022年第11期50卷 2765-2772页

作者：徐佳伟罗倩北京信息科技大学信息与通信工程学院北京100101 北京信息科技大学光电测试技术及仪器教育部重点实验室北京100101

隐马尔科夫模型(Hidden Markov Model,HMM)广泛用于语音信号等时序信号的建模.HMM的结构优化包括模型参数个数优化和参数值的优化.针对传统的用于训练HMM的鲍姆-韦尔奇(Baum Welch,BW)算法在寻求最优解时容易陷入局部极值以及无法优化HM... 详细信息

隐马尔科夫模型(Hidden Markov Model,HMM)广泛用于语音信号等时序信号的建模.HMM的结构优化包括模型参数个数优化和参数值的优化.针对传统的用于训练HMM的鲍姆-韦尔奇(Baum Welch,BW)算法在寻求最优解时容易陷入局部极值以及无法优化HMM参数个数的问题,本文提出了遗传非参数MDL-BW方法.该方法通过结合遗传(Genetic Algorithm,GA)算法随机搜索的特点和自适应思想来扩大HMM参数值解的搜索空间,结合非参数思想帮助自动寻求HMM的合适参数个数,同时以最小描述长度MDL(Minimum Description Length,MDL)作为模型优化准则来寻求HMM在全局上的最优结构.仿真数据、语音数据以及人体动作数据的仿真结果表明遗传非参数MDL-BW方法相较BW方法等同类方法在HMM结构的寻求上具有更好的效果.

关键词：随机搜索 MDL准则非参数结构优化全局优化隐马尔科夫模型 BW方法

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内窥光学相干层析成像的研究进展与应用

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中国激光 2023年第21期50卷 42-58页

作者：张璇晔朱疆北京信息科技大学仪器科学与光电工程学院北京100192 北京信息科技大学光电测试技术及仪器教育部重点实验室北京100192

光学相干层析成像(OCT)技术是一种无标记的三维成像技术,具有分辨率高、成像速度快等优点。内窥成像是OCT技术的一个重要应用,它能够通过微型探头和内窥导管获得在体组织的三维图像。内窥OCT成像克服了超声成像分辨率较低和共聚焦成像... 详细信息

光学相干层析成像(OCT)技术是一种无标记的三维成像技术,具有分辨率高、成像速度快等优点。内窥成像是OCT技术的一个重要应用,它能够通过微型探头和内窥导管获得在体组织的三维图像。内窥OCT成像克服了超声成像分辨率较低和共聚焦成像穿透深度不足的缺点,成为临床诊断不可或缺的成像工具。本文首先介绍了内窥OCT成像的原理和系统结构,然后总结了内窥OCT探头的发展,重点讨论了内窥OCT技术的最新进展及其在生物医学领域的应用。

关键词：医用光学光学相干层析成像内窥成像微型探头内窥导管

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激光偏振拉曼的CVD多晶石墨烯表征

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红外与激光工程 2020年第2期49卷 149-155页

作者：孟帅姚齐峰张乾坤牛海莎祝连庆北京信息科技大学仪器科学与光电工程学院北京100192 北京信息科技大学光电测试技术及仪器教育部重点实验室北京100192

石墨烯具有优异的物理化学性质,在MEMS器件、光电检测材料、柔性显示屏、新能源电池、复合材料等方面成为研究热点.目前大面积石墨烯制备主要依赖于化学气相沉积技术(chemicalvapor deposition,CVD),但其生长的晶体质量直接影响到电化... 详细信息

石墨烯具有优异的物理化学性质,在MEMS器件、光电检测材料、柔性显示屏、新能源电池、复合材料等方面成为研究热点.目前大面积石墨烯制备主要依赖于化学气相沉积技术(chemicalvapor deposition,CVD),但其生长的晶体质量直接影响到电化学特性和实际应用,因此需要一种快速而准确的表征方法.实验利用背向散射的偏振激光散射装置测量CVD生长的石墨烯拉曼光谱.通过分析实验获得的300 nm SiO2/Si基底上的单层、五层和十层左右的石墨烯角分辨偏振拉曼光谱,发现单层生长的石墨烯偏振特性与机械剥离单晶石墨烯一致;随着层数的增加,G峰偏振响应差异更加明显,表现出明显的椭圆特性;在不同石墨烯层数上的D峰也呈现出一定的偏振响应差异性.偏振拉曼测试结果表明目前CVD生长的缺陷和多晶特性与石墨烯层数呈现正相关特征.

关键词：石墨烯偏振拉曼结构表征

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视频引导的手持式高速光学相干层析成像系统研究

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中国激光 2024年第9期51卷 207-214页

作者：刘硕朱疆陈旭东王重阳马宗庆孟晓辰樊凡北京信息科技大学仪器科学与光电工程学院北京102206 北京信息科技大学光电测试技术及仪器教育部重点实验室北京102206

光学相干层析成像(OCT)是一种高空间分辨率的光学成像方法,可以对生物组织进行非接触、无标记的二维截面和三维体积成像,能为临床疾病的诊断提供具有重要参考价值的影像信息。在传统的台式OCT系统中,扫描探头被固定在工作台上,探头结构... 详细信息

光学相干层析成像(OCT)是一种高空间分辨率的光学成像方法,可以对生物组织进行非接触、无标记的二维截面和三维体积成像,能为临床疾病的诊断提供具有重要参考价值的影像信息。在传统的台式OCT系统中,扫描探头被固定在工作台上,探头结构较大,灵活性差,不利于深入狭小腔体内部成像或在床旁检测。本团队设计了一种视频引导的手持式高速OCT系统,其手持探头结构紧凑、体积小巧,便于抓取和深入狭小腔体内部;探头内部集成了相机成像功能,可以实时获得成像区域的视频图像,引导OCT成像。该系统的A线扫描速率可以达到200kHz。为了克服成像过程中的抖动问题,本团队提出了图像自动配准算法,该算法能显著提高图像质量。采用该系统对离体猪眼角膜和离体猪牙齿进行成像,以验证系统的性能。结果显示该系统能够高速获取高分辨的组织图像。

关键词：医用光学光学相干层析成像手持探头图像配准

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