检索结果-内蒙古大学图书馆

光学学报 2024年第8期44卷 139-149页

作者：张梦王欣杨苏辉李宝李卓张金英高彦泽北京理工大学光电学院北京100081 北京理工大学学精密光电测试仪器及技术北京市重点实验室北京100081 北京理工大学信息光子技术工业和信息化部重点实验室北京100081 中国电子科技集团第十一研究所北京100015

长波红外量子级联激光器(QCL)具有波长设计灵活、体积小、寿命长等优点。目前单横模QCL较低的输出功率(1~3 W)是限制其应用的主要因素。光纤功率合束技术是提升输出功率的有效手段。然而由于长波红外波段缺少低传输损耗的玻璃光纤,使得... 详细信息

长波红外量子级联激光器(QCL)具有波长设计灵活、体积小、寿命长等优点。目前单横模QCL较低的输出功率(1~3 W)是限制其应用的主要因素。光纤功率合束技术是提升输出功率的有效手段。然而由于长波红外波段缺少低传输损耗的玻璃光纤,使得高效率长波红外光纤功率合束的实现难度很大。本文研究了基于低损耗单模空芯光纤的长波红外激光功率合束技术。针对基横模长波红外QCL有源区尺寸大、发散角大的特点,设计了大数值孔径扩展光源双非球面准直镜,有效提高了单模光纤耦合效率。设计制备了无端面损耗的长波红外单模光纤束,光纤传输效率高达91.2%,实现了7.6~7.8μm波段QCL的高效率合束。当4个长波红外QCL的输出总功率为2.27 W时,采用所设计的光纤耦合光学系统及制备的4×1单模空芯光纤合束器获得了1.5 W的连续输出,总合束效率为66%。此外,测量得到单根单模长波红外光纤耦合输出光的光束质量因子M~2为1.2,光强分布和光束质量因子均优于QCL的直接输出激光,说明空芯单模光纤具有一定的非高斯光束模式净化作用。合束光束的传输质量因子为2.6,依然具有较好的光束质量。本文所研究的光纤合束方式对QCL的输出波长、偏振态均不敏感,且具有良好的可扩展性。实验结果表明,此方式可有效解决长波红外QCL单元器件输出功率偏低的问题。

关键词：长波红外量子级联激光器光纤合束耦合效率空芯光纤

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随机微扰表面反射光谱的低角度依赖性

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光学学报 2023年第1期43卷 227-235页

作者：张金英李世豪王瑞王鑫野李卓王欣杨苏辉高彦泽精密光电测试仪器及技术北京市重点实验室北京理工大学光电学院北京100081 北京理工大学长三角研究院浙江嘉兴314001

结构色在光学伪装等领域具有重要的应用前景,但其存在严重的角度依赖性。提出利用随机微扰表面降低反射光谱角度依赖性的方法;研究了不同微扰特征的粗糙表面结构在不同入射角下的反射光谱;通过有限元法计算了横电波、横磁波的反射光谱... 详细信息

结构色在光学伪装等领域具有重要的应用前景,但其存在严重的角度依赖性。提出利用随机微扰表面降低反射光谱角度依赖性的方法;研究了不同微扰特征的粗糙表面结构在不同入射角下的反射光谱;通过有限元法计算了横电波、横磁波的反射光谱特性和能量传播特性,并据此获得了等效自然光的反射光谱和角度依赖规律。分析发现在0°~40°入射角度范围内,平整表面结构的反射光谱峰值移动了34.0 nm,随机微扰表面结构的反射光谱峰值仅移动了10.0 nm,角度依赖特性降低了70.6%,结果表明微扰表面结构对于降低角度依赖性具有显著作用。

关键词：表面光学微扰表面结构色角度依赖特性光学伪装

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双波段能谷光子晶体的拓扑边界态传输特性

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光学学报 2023年第9期43卷 157-170页

作者：张金英王炳楠王瑞王鑫野精密光电测试仪器及技术北京市重点实验室北京理工大学光电学院北京100081 北京理工大学长三角研究院浙江嘉兴314001

谷赝自旋是构筑光学拓扑绝缘体的重要手段,其性质决定了光波拓扑传输特性。双波段能谷结构为同时调控多波段范围内的光波提供了重要平台。构筑了具有双波段能谷结构的光子晶体超胞,研究了zigzag型和armchair型界面在两个波段内拓扑边界... 详细信息

谷赝自旋是构筑光学拓扑绝缘体的重要手段,其性质决定了光波拓扑传输特性。双波段能谷结构为同时调控多波段范围内的光波提供了重要平台。构筑了具有双波段能谷结构的光子晶体超胞,研究了zigzag型和armchair型界面在两个波段内拓扑边界态的传输特性及鲁棒性。结果表明:对于zigzag型界面,对称型界面与反对称型界面的光波传输特性差异显著,对称型界面允许平面波传输而反对称型界面大幅抑制平面波传输;而对于armchair型界面,对称型界面与反对称型界面的光波传输未表现出差异性。对于允许平面波传输的界面,无论是zigzag型还是armchair型界面均对杂质、缺陷、尖锐拐角等具有良好的鲁棒性。双波段拓扑边界态传输特性的系统性研究对于拓展光学拓扑绝缘体的应用空间具有重要价值。

关键词：材料拓扑光子晶体能谷结构多波段界面类型拓扑边界态

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硫汞族量子点红外光电探测技术

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光学学报 2023年第15期43卷 3-16页

作者：郝群唐鑫陈梦璐北京理工大学光电学院北京100081 精密光电测试仪器及技术北京市重点实验室北京100081 北京理工大学长三角研究院浙江嘉兴314019

受限于复杂的分子束外延生长及倒装键合工艺,现有块体半导体红外探测器成本高昂、工艺复杂、极大制约了成像阵列规模和分辨率的进一步提升。胶体量子点作为一种新兴的半导体纳米晶体材料,因“量子限域”效应,能够实现宽谱段范围内的精... 详细信息

受限于复杂的分子束外延生长及倒装键合工艺,现有块体半导体红外探测器成本高昂、工艺复杂、极大制约了成像阵列规模和分辨率的进一步提升。胶体量子点作为一种新兴的半导体纳米晶体材料,因“量子限域”效应,能够实现宽谱段范围内的精准带隙调控。同时,胶体量子点可通过液相化学合成方法低成本大批量制备。此外,胶体量子点的液相加工工艺使得其可以与硅基读出电路进行直接片上电学耦合,突破了倒装键合工艺限制。因此,胶体量子点在红外探测及成像领域展现了巨大的应用前景。其中硫汞族量子点具有探测波段范围宽、物性调控易及便于硅基集成等优势,先后实现了中波红外背景限探测、双色探测及焦平面阵列成像等,在红外光电技术展示了巨大的潜力。本综述总结了近年来硫汞族胶体量子点红外光电探测技术的研究现状,并对其未来发展方向进行了展望。

关键词：硫汞族胶体量子点红外探测器红外焦平面阵列红外上转换器件

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基于近红外视频的非接触鲁棒性心率检测

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中国激光 2023年第21期50卷 159-165页

作者：孔令琴吴小溪董立泉赵跃进刘明北京理工大学光电学院北京100081 精密光电测试仪器及技术北京市重点实验室北京100081 北京理工大学长三角研究院(嘉兴) 浙江嘉兴314019

提出了一种基于近红外视频的心率检测方法。该方法采用正交分解投影结合奇异值分解(OP-SVD)的方法,实现了夜间运动状态下的高精度鲁棒性心率检测。该方法通过人脸标志点检测,将人脸分为多个感兴趣子区域,获得了多通道成像式光电容积描记... 详细信息

提出了一种基于近红外视频的心率检测方法。该方法采用正交分解投影结合奇异值分解(OP-SVD)的方法,实现了夜间运动状态下的高精度鲁棒性心率检测。该方法通过人脸标志点检测,将人脸分为多个感兴趣子区域,获得了多通道成像式光电容积描记(IPPG)信号;采用正交分解投影法去除多通道IPPG信号中的运动伪迹;接着利用奇异值分解法再次去噪,并通过重构子区域信号获得了高信噪比IPPG信号,最终实现了心率的准确提取。实验结果表明,与传统方法相比,该方法的误差最小,其平均绝对误差(MAE)值达到了3.14 bit/min。

关键词：医用光学近红外视频成像式光电容积描记术心率正交分解投影奇异值分解

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基于成像光电容积描记技术的非接触式生理参数检测及其应用

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光学学报 2023年第15期43卷 256-269页

作者：孔令琴赵跃进董立泉刘明徐歌惠梅褚旭红北京理工大学光电学院北京100081 精密光电测试仪器与技术北京市重点实验室北京100081 北京理工大学长三角研究院浙江嘉兴314019

成像式光电容积描记技术是在传统光电容积描记技术基础上发展而来的一种非接触式生理信号检测技术。成像式光电容积描记技术由于非接触、可远程监测、适用场景广泛、易操作以及低成本等优点可实现人体多项生理参数的测量,成为仪器及生... 详细信息

成像式光电容积描记技术是在传统光电容积描记技术基础上发展而来的一种非接触式生理信号检测技术。成像式光电容积描记技术由于非接触、可远程监测、适用场景广泛、易操作以及低成本等优点可实现人体多项生理参数的测量,成为仪器及生物医学工程领域的新兴研究热点之一。本综述首先介绍了成像式光电容积描记技术的基本原理,对光学起源机理进行了分析,并对成像视频处理方法进行了总结,最后介绍了成像式光电容积描记技术在生理参数方面的应用,并对其在生理参数检测领域中的发展进行展望。

关键词：成像式光电容积描记技术生理参数检测心血管监测

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基于动态特征注意模型的三分支网络目标跟踪

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光学学报 2022年第15期42卷 130-139页

作者：张子烁宋勇杨昕赵宇飞周雅北京理工大学光电学院北京100081 精密光电测试仪器及技术北京市重点实验室北京100081

针对实际场景中跟踪目标的快速移动、光照变化和尺度变换等问题,提出一种基于动态特征注意模型(DFA)的三分支网络目标跟踪算法,包括:以SiamRPN++跟踪框架为基础,设计具有动态模板分支的在线更新三分支网络,以强化网络提取特征的语义信息... 详细信息

针对实际场景中跟踪目标的快速移动、光照变化和尺度变换等问题,提出一种基于动态特征注意模型(DFA)的三分支网络目标跟踪算法,包括:以SiamRPN++跟踪框架为基础,设计具有动态模板分支的在线更新三分支网络,以强化网络提取特征的语义信息,提高模板特征与搜索目标的匹配相似性;设计面向三分支网络训练的样本生成方法,以改变负样本分配方式,提升正、负样本训练的平衡性;设计一种DFA,通过等效自注意和互注意操作增强模板的历史动态特征,实现模板特征的自适应细化,同时利用通道注意力得分控制搜索特征图的权重分配,提高得分图对目标的响应。相对SiamRPN++、SiamBAN等对比算法,所提算法在包含运动模糊、明暗变化和相似背景干扰等场景的OTB100、VOT2018数据集上,获得了最高成功率(71.0%)和最优鲁棒性(0.122),同时可满足实时目标跟踪的要求。

关键词：机器视觉目标跟踪孪生神经网络注意力机制

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温度不敏感的Aβ蛋白浓度荧光检测技术研究

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中国激光 2025年

作者：陈雨凡王欣尹文旋宋阳贾建平董立泉北京理工大学光电学院北京理工大学精密光电测试仪器及技术北京市重点实验室北京首都医科大学宣武医院

淀粉样蛋白（Aβ蛋白）的寡聚化及积聚是阿尔茨海默病的标志性病理特征。血浆中Aβ 40和Aβ 42浓度仅为270～290 pg/mL和30～40 pg/mL，直接定量检测极为困难。利用超声空泡效应使Aβ蛋白纤维增值，再结合荧光探针检测技术，使痕量寡聚... 详细信息

淀粉样蛋白（Aβ蛋白）的寡聚化及积聚是阿尔茨海默病的标志性病理特征。血浆中Aβ 40和Aβ 42浓度仅为270～290 pg/mL和30～40 pg/mL，直接定量检测极为困难。利用超声空泡效应使Aβ蛋白纤维增值，再结合荧光探针检测技术，使痕量寡聚化Aβ蛋白的检测成为可能。然而，高功率超声处理会导致样本温度波动，从而影响检测到的荧光强度。针对这一问题，本论文研究了窄线宽激光激发和光谱滤波技术，将温度引起的荧光强度波动从8%降至了2.1%。此外，论文研究了高灵敏度单光子探测技术和基于联合光谱滤波的杂散光抑制技术，将检测装置的本底噪声控制在了7个光子的水平，提升了荧光探测的灵敏度和分辨率。在957358倍的动态范围内，荧光强度与计数值的线性拟合决定系数达到了0.9996。我们认为，本文研究结果有望提高血浆中寡聚化Aβ蛋白浓度检测的准确性，在阿尔茨海默病早期诊断中具有良好的应用前景。

关键词：阿尔茨海默病淀粉样蛋白荧光检测光谱滤波杂散光抑制

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一种光学相位延迟谱的测量方法

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光学技术 2023年第6期49卷 723-727页

作者：赵雅丽杨景杰张旭升北京理工大学精密光电测试仪器及技术北京市重点实验室北京100081

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... 详细信息

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。

关键词：物理光学偏振光学相位延迟测量不确定度分析

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头部旋转运动下自适应非接触鲁棒性心率检测方法

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物理学报 2022年第5期71卷 376-384页

作者：巴图巴雅尔·欧赟赵跃进孔令琴董立泉刘明惠梅北京理工大学光电学院北京100081 北京理工大学精密光电测试仪器及技术北京市重点实验室北京100081 北京理工大学长三角研究院(嘉兴) 嘉兴314019

基于人脸视频的生理信号检测面临的主要挑战是运动伪影噪声.针对受试者头部刚性旋转运动引起的伪影噪声,本文提出利用头部运动信息构建自适应滤波器的非接触式心率检测方法.该方法利用人脸二维和三维的特征点计算受试者运动中头部的偏... 详细信息

基于人脸视频的生理信号检测面临的主要挑战是运动伪影噪声.针对受试者头部刚性旋转运动引起的伪影噪声,本文提出利用头部运动信息构建自适应滤波器的非接触式心率检测方法.该方法利用人脸二维和三维的特征点计算受试者运动中头部的偏航和俯仰欧拉角度,并将其作为调控过程噪声协方差的信号质量指数,进而构建了自适应Kalman滤波器,实现了稳健的心率估计.实验结果表明:本文提出的方法可有效抑制头部刚性旋转运动引起的噪声,平均绝对误差为2.22 beat/min,均方根误差为2.76 beat/min,与现有方法相比准确度分别提升9%与24.6%,具有统计显著性.本文提出的头部旋转角度自适应非接触鲁棒性心率检测方法在自发运动的真实场景下能有效提升检测的准确性,扩大了成像式光电容积描记技术在视频健康监测领域的使用场景.

关键词：人脸视频非接触式心率检测头部旋转运动自适应Kalman滤波器

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