检索结果-内蒙古大学图书馆

光子学报 2025年第3期54卷 50-63页

作者：陈奕高波付林林王笑微朱海军刘江涛钟振涛李拥政郭林峰徐小敏南京信息工程大学物理与光电工程学院江苏省大气海洋光电探测重点实验室南京地铁建设有限责任公司中铁隧道集团二处有限公司中铁(上海)投资集团有限公司中铁三局集团华东建设有限公司江苏省气象光子学与光电探测国际合作联合实验室剑桥大学工程系

工程使用中的分布式传感光缆的长度、种类和状态，以及布里渊光时域反射系统中光源器件的线宽、功率等参数都会影响受激布里渊散射阈值的大小，如何在各种不同的状态对应的受激阈值条件下，最大程度发挥系统检测性能，是紧凑型中低成本... 详细信息

工程使用中的分布式传感光缆的长度、种类和状态，以及布里渊光时域反射系统中光源器件的线宽、功率等参数都会影响受激布里渊散射阈值的大小，如何在各种不同的状态对应的受激阈值条件下，最大程度发挥系统检测性能，是紧凑型中低成本布里渊光时域反射系统在工程应用中值得研究的问题。提出一种基于短时傅里叶变换的自动识别光纤沿线受激布里渊散射的光电路解调方案以及信号处理方法，以确定局部受激布里渊光时域反射系统最优传感距离。在实验中，对2 000 m的光纤进行测量，设置脉冲宽度为20 ns，使用20 kHz的脉冲频率，识别到受激布里渊散射位置为1 230.2 m，并通过布里渊频移实验数据验证了该方法的有效性。此外，还对不同脉冲宽度、频率和光纤长度进行了实验。通过实验研究进一步明确了紧凑型低成本局部受激布里渊光时域反射系统中传感光纤的有效受激区域和最佳传感使用距离，增强了布里渊光时域反射系统的工程实用性。

关键词：分布式光纤传感布里渊光时域反射短时傅里叶变换自发布里渊散射受激布里渊反射

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分布式布里渊光纤传感信号降噪技术研究进展

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激光与光电子学进展 2025年第1期62卷 100-114页

作者：高浩然李拥政郭林峰 Xu Xiaomin 南京信息工程大学物理与光电工程学院江苏南京210044 江苏省大气海洋光电探测重点实验室江苏南京210044 中铁三局集团华东建设有限公司江苏南京211153 江苏省气象光子学与光电探测国际合作联合实验室江苏南京210044 剑桥大学工程系英国剑桥CB21PZ

分布式布里渊光纤传感技术在基础设施、轨道交通、海底光缆等领域的工程监测中逐步应用。布里渊解调系统光电信号的衰减与噪声影响导致长距离传感信噪比下降,限制了测量精度。研究者通过光脉冲编码、拉曼放大等方法提升信噪比,取得较好... 详细信息

分布式布里渊光纤传感技术在基础设施、轨道交通、海底光缆等领域的工程监测中逐步应用。布里渊解调系统光电信号的衰减与噪声影响导致长距离传感信噪比下降,限制了测量精度。研究者通过光脉冲编码、拉曼放大等方法提升信噪比,取得较好的效果,也增加了系统复杂度和设备成本。通过后端信号处理的方式提升系统性能,可降低硬件成本且易于迭代升级。本文回顾了近十年国内外布里渊光纤传感系统使用信号处理方式提高信噪比的方法,包括一维信号降噪、图像视频降噪和深度学习降噪技术,对这些技术进行了讨论分析,并对每种技术对系统性能的提升效果进行了对比,最后对分布式布里渊光纤传感技术信噪比提升技术发展前景进行了展望。

关键词：分布式光纤传感技术布里渊散射信噪比信号处理图像处理机器学习

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机器学习技术在分布式光纤传感性能提升中的应用进展

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激光与光电子学进展 2025年第3期62卷 25-43页

作者：马丁忆刘鑫煜李拥政郭林峰徐小敏南京信息工程大学物理与光电工程学院江苏省大气海洋光电探测重点实验室中铁三局集团华东建设有限公司江苏省气象光子学与光电探测国际合作联合实验室剑桥大学工程系

分布式光纤传感技术通过解调光纤中散射光的改变来探测系统温度、应变、振动等参数，实现分布式测量。由于散射光信号较弱，系统信噪比低，传感性能受限，近年来，通过机器学习的方法来提升分布式光纤传感系统的性能逐步成为研究热点。... 详细信息

分布式光纤传感技术通过解调光纤中散射光的改变来探测系统温度、应变、振动等参数，实现分布式测量。由于散射光信号较弱，系统信噪比低，传感性能受限，近年来，通过机器学习的方法来提升分布式光纤传感系统的性能逐步成为研究热点。从数据提取、噪声去除、分辨率增强等方面，详细介绍了近十年来机器学习技术在分布式光纤传感研发领域的研究进展，并进行了分析对比与技术展望。各类机器学习算法技术在处理速度方面表现出不同程度的提升。其中，去噪神经网络在提高信噪比方面较为显著，表现出优越的噪声抑制能力，信号质量得到进一步改善。此外，卷积神经网络在提升空间分辨率方面具有突出的优势，能够更精确地捕捉和解析复杂的空间特征。这些相关研究成果有望进一步推动后续机器学习技术在各类型分布式光纤传感技术上的深入应用。

关键词：分布式光纤传感机器学习神经网络信噪比空间分辨率

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正三角型三芯光纤中等腰对称平面波的调制不稳定性分析

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物理学报 2018年第5期67卷 122-129页

作者：裴世鑫徐辉孙婷婷李金花南京信息工程大学物理与光电工程学院江苏省大气海洋光电探测重点实验室南京210044

详细分析了正三角型三芯光纤中等腰对称平面波的调制不稳定性.等腰对称平面波即两芯中场完全相同,第三芯中场入射功率与其他两芯中不同的平面波,其存在的前提是入射光总功率(P)必须大于某最小值(P_(min)),该最小值取决于光纤的线性耦合... 详细信息

详细分析了正三角型三芯光纤中等腰对称平面波的调制不稳定性.等腰对称平面波即两芯中场完全相同,第三芯中场入射功率与其他两芯中不同的平面波,其存在的前提是入射光总功率(P)必须大于某最小值(P_(min)),该最小值取决于光纤的线性耦合系数和非线性系数.对一给定的总功率P≥P_(min),令一芯中的入射功率为P_1,其他两芯中入射功率均为P_2,有两种形式的场分布:一种是P_1始终大于P_2,随着P的增加,P_1越来越大,P_2越来越小,依线性稳定性分析方法,该场分布对应的增益谱主要特征与双芯光纤非对称平面波的增益谱相似;另一种是随着P的增加,P_1越来越小,P_2越来越大,使用同样的分析方法,发现该场分布下增益谱与双芯光纤非对称平面波增益谱截然不同,其显著特征是无扰动下,在正常和反常色散区域均可产生不稳定性增益,且在正常色散区域,零扰动频率对应的增益最强;另一方面,耦合系数色散对增益谱的影响在正常和反常色散区域都非常弱,这与其在双芯光纤中的影响截然不同.该结果对基于多芯光纤的模分复用系统非线性效应的研究具有一定的指导意义.

关键词：调制不稳定性正三角型三芯光纤等腰对称平面波

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电磁场调制下的应变黑磷烯带间光电导

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物理学报 2024年第13期73卷 317-326页

作者：柏文庆杨江涛杨翠红陈云云南京信息工程大学物理与光电工程学院南京210044 南京信息工程大学江苏省大气海洋光电探测重点实验室南京210044 南京信息工程大学江苏省气象光子学与光电探测国际合作联合实验室南京210044

黑磷烯具有各向异性且独特的光电性能被广泛研究.应变、电压等常用来调制能带结构,进而调制其光电特性.本文采用紧束缚近似哈密顿量,考虑施加垂直磁场、电场、面内面外应变条件下的黑磷烯能带结构,进一步利用Kubo公式研究了黑磷烯光电... 详细信息

黑磷烯具有各向异性且独特的光电性能被广泛研究.应变、电压等常用来调制能带结构,进而调制其光电特性.本文采用紧束缚近似哈密顿量,考虑施加垂直磁场、电场、面内面外应变条件下的黑磷烯能带结构,进一步利用Kubo公式研究了黑磷烯光电导率在多个调制因子下的特征,并从能带结构进行了机理分析.垂直磁场使能带劈裂,产生多通道带间跃迁,光电导率表现出多个峰.随着面内拉伸应变增加能隙增加,光电导峰位依赖于能隙.而面外拉伸应变对能隙的调制区别于面内应变,能隙表现出非单调变化.电场通过带隙的变化,调制光电导率峰值位置.综合不同的调制因子,能带和光电导表现出丰富的调制效果,为研究基于黑磷烯光电器件的应用提供理论支持.

关键词：黑磷烯能带调控各向异性光电导

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基于矢量光束偏振特性的薄膜参数表征

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光学学报 2024年第14期44卷 112-118页

作者：李金花曹兆楼郑改革南京信息工程大学物理与光电工程学院江苏省气象光子学与光电探测国际合作联合实验室江苏南京210044 南京信息工程大学物理与光电工程学院江苏省大气海洋光电探测重点实验室江苏南京210044 南京信息工程大学物理与光电工程学院江苏南京210044

传统椭偏仪表征薄膜参数时存在光斑尺寸较大、空间分辨率较低且基底透明时易受背面反射光干扰等问题。针对这些问题,提出采用高数值孔径显微物镜聚焦线偏振光的方法,以形成矢量光束照明薄膜。紧聚焦光束由不同角度入射光线组成,受到薄... 详细信息

传统椭偏仪表征薄膜参数时存在光斑尺寸较大、空间分辨率较低且基底透明时易受背面反射光干扰等问题。针对这些问题,提出采用高数值孔径显微物镜聚焦线偏振光的方法,以形成矢量光束照明薄膜。紧聚焦光束由不同角度入射光线组成,受到薄膜反射系数的影响,光束反射时形成结构化图案,且图案细节与薄膜参数密切相关,通过对反射光束进行成像即可反演薄膜参数。基于电磁理论数值模拟了薄膜不同参数对反射光场的影响,并进行了实验验证。结果表明,反射光场对薄膜参数的变化较为敏感,硅表面二氧化硅薄膜厚度的反演误差低于2 nm,重复测量误差低于0.3 nm。该方法得到的光斑尺寸接近衍射极限,显著提高了空间分辨率,在纳米结构表征领域的应用前景广阔。

关键词：偏振矢量光束薄膜参数反射逆问题

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基于莫尔测量技术的光栅常数测定方法

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激光与光电子学进展 2019年第6期56卷 186-190页

作者：程伟昊陈云云段传森梁焘李芋松南京信息工程大学物理与光电工程学院江苏省大气海洋光电探测重点实验室江苏南京210044

基于莫尔测量法,提出一种装置简单、测量精度较高的光栅常数测定方法。分别选取光栅常数为0.05mm和0.02mm的标准光栅与相应的待测光栅进行实验,获取了-1级、0级、+1级三个级次的大光强、高对比度莫尔条纹,并计算出待测光栅的光栅常数及... 详细信息

基于莫尔测量法,提出一种装置简单、测量精度较高的光栅常数测定方法。分别选取光栅常数为0.05mm和0.02mm的标准光栅与相应的待测光栅进行实验,获取了-1级、0级、+1级三个级次的大光强、高对比度莫尔条纹,并计算出待测光栅的光栅常数及其误差。研究结果表明,随着标准光栅和待测光栅之间夹角的增大,误差有增大的趋势。

关键词：光学测量光栅常数莫尔测量法莫尔条纹间隔

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太赫兹区石墨烯光吸收特性对其复光电导的依赖

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激光与光电子学进展 2019年第5期56卷 205-211页

作者：杨翠红刘震张静云马晓飞南京信息工程大学江苏省大气海洋光电探测重点实验室江苏南京210044 南京信息工程大学物理与光电工程学院江苏南京210044

采用转移矩阵方法,在含石墨烯的多层介质结构中,研究了太赫兹频域的光传输过程。在多层结构中,光吸收表现为多个吸收峰,且吸收峰的位置依赖于入射光频率、入射角和石墨烯化学势。随着石墨烯化学势和石墨烯层数的增加,吸收率增大,石墨烯... 详细信息

采用转移矩阵方法,在含石墨烯的多层介质结构中,研究了太赫兹频域的光传输过程。在多层结构中,光吸收表现为多个吸收峰,且吸收峰的位置依赖于入射光频率、入射角和石墨烯化学势。随着石墨烯化学势和石墨烯层数的增加,吸收率增大,石墨烯光导虚部增大,吸收峰的位置蓝移。周期性吸收峰发生在反射光干涉相消的条件下,且可通过两条主要反射光间的相位差来理解。因此,可基于光传输中石墨烯吸收峰的位置和强度来给出石墨烯的化学势、能级展宽因子参数。给出了与石墨烯材料相关的可提高石墨烯吸收率、降低透射率的参数条件。

关键词：物理光学太赫兹光吸收转移矩阵石墨烯复光导

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基于机器学习的椭球颗粒群消光系数预测

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激光与光电子学进展 2021年第6期58卷 381-386页

作者：张晓浩陈功叶李浩淼彭浩辰曹兆楼南京信息工程大学物理与光电工程学院江苏南京210044 南京信息工程大学江苏省大气海洋光电探测重点实验室江苏南京210044

通过消光系数反演椭球颗粒群的几何参数是颗粒测量领域的重要问题,传统基于进化算法的反演技术需多次数值积分求解消光系数,效率较低。针对该问题,提出了一种基于机器学习的计算方法。首先,参数化表达颗粒群的粒径与形状;然后,基于反常... 详细信息

通过消光系数反演椭球颗粒群的几何参数是颗粒测量领域的重要问题,传统基于进化算法的反演技术需多次数值积分求解消光系数,效率较低。针对该问题,提出了一种基于机器学习的计算方法。首先,参数化表达颗粒群的粒径与形状;然后,基于反常衍射近似理论建立椭球形颗粒消光系数的训练及测试数据集;最后,用多层感知器人工神经网络实现颗粒群参数与消光系数之间的映射,并研究了神经元数目、波长、颗粒群分布模型等因素对预测精度及效率的影响。实验结果表明,当隐藏层神经元数目为20时,预测平均误差低于0.05%,单机预测时间约为0.6μs。该技术提供了一种高效准确的消光系数计算工具,进一步结合进化算法有望实现球形及椭球颗粒群粒径与形状参数的实时反演。

关键词：机器视觉消光系数反常衍射近似椭球颗粒

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基于溶液ZnS量子点的肖特基结日盲紫外探测器

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光电子技术 2019年第1期39卷 10-15页

作者：匡文剑贾文博刘雪峰刘灏铭施昊松陈晓丹南京信息工程大学物理与光电工程学院江苏省大气海洋光电探测重点实验室南京210044

一种基于ZnS量子点的肖特基结日盲紫外探测器,通过溶液工艺制备而成。其中ZnS量子点为立方闪锌矿结构,平均直径2.2 nm,禁带宽度约4.53 eV(立方闪锌矿ZnS体材料为3.68 eV)。器件对日盲波段有较好的光电响应特性,在15 V偏压下对于光功率密... 详细信息

一种基于ZnS量子点的肖特基结日盲紫外探测器,通过溶液工艺制备而成。其中ZnS量子点为立方闪锌矿结构,平均直径2.2 nm,禁带宽度约4.53 eV(立方闪锌矿ZnS体材料为3.68 eV)。器件对日盲波段有较好的光电响应特性,在15 V偏压下对于光功率密度0.1 mW·cm^(-2)的254 nm紫外光的开关比为9.2,响应度1.60 mA/W,探测率5.5×10~9 cm Hz^(1/2) W^(-1)。由于器件电阻较大,响应时间约1秒。实验结果表明,基于2 nm直径ZnS量子点的光电探测器,在日盲紫外波段有很好的应用和发展潜力。

关键词：光电探测器日盲紫外响应度溶液工艺量子点

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