高速摄影与光子学

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高速摄影与光子学 关注(): 期刊周期：月刊; 期刊级别：省级; 国内统一刊号：61-1235/O4; 国际标准刊号：1004-4213; 主办单位：中国光学学会西安光机所; 主管单位：中国光学学会西安光机所; 查看光子学报近十年数据入口>>>; 上一本期杂志：分析理论与应用科技理论期刊; 下一本期杂志：安阳工学院学报学术理论期刊

　　《高速摄影与光子学》报道光子学研究领域的新理论、新概念、新思想、新技术和新进展，反映代表本学科前沿并具有国内外先进水平而为国际上关心的最新研究成果。主要涉及瞬态光学、光电子学、集成光学、信息光学、导波光学、非线性光学、光生物学、光通信、光传感、光神经网络、光子功能材料、光子的经典与非经典效应等。

　　高速摄影与光子学栏目设置主要栏目：量子光学、光生物学、瞬态光学、光电子学、光纤通信、非线性光学、信息光学、生物光子学。

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　　获奖情况：中文核心期刊;曾获中国光学学会先进期刊奖;中国科学院优秀期刊三等奖;陕西省国防期刊一等奖等。

　　阅读推荐：光子技术

　　《光子技术》高级工程师发表期刊，坚持为社会主义服务的方向，坚持以马克思列宁主义、毛泽东思想和邓小平理论为指导，贯彻“百花齐放、百家争鸣”和“古为今用、洋为中用”的方针，坚持实事求是、理论与实际相结合的严谨学风，传播先进的科学文化知识，弘扬民族优秀科学文化，促进国际科学文化交流，探索防灾科技教育、教学及管理诸方面的规律，活跃教学与科研的学术风气，为教学与科研服务。

　　高速摄影与光子学最新期刊目录

基于LED角度偏移模型生成指纹库数据的可见光定位方法

摘要：针对LED(light-emitting diode)光源出现角度偏移而导致的定位精度降低问题，将角度偏移信息引入朗伯模型中，提出一种估计该角度偏移的方法，使用包含角度偏移的朗伯模型完成指纹库数据的生成，并结合指纹定位方法完成可见光定位。所提角度偏移估计方法，利用序列二次规划SQP(sequential quadratic programming)算法解决朗伯模型在室内可见光定位的带约束非线性优化...

视觉测量相机温致误差的在线修正方法

摘要：在视觉测量系统长期运行条件下，相机自身发热以及环境温度波动会引起相机成像模型变化，进而显著降低测量系统的稳定性与精度。本文提出了一种基于双通道共视成像系统的相机温致误差在线修正方法。该方法采用紧凑的双通道光路结构，使测量点与校准点同时成像于同一图像平面；在此基础上，构建基于针孔成像模型的简化像点漂移方程，实现温致误差的在线补偿。通过搭建原型系统并开展室内动态温度实验与室外长期监测实验，对所提方法的...

一种非轴对称热致折射率场建模方法

摘要：针对高功率激光照射下透镜内部形成的非轴对称温度场，现有折射率模型难以兼顾表达精度与光线追迹稳定性。本文提出一种非轴对称热致折射率场建模方法。沿光轴方向将透镜温度场分层，并在各层内采用二维高斯函数对垂直光轴方向温度分布进行拟合，结合材料温度-折射率关系实现温度场到折射率场的映射。进一步将模型封装成动态链接库接口，实现光学设计软件对折射率及其梯度的实时查询与追迹计算。以隐形切割激光头为例，分析了分层数...

基于深度学习的动态场景多帧条纹三维重建技术

摘要：条纹轮廓术通过相移条纹图案实现高分辨率的三维重建。然而，在动态场景中，物体的运动会引发纹理错位并引入额外的相移，从而导致重建误差。为此，本文提出一种基于深度学习的方法，用于减少由刚体运动引起的动态误差。具体而言，首先利用深度网络从连续的相移复合条纹图像中快速估计各帧的粗点云；随后，通过点云配准将多帧点云统一至同一坐标系，并反投影至图像平面以实现条纹对齐；最后，再次利用网络提取高精度相位，完成高保真...

多系统协同测量场公共转站点布设优化方法

摘要：在多系统协同测量场中测站已知的前提下，为了进一步提高不同系统、不同站位之间的数据融合精度，提出一种多系统协同测量场的公共转站点优化布设方法。首先，建立多系统协同测量坐标统一模型及测量场精度评价模型；其次，基于隐藏点移除算法实现工装遮挡下的单测站可视区域判定，通过几何容差方法结合各单站可视区域实现多测站共视区域判定，为公共转站点选址提供可视及观测冗余条件；再次，运用蒙特卡洛法进行不确定度分析以优化候...

中红外折衍混合系统超低冷反射设计和分析

摘要：随着红外探测器的不断发展，包括像素尺寸的减小和灵敏度的提高，光学系统对信噪比和分辨率的要求也随之增加，本文讨论了红外波段的折衍混合系统的超低冷反射分析和优化问题，并给出了设计得到的具有超低冷反射的仿真结果。本文采用了定性和定量的分析方法，对传统的YNI和I/IBAR评估指标在对具有超低冷反射结果分析的局限性，指出了NITD（等效温差）在相关系统中的可行性。研究结果表明，通过综合指标分析系统各部分对...

针对小动物眼底成像的光学相干层析成像系统

摘要：小动物模型是眼科疾病机理研究的重要载体，利用光学相干层析成像（Optical Coherence Tomography, OCT）技术对其进行活体实验有助于推动基础研究向临床转化。然而，传统OCT系统在用于小动物眼底成像时，因存在扫描光束在两个正交方向上的枢轴点分离问题，所以在小瞳孔条件下会出现较严重的瞳孔遮挡探测光现象，导致成像视场畸变等问题。为此，本文通过理论分析与实验验证，实现了一种集成4f...

基于加强筋调控的新型低串扰二维电磁微镜

摘要：针对传统MEMS微镜在激光雷达应用中存在的双轴串扰问题，本文提出并实现了一种低串扰的电磁驱动MEMS二维扫描微镜结构。该结构主要从两方面降低双轴串扰：一是通过分离电磁线圈并优化磁场方向，实现双轴运动的独立驱动。将慢轴驱动线圈置于万向节上，利用水平方向磁场驱动；快轴驱动线圈则布置在快轴两侧，由垂直方向磁场驱动。二是通过优化微镜背面结构，提升快轴驱动力矩的传动效率，从而在达到相同快轴转角时降低所需驱动...

面向无吸收薄膜的椭偏光谱快速解调：柯西模型驱动神经网络方法

摘要：光谱椭偏技术因其高精度、非破坏性等优势，已成为测量纳米薄膜参数的重要手段。传统的椭偏光谱数据解调方法依赖于复杂的物理模型进行非线性迭代拟合，存在计算效率低、过程烦琐的局限，难以满足现代工业的快速检测需求。基于神经网络的数据处理方法具有高效的数据处理能力，为解决此问题提供了新的可能，但用于神经网络训练的数据集获取困难，这制约了该方法在光谱椭偏数据解调中的应用。针对这一问题，本文面向单层无吸收介质薄膜...

光学衍射神经网络的自适应误差补偿研究

摘要：光学衍射神经网络在高效计算中极具潜力，但在实际部署中不可避免的器件制造与装配对准误差会导致严重的波前畸变，限制了其推理性能。针对这个问题，设计了一种用于误差补偿的光学衍射神经网络，其中由固定相位层和位于光路末端的可编程调制层组成。为实现动态校正，在训练过程中引入了自适应策略，通过反向精准更新调制层的振幅掩模来重构畸变波前，从而减弱物理失准对系统性能的影响。以手写数字二分类任务为例，该架构实现了对光...

光学元件表面粗糙度对大能量激光辐照均匀性的影响研究

摘要：大能量激光大面积均匀辐照在材料起爆中具有重要作用。本文提出一种大能量激光均匀辐照的光学系统，旨在针对在实现远距离、大面积及异形材料的起爆。从光学元件表面粗糙度的工艺角度出发，探讨其对激光能量分布均匀性的影响。为定量刻画表面粗糙度，引入分形维D作为关键表征参数，采用三维分形函数在MATLAB中构建具有不同分形特征的纳米级三维粗糙表面模型。在此基础上，将表面导入COMSOL Multiphysics几...

复杂动态环境下的自由空间光通信品质因子预测研究

摘要：自由空间光通信（Free Space Optical, FSO）链路在动态大气湍流与天气衰减的共同作用下呈现复杂非线性特性，导致现有算法在链路质量评估中存在拟合能力不足、预测精度低、收敛速度慢及易陷入局部最优的问题。针对这一问题，本文提出一种结合牛顿拉夫逊优化算法（Newton-RaphsonBased Optimizer, NRBO）与反向传播神经网络（Backpropagation Neura...

基于对数检波的分布式光纤振动信号解调研究

摘要：分布式光纤振动传感系统常采用相干探测方式提升动态范围，但需对相干中频信号进行高速、大容量、准实时处理，势必会增加数字信号处理硬件设计和软件算法的难度。提出一种基于对数检波的分布式光纤振动传感系统方案，利用对数检波器将中频信号转化为直流电压信号，通过电压-功率转换的关系直接获得中频信号的对数功率数据；提出一种对数差分的阈值定位算法解决定位阈值通用性的问题以准确识别被测光纤上的振动事件，最后通过快速傅...

基于微纳光纤双色倏逝场模式组合的表面原子捕获理论研究

摘要：理论研究了利用微纳光纤中红、蓝失谐光场模式的组合倏逝场对原子的高效捕获，揭示了不同的光学模式组合可产生多样化的捕获势阱结构。通过优化光纤半径、光源功率及其相对比值等关键参数，获得了优异的原子捕获性能。数值结果表明，高阶模组合不仅能提供更大的光学梯度力与更深的势阱，还可实现对原子在角向、多点阵列等复杂几何构型中的稳定捕获与多维度操控，显著优于传统的基模方案。本工作为构建高维量子态操控平台和低损耗原子...

自由探测模式的地月空间卫星激光测距（特邀）

摘要：地月空间卫星激光测距主要挑战之一是地月空间卫星轨道预测的不确定性。中国科学院云南天文台在地月空间卫星激光测距试验中，提出并使用自由探测模式，有效降低了系统对目标轨道预测精度的依赖；同时使用基本参数模型与球谐函数模型协同优化的策略，重新构建望远镜高精度指向模型，大幅提升了系统目标跟踪的稳定性。基于上述技术改进，云南天文台在当地时间2025年4月23日～24日，成功实现DRO-A卫星激光测距，并在当地...

基于数字散斑干涉技术的质量测量系统研究

摘要：在液氢等低密度液体储运过程中，由于其储罐通常具有数吨以上的质量，导致液氢的微小质量变化难以被高精度检测。针对高静载背景下微小质量变化的测量需求，提出一种基于数字散斑干涉技术的非接触式质量测量系统。该系统采用面内激光散斑干涉光路与双剪切梁结构弹性体相结合，实现对质量变化的高精度测量。实验表明，该系统可实现1 g的质量分辨能力，并具有0～6 000 g的测量范围；标定实验进一步表明，该系统在高静载下微...

基于上转换技术的全向激光探测器

摘要：提出了一种基于上转换材料与通用可见光互补式金属氧化物半导体/电荷耦合器件传感器的短波红外激光探测方案。该方案利用上转换材料的光谱转换特性，将1 550 nm激光信号高效转换为可见光，实现了低成本成像。在系统实现上，设计并集成了一款视场角达170°的鱼眼镜头，并开发了高精度的几何畸变校正算法，以实现广域全向探测。实验结果表明，该探测器在1 550 nm波长下实现了高精度、快速响应，角分辨率达到0.1...

基于布里渊区折叠准连续域束缚态超表面的手性分子检测（特邀）

摘要：提出并设计了一种基于布里渊区折叠准连续域束缚态的全介质超表面，用于实现高精度手性分子检测。该超表面通过在高对称晶格中引入可控对称性破缺，成功激发出高品质因子的布里渊区折叠准连续域束缚态共振模式，在近场区域产生均匀分布的强光学手性场。数值仿真结果表明，该超表面的光学手性密度增强因子最高可达247，显著增强了手性分子与光的耦合效率，有效抑制了因分子位置随机分布引起的信号波动。此外，该超表面可实现折射率...

经典高斯光束耦合理论与非线性拟合在准直器自动化耦合中的应用

摘要：针对光纤准直器插入损耗检测过程中人工检测效率低下问题，提出了依据高斯光束经典传播理论进行逆向推导，再结合功率计实时测试数据与非线性拟合方法快速寻找一对准直器插入损耗最优值的自动化耦合方案。实验结果表明，在通过传统的“盲搜方式”完成粗耦合对光，即将一对准直器从无光状态调整到插入损耗在30 dB以内后，使用Levenberg-Marquardt算法结合推导出的逆向公式对采集的数据点进行非线性拟合可以控...

基于状态预测的无人机视角下目标实时跟踪方法

摘要：针对无人机视角下捕获的场景目标信息存在频繁遮挡、相似目标、光照变化以及目标尺寸变化明显等固有问题，造成当前目标跟踪器鲁棒性不强的问题，提出一种基于状态预测的视觉单目标实时跟踪方法。首先，利用卡尔曼滤波模块预测目标在当前帧中的状态信息作为状态模板，建立目标在视频序列中的时间相关性，并设计更新模块控制状态模板更新；然后，基于注意力机制设计Transformer特征融合模块，实现目标特征在空间维度和时间...

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