光学器件与系统设计

• 基于阵元方向图编辑的激光相控阵栅瓣抑制研究

  闫瑞涛;韩威;刘子龙;

  激光通信、车载激光雷达、激光遥感成像等领域对激光快速指向提出了非常高的需求，激光相控阵作为一种电控扫描方式，具备快速指向，分辨率高的优势。文章提出了提出了一种基于阵元方向图编辑栅瓣抑制方法，解决激光相控阵栅瓣过高的问题。基于激光相控阵波束合成理论，调节每个合成阵元的方向图信息，打破阵列的周期性排布，仿真表明，采用3dB波束宽度分别为130°、30°以及1°三种阵元方向图随机布阵，可有效降低激光相控阵的栅瓣幅值。

  2026年02期 v.52;No.298 129-134页 [查看摘要][在线阅读][下载 1460K]
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• 共光路系统视场切换组件精密装配

  赵红军;徐红伟;张向明;王松林;刘伟光;杨小强;林琦;阮越;

  针对共光路光学系统精密装配技术的要求，开展视场切换组件的装调工艺技术探索。基于理论分析与实验验证，设计了兼顾视场切换效率与成像稳定性的齿轮驱动机构与磁铁吸附定位机构，并根据结构特点，提出高效精确的装配工艺方案。该工艺保障了视场切换组件在光学成像系统中的稳定性与可靠性，提升整体性能，对推动光学成像技术发展应用意义重大。

  2026年02期 v.52;No.298 135-139页 [查看摘要][在线阅读][下载 1176K]
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光学材料

• 五波干涉全息聚合物分散液晶二维匀光膜研制

  蔡佳;许海;鲁思宇;厉怡辰;郑继红;

  二维衍射光栅在匀光显示及光场调控等领域应用广泛，但其性能仍受限于光栅结构设计的合理性与制备工艺效率。文章基于五波干涉理论，设计了一种四棱台棱镜分光器件，采用单次性曝光工艺成功制备50mm×50mm尺寸大小的二维全息聚合物分散液晶光栅膜。在再现波长532nm时，3个不同干涉角条件下，实现对9束衍射光强度分布的有效控制，其一级衍射效率达91%，衍射比可达3:1，衍射角控制精度小于±0.5°。此外，在三醋酸纤维素（Triacetate Cellulose,TAC）膜上成功制得厚度可控的二维匀光光栅膜，经实验验证其最优厚度为40μm，该结构在450～630 nm波段内仍保持86%以上的高衍射效率，展现出良好的宽谱匀光性能。方案光路结构简洁、制备工艺可控性高，显著提升光栅制备的稳定性且匀光效果良好，为宽谱匀光显示和高性能光学调控器件提供了高效可行的技术途径。

  2026年02期 v.52;No.298 140-147页 [查看摘要][在线阅读][下载 1560K]
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激光技术及应用

• 激光清洗7075铝合金环氧树脂漆层数值模拟研究

  刘首辰;李隆;陈俊廷;张博乐;张春玲;

  为了提升激光清洗7075铝合金表面环氧树脂漆层的效率并降低材料损耗，基于热传导理论和有限元分析方法，模拟高斯激光辐照过程并建立激光清洗的数值模型。通过调整脉冲激光平均功率、脉冲宽度及光斑搭接率，分析其对材料温度场与清洗效果的影响，并首次引入敏感性参数进行定量分析。研究表明，材料表面温度及清洗厚度与激光脉冲宽度、平均功率密度正相关，与光斑搭接率负相关。当激光平均功率为40W、脉冲宽度20ns、光斑搭接率70%时，铝合金基体温度超过熔点且受损；而当激光平均功率为25W、脉冲宽度20ns、光斑搭接率80%的条件下，漆层可被彻底去除且基体无损。其中光斑搭接率对清洗效果影响最显著。本研究明确了激光参数对清洗效果的量化影响，为7075铝合金表面漆层的高效绿色清洗提供了部分工艺参数指导。

  2026年02期 v.52;No.298 148-155页 [查看摘要][在线阅读][下载 1624K]
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• 超快激光加工不锈钢流动传热特性研究

  蒋志凯;施舜泽;何志强;杨东翰;李凌;

  超快激光加工金属过程中，金属表面相变引发的熔体流动对加工质量具有显著影响。研究采用双温度模型耦合流体动力学的方法，模拟研究了皮秒激光作用下不锈钢表面的温度场、熔体流动特性及形貌演变，并分析了激光能量、激光移动速度等工艺参数对烧蚀效应的影响。结果表明：熔体流动显著影响烧蚀效应。相比于不考虑熔体流动的传统模型，考虑熔体流动的模拟结果与实验数据吻合良好，平均相对误差仅为7.5%，预测精度得到了显著提升。熔体流动主要受反冲压力与热毛细力的作用，并决定了最终的熔池形貌。在移动激光多脉冲作用下，熔体流动会导致中间凸起结构的形成。此外，随激光能量从1J/cm~2增至5J/cm~2，烧蚀坑深度由8.2nm增至34.6nm；激光移动速度从0.15μm/ps提升至0.25μm/ps时，热影响区宽度增加了约30%。研究结果为优化激光加工参数和提升微纳结构加工质量提供了理论依据。

  2026年02期 v.52;No.298 156-163+172页 [查看摘要][在线阅读][下载 1955K]
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• 铝合金激光熔覆三维瞬态温度场演化有限元分析

  余天锡;李隆;程雨露;姜永霞;张春玲;

  为了探究铝合金激光熔覆过程的温度场演变，建立了基于流体传热的三维有限元仿真模型。研究探讨了光斑形状、激光功率密度以及激光扫描速度对加工材料温度场的影响，并由此获得相应的加工参数。研究结果表明：在秒级尺度下，不同光斑形状、激光功率密度、激光扫描速度作用下的材料达到热平衡的时间近似相等；相较于高斯激光，圆形平顶激光以及方形平顶激光的能量分布均匀且为最大值，容易使材料有更大的熔深；当高斯激光功率密度取值为60479W/cm~2，扫描速度取值为13mm/s，圆形平顶激光及方形平顶激光功率密度分别取值为35014W/cm~2、31831W/cm~2，扫描速度取值为13mm/s，熔覆层能够获得较好的稀释率。

  2026年02期 v.52;No.298 164-172页 [查看摘要][在线阅读][下载 1943K]
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光通信技术

• 卫星光网络中的路由算法研究进展

  梁静远;刘俊豪;柯熙政;

  卫星光网络是未来星间与星地通信研究的主流方向，其中的路由问题亟需解决。开发低延迟、高可靠和高资源利用率的路由算法对推动该网络发展至关重要。文章将路由算法分为传统算法、改进算法和智能算法三类，并按其算法特点进行分类总结。对传统算法中的经典算法进行论述，将改进算法按单层路由技术和多层路由技术分类叙述总结，智能算法依据算法的训练与决策机制分为离线学习型智能路由算法与在线学习型智能路由算法。未来对于卫星光网络的通信要求将越来越高，路由算法支柱的逐渐变为智能算法，卫星光网络的进步也不仅仅靠路由算法的发展，更要有新型的、优秀的路由架构支撑。

  2026年02期 v.52;No.298 173-182页 [查看摘要][在线阅读][下载 1303K]
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• 基于粒子群遗传融合优化的多模光纤出射光斑聚焦研究

  徐宇帆;杨宣兵;周泽宇;熊益彬;周峰;

  为提高多模光纤出射光斑聚焦的精度和效率，提出并实验论证了一种基于粒子群遗传融合优化的多模光纤光斑聚焦方案。方案首先测定多模光纤的光学传输矩阵，利用初始传输矩阵实现光斑聚焦，然后以聚焦增强因子为目标函数，通过粒子群遗传融合算法对光学传输矩阵进行优化以提升聚焦性能。实验分别对单点聚焦和多点聚焦进行了研究讨论，结果显示，在单点聚焦中，经融合算法优化后大部分目标位置的聚焦增强因子可提升至原来的2倍左右，其中中心位置光斑的增强因子值可达45.08，是未优化时的2.41倍，融合算法相较于粒子群和遗传算法优化聚焦分别提升了73.62%和34.09%；在多点聚焦中，融合优化算法的双点聚焦增强因子由未优化的10.90增长到了27.02，较粒子群和遗传分别提高了44.49%和3.86%；在三点聚焦中增强因子20.65更是达到了未优化时的2.83倍，同样高于粒子群算法的15.55以及遗传算法的19.02。结果表明，所提方案可有效提升多模光纤系统的出射光斑聚焦性能。

  2026年02期 v.52;No.298 183-189+198页 [查看摘要][在线阅读][下载 2093K]
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• 基于改进神经网络的轨道角动量光纤通信解调

  沈袁勋;陈鑫杰;马雪莲;

  针对轨道角动量光纤通信系统误码率高的问题，提出一种基于改进神经网络的轨道角动量（OAM）解调方法。对于神经网络架构，使用卷积神经网络捕捉OAM模式图像的局部特征，使用Swin Transformer捕捉OAM模式图像的全局信息，以增强OAM模式图像特征的判别力，进而提升OAM模式解调的准确性。对于神经网络训练，采用广义互信息代替传统交叉熵作为损失函数，使神经网络在学习OAM模式识别的同时，学习包含信道软信息的概率分布，以提升低密度奇偶校验码的纠错效果。实验结果表明，所提模型通过网络架构与训练两个方面的改进，有效提升了OAM模式的解调准确性，并且显著降低了OAM光纤通信系统的误码率。

  2026年02期 v.52;No.298 190-198页 [查看摘要][在线阅读][下载 1566K]
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太赫兹技术

• 双色场的相对相位对等离子体辐射太赫兹波频谱特性的影响

  赵泽华;孙文峰;王新柯;冯胜飞;叶佳声;韩鹏;何泽浩;张岩;

  双色飞秒激光脉冲驱动空气等离子体的太赫兹波辐射因其高辐射效率、超宽带及高损伤阈值等优势，成为产生太赫兹波的重要手段之一。双色场中基频光与二次谐波之间的相对相位对辐射太赫兹波性能具有重要作用。通过改变倍频晶体与几何焦点之间的距离，研究了基频光与倍频光之间的相对相位对辐射太赫兹波峰值频率的影响。实验结果表明，太赫兹波峰值频率随倍频晶体与几何焦点之间的距离呈周期性变化规律，在实验测量范围内其值在0.85～1.29THz区间内变化。基于光电流模型和ADK电离理论，对相对相位与太赫兹辐射峰值频率之间的关系进行了分析，理论模拟与实验结果符合较好。研究结果为构建无需额外相位补偿器的可调谐太赫兹源提供了新的技术途径。

  2026年02期 v.52;No.298 199-202+210页 [查看摘要][在线阅读][下载 1443K]
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光信息技术

• 基于波前预测模型的波前校正方法

  马玉磊;杜广鑫;

  针对自适应光学中波前传感器与波前校正之间的时延问题，提出一种基于波前预测模型的自适应光学波前实时校正方法。波前预测模型由两个并行分支构成，第一个分支基于波前时间序列计算差分波前序列以得到大气湍流的时域动态演化信息，将其传入长短期记忆网络提取大气湍流演化的动态特征；第二个分支将波前时间序列传入增强的Transformer编码器提取波前序列的时间域依赖性，并使用多尺度卷积层提取每个波前系数的空间域特征,从而得到包含畸变波前时空域信息的特征。最终，通过交叉注意力机制动态地从第一个分支输出特征中筛选与当前波前预测最相关的动态特征，基于动态特征与Transformer编码特征的融合信息进行波前预测。仿真结果表明，在强、中与弱湍流下，所提波前预测模型的均方根误差分别比次优模型减少43.8%、43.9%和57.9%。

  2026年02期 v.52;No.298 203-210页 [查看摘要][在线阅读][下载 1526K]
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• 基于QR码迭代相位恢复的光学加密算法在交通图像的应用研究

  刘俊龙;程思;杨利霞;智慧;

  在智能交通系统中，未加保护的图像数据传输面临着严重的安全威胁，现有加密方法常受限于图像类型、抗噪能力弱或加密容量有限等问题。为此，文章提出了一种基于二维（QR）码迭代相位恢复的光学加密算法，并用于交通图像加密中。首先将原始图像转换成QR码，再使用随机生成的二进制明文掩码和QR码进行异或运算生成多个密文，这里的明文掩码作为第一个加密密钥。然后利用迭代相位恢复模块将这些密文编码为傅里叶域中的纯相位函数（即第二个加密密钥）并相互调制成最终密文。实验结果表明该方法不仅能够恢复出高质量图像，还具有较好的抗攻击能力。此外，方法在理论上通过QR码的强容错性与相位调制的多重加密机制，提升了系统的安全性与鲁棒性。

  2026年02期 v.52;No.298 211-217页 [查看摘要][在线阅读][下载 1642K]
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新颖光束

• 球形粒子对高阶涡旋光束散射特性研究进展

  郭倩;苏洪杰;柯熙政;

  文章聚焦光通信领域中球形粒子对高阶涡旋光束的散射特性，阐述了涡旋光束基础理论及平面波、涡旋光对球形粒子的散射情况，结合国内外研究进展重点探讨了涡旋光对均匀、带电、单轴各向异性、理想电磁导体及手征等不同类型球形粒子的散射及其影响因素，最后对该领域发展趋势进行了展望。

  2026年02期 v.52;No.298 218-229页 [查看摘要][在线阅读][下载 1825K]
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光学传感与测量

• 基于动态视觉标定的大尺寸钢板平面度在线检测方法

  程颖;秦浩森;毕德学;商腾达;

  为了消除大尺寸钢板平面度动态高精度测量中，滚筒传输速度非均匀波动引发的扫描畸变及长期负载下滚筒引入的系统误差，构建了基于双目线激光与非编码视觉标记的运动补偿检测系统。核心创新是在钢板表面布设非编码视觉标记点，集成亚像素级角点追踪与速度矢量实时解算算法，实现钢板运动速度高精度动态标定，消除线扫描对机械传输速度稳定性的依赖。实验表明，系统在5Hz的采样频率下,平面度检测误差稳定在0.2mm以内；通过滚筒磨损仿真模型与实验验证，滚筒形变达6mm的极端工况，测量误差仍≤0.2mm，鲁棒性良好。三维点云处理中，最小二乘法拟合基准平面较主成分分析法，可将最终测量误差减低20%。方法为工业现场大尺寸板材动态、高精度、高鲁棒性在线检测提供了可靠的解决方案。

  2026年02期 v.52;No.298 230-235页 [查看摘要][在线阅读][下载 1662K]
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• 基于分层融合与推理一致性的RGB-T显著目标检测方法

  杨潞霞;刘昊杰;张红瑞;马永杰;

  针对跨模态显著目标检测中常忽视层级差异与边界恢复精度不足的问题，提出一种基于分层融合与推理一致性的网络（HFCR-Net）。该网络以Swin Transformer双分支编码器提取多尺度特征；然后，设计双门控融合模块（DGF），通过像素级空间门控与通道对齐机制实现深层特征的自适应加权融合，在中低层构建跨模态细化模块（CMR）通过交互式引导与可学习的注意力调控机制细化边缘与纹理；同时设计了推理一致性策略以提升模型的稳定性。实验结果表明，HFCR-Net在VT821数据集上F_β、Sα、Eε与MAE分别达到了0.942、0.977、0.985和0.010；在更具挑战性的VT1000与VT5000数据集上F_β分别达到了0.927与0.856，进一步验证了方法在不同复杂场景下的有效性与鲁棒性。

  2026年02期 v.52;No.298 236-244页 [查看摘要][在线阅读][下载 1539K]
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光学图像处理

• 双树复小波与多尺度特征的红外图像融合增强

  魏艳平;

  针对红外图像在亮度分布、对比度以及细节清晰度上的不足，提出一种基于双树复小波与多尺度特征的红外图像融合增强方法。其中，利用自然对数的斜率递减的特点，提出一种自适应的对数斜率变换函数，分别对每一像素进行变换拉伸，优化场景的亮度分布和对比度；在对数斜率变换的基础上，提出一种基于自适应系数的非锐化掩蔽方法，提升图像的边缘和细节的清晰度；借助双树复小波变换的多尺度与多方向特性，分别将两增强图像分解为多尺度、多方向的子带，然后根据自定义的亮度权重图与细节权重图，对相同尺度、相同方向的子带进行加权融合，最后对融合的子带进行双树复小波反变换，获得效果理想的红外图像。从视觉感知和量化数据两方面对提出方法进行性能评估，结果显示提出方法比现有方法具有更好的视觉质量和更高的平均梯度、空间频率和信息熵，因此提出方法能够更好地应用于红外成像领域。

  2026年02期 v.52;No.298 245-251页 [查看摘要][在线阅读][下载 2603K]
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光学实验室管理

• 高校光学超净实验室安全管理模式研究

  孔令琴;黄海琴;李金梅;王慧莹;李翠玲;董立泉;张楠;

  现代光学超净实验室通常具有开放程度高、精密仪器多、化学试剂杂、环境要求精等特点，安全风险增多，管理难度加大。文章将通过对国内外超净实验室安全管理体系的研究，借鉴其在安全培训机制、运行体系架构、以及日常安全管理等多方面的经验，同时结合北京理工大学光电智能感知与精密测试技术中心光学超净实验室的管理模式，将工程伦理引入安全体系构建，从意识层面到安全培训体系的构建、信息化建设、实验室日常管理、安全文化建设等方面探讨现代光学超净实验室安全管理模式，为相关超净实验室管理提供借鉴和参考。

  2026年02期 v.52;No.298 252-256页 [查看摘要][在线阅读][下载 968K]
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