基于遗传算法的光综合孔径圆周阵优化

从光综合孔径圆周阵列成像的基本原理出发,建立了圆周阵列的优化模型;采用改进的实数编码方法对子孔径阵列位置进行编码,运用遗传算法进行子孔径阵列的优化;以阵列的u-v覆盖点间距最大化及最小冗余度来设计目标函数,实现了8~16个子孔径二维圆周阵的优化排列;分析了二维圆周光综合孔径阵列成像系统的点扩展函数、光学传递函数和衍射成像的基本原理;对优化结果与模拟退火算法的结果进行对比,使用仿真成像程序分析其点扩展函数,并与均匀排布的圆周阵列进行对比。结果表明,采用改进的实数编码的遗传算法可以很好地解决综合孔径阵列优化的问题,相对于模拟退火算法,该方法的计算时间更短,结果更优。     

基于果蝇优化算法的三维LED光源阵列优化设计

为了在现有研究基础上使LED阵列光源的照度均匀度进一步提高,提出了一种新的LED阵列优化途径。根据Ivan Moreno提出的二维LED阵列优化设计方法,本文设计了以两种不同方式分布排列的二维优化LED阵列。利用果蝇优化算法对二维优化LED阵列芯片的位置参数进行进一步优化,实现LED阵列位置参数的三维空间的优化设计,使LED阵列光源的照度均匀度更优。使用Trace Pro对LED阵列的三维优化结果进行验证。研究结果表明,基于果蝇优化算法,经三维优化后的圆形LED阵列的照度均匀度可达到96.0%,相较于二维优化后的圆形LED阵列提高了25.3%;经三维优化后的正方形LED阵列的照度均匀度可达到97.4%,相较于二维优化后的正方形LED阵列提高了7.7%。该优化方法被证明是可行的,相较于传统优化方法,该方法节约了大量人力物力成本。     

混沌量子克隆优化求解认知无线网络决策引擎

通过分析认知无线网络引擎决策, 给出了其数学模型, 并将其转化为一个多目标优化问题, 进而提出一种基于混沌量子克隆的优化求解算法, 并证明了该算法以概率1收敛. 算法采用量子编码, 利用Logistic映射初始化抗体种群, 设计了一种基于混沌扰动的量子变异方案. 最后, 在多载波环境下对算法进行了仿真实验. 结果表明, 与QGA-CE(基于量子遗传算法的认知引擎)算法相比, 本文算法收敛速度较快, 具有较高的目标函数值, 可以对无线参数优化调整, 满足认知引擎的实时性要求.     

一种二维光CDMA地址码的构造及实现方法

对光正交码(OOC)的特性和二维地址码的构造方法进行研究,介绍了一种用于OCDMA系统的二维时间/频率组合码的构造方法,分析该地址码的自相关和互相关特性,以及该地址码的实现方法.分析结果表明,由单极性码OOC构造而成的二维时间/频率组合码OOC/OOC不仅具有良好的自相关和互相关特性,而且可以通过采用光纤布拉格光栅编解码器和阵列波导光栅编解码器实现快速、灵活编码.     

二维解卷积波束形成水下高分辨三维声成像

针对水下三维成像的空间分辨率难以提高,且具有较高旁瓣级的问题,提出了一种二维解卷积波束形成高分辨三维声成像算法,该算法首先完成任意距离切片的平面阵波束形成,近场情况下采用菲涅尔近似实现近场平面阵波束形成,然后通过二维解卷积技术对任意距离切片的二维波束形成结果进行解卷积处理,去除阵列指向性函数的影响,改善波束响应非理想冲击函数所造成波束形成主瓣宽及旁瓣级高的问题。通过计算机仿真分析,新算法可以有效的提高水下三维成像的空间分辨率,抑制旁瓣级,并能够在较宽频带和不同阵列孔径内保持与常规波束形成相当的稳定性。通过试验研究,新方法比常规波束形成实际目标成像分辨率提高一倍,最高旁瓣级下降20 dB,验证了该算法在实际系统中的有效性.      

基于量子并行粒子群优化算法的分数阶混沌系统参数估计

分数阶混沌系统参数估计的本质是多维参数优化问题, 其对于实现分数阶混沌控制与同步至关重要. 提出一种基于量子并行特性的粒子群优化新算法, 用于解决分数阶混沌的系统参数估计问题. 利用量子计算的并行特性, 设计出了一种新的量子编码, 使每代运算的可计算次数呈指数增加. 在此基础上, 构建了由量子当前旋转角、个体最优旋转角和全局最优旋转角共同组成的粒子演化方程, 以约束粒子在量子空间中的运动行为, 使算法的搜索能力得到了较大提高. 以分数阶Lorenz混沌系统和分数阶Chen混沌系统的参数估计为例, 进行了未知参数估计的数值仿真, 结果显示本算法具有良好的有效性、鲁棒性和通用性.     

基于投影纠缠对态算法优化的研究

二维强关联电子量子格点系统的投影纠缠对态(PEPS)算法是数值计算领域中研究二维强关联电子量子格点系统最为重要的张量网络算法.基于PEPS算法研究二维量子XYX模型与二维量子Ising模型,本文对PEPS算法进行了一些优化和改进研究,这些优化和改进主要体现在如何进行PEPS张量的更新与如何进行物理观测量的计算这两个方面,从而可以大大提高计算资源的利用.因而优化和改进后的PEPS算法可为研究热力学极限下的二维强关联电子量子格点系统的量子相变和量子临界现象提供一种更有效的强大的工具.     

时间和相位混合编码的量子密钥分发方案

提出了一种在双马赫-曾德尔干涉仪量子保密通信系统上同时实现时间编码和相位编码的混合量子密钥分发方案.提出的方案将原来相位编码方案中丢弃的脉冲进行时间编码,因此成码率是原方案的二倍.系统同时获得时间编码密钥和相位编码密钥,既可以一组用于通信,另一组用于监视窃听,又可以将两组密钥组合成新密钥.系统具有良好的应用前景. 关键词： 量子保密通信 量子密钥分发 相位编码 时间编码     

基于全息成像技术构建任意的二维光晶格阵列

利用Gerchberg-Saxton算法生成任意的二维光晶格阵列的全息图,并且将全息图加载到液晶型空间光调制器上,然后将850 nm的激光照射到空间光调制器的液晶屏上,利用透镜的傅里叶变换特性,成功地显示或构建任意形状的二维光晶格阵列。将该系统应用到87Rb的冷原子实验中,成功俘获冷原子,这为接下来的单原子多量子位的量子模拟实验奠定了基础。     

基于硅锗异质结的二维量子点阵列的制备与表征

硅基半导体量子点中的自旋量子比特近几年来发展迅速,其单比特门与两比特门操作保真度已经突破了容错量子计算的阈值.在此基础上,如何构建硅基量子点二维阵列变得广受学界关注,然而二维阵列复杂的结构在器件制备和测量上均带来挑战.本文设计并成功制备了一种Si/SiGe异质结上的2×4结构八量子点二维阵列器件.借助输运测量方法测量了八量子点器件的全部电荷稳定性相图,并进一步地使用电荷感应调制测量方法得到了器件内的少电子区电荷稳定性相图,说明了对量子点电荷态的高灵敏度探测能力.此外,通过调控势垒电极展示了对量子点间隧穿耦合的调控作用并测量了多量子点耦合的电荷稳定性相图.本文的研究结果展示了使用Si/SiGe异质结构建自旋量子比特二维阵列的潜力,为未来硅量子点二维阵列的进一步扩展提供经验与参考.     

二维圆周光综合孔径阵的优化排列及其成像特性研究

光综合孔径成像的原理是应用干涉原理在空间频率域中进行采样,并通过傅里叶反变换或其他数值变换方法得到空间分辨力远高于单个孔径成像系统的目标图像。由若干个相同的小孔径在二维圆周上优化排列组成的综合孔径成像系统可以在二维空间频率域中实现较为均匀分布的、具有无冗余度的采样点覆盖,为高质量实时成像提供了一个有效的途径。运用模拟退火算法对由7～16个子孔径组成的二维圆周综合孔径阵列进行优化排列。并依据光学衍射成像原理,从空域和频域两个方面详细分析了二维圆周上优化排列与均匀排列光综合孔径阵的成像特性。对7～16个子孔径组成的光综合孔径的仿真结果表明：无论是在空域还是频域上,子孔径直径增大、孔径数目增多以及综合孔径阵的优化排列都是有利于提高成像质量的。但综合后的子孔径的直径的增大,虽然能获得极高的角分辨力,却并不利于成像质量的提高。     

延迟线阳极紫外光子探测器研究

基于微通道板(MCP)的延迟线阳极探测器利用信号到达延迟线两端的时间差得到入射光子的位置信息,具有高空间分辨率、高计数率的特点,被广泛应用于紫外光谱成像系统中。分析了延迟线阳极紫外光子探测器的工作原理,提出一种新型二维延迟线阳极,仅由阳极表面收集经MCP倍增后的电子云团,上层延迟线直接收集电子,下层延迟线通过置于顶层的焊盘收集电子。该阳极采用印刷电路板(PCB)加工制作,大大简化了制作工艺。测试结果表明,阳极探测器空间分辨率FWHM优于92 μm,成像非线性小于100 μm。实验结果证明了该延迟线阳极探测器进行紫外光子成像的可行性,为研制远紫外波段成像光谱仪提供了理论基础及实验指导。     

高散射介质中光子扩散成像的线性平移不变性

运用微扰理论探讨了光子扩散成像的线性平移不变性,阐明了光子扩散成像用于生物组织这一高散射介质结构与功能成你的信号形成机理.光子扩散成像所得的图像是介质内部异常结构通过光子扩散成像系统的响应.光子扩散成像系统的作用可用一个脉冲响应函数来表征.     

Laser computed tomography of opaque industrial products measured by coherent detection imaging method

The coherent detection imaging method with a low-power He–Ne laser as the source is used to obtain transillumination laser computed tomographic and two-dimensional (2D) images of opaque industrial products such as fluorescent lamps and electric light bulbs. This method is principally based on the optical heterodyne detection technique that has the highest sensitivity along with excellent selectivity in terms of coherence, polarization and high directionality. Structures of the filament and electrode enclosed in the opaque glass were clearly identified with submillimeter resolution.     

Two Dimensional Array of Antenna-Coupled Microbolometers

Antenna-coupled microbolometers are known for having short time constants and high responsivity, but their small dimensions make them unsuitable for imaging applications where a typical pixel area is generally greater than 20 × 20 m². In this paper a two dimensional array of antenna-coupled microbolometers is demonstrated as an area receiver. Using the response of microbolometers to visible frequencies a two-dimensional diagnostic scan in the visible was performed on these arrays which allowed measurement of their homogeneity. Frequency response measurements gave time constants around 130 nsec, similar to the ones obtained for single element microbolometers which indicates that a detector of virtually any size can be fabricated without sacrificing time response. Response and noise measurements show lower noise and higher responsivity compared to single element microbolometers. These results make two-dimensional arrays of antenna-coupled microbolometers a promising option for development of pixels in infrared focal plane arrays.     

光子计数模式下的目标探测与成像

 当光微弱到以单个光子发射时,成像系统只有利用光子计数模式才能探测到单光子信息。采用基于碰撞电离效应的全固态雪崩光电二极管作为探测元件,构成微光环境下的光子计数成像实验系统。该系统的硬件主要由雪崩光电二极管构成的单光子计数器、计算机、微光照度计、2维电控导轨、控制器、暗箱等组成。控制器的软件在Altera公司Quartus环境下设计,主要完成导轨运动的控制;上位机软件采用VC++编程实现系统的数据采集处理、系统功能控制和光子计数图像显示等。该系统为全固态结构,工作电压小于35 V,暗计数率小于4 Hz。所建光子计数成像系统在10－5 lx微光环境下实现了目标的探测成像。     

光子成像静止点目标的管道滤波探测方法

构建了具有单光子成像能力的光子成像系统,提出应用管道滤波方法实现对光子受限静止点目标的探测。分析了光子图像静止点目标与点状噪声特征,根据静止点目标在序列图像中位置的确定性以及噪声点的不相关性,研究了基于管道滤波的光子成像静止点目标探测方法。为降低目标探测的虚警概率,优化了管道滤波直径。以实验采集得到的多组光子图像序列为样本,获得了探测概率、虚警概率与信号光子数、噪声光子数、管道长度以及检测阈值的关系。检测结果显示,对信号与噪声的平均发生率为0.4和5.215的序列图像,当管道长度为9、检测阈值为2时,探测概率达0.9以上且虚警概率〈0.08。对比多组图像序列的检测结果表明,影响探测概率的主要参数是信号光子数,而影响虚警概率的主要参数是噪声光子数。     

Three‐dimensional coherent diffractive imaging on non‐periodic specimens at the ESRF beamline ID10

The progress of tomographic coherent diffractive imaging with hard X‐rays at the ID10 beamline of the European Synchrotron Radiation Facility is presented. The performance of the instrument is demonstrated by imaging a cluster of Fe₂P magnetic nanorods at 59 nm 3D resolution by phasing a diffraction volume measured at 8 keV photon energy. The result obtained shows progress in three‐dimensional imaging of non‐crystalline samples in air with hard X‐rays.     

Two-dimensional optical tomography of hemodynamic changes in a preterm infant brain

Our preliminary results on two-dimensional (2D) optical tomographic imaging of hemodynamic changes in a preterm infant brain are reported. We use the established 16-channel time-correlated single photon counting system for the detection and generalized pulse spectrum technique based algorithm for the image reconstruction. The experiments demonstrate that diffuse optical tomography may be a potent means for investigating brain functions and neural development of infant brains in the perinatal period.     

Two-dimensional photon counting imaging detector based on a Vernier position sensitive anode readout

A two-dimensional photon counting imaging detector based on a Vernier position sensitive anode is reported. The decode principle and design of a two-dimensionai Vernier anode axe introduced in detail. A photon counting imaging system was built based on a Vernier anode. The image of very weak optical radiation can be reconstructed by image processing in a period of integration time. The resolution is superior to 100 μm according to the resolution test. The detector may realize the imaging of very weak particle flow of high- energy photons, electrons and ions, so it can be used for high-energy physics, deep space exploration, spectral measurement and bio-luminescence detection.