最新刊期
2026年第34卷第9期
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中国仪器企业如何突破规模瓶颈 AI导读
摘要：分析了国内外仪器产业现状，论述了仪器产业对于科技发展与经济发展的重要性。从国外知名仪器企业的发展历史和路径方面，归纳了国外企业实现突破规模瓶颈的方法。通过阐述中国仪器企业面临的实际发展困境，给出了关于中国仪器企业实现规模化发展的方法、思考与建议，并对中国仪器企业的发展进行了展望。关键词：仪器产业;规模瓶颈;国际对比;发展策略;产业政策198|172|0更新时间：2026-05-25
产业综述
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光子晶体激光器掩埋纳米孔结构自动量取 AI导读
摘要：为实现对完整光子晶体阵列的一致性监控，单幅截面图像通常需要覆盖较大空间范围，使得单个孔结构在大视场图像中占比极小，截面图像对比度低、边界模糊且形貌复杂，显著增加了自动识别与精确量取的难度。针对该问题，提出一种面向 PCSEL 截面 SEM 图像的孔结构自动识别与几何量取方法。该方法基于语义分割模型实现孔区域的自动识别，可稳定提取不同孔型及成像条件下的孔区域掩模，实现孔结构尺寸的自动量取。实验结果表明，最终选取的语义分割模型在验证集上取得了93%的IoU（F1-score约为95%），具备良好的孔结构封闭性与轮廓连续性；在几何量取方面，自动量取结果与人工测量结果保持良好一致，其量取不确定性相对于孔结构本身特征尺寸约为1%~5%，在不同尺寸区间内均表现出良好的稳定性与重复性。该方法能够有效降低人工标注与逐孔量取带来的不确定性，提高参数统计效率；同时，结合阵列尺度的几何参数统计结果，该方法能够对掩埋纳米孔在横向排布方向上的尺寸一致性与局部非均匀性进行定量表征，为PCSEL掩埋型纳米孔结构的尺寸评估与工程化过程监控提供了一种实用的技术手段。关键词：半导体激光;光子晶体面发射激光器;掩埋纳米孔结构;图像表征;语义分割184|164|0更新时间：2026-05-25 -
数字散斑干涉应力应变同步测量 AI导读
摘要：针对光学玻璃表面应变与内部应力难以同步全场测量的问题，开发一种基于对向式双光路数字散斑干涉（Digital Speckle Pattern Interferometry，DSPI）的同步测量系统，该系统以拉伸机硬件IO信号实现双光路同步触发，最大采集时延控制在2.2 s内，结合有限元分析（Finite Element Analysis，FEA）定量评估了其测量精度。采用反射式与透射式双光路并行架构，分别提取表面散斑信息与内部应力双折射相位。以石英玻璃为试件进行50~170 N轴向拉伸实验，同步获取全场应变与应力数据，通过同批次样品重复性实验验证了测量结果的稳定性与普适性。建立等尺寸有限元模型，将实验结果与仿真理论值进行逐级比对，分析系统测量误差及偏差来源。结果显示，实验获取的云图分布特征与仿真高度吻合。定量精度分析表明，全量程内测量应变的平均相对误差约为9.2%，测量应力的相对误差控制在7.8%以内。分析证实测量值普遍略高于仿真值，主要源于实验中难以避免的加载偏心、夹具预紧力以及光路斜入射引起的几何耦合误差，此外，系统还成功捕获仿真理想模型无法体现的附加弯曲力矩及位移场偏斜现象。该系统的应力与应变测量精度均满足工程分析要求，其全场、同步测量的优势为光学元件在复杂力-光耦合环境下的失效分析与制造工艺优化提供了可靠的技术支撑。关键词：数字散斑干涉;应力应变同步测量;双光路系统;光学玻璃144|171|0更新时间：2026-05-25 - 摘要：为提高地基空间目标望远镜的论证及评估效率，推动望远镜数字化建设，基于多帧联合相关叠加处理方法设计了地基空间目标望远镜全天时探测能力特性模型。利用Labview平台开发了具备更加友好直观的人机交互界面的探测能力数字化模型软件系统，以分析大气透过率、天空背景辐射、积分时间及口径等对目标全天时探测能力的影响，并实现了500 mm口径地基全天时探测望远镜探测能力的设计论证。在此基础上，对探测系统选取某白天进行了观测实验，实测结果与理论计算表明，其误差小于±0.3星等，验证了该模型的正确性。该模型为望远镜高效论证设计提供了理论指导，可有效评估地基望远镜的空间目标探测能力，并为地基望远镜数字化建设奠定了基础。关键词：光电探测;光学望远镜;全天时;探测能力;多帧叠加;数字模型;近红外146|177|0更新时间：2026-05-25
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基于灵敏度矩阵的高阶非球面自动干涉检测 AI导读
摘要：高阶非球面高精度干涉检测是超精密光学加工的关键环节。传统手动干涉检测依赖专家经验，效率低且难以满足批量化检测需求。为此，基于刚体运动学与Fringe Zernike像差理论，推导了旋转对称面形的五自由度灵敏度函数严格表达式，对高阶非球面采用数值求积完成Zernike投影积分，避免了常规解析方法的低阶近似截断，仅需面形矢高参数即可完成建模，且无需经验标定或完整光学系统建模；针对传统最小二乘法无法解决面形误差与失调像差耦合的问题，提出一种加权最小二乘反演策略，通过增加权重因子对关键模态动态调整，有效抑制了面形误差对位姿反演的耦合污染，提高了检测精度。实验结果表明，已知失调量验证中五自由度校正误差不超过3.5%，未知失调量验证中传统方法无法正常收敛，光路失调引入的RMS误差为0.113λ，加权最小二乘经2次迭代后收敛，光路失调引入的RMS误差为0.004λ（λ=632.8 nm）。该方法为高阶非球面批量化干涉检测提供了高效可靠的解决方案。关键词：非球面检测;灵敏度矩阵;加权最小二乘;自动对准64|31|0更新时间：2026-05-25
现代应用光学
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复杂关节物体六自由度位姿估计与实时系统 AI导读
摘要：针对复杂关节物体六自由度位姿估计中存在的运动学约束建模不足等问题，提出了一种关节感知解耦的位姿估计方法。采用关节感知的解耦建模策略，利用独立分支分别回归物体旋转与平移，从而缓解二者之间的误差耦合。在此基础上，设计注意力引导的多模态特征融合机制，动态建模图像语义与点云几何间的跨模态相关性，实现遮挡稳定的特征提取。最后，设计自适应加权方案自动平衡多项损失函数，并结合轻量化预测模块实现部件铰接参数的回归。在ArtImage基准数据集上的实验结果表明，该方法在无需额外优化步骤的情况下，单张图像的推理速度最快可达20 ms；对于抽屉等复杂多部件物体，旋转误差稳定在1.6°；眼镜类别的3D IoU提升约28%，在绝大多数类别和指标上均优于对比基准。该框架实现了从基座视角到各部件运动学的统一估计，在保证物理一致性的同时，显著提升了位姿预测的实时性与精确度，具备嵌入机器人实时视觉系统的应用潜力。关键词：复杂关节物体;六自由度位姿估计;关节感知解耦;跨模态融合;自适应加权69|28|0更新时间：2026-05-25 -
聚晶立方氮化硼脉冲激光烧蚀传热与去除规律 AI导读
摘要：针对多脉冲纳秒激光烧蚀聚晶立方氮化硼过程中瞬态温升剧烈、热积累显著及烧蚀尺寸预测困难的问题，建立一种瞬态传热与材料去除耦合模型。基于组分体积分数混合与Voigt-Reuss-Hill规则，构建温度依赖等效热物性模型，通过建立考虑高斯空间分布、多脉冲时间调制和扫描驻留行为的瞬态传热模型，设置峰值温升和热累积两种计算工况，再引入Arrhenius积分去除判据，结合“低功率动力学锚定结合高功率修正”的两阶段标定策略，建立烧蚀尺寸预测方法，并结合1-pass与7-pass两个代表性工况进行实验对比验证。实验结果表明，PcBN表面温度呈“快速升温、缓慢冷却”的周期性响应，脉冲间存在明显热积累，且经高温物理修正后，模型抑制了高功率条件下表面峰值温度的非物理高估。单道次和七道次烧蚀深度预测的R2分别为0.906和0.708，对横截面积变化趋势亦具有较好表征能力。截面SEM结果表明，高功率条件下沟槽近表层存在更明显的重熔再沉积层及热影响区，这也是表观宽度测量差异的重要来源。该模型可较好描述多脉冲纳秒激光烧蚀聚晶立方氮化硼的瞬态热响应与材料去除过程，为其激光加工热作用分析和参数优化提供了依据。关键词：纳秒激光烧蚀;聚晶立方氮化硼;瞬态传热;Arrhenius积分59|29|0更新时间：2026-05-25 -
光纤耦合系统中角位移台耦合误差建模与修正 AI导读
摘要：针对单模光纤精密耦合系统中角位移台在角度调节过程中引入的角度-位移耦合误差，导致耦合效率波动和系统稳定性下降的问题，开展了角位移台耦合误差建模及解耦补偿方法研究。基于高斯光束与单模光纤基模的模场重叠理论，结合ZEMAX仿真分析了角度倾斜与横向偏心耦合误差对单模光纤耦合效率的影响规律，搭建高精度角度-位移标定实验系统，利用整体最小二乘法与遗传算法相结合建立角位移台耦合误差模型，并将其引入单模光纤自动耦合过程，对角度调节引起的等效横向位移进行解耦补偿。实验结果表明，与未进行补偿的情况相比，解耦补偿可使自动耦合过程的平均对准时间缩短约71 %，平均耦合效率提升了22%。该方法能够有效抑制角位移台耦合误差，提高单模光纤耦合系统的稳定性与效率。关键词：角位移台;耦合误差;整体最小二乘法;遗传算法;解耦补偿;光纤耦合效率59|21|0更新时间：2026-05-25
微纳技术与精密机械
- 摘要：超单元相位光谱响应的快速精准预测是超透镜逆向设计的关键，针对传统电磁仿真方法存在计算成本高、效率低，且难以满足超表面器件智能设计需求的问题，提出一种基于通道注意力机制的卷积神经网络（ECANet），以实现像素化超单元结构的相位光谱前向预测。基于像素化超单元仿真数据集，对ECANet进行训练与验证的结果表明，模型在设计波段内的相位预测平均绝对误差（Mean Absolute Error，MAE）低于0.06 rad；将训练完成的ECANet嵌入粒子群优化（Particle Swarm Optimization，PSO）算法，构建了高效的消色差超透镜逆向设计框架。仿真结果显示，所设计的超透镜在工作波段内焦距波动小于2%，实现了良好的消色差聚焦性能。该设计框架以ECANet的快速相位预测替代传统时域有限差分法（Finite Difference Time Domain，FDTD）仿真，使超透镜设计的整体计算效率提升约两个数量级，在保证设计精度的同时大幅缩短研发周期。本研究为可见光超表面器件的高效智能设计提供了新的技术路径，在集成光学、微型成像系统等领域具有良好的应用前景。关键词：深度学习;消色差超透镜;逆向设计;粒子群优化算法80|27|0更新时间：2026-05-25
- 摘要：基于选择性状态空间模型的视觉架构Mamba，通过选择性扫描与状态更新机制，可在线性复杂度下建模长程依赖，为遥感图像超分辨率提供兼顾全局表征与计算效率的新路径。本文系统梳理了基于Mamba的超分辨率理论基础与方法框架，并将代表性工作归纳为四类改进方向：频域建模与频谱增强、结构融合与注意力增强、跨模态与多源建模、轻量化与重参数化。在统一合成退化评测设置下，结合AID，DIOR和UCAS_AOD等数据集，对代表性方法的重建性能、感知质量及适用特点进行比较分析。结果表明，Mamba系列方法在结构连续保持、几何一致性恢复和伪纹理抑制等方面表现出较强潜力，并在多数据集对比中展现出较好的重建性能。最后，本文讨论真实退化、跨域泛化与可复现基准等挑战与趋势，为后续研究与应用落地提供的参考。关键词：遥感图像;超分辨率重建;视觉状态空间模型;Mamba;频域增强;跨模态融合;轻量化83|33|0更新时间：2026-05-25
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增强反射的被动非视域成像U-NET重构 AI导读
摘要：非视域（Non-Line-of-Sight，NLOS）成像可通过中介面捕获障碍物后方目标的间接光信号以重建隐藏场景，在安防、自动驾驶等领域应用广泛。针对被动非视域成像有效信号弱、噪声强及现有方法未充分利用中介面非朗伯反射特性导致重建精度不足的问题，搭建了不同材质瓷砖中介面的被动NLOS成像实验系统，并构建含8组超80万张投影图像的NLOS-Passive-TILES-stl10数据集；通过提出增强反射的改进U-NET架构（ER-UNET）被动NLOS成像方法，整合反射特征提取器、可微分CLAHE、自适应实例归一化等模块，将RGB转换为Y，R-Y，B-Y三通道并强化Y通道权重，经编码-解码提取多尺度特征并做SVD低秩分解，以实现梯度感知RGB重建。实验结果表明，ER-UNET在NLOS-PASSIVE测试集上平均PSNR达15.14 dB，SSIM为0.50，优于NLOS-OT与C-GAN算法，在人脸、图标等测试数据上泛化能力优异，为被动NLOS成像实用化提供了新思路。关键词：非视域成像;被动成像;U-net;NLOS数据集;瓷砖;中介面;反射特性79|27|0更新时间：2026-05-25
信息科学
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