Author Affiliations
Abstract
1 Tianjin University, Center for Terahertz Waves and College of Precision Instrument and Optoelectronics Engineering, Ministry of Education, Key Laboratory of Optoelectronic Information Technology, Tianjin, China
2 Tianjin University, College of Intelligence and Computing, Tianjin, China
3 Central South University, School of Physics and Electronics, Hunan Key Laboratory of Nanophotonics and Devices, Changsha, China
4 Guilin University of Electronic Technology, School of Optoelectronic Engineering, Guangxi Key Laboratory of Optoelectronic Information Processing, Guilin, China
5 Oklahoma State University, School of Electrical and Computer Engineering, Stillwater, Oklahoma, United States
Recently, deep learning has been used to establish the nonlinear and nonintuitive mapping between physical structures and electromagnetic responses of meta-atoms for higher computational efficiency. However, to obtain sufficiently accurate predictions, the conventional deep-learning-based method consumes excessive time to collect the data set, thus hindering its wide application in this interdisciplinary field. We introduce a spectral transfer-learning-based metasurface design method to achieve excellent performance on a small data set with only 1000 samples in the target waveband by utilizing open-source data from another spectral range. We demonstrate three transfer strategies and experimentally quantify their performance, among which the “frozen-none” robustly improves the prediction accuracy by ∼26 % compared to direct learning. We propose to use a complex-valued deep neural network during the training process to further improve the spectral predicting precision by ∼30 % compared to its real-valued counterparts. We design several typical teraherz metadevices by employing a hybrid inverse model consolidating this trained target network and a global optimization algorithm. The simulated results successfully validate the capability of our approach. Our work provides a universal methodology for efficient and accurate metasurface design in arbitrary wavebands, which will pave the way toward the automated and mass production of metasurfaces.
transfer learning complex-valued deep neural network metasurface inverse design conditioned adaptive particle swarm optimization terahertz 
Advanced Photonics Nexus
2024, 3(2): 026002
周子涵 1,2,3王志敏 1,2薄勇 1,2张丰丰 1,2[ ... ]彭钦军 1,2
作者单位
摘要
1 中国科学院理化技术研究所 固体激光重点实验室,北京 100190
2 中国科学院理化技术研究所 功能晶体和激光技术重点实验室,北京 100190
3 中国科学院大学,北京 100049
研究了一种基于注入锁定技术的888 nm 半导体激光器(LD)泵浦的高功率单频可调谐1342 nm Nd:YVO4激光器。采用最大输出功率20 mW分布式反馈单频半导体1342 nm激光器作为注入种子,利用lock-in (LI)技术,对LD端泵的Nd:YVO4环形腔激光器进行种子注入,实现了单频可调谐激光输出。激光器最大平均输出功率为13.9 W,测量的线宽为41 MHz,调谐范围为1341.6774~1341.8025 nm。x轴和y轴的光束质量$ M^{2} $因子分别为$ M_x^2 $= 1.30和$ M_y^2 $= 1.23。实验结果表明:与先前文献报道的注入锁定1342 nm可调谐激光的结果相比,所需种子功率大幅减小,输出功率也有所提升。
Nd:YVO4激光器 连续波 单频 可调谐 注入锁定 Nd:YVO4 laser continuous-wave single-frequency tunable injection-locked 
红外与激光工程
2024, 53(1): 20230366
作者单位
摘要
北京睿智航显示科技有限公司,北京100176
使用仿真软件对模组以及各零件的温度分布情况进行仿真,对热仿真流程以及仿真结果的正确性进行研究。首先,使用仿真软件对模组的散热情况进行分析,得到模组整体以及各零件的温度分布情况;然后,将模组置于25 ℃恒温箱中,使用多路温度探测仪对模组表面以及液晶显示屏下表面的随机点位的温度进行测量;最后,将仿真模拟的点位温度与实际测量的点位温度值进行对比,计算出温升误差值,通过温升误差值大小,对比实测结果与仿真分析结果,验证模拟仿真的正确性。通过对比分析实验结果与仿真结果,得出结论:模组在室温下达到稳定工作状态时,通过热仿真计算出的结果和实际测量的温度数值差异不大,二者的温升误差最大为3.5%,相对较小。因此,仿真结果具有理论参考性,模组散热设计满足工程设计要求。
模组 有限元分析 热仿真 module finite element analysis thermal simulation 
光电子技术
2023, 43(2): 181
高求 1,*罗燕 1罗江波 1刘米丰 1[ ... ]傅莉 2
作者单位
摘要
1 上海航天电子技术研究所, 上海 201109
2 西北工业大学凝固技术国家重点实验室, 西安 710072
Hg3In2Te6(简称MIT)是Ⅱ-Ⅵ/Ⅲ-Ⅵ族化合物半导体Hg(3-3x)In2xTe3中x=0.5时对应的稳定相。本文采用第一性原理方法, 系统地探究了Au在MIT中的稳定性和掺杂效率。计算结果表明: Au-Te键具有与Hg-Te相似的极性共价键特性, 表明Au在MIT中具有一定掺杂稳定性。此外, 发现Au在MIT中存在两性掺杂特性: Au在AuHg和AuIn体系中表现受主特性, Au-5d电子轨道分别在价带顶和-4 eV位置与Te-5p电子轨道形成共振, 形成受主杂质能级; 而Au在AuTe和AuI体系中表现施主特性, Au-5d与Hg-6s、In-5s电子轨道在导带底产生共振, 形成施主杂质能级。富Hg条件下, AuI、AuTe与AuHg之间会产生自我补偿效应, 费米能级被钉扎在价带顶, 而富Te条件下, 上述自我补偿效应将会得到有效消除。
掺杂 结构弛豫 自我补偿效应 杂质能级 第一性原理 MIT MIT doping structural relaxation self-compensation effect defect level first-principle 
人工晶体学报
2023, 52(3): 428
作者单位
摘要
1 沈阳航空航天大学 自动化学院,辽宁 沈阳 110136
2 沈阳飞机设计研究所,辽宁 沈阳 110136
壁面光谱发射率求解是飞行器红外隐身的关键技术之一。首先设计了壁面反射光路和光源,通过光谱辐射计获取壁面反射的辐射亮度序列,为尽可能地消除外界干扰对于光谱发射率求解精度的影响,基于双向长短期记忆网络,设计了Bi-LSTM亮度回归网络模型,并对测试样本进行训练学习。基于BRDF的壁面发射率求解模型及基于Bi-LSTM网络的亮度回归模型求解壁面的发射率。计算结果显示,提出的基于双向反射分布函数的壁面发射率求解方法的相对误差为12.21%,满足工程测试需求。
光谱发射率 辐射亮度 LSTM网络 BRDF spectral emissivity radiance LSTM network BRDF 
红外与激光工程
2023, 52(2): 20220355
宋越 1,2,3王志敏 1,2,*杨熙航 1,2,3薄勇 1,2[ ... ]彭钦军 1,2
作者单位
摘要
1 中国科学院理化技术研究所中国科学院固体激光重点实验室,北京 100190
2 中国科学院理化技术研究所中国科学院功能晶体与激光技术重点实验室,北京 100190
3 中国科学院大学,北京 100049
提出了一种高光束质量、窄纳秒脉宽、高重复频率脉冲串输出的电光调Q激光器。通过优化键合Nd∶YVO4板条晶体掺杂区域的纵横比,结合腔模的最佳设计,限制腔内的高阶模式振荡,获得了两方向相近的高光束质量激光输出。利用激光二极管侧面泵浦键合的Nd∶YVO4板条晶体,采用电光调Q技术,研究了不同重复频率下1064 nm脉冲串激光的输出特性。在输出镜最佳透过率为40%、子脉冲调Q重复频率为80 kHz的条件下,获得了平均输出功率为5.03 W、子脉冲能量为0.50 mJ、子脉冲宽度为5.9 ns的脉冲串激光输出。在谐振腔内加入小孔光阑,获得了平均输出功率为2.56 W、子脉冲能量为0.26 mJ、子脉冲宽度为7.2 ns的脉冲串激光输出,对应的xy方向的光束质量因子分别为1.42和1.49。
激光器 电光调Q 脉冲串 高光束质量 窄脉宽 
中国激光
2023, 50(7): 0701004
作者单位
摘要
1 景德镇陶瓷大学材料科学与工程学院,江西 景德镇 333403
2 清华大学材料学院,北京 100084
在Na2O-MgO-CaO-Al2O3-SiO2-P2O5的多元釉系统中,通过研究不同氧化铁含量釉熔体的显微结构及析晶行为规律,揭示了釉面不同呈色的机理。结果表明:磷酸钙促进了釉系统中的分相作用,进而对釉面呈色起到重要作用;当氧化铁浓度较小时,Fe3+以离子形式存在,这时Fe3+以化学发色为主导致釉面呈现墨绿色;随着氧化铁的增加,釉层分相作用加强其相界面增大,入射光在大量的相界面间经过多次的散射和消耗被吸收,最终形成釉面的黑色效果;过量的氧化铁会从釉层硅酸盐网络体系中析出,形成α-Fe2O3纳米晶体导致釉面呈现出红色;釉层的α-Fe2O3纳米晶体继续长大形成针状阵列排布结构,进而对入射光进行相干散射形成釉面的银灰色效果。随着氧化铁用量的变化,化学发色和结构发色的共同作用形成釉面的不同呈色效果。
 氧化亚铁 分相 析晶 化学色 结构色 glaze ferrous oxide phase separation crystallization chemical color structural color 
硅酸盐学报
2022, 50(9): 2448
作者单位
摘要
1 西安交通大学 能源与动力工程学院 热流科学与工程教育部重点实验室,西安 710049
2 中国科学院西安光学精密机械研究所 空天技术部,西安 710119
空间太阳观测光学载荷在轨期间需要对日定向长期工作,入射窗位于载荷最前端,直接面对太阳,工作环境十分恶劣,因此入射窗的设计尤为重要。首先对入射窗进行了光-机-热一体化太阳直射热流影响抑制的设计,然后研究了入射窗的热分析方法以评估其对太阳热流的抑制能力,并设计了专门的热平衡试验以验证设计的合理性与分析方法的正确性,最后对热分析数学模型进行了修正,修正后模型的分析结果与试验结果吻合良好。将修正后的模型用于预测入射窗组件的实际在轨温度水平,分析得到窗口玻璃的最高温度为26.3℃,同时主镜温度可以稳定控制在22±2℃,说明所设计的入射窗组件能够满足在轨使用需求并留有一定的余量。
空间太阳观测 隔热型入射窗组件 等效太阳辐射参数 太阳模拟器 热平衡试验 Space solar observatory Heat-rejecting entrance window assembly Equivalent solar radiation parameters Solar simulator Thermal balance test 
光子学报
2022, 51(4): 0412001
作者单位
摘要
1 景德镇陶瓷大学材料科学与工程学院,景德镇 333403
2 清华大学材料学院,北京 100084
本研究采用水热法,以柠檬酸为螯合剂,通过控制n(Sn4+)/n(Sn2+)的数值,合成了由具有丰富氧空位的SnO2纳米晶体组装成的微球。通过X射线衍射(XRD)、扫描电子显微镜(SEM)、透射电子显微镜(TEM)、傅里叶红外光谱(FT-IR)、X射线光电子能谱(XPS)及UV-Vis漫反射光谱对SnO2纳米微球进行表征分析,结果表明:在酸性水热条件和柠檬酸的螯合作用下,二氧化锡纳米晶体聚集形成微球;在Sn4+/Sn2+摩尔比例为3∶7时,其微球尺寸最小,整体分散性较好;同时适量二价锡离子的掺杂使得该样品氧空位浓度达到最佳,氧空位的存在将使得样品光吸收范围拓展至可见光,因而该样品显示出较强的可见光催化效率,在8 min内完全降解甲基橙。
氧空位 光催化 水热法 自掺杂 可见光 SnO2 SnO2 oxygen vacancy photocatalysis hydrothermal method self doping visible light 
人工晶体学报
2022, 51(1): 139
作者单位
摘要
1 陆军工程大学,石家庄 050003
2 中国人民解放军76338部队, 广西桂林 541208
针对目前四旋翼机动控制方法效果较差的问题, 设计了一种基于非线性规划遗传算法(NPGA)优化控制量变化率的机动动作控制模型。首先, 建立了四旋翼的非线性动力学模型; 其次, 设计了机动动作最优控制模型, 并以筋斗动作为例, 建立了筋斗动作控制模型; 然后, 使用NPGA算法求解该模型, 得到最优控制量变化率序列; 最后, 将得到的筋斗动作控制量序列输入四旋翼数学模型中进行仿真验证。实验结果表明, 依据该控制量序列四旋翼可以完成预期的筋斗动作, 机动动作控制模型有效可靠。
四旋翼 机动动作 最优控制模型 NPGA算法 四旋翼 机动动作 最优控制模型 NPGA算法 
电光与控制
2018, 25(2): 11

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