Author Affiliations
Abstract
1 Australian Institute for Bioengineering and Nanotechnology (AIBN), The University of Queensland, Brisbane, QLD 4072, Australia
2 School of Chemistry and Molecular Biosciences, Faculty of Science, The University of Queensland, Brisbane, QLD 4072, Australia
3 School of Chemical Engineering, The University of Queensland, Brisbane, QLD 4072, Australia
4 Department of Chemistry, Faculty of Science, Imam Mohammad Ibn Saud Islamic University (IMSIU), 11564 Riyadh, Saudi Arabia
Zinc–bromine rechargeable batteries (ZBRBs) are one of the most powerful candidates for next-generation energy storage due to their potentially lower material cost, deep discharge capability, non-flammable electrolytes, relatively long lifetime and good reversibility. However, many opportunities remain to improve the efficiency and stability of these batteries for long-life operation. Here, we discuss the device configurations, working mechanisms and performance evaluation of ZBRBs. Both non-flow (static) and flow-type cells are highlighted in detail in this review. The fundamental electrochemical aspects, including the key challenges and promising solutions, are discussed, with particular attention paid to zinc and bromine half-cells, as their performance plays a critical role in determining the electrochemical performance of the battery system. The following sections examine the key performance metrics of ZBRBs and assessment methods using various ex situ and in situ/operando techniques. The review concludes with insights into future developments and prospects for high-performance ZBRBs.
Nano-Micro Letters
2023, 15(1): 209
Author Affiliations
Abstract
1 State Key Laboratory of Advanced Optical Communication Systems and Networks, School of Electronics, and Center for Quantum Information Technology, Peking University, Beijing 100871, China
2 State Key Laboratory of Information Photonics and Optical Communications, Beijing University of Posts and Telecommunications, Beijing 100876, China
3 e-mail: chenziyang@pku.edu.cn
4 e-mail: luobin@bupt.edu.cn
5 e-mail: hongguo@pku.edu.cn
High-precision time interval measurement is a fundamental technique in many advanced applications, including time and distance metrology, particle physics, and ultra-precision machining. However, many of these applications are confined by the imprecise time interval measurement of electrical signals, restricting the performance of the ultimate system to a few picoseconds, which limits ultrahigh precision applications. Here, we demonstrate an optical means for the time interval measurement of electrical signals that can successfully achieve femtosecond (fs) level precision. The setup is established using the optical frequency comb (OFC) based linear optical sampling (LOS) technique to realize timescale-stretched measurement. We achieve a measurement precision of 82 fs for a single LOS scan measurement and 3.05 fs for the 100-times average with post-processing, which is three orders of magnitude higher than the results of older electrical methods. The high-precision time interval measurement of electrical signals can substantially improve precision measurement technologies.
Photonics Research
2023, 11(12): 2222
1 北京市农林科学院信息技术研究中心, 北京 100097
2 中国地质大学(北京)数理学院, 北京 100083
3 北京市农林科学院智能装备技术研究中心, 北京 100097
基于近红外光谱技术与统计方法, 提出了一种樱桃番茄内部品质快速、 无损检测方法。 首先采集样品的近红外光谱, 采用多元散射校正(MSC)、 Savitzky-Golay卷积平滑(SG)、 Savitzky-Golay卷积一阶导数(SG 1st)、 去趋势化(De-trending)、 变量标准化(SNV)5种预处理方法消除光谱干扰, 筛选出最佳预处理方法; 然后采用连续投影算法(SPA)、 稳定性竞争性自适应重加权算法(SCARS)、 遗传算法(GA), 以及引入自动有序预测因子选择算法进行改进的遗传算法(IGA)4种特征波长提取方法减少变量冗余, 选择最优特征波长提取方法; 最后结合回归方法——将冯诺依曼拓扑结构、 轮盘赌选择、 锦标赛选择和自适应权重与鲸鱼算法相结合来对算法进行改进, 采用改进的鲸鱼算法优化最小二乘支持向量机方法(IWOA-LSSVM), 与基于粒子群算法优化的BP神经网络方法(PSO-BPNN)和基于鲸鱼算法优化的最小二乘支持向量机方法(WOA-LSSVM)进行对比, 分别建立樱桃番茄内部品质含量的预测模型。 结果表明： 樱桃番茄内部品质中的可溶性固形物(SSC)含量使用De-trending-IGA-IWOA-LSSVM模型效果最佳, 其中校正集决定系数和预测集决定系数分别是0.917 2和0.866 7, 校正均方根误差和预测均方根误差为0.542 3和0.768 2, 预测相对误差达到2.592 9; 维生素C(VC)含量使用SG-IGA-IWOA-LSSVM模型预测效果最准确, 其中校正集决定系数和预测集决定系数分别为0.857 6和0.821 6, 校正均方根误差和预测均方根误差分别是0.661 4和0.634 2, 预测相对误差达到2.078 5。 以上结果表明, 采用近红外光谱技术与统计方法结合可实现对樱桃番茄内部品质的快速无损预测分析。
樱桃番茄 机器学习 鲸鱼算法 近红外光谱技术 Cherry tomatoes Machine learning methods Whale algorithm Near-infrared spectroscopy technology 光谱学与光谱分析
2023, 43(11): 3541
西南交通大学材料科学与工程学院四川省先进焊接及表面工程中心，四川 成都 610031
采用冷喷涂-激光熔覆顺序耦合技术，在高速列车车轴钢EA4T表面制备Ni30冷喷涂中间层后，采用激光熔覆技术制备Fe314涂层，以研究冷喷层作为激光熔覆中间层对激光熔覆车轴组织及性能的影响。试验结果表明，Ni30涂层对熔覆层和热影响区组织形貌没有影响，但改变了熔覆层界面处元素含量，并减小了热影响区面积。激光热导致强烈塑性变形的Ni30颗粒界面发生熔化，涂层与车轴钢由机械结合变为冶金结合，剪切强度由35.9 MPa提高为224.4 MPa。在性能方面，Ni30中间层导致复合试样熔覆层、热影响区的硬度和剪切强度均降低，塑韧性得到提升，从而性能更接近基体。但过多的激光热导致冷喷涂Ni30气孔聚集长大，且受激光热作用后涂层结合强度比单熔覆试样低115 MPa左右，因而接下来仍需对工艺进行优化。
激光技术 激光熔覆 冷喷涂 热影响区 组织与性能 中国激光
2023, 50(12): 1202204
1 西南交通大学物理科学与技术学院，成都 四川 610031
2 西南交通大学信息科学与技术学院，成都 四川 610031
常规数值求解方法在表征光纤中超短脉冲的非线性传输过程时存在计算量大、效率低等局限。随着人工智能的快速发展，深度学习技术展现出了强大的计算能力、广泛的适用范围、良好的硬件移植性，在光纤中超短脉冲非线性传输过程表征和控制研究中具有巨大潜力。本文概述了深度学习技术及其在预测光纤中超短脉冲传输、超短脉冲重构及参数估计方面的研究进展，同时展望了深度学习与光纤中超短脉冲非线性传输这一新兴交叉技术的发展方向和挑战。
光纤光学 超短激光脉冲传输 非线性薛定谔方程 光纤非线性效应 深度学习 中国激光
2023, 50(11): 1101011
新一代飞机向着大型、重载、长寿等方向发展，对其装配质量、精度等提出更高的要求。装配中几何尺寸、物理损伤等的高精度测量是调控飞机装配工艺、保证装配指标的基础和关键，对飞机服役性能有着重要的影响。本文围绕新一代飞机结构尺寸大幅增加、承力结构复材化发展下的需求，论述了大型飞机装配中高精度测量技术的研究进展，具体从大空间点位高精度测量方法、大型结构外形高精度测量方法、复合材料结构装配缺陷高精度检测技术等方面对国内外理论研究和技术应用进行了梳理和总结，并指明相关技术的未来发展趋势和前景。
仪器，测量与计量 高精度测量 飞机装配 大空间场构建 装配外形测量 缺陷检测 激光与光电子学进展
2023, 60(3): 0312004
1 西南交通大学物理科学与技术学院，成都 四川 610031
2 信号盲处理国家级重点实验室，成都 四川 610041
3 西南交通大学信息科学与技术学院，成都 四川 610031
全光纤超短脉冲啁啾放大技术在激光技术和超快光学领域备受关注。针对传统数值方法分析光纤中超短脉冲啁啾放大过程存在计算量大、效率低等问题，采用深度学习方法开展全光纤超短脉冲啁啾放大过程建模研究。首先分析脉冲啁啾参量等参数对超短光脉冲传输过程的影响。预训练设计的深度神经网络模型，分析网络对不同初始脉冲啁啾参量的预测精度，进一步探索了不同初始脉冲半峰全宽、峰值功率和啁啾参量等复杂情况下网络的泛化性及预测精度。本研究拓宽了数据驱动方法在激光行为预测方面的应用，为光纤中超短脉冲的特性研究提供了新思路。
非线性光学 光纤参量啁啾脉冲放大 卷积神经网络 非线性薛定谔方程
西南交通大学信息光子与通信研究中心，四川 成都 611756
针对跨洋光纤通信系统中存在严重的噪声累积和非线性效应等问题，将概率整形（PS）技术与子载波复用（SCM）技术相结合以缓解跨洋传输链路损伤，进而实现系统传输性能的提升。通过在商用VPI软件中搭建跨洋光纤传输仿真链路，对单载波和双子载波复用系统进行仿真研究。仿真结果表明，在20%的FEC阈值条件下，均匀（H=4）双子载波和PS（H=3.6，H=3.7，H=3.8）双子载波PDM-16QAM系统的传输距离相比均匀（H=4）单载波PDM-16QAM系统分别提升了2.3% （405 km）、21% （3698 km）、19.7% （3468 km）和14.5% （2549 km）。随后，搭建光纤环路传输实验平台，进一步验证所提方案的可行性。实验结果表明，在20% 的FEC阈值条件下，均匀双子载波和PS（H=3.8）双子载波PDM-16QAM系统的传输距离相比均匀单载波PDM-16QAM系统分别提升了5.6% （282 km）和46.2% （2323 km）。仿真与实验结果表明，在跨洋光纤通信系统中引入PS与SCM可有效提升系统的传输性能。
光通信 概率整形 子载波复用 非线性效应 跨洋光纤通信 光学学报
2022, 42(20): 2006001
Author Affiliations
Abstract
Center for Information Photonics & Communications, School of Information Science and Technology, Southwest Jiaotong University, Chengdu 611756, China
In this work, we design a silicon-on-insulator (SOI) sidewall grating with tunable wavelength, delay, and bandwidth through thermal tuning. Incorporating uniform sidewall corrugations and a linearly chirped rib waveguide, the thermo- optic effect imposed on chirped rib waveguide changes the effective refractive index, due to the resultant of the temperature gradient. Consequently, tunable wavelength, delay, and bandwidth in SOI sidewall grating are achieved. In the numerical simulations, the designed SOI grating is demonstrated with a tunable wavelength from 1 560.7 nm to 1 561.9 nm, a tunable delay from 0 to 38 ps, and a tunable bandwidth from 1 nm to 1.5 nm.
光电子快报（英文版）
2021, 17(4): 205
1 西南交通大学物理科学与技术学院，四川 成都 610031
2 国防科技大学气象海洋学院，湖南 长沙 410073
3 西南交通大学信息科学与技术学院，四川 成都 610031
布里渊光时域分析（BOTDA）在分布式光纤传感系统中展现出独特的优势并得到了广泛的关注，对BOTDA传感系统的温度分布信息进行快速且精确的提取至关重要。随着机器学习算法的快速发展，其在BOTDA传感系统的温度分布信息的提取中展现出巨大潜力。首先，阐述了BOTDA传感系统温度测量的原理。接着，介绍了几种基于机器学习的算法并分析了其在BOTDA传感系统温度提取中的应用和优势。最后，对未来的研究进行了展望。
激光与光电子学进展
2021, 58(13): 1306022
