1 南京信息工程大学电子与信息工程学院，江苏 南京 210044
2 南京信息工程大学江苏省大气环境与装备技术协同创新中心，江苏 南京 210044
提出并制备了一种基于法布里-珀罗干涉仪（FPI）和反共振（AR）效应的光纤温湿度传感器。将单模光纤（SMF）和端面固化了聚酰亚胺（PI）的带涂层无芯光纤（NCF）插入非封闭硅管两端构建FPI，利用具有相似光程的空气腔和空气-PI混合腔产生光谱叠加的游标效应，显著提高相对湿度检测灵敏度。NCF包层的光和部分折射进丙烯酸树脂涂层的光耦合形成AR，利用温度引起涂层折射率的改变导致AR非透射波长产生漂移，实现对温度的高灵敏度测量。实验结果表明：在10%~80%的相对湿度范围内，相对湿度灵敏度为510.25 pm/%；在26~35 ℃的温度范围内，温度灵敏度可达-4.48 nm/℃。该传感器具有成本低、灵敏度高的优点，在生物医学、健康监测等方面具有重要的应用价值。
传感器 光纤传感器 温湿度 游标效应 法布里-珀罗干涉仪 反共振
1 1.中国科学院 上海硅酸盐研究所, 上海 201899
2 2.中国科学院大学 材料科学与光电工程中心, 北京 100049
在卤族钙钛矿材料的缺陷研究中, 密度泛函理论计算发挥着重要作用。传统的半局域泛函(如PBE)虽然能够得到与实验接近的禁带宽度, 但是已有研究表明其不能准确描述材料的带边位置。采用更准确的杂化泛函, 结合自旋轨道耦合(SOC)效应与充分的结构优化开展缺陷研究十分必要。可以选择两种杂化泛函, 即屏蔽的杂化泛函HSE和非屏蔽的杂化泛函PBE0。本研究以正交相CsPbI3为例, 系统比较了两种方法在缺陷性质计算上的差异。计算结果表明, 对于体相性质, 两种杂化泛函并无明显的差别。但是, 对于缺陷性质, 两种泛函出现定性的差别。HSE计算中预测的浅能级缺陷, 在PBE0计算中大部分变为深能级缺陷, 且缺陷转变能级和Kohn-Sham能级均出现定性差别。上述差别的本质在于, Hartree-Fock交换势具有长程作用特征, 因而普通的杂化泛函如PBE0在计算量允许的超胞尺寸上无法得到收敛的结果, 而HSE对上述交换势具有屏蔽作用, 可采用相对小尺寸的超胞得到收敛的缺陷能级。本研究结果表明, 尽管HSE杂化泛函需要较大的Hartree-Fock混合参数(约0.43), 其仍是准确计算卤族钙钛矿缺陷性质的有效方法。
钙钛矿 本征缺陷 CsPbI3 杂化泛函 第一性原理计算 perovskites intrinsic defect CsPbI3 hybrid functional first-principles calculation
1 湖南工业大学 计算机学院，湖南 株洲 412007
2 深圳华创芯光科技有限公司，广东 深圳 518118
3 河北工业大学 电子信息学院，天津 050019
4 湖南师范大学 物电院，长沙 410081
针对室内可见光定位(VLP)实际应用的大面积面板灯排列场景中存在的定位精确度低、信号干扰严重等问题，提出了一种基于接收信号强度(RSS)算法的码分多址(CDMA)调制解调VLP系统，介绍了RSS算法和CDMA调制解调VLP系统原理，通过实验验证了系统定位精度。实验结果表明：在未考虑实时移动和延迟刷新等因素的情况下，固定点位的定位最大误差为0.3 m，算法解决了传统定位算法中边缘角落区域定位精度低的问题，提高了VLP系统的鲁棒性。
可见光定位 码分多址 接收信号强度 光定位算法 鲁棒性 visible light positioning, code division multiple
1 武汉科技大学 理学院 湖北省智能爆破工程技术研究中心,武汉 430065
2 武汉大学 水工岩石力学教育部重点实验室, 武汉 430072
针对水下岩石台阶爆破过程中破碎块体复杂的受力运动及其堆积过程, 采用FLUENT-EDEM流固耦合的数值计算方法, 在颗粒间引入平行键与Hertz-Mindlin接触模型, 通过巴西劈裂实验与数值计算的结果对比, 标定了平行键的参数, 并建立了水下台阶爆破模型, 分析了水对岩体破碎和运动的力学作用机理, 研究了水下台阶块体颗粒鼓包抛掷的整个运动过程, 讨论了块体速度、块体分层堆积和流场特点。结果表明: 块体颗粒堆积分层与其初始速度以及位置高度有关, 台阶中部块体颗粒相对位置较高, 在爆炸荷载作用下水平运动距离最远, 上部堵塞部分的块体颗粒受爆炸荷载作用小, 其主要在重力与浮力作用下翻滚覆盖在中部块体颗粒层之上。起爆初期爆炸能量主要是破碎岩石, 水体无明显流速, 随着块体颗粒的鼓包抛掷运动, 台阶前表面附近的流体流线速度最大, 当块体颗粒开始滚动滑落时, 流线则主要受到颗粒的运动形式影响。另外, FLUENT-EDEM流固耦合的数值计算模型能精确模拟水下台阶爆破块体运动问题, 可为水下岩体爆破工程提供新的研究手段。
水下爆破 流固耦合 爆堆 underwater blasting fluid solid coupling FLUENT FLUENT EDEM EDEM blasting pile
强激光与粒子束
2023, 35(11): 112002
吴俊杰 1,2,*徐足音 1,2,3王耀辉 1,2,3杨传军 1,2,3陈明 1,2,3
1 中国民用航空飞行学院 航空气象学院, 广汉 618307
2 中国民用航空飞行学院 民机火灾科学与安全工程四川省重点实验室, 广汉 618307
3 中国民用航空飞行学院 空中交通管理学院, 广汉 618307
为了评估相干测风激光雷达在不同扫描模式下探测效能与气象要素之间的联系, 使用2020-08~2021-07期间广汉机场相干测风激光雷达探测数据进行了分析验证。结果表明, 方位角测量模式扫描方式下, 探测距离在3 km之后, 探测效能线性下降,90°扫描时, 500 m后探测效能开始线性下降; 总体探测效能在11月最高, 7月最低; 11月至次年7月呈下降趋势, 7~11月呈上升趋势; 在日落后至日出前的探测效能较低, 在午间探测效能最高; 夏秋季节, 激光雷达探测效能与PM2.5质量浓度呈现正相关, 与降雨量的对数呈负相关。该研究为机场激光雷达识别低空风切变准确度提供了重要的基础保障。
激光技术 探测效能 相干测风激光雷达 PM2.5质量浓度 降雨量 laser technique detection efficiency coherent wind light detection and ranging PM2.5 mass concentrations precipitation
1 南京信息工程大学电子与信息工程学院，江苏 南京 210044
2 南京信息工程大学江苏省大气环境与装备技术协同创新中心，江苏 南京 210044
提出一种基于空芯光纤的温度、湿度和应变同时测量的三参数光纤传感器。该传感器由一段空芯光纤熔接在两段单模光纤之间而成。独特的空芯结构使法布里-珀罗、马赫-曾德尔和反共振3种机制在传感器中并存。实验中，选取反射、透射谱中3个干涉谷dip 1、dip 2、dip 3，分别测试其谷底位置与温度、湿度和应变的对应关系，利用传递矩阵消除不同参数间的交叉敏感，实现了温度、湿度和应变的高灵敏度同步测量。测试结果表明，该传感器的温度灵敏度、相对湿度灵敏度和应变灵敏度分别可达22.4 pm/℃、37.5 pm/%、1.22 pm/με，在结构健康监测方面有望获得重要应用。
光纤光学 空芯光纤 反共振效应 马赫-曾德尔 法布里-珀罗 多参数传感 光学学报
2023, 43(23): 2306001
Author Affiliations
Abstract
Center for High Pressure Science and Technology Advanced Research, Shanghai 201203, People’s Republic of China
An impact structure 1400 m in diameter, formed by a bolide impact, has been discovered on Baijifeng Mountain in Tonghua City in Northeast China’s Jilin province. The impact structure takes the form of a cirque-shaped depression on the top of the mountain and is located in a basement mainly composed of Proterozoic sandstone and Jurassic granite. A large number of rock fragments composed mainly of sandstone, with a small amount of granite, are distributed on the top of Baijifeng Mountain. Planar deformation features (PDFs) have been found in quartz in the rock and mineral clasts collected from the surface inside the depression. The forms of the PDFs indexed in the quartz include among others, {103}, {102}, and {101}. The presence of these PDFs provides diagnostic evidence for shock metamorphism and the impact origin of the structure. The impact event took place after the Jurassic Period and probably much later.
Matter and Radiation at Extremes
2023, 8(5): 058403
红外与激光工程
2023, 52(10): 20230041
1 上海海洋大学信息学院，上海 201306
2 农业农村部渔业信息重点实验室，上海 201306
为了提高影像阴影去除的效果，提出一种基于最小噪声分离（MNF）和生成对抗网络（GAN）的影像阴影去除算法。它以GAN作为基本框架，在生成器和判别器中分别引入条件信息，采用端到端共同学习的多任务模式。生成网络采用编码解码结构，判别网络采用马尔可夫判别器结构。此外，此算法使用MNF，将消除噪声的影像灰度化后与阴影影像一起训练，进而恢复无阴影的影像。这样的网络在训练时可以专注于MNF变换后的单独特征嵌入，而非传统的跨任务共享嵌入。实验结果表明，在指定数据集上，所提算法的结构相似性（SSIM）的平均值达0.9780，像素均方根误差（RMSE）的平均值减小到9.8717。在主观感知和客观评价指标上，所提算法的实验结果均优于对比算法。
阴影去除 最小噪声分离 生成对抗网络 编码解码结构 激光与光电子学进展
2023, 60(4): 0428004
