光子学报
2023, 52(10): 1052415
Author Affiliations
Abstract
1 Laboratory of Micro-Nano Optics, College of Physics and Electronic Engineering, Sichuan Normal University, Chengdu 610101, China
2 Physik-Department, Lehrstuhl für Funktionelle Materialien, Technische Universität München, James-Franck-Straße 1, 85748, Garching, Germany
3 Heinz Maier-Leibnitz Zentrum (MLZ), Technische Universität München, Lichtenbergstraße. 1, 85748, Garching, Germany
4 Tianjin Huahuixin Technology Group Co., Ltd, Zhongtian Avenue, Tianjin 300467, China
Optical logic gates play important roles in all-optical logic circuits, which lie at the heart of the next-generation optical computing technology. However, the intrinsic contradiction between compactness and robustness hinders the development in this field. Here, we propose a simple design principle that can possess multiple-input-output states according to the incident circular polarization and direction based on the metasurface doublet, which enables controlled-NOT logic gates in infrared region. Therefore, the directional asymmetric electromagnetic transmission can be achieved. As a proof of concept, a spin-dependent Janus metasurface is designed and experimentally verified that four distinct images corresponding to four input states can be captured in the far-field. In addition, since the design method is derived from geometric optics, it can be easily applied to other spectra. We believe that the proposed metasurface doublet may empower many potential applications in chiral imaging, chiroptical spectroscopy and optical computing.
metasurface polarization control asymmetric transmission logic gate Opto-Electronic Advances
2023, 6(7): 220073
1 广西大学 物理科学与工程技术学院和脑与智能研究中心, 广西 南宁 530004
2 中国科学院 苏州生物医学工程技术研究所, 江苏 苏州 215163
双光子显微镜在厚生物组织中依然可以保持良好的空间分辨率，这一优点使得其诞生不久就被应用于在体脑成像研究。而神经网络在时空多个维度均具有跨尺度的特点，为满足脑科学研究中在体跨尺度脑成像的需求，双光子显微镜近年来有了快速且显著的发展。本文首先介绍了双光子显微镜的工作原理，然后在成像视野、成像通量、成像深度、分辨率、微型化5个方面详细综述了双光子显微镜研究的新进展，并深入分析了跨尺度双光子在体显微成像技术的难点及未来挑战。
在体脑成像 跨尺度 双光子显微镜 in-vivo brain imaging cross-scale two-photon microscopy
燕山大学先进锻压成形技术与科学教育部重点实验室，河北 秦皇岛 066004
研究简化热处理制度对点式锻压激光沉积（PF-LF）GH4169合金显微组织和力学性能的影响。将时效时间由原来的18 h减少为3 h，不仅大大节省了试验时间，而且在提升材料性能方面也起到了重要作用。结果表明，在1 010 ℃固溶时效后，合金中的Laves相出现大部分熔解，合金发生再结晶现象，再结晶晶粒细小且分布均匀，平均晶粒尺寸为6.8 μm左右，实现了超细晶组织，合金的强度和塑性也远超锻件标准。1 050 ℃固溶时效时，再结晶完成，晶粒尺寸略有长大，约为15 μm，Laves相基本完全固溶消失，与1 010 ℃热处理相比，合金的强度有所下降而塑性有所改善，均超过锻件标准。在1 010 ℃和1 050 ℃进行双固溶时效时发现，合金中出现了大量的退火孪晶组织，退火孪晶的产生对合金的强度和塑性均产生了影响，虽然合金的性能均超过锻件标准，但略低于单固溶时效状态下的合金性能。
点式锻压 激光沉积 超细晶 退火孪晶 point-mode forging laser forming GH4169 GH4169 ultra-fine grain fireproof crystal
1 安徽理工大学材料科学与工程学院, 淮南 232001
2 中能化江苏地质矿产设计研究院有限公司, 徐州 221006
3 安徽理工大学地球与环境学院, 淮南 232001
地质聚合物作为一种新型铝硅酸盐绿色材料, 具有机械性能优异、耐久性高、原料来源广、能源消耗小和生产工艺简单等优点, 被广泛应用在建筑材料、耐火材料和固定重金属离子等领域。地质聚合物固定重金属离子的机制可分为物理机制(物理包封和离子交换)和化学机制(化学键合、形成化合物和还原剂耦合)。本文综述了近年来地质聚合物在固定重金属离子领域的研究进展, 简要介绍了地质聚合物的制备流程及地质聚合反应过程, 重点介绍了地质聚合物固定重金属离子的机制。此外, 介绍了添加剂种类和掺量、碱激发剂种类和掺量、硅铝比、养护温度和重金属离子对固定效果的影响。最后, 总结了近年来地质聚合物固定重金属离子领域的研究应用进展, 分析了存在的问题并对未来研究方向进行了展望。
地质聚合物 重金属离子 固定机制 添加剂 碱激发剂 硅铝比 养护温度 geopolymer heavy metal ion immobilized mechanism additive alkali-activator silica to alumina ratio curing temperature
1 中国科学院合肥物质科学研究院智能机械研究所, 安徽 合肥 230031
2 中北大学仪器与电子学院, 山西 太原 030000
3 中国科学院合肥物质科学研究院核能安全技术研究所, 安徽 合肥 230031
传统的光子层析方法难以适用于含有大量重金属遮挡物的对象中。本研究拟从光子层析的视觉特征出发, 通过针对层析投影开展基于无监督学习的像素预测, 构建了基于金属遮挡物周边信息的编码器, 以生成受遮挡区域结构。同时, 在生成对抗网络架构的基础上, 将编码器作为生成网络, 并构建判别器用于编码器的训练。研究表明, 基于像素预测的重构方法能够实现金属结构覆盖区域内光子层析信息的再合成, 并且合成结果能够准确反映真实的物体的内部细节。这表明基于像素预测的重构方法能够有效降低物体内金属结构对层析结果的影响。
图像处理 快速重构方法 像素预测 无监督学习 image processing fast reconstruction method pixel prediction unsupervised learning
采用金属有机化学气相沉积技术，在半极性蓝宝石衬底上成功生长了具有高电子浓度和良好表面形貌的Si掺杂的非极性a面nAlGaN外延层。深入研究了铟(In)表面活性剂和无掺杂的AlGaN缓冲层对nAlGaN的结构特征和电学性能的影响。表征结果表明，利用In表面活性剂和无掺杂的AlGaN缓冲层，非极性a面nAlGaN外延层的晶体质量的各向异性被有效地抑制，同时显著改善了其表面形貌和电学性能。测得非极性a面nAlGaN的电子浓度及电子迁移率分别为-4.8×1017cm-3和3.42cm2/(V·s)。
非极性a面nAlGaN 表面活性剂 AlGaN缓冲层 电学性能 nonpolar aplane nAlGaN indium surfactant AlGaN buffer layer electrical properties
1 南京理工大学, 南京 210000
2 北京航天控制仪器研究所, 北京 100000
由于微惯性测量单元(MIMU)易受环境影响, 且存在输出非线性以及剧烈角运动和线运动下精度低的缺点, 而传统的多项式标定方法难以精确地补偿动态误差, 因此,利用深度学习方法对MIMU整体动态误差进行建模与补偿, 分别使用浅层神经网络与深度循环神经网络建立MIMU的整体动态误差模型。设计了基于三轴带温箱位置速率转台的标定流程, 使三轴带温箱转台的内、中、外3轴同时施加角运动并且施加温度变化, 建立MIMU的多因素影响误差训练集。实验结果表明, 浅层神经网络模型相对于传统模型在误差补偿效果上略有提升, 深度循环神经网络模型补偿后残差均值与均方差显著下降, 其中,门控循环单元(GRU)神经网络模型补偿效果最好, 并且需要训练的参数较少、计算负担小。
微惯性测量单元 神经网络 非线性误差 动态误差补偿 Miniature Inertial Measurement Unit(MIMU) neural network nonlinear error dynamic error compensation
闫文伟 1,2,3,4陈帅 1,2,4,*穆宝岩 1,2,4高亮 1,2,4
1 中国科学院沈阳自动化研究所，辽宁 沈阳 110016
2 中国科学院机器人与智能制造创新研究院，辽宁 沈阳 110169
3 中国科学院大学，北京 100049
4 辽宁省智能检测与装备技术重点实验室，辽宁 沈阳 110179
针对传统基于线结构光的视觉测量系统存在光条纹分割精度低的问题，提出了一种改进U-Net的光条纹分割算法。改进算法使用VGG16的卷积池化层代替U-Net编码块中的卷积池化层，在U-Net编-解码层间的跳连接中引入坐标注意力机制，在U-Net编码块末端接入金字塔池化模块，采用Dice函数和交叉熵函数的组合作为网络的损失函数，解决了光条纹占比失衡问题。基于线结构光测量原理，设计了工件尺寸测量系统。实验结果表明：改进U-Net算法的平均像素准确度（）为95.61%，平均交并比（）为89.73%，均高于其他对比算法；工件测量尺寸的绝对误差小于0.1 mm，相对误差小于1%，重复精度小于0.2%，满足工件的检测要求。
线结构光 光条纹分割 深度学习 特征点提取 非接触测量 激光与光电子学进展
2022, 59(12): 1215010
