1 沈阳航空航天大学, 沈阳 110000
2 上海航天电子技术研究所, 上海 201000
高光谱图像的异常检测是星上处理中重要的研究内容之一,提出了一种在传统RX算法基础上结合增量学习和层级化的高光谱图像异常检测方法。采用增量学习,当生成新的协方差矩阵时不需要计算所有样本的协方差矩阵即可对检测器模型进行更新,避免了数据的重复计算和逆矩阵的求解。利用层级化方法有效地抑制背景, 提取目标光谱, 增强了检测器的性能。实验结果表明: 相较于SAM算法和传统RX算法, 所提算法检测概率最高,其检测结果与地面目标最为接近; 所提算法的计算复杂度得到了数量级的减弱,与SAM算法相比,运行时间缩短了0.215 s, 因此具有更高的检测速度,占用更少的星上资源,优于传统的RX算法。
高光谱图像 异常检测 增量学习 层级化RX 约束能量最小化 hyperspectral image anomaly detection incremental learning hierarchical RX constrained energy minimization
通过溶胶-凝胶法制备新型Ruddlesden-Popper结构Pr1.8Ba0.2Ni0.5Cu0.4Co0.1O4+δ 阴极材料，探究其作为质子导体固体氧化物燃料电池(H-SOFC)阴极材料在氧化性气氛中的催化还原性能。对PBNCC进行相结构、物理性能及电化学性能表征，结果表明：PBNCC材料450 ℃时具有最大电子电导率为118 S?cm-1，750 ℃时PBNCC电极在空气和含水氩气气氛中电极极化阻抗分别为0.047 Ω?cm2 、1.161 Ω?cm2，其结构中氧空位和质子缺陷的形成有利于促进氧离子与质子在晶格中的传导过程，与没有掺杂钴元素的原始材料相比较，氧还原能力有一定提高。
质子导体固体氧化物燃料电池 阴极 Ruddlesden-Popper结构 proton conducting solid oxide fuel cell cathode ruddlesden-Popper phase
1 西安交通大学 1. 机械工程学院, 西安 710000
2 2. 纳米科学与工程技术学院(苏州), 江苏 苏州 215123
3 西安交通大学
4 3. 材料科学与工程学院, 西安 710000
利用高质量自支撑GaN衬底,通过外延方法制备了垂直结构的GaN基p-i-n型二极管结构。通过对材料结构、杂质浓度分布以及对器件整流特性的研究,探究了影响垂直结构器件特性的关键因素。结果表明,在同质外延的制备过程中,衬底表面的粗糙程度将使制备的环形结构具有不规则形状,这种不规则电极对垂直结构器件的性能将产生不利影响; 此外,多种杂质在界面处聚集,进而形成平面漏电通道,是降低器件耐压值的主要因素。
垂直结构 反向漏电 GaN GaN substrates p-i-n p-i-n vertical structure leakage current
1 中国科学院 高能物理研究所，北京 100049
2 中国科学院大学，北京 100049
3 华中科技大学 电气与电子工程学院，武汉 430074
4 南京大学 现代工程与应用科学学院，南京 210023
5 北京大学 重离子物理研究所&核物理与核技术国家重点实验室，北京 100871
6 中国科学院 上海高等研究院，上海 201204
7 散裂中子源科学中心，广东 东莞 523803
机器学习技术在近十几年发展迅猛，并被广泛地用于解决复杂的科学和工程问题。最近十年间，基于机器学习的粒子加速器相关研究也开始呈现出井喷式发展趋势。国际上许多加速器实验室开始尝试用机器学习和大数据技术处理加速器中的海量复杂数据，以期解决加速器及其子系统中的诸多物理和技术问题。不过，迄今为止，机器学习在加速器中的应用仍处于初步探索阶段，不同机器学习算法在解决具体加速器问题的效果及其适用范围尚待摸索，机器学习在实际加速器中的应用仍非常有限。因此，有必要对加速器领域中的机器学习研究做一个整体回顾和总结。将回顾机器学习在大型粒子加速器（以储存环加速器和直线加速器为主）中的加速器技术、束流物理以及加速器整体性能优化等研究方向中已取得的研究成果，并探讨机器学习在加速器领域的未来发展方向和应用前景。
机器学习 粒子加速器 大科学装置 大数据 加速器技术 束流物理 machine learning particle accelerator large scientific facilities big data accelerator technology beam physics 强激光与粒子束
2021, 33(9): 094001
红外与激光工程
2020, 49(8): 20200005
1 北京理工大学 光电学院，北京 100081
2 Center for Research and Education in Optics and Lasers,The College of Optics and Photonics, University of Central Florida, Orlando, 32816
由于长距离石油天然气管道分布范围广、背景环境复杂，光纤预警系统在实际环境中对威胁管道安全的破坏性事件的识别具有较高的虚警率，难以达到保护管道安全的预警效果。本文将深度学习应用于长距离的光纤预警系统中，识别出主要影响预警效果的过车信号以降低系统的虚警率。智能光纤预警系统主要分为两个部分：分布式光纤传感系统和信号识别系统。本文在实际环境中从?-OTDR（phase-sensitive optical time domain reflectometry）分布式光纤传感系统采集管道周围的入侵信号，通过CLDNN（convolutional, long short-term memory, fully connected deep neural networks）神经网络建立识别模型实现过车信号的识别。经过训练和盲测，所构建的过车事件的识别模型在实际长距离光纤监测环境下有良好的识别和定位效果，有效地降低了预警系统的误报率。
深度学习 神经网络 分布式光纤传感系统 智能光纤预警系统 管道安全 信号识别 deep learning, neural network, distributed optical
1 中国科学院光电技术研究所, 四川 成都 610209
2 中国科学院大学, 北京 100049
3 长春理工大学光电工程学院, 吉林 长春 130022
大视场离轴反射光学系统可以获取丰富的信息资源,是未来空间光学系统的发展趋势。自由曲面在离轴反射光学系统中的应用可以增大系统视场,但大视场自由曲面离轴反射光学系统初始结构较少,优化过程复杂,设计难度大。提出了一种大视场自由曲面离轴反射光学系统设计方法,首先基于矢量像差理论与费马原理直接获得成像质量较好的无遮拦自由曲面初始系统,再对其进行简单优化即可得到最终的大视场自由曲面光学系统。该方法可以降低大视场自由曲面离轴反射光学系统的设计难度。设计了一个大视场自由曲面离轴三反光学系统,光学系统视场为30°×3°,F数为2,验证了所提方法的有效性。
几何光学 离轴反射系统 自由曲面 大视场
1 内蒙古工业大学 材料科学与工程学院, 呼和浩特 010051
2 内蒙古自治区薄膜与涂层重点实验室, 呼和浩特 010051
3 内蒙古工业大学 化工学院, 呼和浩特 010051
由于SrO和ZrO2的蒸气压不同, 造成等离子喷涂SrZrO3涂层组分偏离原始粉末化学计量比, 从而导致制备态涂层中出现第二相ZrO2。为了获得高相稳定性的单相涂层, 实验采用固相合成法合成并经过喷雾造粒制备了双稀土改性Sr过量SrZrO3(Sr1.1(Zr0.9Yb0.05Gd0.05)O3.05)热喷涂粉末, 采用大气等离子喷涂方法制备了相应的涂层, 研究了单相双稀土改性SrZrO3热障涂层的热物理性能及其热循环寿命。研究结果表明, 制备态Sr1.1(Zr0.9Yb0.05Gd0.05)O3.05涂层中无第二相产生, 1600 ℃热处理360 h后Sr1.1(Zr0.9Yb0.05Gd0.05)O3.05保持单相SrZrO3结构, 高温相稳定性良好。Sr1.1(Zr0.9Yb0.05Gd0.05)O3.05涂层的烧结系数为7.27×10 -6 s -1, 热处理360 h后该涂层的热膨胀系数为(9.0~11.0)×10 -6 K -1 (200~1400 ℃), 热导率为2.83 W/(m∙K) (1000 ℃)。Sr1.1(Zr0.9Yb0.05Gd0.05)O3.05/YSZ双层涂层的火焰循环次数为1000次, 失效区域主要发生在Sr1.1(Zr0.9Yb0.05Gd0.05)O3.05陶瓷层内。在喷涂粉末中增加SrO的含量能够弥补在大气等离子喷涂过程中Sr元素过量挥发的问题, 成功制备了单相双稀土改性Sr1.1(Zr0.9Yb0.05Gd0.05)O3.05热障涂层。双稀土掺杂能够明显提高涂层的热膨胀系数, 且单相双稀土改性Sr1.1(Zr0.9Yb0.05Gd0.05)O3.05涂层的抗烧结性能明显优于SrZrO3涂层, 但单相Sr1.1(Zr0.9Yb0.05Gd0.05)O3.05涂层热导率比含有第二相的SrZrO3涂层高。
热障涂层 SrZrO3 热膨胀 热导率 thermal barrier coating SrZrO3 thermal expansion thermal conductivity
1 中国科学院光电技术研究所, 四川 成都 610209
2 中国科学院大学, 北京 100049
3 长春理工大学光电工程学院, 吉林 长春 130022
与非制冷探测器相比,制冷型探测器具有灵敏度高、响应速度快和探测距离远等优点,已被广泛应用于红外光学系统中。为了有效抑制杂散光,制冷型探测器冷光阑位置需要与光学系统实出瞳位置重合。本文提出了一种制冷型离轴反射光学系统设计方法,通过光瞳离轴和视场离轴实现无遮拦设计,利用矢量像差理论可直接获得制冷型离轴反射光学系统的初始结构。针对长波红外制冷型探测器,设计了一个自由曲面离轴三反光学系统,满足了冷光阑的匹配条件。其光学系统的F数为2.5,焦距为300 mm,视场角为3°×5°。使用自由曲面校正光学系统像差,光学系统成像质量好,反射镜无倾斜和偏心,光学系统易于装调。
光学设计 几何光学 矢量像差理论 自由曲面 光学学报
2019, 39(11): 1122001
1 武汉光迅科技股份有限公司, 湖北 武汉 430205
2 中国科学院光电技术研究所, 四川 成都 610209
3 华中光电技术研究所-武汉光电国家实验室, 湖北 武汉 430223
红外光学系统在**、航空航天、民用等领域应用越来越广, 系统面临的外界环境复杂多变。只用光学分析软件来评估系统性能的传统方法不仅无法综合考虑不同材料间耦合影响, 也不能较为准确地描述热物理梯度场, 因此对结果的精确性分析略显不足, 而光机热集成分析是综合多物理场作用的有效方法, 涵盖了光学、机械、热学三个方向对系统性能的影响因素。通过研究Zernike多项式拟合算法, 编制了学科间的数据转换程序, 实现了分析模块间的数据传输, 并在热不敏红外系统的设计过程中采用光机热集成分析方法得到高低温工况下的光学系统传递函数, 为指导系统设计改进、提高系统性能提供了有力的理论依据。
红外系统 光机热集成分析 Zernike多项式 波面拟合 数据接口 infrared system thermal/structural/optical(TSO) integrated analysi Zernike polynomial wavefront fitting data interface 红外与激光工程
2019, 48(6): 0618002
