郑州轻工业大学 物理与电子工程学院，郑州 450001
为了实现红外吸收波长的主动调控，提出一种Ge2Sb2Te5(GST)相变材料的可调谐金属/介质/金属(MDM)型近红外光学超构表面吸收器。首先，采用时域有限差分(FDTD)法对器件的吸收性能进行仿真分析；然后，根据电场分布特点分析了吸收器等离子体震荡吸收的物理机制。仿真结果表明：当改变GST的晶化分数时，所提吸收器实现了吸收峰中心位置从1.17 μm偏移到1.8 μm，偏移宽度为630 nm，吸收器在通信波长为1.55μm时可以实现高-低吸收率的转换。
超构表面 吸收器 Ge2Sb2Te5相变材料 metasurface, absorber, Ge2Sb2Te5 phase change mate
1 中国科学院长春光学精密机械与物理研究所，吉林 长春130033
2 长春精测光电技术有限公司，吉林 长春130012
3 小米通讯技术有限公司，北京100089
针对多重差分航空相机图像检焦精度的问题，提出了一种多重差分空间滤波器参数选取方法。首先，介绍了空间滤波法以及基于空间滤波效应的自动检焦。然后阐述了多重差分滤波检焦法的具体实施过程，并从滤波器输出信号功率谱角度分析了滤波器参数的选取与检焦精度、灵敏度的关系。最后设计动态成像实验，在典型导轨移速532 mm/s下采集外景图像，选取不同的滤波器参数分别进行20次像面检测，并将其结果与传统图像检焦算子的检焦效果进行比较。结果表明，本文方法选取的参数使得检焦精度比Brenner算法提高了18%，且检焦系统的最大误差为3392 m，小于光学系统允许误差(768 m)，满足实际工作需求。
光学成像系统 航空相机 焦面检测 空间滤波器参数 optical imaging system aerial camera focal plane detection filter parameters
1 天津大学精密仪器与光电子工程学院, 天津 300072
2 天津大学精密仪器与光电子工程学院, 天津 300072 中国食品药品检定研究院化学药品检定所, 北京 102629
3 中国食品药品检定研究院化学药品检定所, 北京 102629
4 天津大学精密仪器与光电子工程学院, 天津 300072 天津大学精密测试技术及仪器国家重点实验室, 天津 300072
二维相关光谱法是将特定形式的微扰作用于样品, 通过测定一系列扰动作用下的动态光谱, 结合数学相关分析, 获取与样品中分子结构及作用力相关的二维相关谱特征。 该方法主要基于分子振动光谱, 将一维光谱扩展到二维空间, 能有效提高光谱分辨率, 从而识别原始光谱中重叠的分子振动变化特征, 为研究分子内及分子间的化学键变化提供依据, 在生物医学、 药学、 食品科学、 环境科学以及高分子材料等领域应用广泛。 自1986年Noda提出广义二维相关算法以来, 二维相关光谱衍生出了投影二维相关、 串联二维相关、 基于模型的二维相关、 异质谱二维相关、 移动窗口二维相关等算法。 随着近年来生物技术的迅速发展, 多肽、 蛋白质、 酶等蛋白类物质由于参与人体重要生理化学反应过程, 对其结构（尤其是高级构象）的分析是研究蛋白类物质质量及疗效的关键。 二维相关光谱方法为生物医药中蛋白类物质结构研究提供了快速、 无损的定性定量分析方法, 可分析蛋白质类物质高级结构中的细微变化, 为生物大分子药物机制机理研究提供有力的支撑。 综述了二维相关光谱技术的基本原理、 谱图解析方法和技术进展, 以及其在蛋白类物质分析中的应用方向和前景, 为相关领域研究人员应用二维相关光谱法开展蛋白类物质的结构和分子间相互作用等研究提供参考。
二维相关光谱法 蛋白类物质高级构象 生物大分子药物 红外光谱法 拉曼光谱法 近红外光谱法 Two-dimensional correlation spectroscopy Advanced structures of protein substances Biological macromolecule drugs Infrared spectroscopy Raman spectroscopy Near-infrared spectroscopy 光谱学与光谱分析
2023, 43(7): 1993
重庆科技学院冶金与材料工程学院, 重庆 401331
本文提出了一种简便、可规模化制备CoO纳米线@C/碳布(CC)复合材料的方法, 该复合材料可用作无粘结剂锂离子电池负极。首先通过简单的水热和煅烧法制备了CoO纳米线@碳布复合材料, 再通过葡萄糖溶液浸渍和煅烧获得具有三维立体结构的CoO纳米线@C/CC复合电极材料。碳包覆的CoO纳米线均匀地分散在碳布上, 形成导电的碳网络。在碳布上原位生长的CoO纳米线可以有效缩短锂离子的转移路径, 降低接触电阻。碳涂层厚度约为1 nm, 显著抑制了锂离子嵌入/嵌出过程中活性材料的粉碎, 以及CoO在电解液中的直接暴露。结果表明CoO纳米线@C/CC复合材料用作锂离子电池的无粘结剂负极时, 具有良好的充放电性能和循环稳定性。电流密度为1 A·cm-2时, 200次循环后的比容量为863 mAh·cm-2(容量保持率75.83%)。本研究为柔性锂离子电池负极材料的制备提供了一种可行的新选择。
CoO纳米线 碳包覆 柔性 锂离子电池 负极 CoO nanowire carbon coating flexible lithium-ion battery anode
1 中国科学院上海光学精密机械研究所信息光学与光电技术实验室，上海 201800
2 中国科学院大学材料科学与光电工程中心，北京 100049
3 白俄罗斯共和国开放式股份公司“精密电子机械制造设计局-光学机械设备”，白俄罗斯明斯克 220033
石英晶体是一种重要的双折射材料，广泛应用于光学相关领域。石英晶体在宽光谱下的参数测量通常使用椭圆偏振法，但现有的椭偏测量仪器往往假定晶体的光轴与测量光路对准，从而引入测量误差，这一问题在紫外波段尤为显著。为此提出了一种采用椭圆偏振法精确测量石英晶体参数的穆勒矩阵模型，运用坐标变换和Berreman 4×4矩阵理论建立石英晶体参数与穆勒矩阵的关联，通过拟合计算可以得到晶体的厚度、光轴欧拉角和相位延迟量。实验结果显示，拟合得到的穆勒矩阵与测量结果高度一致，模型拟合的均方根误差<5，拟合厚度的相对误差<1%，拟合的欧拉角与测量结果吻合。该模型包含的信息丰富，拟合准确，对椭圆偏振法测量各向异性材料的精确参数具有重要参考价值。
测量 椭偏技术 石英晶体 介电张量 相位延迟量 欧拉角 中国激光
2023, 50(14): 1404006
Author Affiliations
Abstract
1 Institute of Advanced Photonic Technology, Faculty of Materials and Manufacturing, Beijing University of Technology, Beijing 100124, China
2 Key Laboratory of Trans-scale Laser Manufacturing Technology (Beijing University of Technology), Ministry of Education, Beijing 100124, China
The self-mixing interferometry (SMI) technique is an emerging sensing technology in microscale particle classification. However, due to the nature of the SMI effect raised by a microscattering particle, the signal analysis suffers from many problems compared with a macro target, such as lower signal-to-noise ratio (SNR), short transit time, and time-varying modulation strength. Therefore, the particle sizing measurement resolution is much lower than the one in typical displacement measurements. To solve these problems, in this paper, first, a theoretical model of the phase variation of a single-particle SMI signal burst is demonstrated in detail. The relationship between the phase variation and the particle size is investigated, which predicts that phase observation could be another alternative for particle detection. Second, combined with continuous wavelet transform and Hilbert transform, a novel phase-unwrapping algorithm is proposed. This algorithm can implement not only efficient individual burst extraction from the noisy raw signal, but also precise phase calculation for particle sizing. The measurement shows good accuracy over a range from 100 nm to 6 μm with our algorithm, proving that our algorithm enables a simple and reliable quantitative particle characteristics retrieval and analysis methodology for microscale particle detection in biomedical or laser manufacturing fields.
self-mixing interferometry particle detection continuous wavelet transform laser processing Hilbert transform Chinese Optics Letters
2023, 21(4): 041204
1 农业农村部农业遥感机理与定量遥感重点实验室, 北京市农林科学院信息技术研究中心, 北京 100097
3 河南工程学院土木工程学院, 河南 郑州 451191
叶绿素含量(SPAD)是作物长势评价的重要指标, 可以监测农作物的生长状况, 对农业管理至关重要, 因此快速、 准确地估算SPAD具有重要意义。 以冬小麦为研究对象, 利用无人机高光谱获取了拔节期、 挑旗期和开花期的影像数据, 获取植被指数和红边参数, 研究植被指数与红边参数估算SPAD的能力。 先将植被指数与红边参数分别与不同生育期的SPAD进行相关性分析, 再基于植被指数、 植被指数结合红边参数, 通过偏最小二乘回归(PLSR)方法估算SPAD, 最后制作SPAD分布图验证模型的有效性。 结果表明, (1)大部分植被指数与红边参数在3个主要生育期与SPAD相关性均达到极显著水平(0.01显著); (2)单个植被指数构建的SPAD估算模型中, LCI表现最好(R2=0.56, RMSE=2.96, NRMSE=8.14%), 红边参数中Dr/Drmin表现最好(R2=0.49, RMSE=3.18, NRMSE=8.76%); (3)基于植被指数结合红边参数构建的SPAD估算模型效果最佳, 优于仅基于植被指数构建的SPAD估算模型, 同时, 随着生育期推移, 两种模型均在开花期达到最高精度, R2分别为0.73和0.78, RMSE分别为2.49和2.22, NRMSE分别为5.57%和4.95%。 因此, 基于植被指数结合红边参数, 并使用PLSR方法可以更好地估算SPAD, 可以为基于无人机遥感的SPAD监测提供一种新的方法, 也可为农业管理提供参考。
冬小麦 叶绿素含量 植被指数 红边参数 偏最小二乘回归 Winter wheat Chlorophyll content Vegetation index Red edge parameter Partial least squares regression 光谱学与光谱分析
2022, 42(11): 3575
1 空军工程大学航空工程学院, 西安 710000
2 中国人民解放军95949部队, 河北 沧州 061000
合成孔径雷达(SAR)是一种高分辨率星载(或机载)雷达系统, SAR图像自动目标识别(ATR)技术是智能图像解译的关键技术之一。针对传统的SAR舰船目标检测算法大多受限于场景且泛化能力较差的问题, 设计了一种基于YOLOv3网络的检测模型, 使用多尺度先验框对目标物体进行检测, 通过训练得到模型的最优权重, 实现端到端的目标检测。测试结果表明, 与Faster R-CNN算法相比, YOLOv3在准确率与运行速度上均有更优秀的性能表现。
SAR舰船图像 目标检测 卷积神经网络 SAR ship image target detection YOLOv3 YOLOv3 convolutional neural network
1 北方民族大学化学与化学工程学院，银川 750021
2 北方民族大学，国家民委化工技术基础重点实验室，银川 750021
3 北方民族大学机电工程学院，银川 750021
分别以Al粉、Al-12Si、Al-20Si合金粉为相变介质,粉煤灰为基体材料，采用混合烧结法在空气、真空两种烧结氛围下制备金属/陶瓷基高温定形复合相变材料，探讨相变介质中硅铝相对含量及烧结氛围对材料蓄热性能的影响。结果表明：分别用三种金属粉制备复合相变材料时，Al的氧化难以避免，致使Si的相对含量均超过共晶点组成，凝固时其状态点始终处于共晶相+Si相的两相区，未被氧化的Al都转变成为Al-Si共晶相。空气中烧结有利于Al形成致密氧化膜从而阻止其进一步反应，材料的密度、相变潜热都比真空中烧结高。三种复合相变材料中，由Al粉制备的热稳定性最差，由Al-12Si合金粉制备的相变潜热、保留率最高，热稳定性及蓄热性能突出。
Al粉 Al-Si合金粉 相变介质 粉煤灰 金属/陶瓷基复合相变材料 蓄热性能 Al powder Al-Si alloy powder phase change medium fly ash metal/ceramic based composite phase change materia heat storage performance
1 河南理工大学土木工程学院, 焦作 454003
2 河南理工大学深井瓦斯抽采与围岩控制技术国家地方联合工程实验室, 焦作 454003
3 河南理工大学材料科学与工程学院, 焦作 454003
为了响应“双碳”政策节能减排的号召, 本文采用偏高岭土和高炉矿渣为原材料制备地质聚合物。以抗压强度为指标优化制备条件, 探讨确定影响地质聚合物强度的因素。通过正交试验确定偏高岭土基地质聚合物的最佳配比, 通过热重和XRD分析不同温度煅烧的偏高岭土组分。研究结果表明, 在高岭土煅烧温度为800 ℃时, 偏高岭土基地质聚合物的最佳配合比为氢氧化钠与硅酸钠的质量比为6.5∶1, 激发剂的质量掺量为14.2%, 其28 d抗压强度能达到46.6 MPa。偏高岭土基地质聚合物抗压强度随激发剂的掺量增加而增大, 随氢氧化钠与硅酸钠的质量比的增大先增大后减小, 随高岭土煅烧温度的升高先增大后减小。
地质聚合物 偏高岭土 碱激发 水玻璃模数 抗压强度 正交试验 geopolymer metakaolin alkali activated modulus of sodium silicate compressive strength orthogonal test
