1 南京中医药大学人工智能与信息技术学院, 江苏 南京 210029
2 南京中医药大学药学院, 江苏 南京 210029
3 南京师范大学计算机与电子信息学院/人工智能学院, 江苏 南京 210023
蒲黄炭是由香蒲花粉炮制而成, 具有止血、 化瘀、 通淋等多种功效, 被广泛应用于临床抗血栓, 创面和出血。 然而蒲黄炭在炒炭过程中, 常常会出现炭化过轻或者炭化过重的现象, 从而出现不同炭化程度的蒲黄炭药品, 主要为轻度炭化、 标准炭化与重度炭化三种不同的蒲黄炭药品。 由于炭化程度不同, 蒲黄炭的凝血效果优劣不等, 其中标准炭化的蒲黄炭药品药效最优。 目前, 鉴别蒲黄炭药品的方法多为人工凭借肉眼与经验进行判别。 基于人工的蒲黄炭药品判别方法判别效率低, 受主观因素影响大, 判别结果不稳定, 难以区分出标准炭化的蒲黄炭。 为有效地对不同炭化程度的蒲黄炭进行识别, 提出一种基于卷积神经网络与投票机制的蒲黄炮制品近红外判别方法。 该方法创新性地结合深度学习与机器学习算法, 有效利用卷积神经网络强大表征提取能力的同时通过投票决策提升算法模型的泛化能力与鲁棒性。 首先通过近红外光谱技术获取蒲黄炭的近红外光谱, 并通过卷积神经网络分别提取样本经过四种预处理方法所得到光谱图的高阶特征, 并计算预测结果。 按照样本准确率与损失值为四种预处理方法分配相应权重得到蒲黄炮制品预测模型。 该模型将所得到的四种预测结果结合权重共同投票出样本的最终结果, 从而鉴别出蒲黄炭的炭化程度。 实验结果表明所提方法可以有效判别蒲黄炮制品的炭化程度。 当训练集所占样本比例为80%时, 预测准确率达到95.4%。 所提方法与传统卷积神经网络方法、 线性判别分析方法以及标准正太变量变换-线性判别分析方法相比预测准确率分别提高8.6%, 4.3%和2.6%。 同时, 所提方法具有一定的稳定性, 当训练集所占样本比例大于70%时, 测试准确率高于90%; 当训练集比例仅占10%时, 预测准确性仍然能够达到约80%。
蒲黄炭 卷积神经网络 投票机制 近红外光谱 Carbonized typhae pollen Convolutional neural network Voting mechanism Near infrared spectrum 光谱学与光谱分析
2022, 42(11): 3361
北京工业大学 材料科学与工程学院, 北京 100124
电致变色WO3的离子传输动力学过程对其变色性能和循环稳定性具有重要的影响。离子传输过程涉及到WO3电极的结构变形、相转变等复杂过程, 导致通过传统的电化学阻抗谱很难进行有效研究。计时电位法是通过施加电流, 测量电极材料响应电位的一种电化学表征方法。与其它电化学表征方法(阻抗谱法和伏安法)相比, 该技术能够直接探测溶液-电极系统中不同状态下的电压分布, 并经常被用于研究电极系统中的物质传输动力学行为, 例如电极表面附近的质子吸附和传输现象。本工作采用计时电位技术研究和调控WO3薄膜中的离子传输行为, 结果表明: 大的Li+离子插入通量可拓宽WO3/电解质界面处离子的传输通道, 有助于离子传输动力和光响应速度的提升。然而, 反复的离子插入/抽出行为会通过“离子球磨效应”减小WO3/电解质界面处WO3晶粒的尺寸, 使得WO3薄膜的致密性增强, 阻碍离子传输和电解质渗透, 导致插入的Li+及反应产生的LixWO3在WO3结构中不可逆积累, 薄膜的光学调制幅度和电致变色活性明显下降。该工作为电极材料中离子传输动力学分析和离子传输行为控制提供了一种有效的方法。
1 北京工业大学材料科学与工程学院, 北京 100124
2 中国工程物理研究院激光聚变研究中心, 四川 绵阳 621999
晶体硅太阳电池具有成本低廉、工艺简单等优点, 但在生产过程中难免会出现断栅、破裂等问题, 因此对太阳电池片的检测至关重要。太赫兹波作为一种具有光子学及电子学特征的电磁波在无损检测方面具有独特的优势。通过采用太赫兹量子级联激光器数字全息成像系统, 对模拟设计的太阳电池金属栅线、破裂硅片以及不同电阻率的衬底进行测试。结果表明, 太赫兹全息成像技术在太阳电池检测领域具有较高的应用价值。
太赫兹 全息成像 太阳电池 terahertz holography solar cells 太赫兹科学与电子信息学报
2019, 17(4): 572
Author Affiliations
Abstract
Key Laboratory for Advanced Functional Materials of the Ministry of Education, College of Materials Science and Engineering, Beijing University of Technology, Beijing 100024, China
Graphene has attracted great interest in optoelectronics, owing to its high carrier mobility and broadband absorption. However, a graphene photodetector exhibits low photoresponsivity because of its weak light absorption. In this work, we designed a graphene/MoSe2 heterostructure photodetector, which exhibits photoresponse ranging from visible to near infrared and an ultrahigh photoresponsivity up to 1.3×104 A·W 1 at 550 nm. The electron–hole pairs are excited in a few-layered MoSe2 and separated by the built-in electric field. A large number of electrons shift to graphene, while the holes remain in the MoSe2, which creates a photogating effect.
040.5160 Photodetectors 160.4236 Nanomaterials Chinese Optics Letters
2019, 17(2): 020002
毫米波/红外(MMW/IR)波束合成器是毫米波/红外双模制导半实物仿真系统中的关键器件。介绍了一种波束合成器和对其进行性能研究的实验装置。研究结果表明：工作频段为34~36GHz的毫米波分别从30°、40°和50°方向入射到波束合成器,在垂直和水平两种极化态下,透过率均大于50%,由器件引起的相位移均在3πrad以内；在红外辐射入射角为20°~60°的范围内,当波段为3~5μm时,波束合成器的红外反射率能达到90%以上,当波段为8~12μm时,反射率大于80%,水平和竖直方向的分辨率均在41″以内。该器件已成功地应用到半实物仿真系统中。
半实物仿真 毫米波/红外 波束合成器 hardwareintheloop simulation MMW/IR beam combiner
北京工业大学 材料科学与工程学院, 北京 100124
采用脉冲激光沉积(PLD)方法在湿法腐蚀后的Si(100)衬底上制备了Y2O3∶Bi,Yb减反转光薄膜。所制备的薄膜在300～800 nm波长范围内的平均反射率最低至5.28%, 同时在晶体硅太阳能电池最佳响应范围内的980 nm附近表现出了良好的下转光特性。与非减反下转光薄膜相比较, 具有减反结构的Y2O3∶Bi,Yb下转换薄膜的转光强度有了明显的提升。随着衬底腐蚀时间在一定范围内的延长, Bi3+和Yb3+的发射峰强度线性增大。该减反转光薄膜为太阳能电池效率提高提供了一种简单可行的方法。
太阳能电池 减反陷光 下转换 Yb薄膜 腐蚀时间 solar cells anti-reflection light trapping down-conversion Y2O3∶Bi Y2O3∶Bi Yb film etching time
为了在外场试验中检验红外制导**系统的工作性能, 需要使用靶机红外增强装置实现对真实目标红外辐射特性的模拟。介绍了一种利用光学方法实现靶机红外辐射增强和目标辐射特性模拟的技术。使用高亮度红外光源作辐射源, 通过对光学系统的控制, 在实现红外辐射增强的同时, 可模拟不同距离和方向的红外辐射强度特性。通过建模对所模拟目标的红外辐射强度及辐射方向特性进行了分析, 并以此为设计依据设计了光学系统。实现了对最大红外辐射强度为1600W/sr的目标辐射方向特性的模拟。
红外辐射 靶机 红外增强 infrared radiation target drone infrared argumentation
1 中国科学院上海光学精密机械研究所, 上海 201800
2 中国科学院大学, 北京 100049
用磁控溅射法制备了K9基片/非晶态InSb/ZnS-SiO2样品。利用椭圆偏振光谱仪对非晶态InSb薄膜的光学常数进行了测量，利用傅里叶变换红外光谱仪得到光学带隙为0.26 eV。采用改进的Z-扫描装置对405 nm波长的非线性吸收和非线性折射进行了测量。结果表明非晶态InSb薄膜表现出饱和吸收和自聚焦特性，有效非线性吸收系数为-3.73×10-2 m/W，非线性折射率为6.64×10-9 m2/W。根据非线性吸收系数，计算了非线性吸收截面的面积，与相关文献的报道非常接近。基于对非晶态InSb薄膜在405 nm波长的变温椭偏测试，讨论了热效应对非线性的贡献。分析表明非线性饱和吸收特性主要来源于纳秒脉冲激光作用下的热效应，而非线性折射特性是电子受激跃迁过程导致的。对饱和吸收特性诱导的超分辨效应进行了模拟，结果表明InSb薄膜的非线性吸收特性可以有效减小透射光斑的大小。
薄膜 光学非线性 Z-扫描 非晶态InSb 超分辨 光存储
1 北京工业大学 材料科学与工程学院， 北京100124
2 南京航空航天大学 理学院， 江苏 南京210016
采用脉冲激光沉积(PLD)方法在Si(100)衬底上成功制备了具有上下转换的Er∶YbF3转光薄膜。研究发现，所制备的Er∶YbF3转光薄膜实现了上下转换两种机制的结合，能有效地把紫外光和红外光转换到非晶硅太阳能电池最佳响应范围内的656 nm处。进一步分析了衬底温度对薄膜相结构及光学性能影响的物理机制。当衬底温度高于500 ℃时，薄膜会随着温度的升高而结晶性变强，但有杂相生成。研究结果表明，Er∶YbF3转光薄膜的光学性能在衬底温度为500 ℃时最佳，有望应用到非晶硅太阳能电池上使其光电效率提高。
太阳能电池 上转换 下转换 Er∶YbF3薄膜 衬底温度 solar cells up-conversion down-conversion Er∶YbF3 films substrate temperature
北京工业大学 材料科学与工程学院， 北京100124
采用固相反应法制备了Pr3+，Yb3+共掺杂的YPO4下转换发光粉体，并在450 nm光激发条件下，研究了Yb3+不同摩尔分数(0%，1%，2%，4%，20%，30%)对转光效率的影响。结果表明：不同Yb3+浓度的样品，其荧光峰强度不同，这可能是由于Pr3+-Yb3+之间Yb3+浓度不同存在能量传递效率差异的原因。研究也发现了样品的下转换发光，其能量传递过程为：Pr3+：3P0→Yb3+：2F5/2+2F5/2。荧光光谱测试结果表明，Yb3+的最佳掺杂摩尔分数为2%。Pr3+，Yb3+共掺杂的YPO4材料在提高太阳能电池光电转换效率方面具有潜在的应用。
下转换 稀土离子 太阳能电池 downconversion rare earth YPO4 YPO4 solar cells
