尚秋峰 1,2,3张晓旭 1,*
作者单位
摘要
1 华北电力大学 电子与通信工程系,保定 071003
2 河北省电力物联网技术重点实验室,保定 071003
3 保定市光纤传感与光通信技术重点实验室,保定 071003
通过优化光纤布拉格光栅形状传感技术中传感点位置和补偿重构结果来提高薄层合金板三维形状重构精度。通过ANSYS workbench建立合金板仿真模型,提取应变和位移模态振型,根据模态置信准则、转换矩阵稳定性和模态振型相似性分别设计了三个目标函数,采用快速和精英机制的多目标遗传算法优化传感器位置。将镍钛合金板弯曲成不同曲率半径的弧形,利用光纤布拉格光栅中心波长漂移量和线性插值算法计算得出不同形状下的结构应变,重构合金板形状,均方根误差和最大误差相较于单目标优化算法分别减小30%和15%。利用粒子群优化径向基函数神经网络算法拟合误差与位移的关系实现误差补偿,均方根误差和最大误差比无补偿时分别减小了90%和70%,最大相对百分比误差仅为5%,提高了三维形状重构算法精度。
光纤传感 光纤布拉格光栅 粒子群优化径向基函数 形状重构 模态法 多目标优化 误差补偿 Optical fiber sensing Fiber Bragg grating Particle swarm optimization-radial basis function Shape reconstruction Modal method Multi-objective optimization Error compensation 
光子学报
2024, 53(2): 0206001
作者单位
摘要
1 中国农业大学营养与健康系, 北京 100193
2 北京小仙炖生物科技有限公司, 北京 100020
3 中国农业大学食品科学与营养工程学院, 北京 100083
4 北京小仙炖生物科技有限公司, 北京 100020河北省燕窝鲜炖技术创新中心, 河北 廊坊 065700
食用燕窝可以调节肠道菌群, 改善人体免疫。采用傅里叶变换红外光谱技术对鲜炖燕窝进行光谱扫描, 并用特征的光谱吸收峰与服用燕窝后的小鼠肠道菌群进行关联性分析, 解析燕窝中的功能因子与肠道菌群的关联, 为探讨燕窝调控肠道机理奠定研究基础。 结果表明, 服用仙炖燕窝后肠道菌在属水平上: 有益菌Lactobacillus和Lachnospiraceae_NK4A136_group呈现上升趋势, 有益菌Faecalibaculum和Akkermansia呈现下降趋势; 有害菌Desulfovibrio、 Enterorhabdus和Candidatus_Saccharimonas均呈现下降趋势。 两个产品燕窝的红外差异光谱主要集中在1 700~1 200 cm-1波段范围, 主要为酰胺键、 芳香CC键以及羧基CO基团的分布区, 这些官能团与有益菌Lactobacillus和Lachnospiraceae_NK4A136_group呈现正相关, 与有害菌Desulfovibrio和Enterorhabdus呈现负相关。 随后利用高分辨质谱对相应的鲜炖燕窝产品进行物质解析, 发现主要成分有氨基酸类, 脂类(磷酸酯类、 脂肪酰、 鞘氨醇等), 酯类和唾液酸等物质, 这些物质与肠道菌呈现不同的相关性, 总的来说脂类物质中特别是一些磷酸酯类(磷脂酸、 磷脂酰胆碱、 磷脂酰甘油、 磷脂酰乙醇胺)和脂肪酰类物质与有害菌呈现负相关, 与有益菌呈现正相关。 这些物质所含有的特征官能团也可以与红外结果相对应。 以上结果表明, 傅里叶变换红外光谱技术可为探讨燕窝中功能因子调控肠道菌群研究提供理论依据。
鲜炖燕窝 傅里叶变换红外光谱 功能因子 肠道菌群 Fresh stewed bird′s nest Fourier transform infrared spectroscopy Functional factors Intestinal flora 
光谱学与光谱分析
2023, 43(8): 2452
尚秋峰 1,2,3张晓旭 1,*
作者单位
摘要
1 华北电力大学 电子与通信工程系
2 华北电力大学 河北省电力物联网技术重点实验室
3 华北电力大学 保定市光纤传感与光通信技术重点实验室,河北 保定 071003
形状传感技术是近年来传感领域备受关注的新研究方向,具有广阔的应用前景。文章提出了一种基于应变模态振型和误差补偿的形状重构方法,通过测量物体部分位置点的应变数据,采用模态理论实现应变-位移转换,进而重构物体形状。以长宽高分别为1 000,1 000和0.5 mm的钛合金板作为研究对象,通过ANSYS workbench18有限元仿真软件获取位移模态振型及应变模态振型,依据有限元仿真中位置点模态的相似性,采用K-means++聚类算法对应变测量点位置进行优化,在合金板上表面施加400 N的力使其产生形变。该算法的形状重构误差小于常规的均匀分布算法。采用径向基函数神经网络对误差和重构位移数据集进行了训练,依据拟合重构误差和重构位移的关系,补偿误差后重构误差不大于3.5%。
形状重构 模态法 布局优化 误差补偿 仿真模型 shape reconstruction modal method optimal placement error compensation simulation mode 
半导体光电
2023, 44(4): 605
作者单位
摘要
中国人民解放军信息工程大学基础部,河南 郑州 450001
通过数值计算和实验研究了外部光注入和光反馈双重调制的半导体激光器混沌有效带宽和延时特征。实验结果表明,该方案可以获得较大的混沌信号带宽,与单一光反馈调制的半导体激光器相比,双重调制的半导体激光器的延时特征明显减弱。这与数值计算的结果吻合得较好,说明该方案能更好地提升基于混沌激光保密通信的保密性能。同时实验研究发现,激光器在频率负失谐区域能够获得更大的有效带宽和更小的延时特征峰,在频率正失谐区域延时特征抑制会有明显的恶化。
激光器 混沌 保密通信 延时特征 带宽 频率失谐 
激光与光电子学进展
2021, 58(17): 1714003
张晓旭 1,2朱东彬 1,2,3,*梁金生 1,2
作者单位
摘要
1 河北工业大学 生态环境与信息特种功能材料教育部重点实验室
2 河北工业大学 能源与环保材料研究所
3 河北工业大学 机械工程学院, 天津 300130
近年来, 齿科氧化锆陶瓷凭借高强韧性、良好生物相容性和美观自然色泽而成为牙齿临床修复的首选对象, 可用于修复、固定局部义齿和种植牙。然而, 在低温潮湿环境中氧化锆陶瓷易发生t-m相变老化, 服役寿命显著缩短, 严重影响其临床稳定性。本文综述了氧化锆陶瓷低温老化的特点、机制及其老化动力学规律, 并介绍了表征氧化锆低温老化现象的常规技术手段以及光学相干断层扫描、聚焦离子束等新方法; 总结了低温老化行为的主要影响因素以及抗老化措施, 具体可通过调整材料体系、改进加工方式等来增强氧化锆的韧性, 解决其存在的低温老化问题。随着齿科氧化锆陶瓷抗老化性能的提高以及健康功能化的未来需求, 其在齿科修复领域的应用将会越来越广泛。
齿科 氧化锆 低温老化 老化动力学 综述 dentistry zirconia low temperature degradation aging kinetics review 
无机材料学报
2020, 35(7): 759
作者单位
摘要
中国人民解放军信息工程大学基础部, 河南 郑州 450001
研究了光反馈、光相位调制和外部光注入三种混沌激光系统的延时特性和有效带宽,分析比较了延时特征峰的强度大小、周期特征和带宽宽度以及三种系统应用于保密光通信系统中的优缺点。基于实际应用,对光注入混沌激光系统时多个物理参数对延时特征峰和有效带宽的影响进行深入研究,发现通过调整驱动激光器外腔时延和注入时延拓展保密系统参数空间具备可行性,匹配合适的反馈强度和注入强度既能有效抑制延时特征峰,又能增大其有效带宽。
激光光学 混沌 注入 反馈强度 延时特征 带宽 
激光与光电子学进展
2020, 57(13): 131407
作者单位
摘要
中国人民解放军信息工程大学理学院, 河南 郑州 450001
双光反馈和双光注入作为抑制光反馈混沌激光器延时特征峰的两种重要方案, 本质上都是通过马赫-曾德尔干涉仪对延时特征峰进行抑制。总结了两种方案中干涉仪对延时特征峰的抑制规律, 系统分析了干涉仪在抑制延时特性中的作用与机理。当干涉仪的两臂接近相等时, 两路混沌激光的电场强度和相位具有较强的相关性, 光的叠加以相干叠加为主, 混沌激光的延时特征峰随τd(由于干涉仪两臂存在光程差产生的时间延迟)呈周期性变化;当干涉仪的两臂臂长相差较大且不成比例时, 两路混沌激光的电场强度和相位的相关性降低甚至消失, 光的叠加为非相干叠加, 但是对延时特征峰的抑制仍由干涉项决定, 主延时特征峰不随τd变化, 同时产生新的延时特征峰。
激光光学 混沌 半导体激光器 马赫-曾德尔干涉仪 延时特征峰 
中国激光
2018, 45(5): 0501003
作者单位
摘要
解放军信息工程大学理学院, 河南 郑州 450000
分析了一种展宽半导体激光器混沌载波发射机带宽的方案,即混沌光注入的外腔反馈半导体激光混沌发生器。利用数值模拟的方法分析了主从半导体激光器中失谐频率、注入强度、主从激光器偏置电流和从激光器的反馈强度对混沌载波发射机带宽的影响以及主激光器反馈强度对混沌载波信号反馈延时特性的影响。确定了能将混沌有效带宽展宽到25.8 GHz的参数组,该带宽约为半导体激光器原始混沌带宽5.1 GHz的5倍。
激光器 半导体激光器 混沌激光 光注入 带宽 
激光与光电子学进展
2017, 54(6): 061410
作者单位
摘要
中国人民解放军信息工程大学理学院, 河南 郑州 450001
针对无反馈互耦合垂直腔面发射激光器(VCSELs)系统的混沌输出不能同时实现时延特征隐藏和带宽展宽的问题,通过对无反馈互耦合VCSELs系统中的一个激光器增加外反馈,数值分析了单端反馈互耦合VCSELs混沌输出的时延特征和带宽。结果表明,反馈强度、频率失谐和互耦合强度影响单端反馈互耦合VCSELs混沌输出的时延特征和带宽。有反馈端激光器不能同时实现时延特征隐藏和带宽展宽,无反馈端激光器可以在合适的互耦合强度和频率失谐参数区间内同时实现时延特征隐藏和带宽展宽。改变反馈强度不影响无反馈端激光器实现时延特征隐藏质量和带宽,但会影响无反馈端激光器同时实现时延特征隐藏和带宽展宽的频率失谐区域位置,且增大反馈强度时频率失谐区域位置整体向负失谐区域移动。
激光器 垂直腔面发射激光器 时延特征 带宽 
中国激光
2017, 44(5): 0501010
作者单位
摘要
解放军信息工程大学理学院, 河南 郑州 450000
提出利用双光反馈(DOF)主半导体激光器(SL)双光注入(DPI)到从SL的方案来隐藏混沌激光光强和相位的延时特征峰, 利用自相关函数和互信息函数对不同方案下延时特征峰的抑制情况进行了对比分析。研究结果表明, 对同种类型的激光器, 在相同参数区间内, DOF-DPI方案与其他方案相比, 具有更好的抑制效果; 另外, 带混沌光注入的方案对相位延时特性的抑制要比对光强延时特性的抑制效果好; 在延时特征峰抑制到相同水平的前提下, DOF-DPI方案比其他方案具有更宽的参数区间。
激光技术 半导体激光器 混沌激光 双光注入 双光反馈 延时特性 
激光与光电子学进展
2016, 53(12): 121406

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