1 西安理工大学 机械与精密仪器工程学院,西安 710048
2 西安外事学院 工学院,西安 710077
为了研究纳秒脉冲激光与铝靶碎片的相互作用规律,建立了纳秒脉冲激光辐照铝靶碎片的动态响应仿真模型,采用COMSOL软件分析了不同作用时间和不同入射激光功率下的等离子体反喷羽流动力学特性,得到了不同激光参数变化对脉冲激光辐照铝靶碎片产生等离子体反喷羽流的演化规律。结果表明,相同脉冲激光功率作用下等离子体羽流反喷速度随作用时间的增加而增大; 相同脉冲激光时间作用下,随着激光功率增加,等离子体反喷羽流的最大速度也不断增大; 由于受等离子体屏蔽效应的影响,反喷羽流速度在25 μs附近达到最大,在700 kW时最大速率为1.87×104 m/s,此时等离子体反喷羽流扩散半径增加了17 mm。该研究为纳秒脉冲激光辐照铝靶空间碎片降轨移除工程化应用提供了理论参考。
激光技术 等离子体羽流 数值模拟 反喷速度 空间碎片 laser technique plasma plume numerical simulation expansion velocity space debris
1 山东大学 信息科学与工程学院，山东 青岛 266237
2 山东大学 晶体材料国家重点实验室，山东 济南 250100
3 山东大学 激光与红外系统集成技术教育部重点实验室，山东 青岛 266237
导模法是一种超高熔点晶体的有效生长方法，可以生长高质量、大尺寸、高掺杂的Er∶Lu2O3晶体。本文测试了导模法生长的Er∶Lu2O3晶体的荧光发射谱及连续激光特性，在室温下获得了斜效率为23.1% 的2.85 μm连续激光输出，最高输出功率5.24 W。80 min功率RMS（Root mean square）稳定性优于1.4%，不同输出功率水平的激光光束质量M2因子优于2.17。实验结果表明，导模法生长的Er∶Lu2O3激光晶体具备输出高功率、高效率中红外激光的能力。
激光器 固体激光器 3 μm Er∶Lu2O3晶体 laser solid-state laser 3 μm Er∶Lu2O3 crystal
微机电系统(MEMS)陀螺仪随机误差是影响惯性导航精度的关键因素, 制约着惯性导航的发展。为改善MEMS陀螺仪性能, 提高Allan方差辨识精度, 通过改进Allan方差方法分析陀螺仪随机漂移误差, 在此基础上, 利用时间序列分析方法建立MEMS陀螺仪随机误差模型。结果表明, 该方法计算简便, 建模灵活, 能够显著提高Allan方差计算精度和数据利用率, 时间序列模型稳定性好, 适用性强。
MEMS陀螺仪 随机误差 改进Allan方差 时间序列建模 MEMS gyroscope random error improved Allan variance time series modeling
Author Affiliations
Abstract
1 State Key Laboratory of Advanced Optical Communication Systems and Networks, School of Physics and Astronomy, Shanghai Jiao Tong University, Shanghai 200240, China
2 Department of Cardiology, Ruijin Hospital, Shanghai Jiao Tong University School of Medicine, Shanghai 200240, China
3 The Affiliated Hospital of Tianjin Chinese Medical Institute, Tongji University, Shanghai 200092, China
4 Shanghai Research Center for Quantum Sciences, Shanghai 201315, China
5 Jinan Institute of Quantum Technology, Jinan 250101, China
6 Collaborative Innovation Center of Light Manipulation and Applications, Shandong Normal University, Jinan 250358, China
Atherosclerotic cardio-cerebral vascular disease is the most common disease that threatens human health. Many researches indicated that oxidatively modified low-density lipoprotein (ox-LDL) is a key pathogenic factor of atherosclerosis. Here, we report the change of the secondary structure of ox-LDL caused by photoirradiation in an optofluidic resonator. The content ratios of amphipathic -helices and -sheets of ox-LDL are changed under laser beam illumination, resulting in an increasing binding rate of ox-LDL and ox-LDL antibodies. Our findings may provide a potential way for clinical atherosclerosis treatment and prompt recovery rate of atherosclerotic cardio-cerebral vascular disease by optical technology and immunotherapy.
atherosclerosis ox-LDL optofluidic resonator photoirradiation Chinese Optics Letters
2022, 20(3): 031702
研究了激光重熔在选区激光熔化（SLM）制备TC4钛合金时对样件的成形质量以及力学性能等方面的影响。实验结果表明，随着激光重熔次数的增加，TC4样件的上表面质量和致密度逐渐改善，上表面粗糙度值和致密度分别由未重熔时的13.2 μm和98.43%改善为重熔两次的8.7 μm和99.23%，但是侧表面质量未有明显变化。随着激光重熔次数的增加，伸长率有所增加，由未重熔时的1.15%改善为重熔两次的1.33%，但是抗拉强度基本相同。通过对TC4样件的显微组织进行观察，发现激光重熔前后TC4样件的显微组织上均由针状马氏体α′相占据。
激光光学 激光技术 选区激光熔化 TC4钛合金 激光重熔 力学性能 表面质量 激光与光电子学进展
2022, 59(5): 0514006
河北工业大学人工智能与数据科学学院, 天津 300401
随着5G的发展和多种显示终端的出现,图像重定向算法倍受关注。目前大多数的算法没有考虑到重定向后图像的美学分布,因而影响了人类的视觉美学感知。鉴于此现状,提出了一种基于多层级注意力融合的图像美学评价网络,通过对不同细粒度的特征的提取,并根据注意力机制自适应地融合后获得美学信息,将学习到的美学信息与图像的显著图、梯度图和直线特征图融合作为具有美学分布的重要度图,以此来指导多操作的图像重定向算法。通过实验验证了生成的重要度图能够很好地保护图像重定向中的美学信息,图像重定向结果相较于主流方法具有更好的视觉感知效果。
图像处理 图像重定向 美学评价 注意力机制 特征融合 激光与光电子学进展
2021, 58(24): 2410002
中国信息通信研究院 技术与标准研究所， 北京 100191
未来信息网络对于时间同步的精度和可靠性提出了更高的要求，为了验证时间同步协议潜在的安全隐患，文章对精确时间协议（PTP）的报文和延时攻击进行了实验模拟分析。为解决传统加密方式无法抵御时间同步协议延时类攻击的问题，文章将PTP与量子秘钥分发技术相结合，提出了一种面向未来网络同步可靠性需求的量子增强安全同步协议，在加密防控报文攻击的基础上，实现对延时类攻击的检测和预警，触发保护机制。理论分析表明，该协议可主动预防针对时间同步协议的安全攻击，实现时间同步信息的安全传输。
时间同步 量子增强安全同步协议 量子秘钥分发 延时攻击 time synchronization quantum-enhanced secure synchronization protocol quantum key distribution delay attack
1 天津大学精密仪器与光电子工程学院超快激光研究室, 天津 300072
2 天津大学精密仪器与光电子工程学院光电信息技术教育部重点实验室, 天津 300072
3 国科世纪激光技术(天津)有限公司, 天津 300072
通过实验验证了利用中心波长为940 nm的半导体激光器泵浦Yb∶YAG/YAG/Cr∶YAG/YAG复合晶体可获得高效率的被动调Q激光输出。研究了耦合输出镜透过率、泵浦光斑大小对基于Yb∶YAG/YAG/Cr∶YAG/YAG和Yb∶YAG/Cr∶YAG/YAG复合晶体的被动调Q激光器的输出参数的影响。当泵浦功率为17 W时,基于Yb∶YAG/YAG/Cr∶YAG/YAG复合晶体的被动调Q激光器的最大平均输出功率为7.41 W、斜率效率为57.0%、光-光效率为43.6%、脉冲宽度为4.6 ns、脉冲重复频率为25.5 kHz、脉冲能量为290.6 μJ、峰值功率为63.2 kW,与基于Yb∶YAG/Cr∶YAG/YAG复合晶体的情况相比,最大平均输出功率、脉冲能量和脉冲峰值功率分别提高了5.6%、14.7%和22.2%。同时,对比了在相同输出功率下基于两种晶体的输出激光的M2,发现在相同输出功率下,与基于Yb∶YAG/Cr∶YAG/YAG复合晶体的情况相比,基于Yb∶YAG/YAG/Cr∶YAG/YAG复合晶体的输出激光具有更低的M2。最终,通过实验结果对比得出,基于Yb∶YAG/YAG/Cr∶YAG/YAG复合晶体的被动调Q激光器具有更优的输出参数。
激光器 掺镱激光器 二极管泵浦 被动调Q激光器 固态激光器 中国激光
2021, 48(21): 2101005
1 青岛科技大学信息科学技术学院, 山东 青岛 266061
2 青岛蓝智现代服务业数字工程技术研究中心, 山东 青岛 266071
3 云南中烟工业有限责任公司技术中心, 云南 昆明 650024
针对近红外光谱高维、 高冗余、 非线性和小样本等特点导致光谱相似性度量时出现的“维度灾难”, 提出一种基于核映射和rank-order距离的局部保持投影(KRLPP)算法。 首先将光谱数据经过核变换映射到更高维空间, 有效保证了流形结构的非线性特征。 然后改进局部保持投影(LPP)算法对数据进行降维操作, 将rank-order距离替代传统的欧氏距离或测地线距离, 通过共享邻近点的信息, 得到更加准确的局部邻域关系。 最后在低维空间通过距离的计算实现光谱的度量。 该方法不仅有效解决了高维空间存在的“距离失效”问题, 同时还提高了相似性度量结果的精度。 为了验证KRLPP算法的有效性, 首先根据降维前后数据集信息残差的变化确定了最佳参数近邻点的个数k和降维后的维数d。 其次, 从光谱降维投影效果和模型分类效果两个角度与PCA, LPP和INLPP算法进行了对比, 结果表明KRLPP算法对于烟叶的部位有较好的区分能力, 降维效果以及对于不同部位的正确识别率明显优于PCA, LPP和INLPP。 最后, 从某品牌卷烟叶组配方中选取了5个代表性烟叶作为目标烟叶, 分别采用PCA, LPP和KRLPP方法从300个用于配方维护的烟叶样品中为每个目标烟叶寻找相似烟叶, 并从化学成分和感官评价两方面对替换前后的烟叶及叶组配方进行了评价分析。 其中LPP和KRLPP用于降维的参数选择保持一致, PCA选择前6个主成分。 结果表明, 由KRLPP选出的替换烟叶与替换配方在总糖、 还原糖、 总烟碱、 总氮等化学成分以及香气、 烟气、 口感等感官指标上较PCA、 LPP方法差异最小, 相似性度量准确度最高。 该方法可应用于配方产品替换原料的查找, 辅助企业实现产品质量的维护。
近红外光谱 局部保持投影算法 核映射 rank-order距离 相似性度量 Near infrared spectroscopy Local preservation projection algorithm Kernel mapping Rank-order distance Similarity measure 光谱学与光谱分析
2021, 41(10): 3117
1 西安交通大学第一附属医院, 西安 710061
2 西安工程大学材料工程学院, 纺织行业功能感知纤维及异形织造技术重点实验室, 西安 710048
3 西安交通大学生命科学与技术学院, 西安 710049
为实现活性细菌的快速和原位检测, 使用无机碱性双氧水作为“清洁”还原剂, 还原制备了一种毛丹状Au@Ag合金纳米颗粒, 并将其作为表面增强拉曼散射(SERS)基底材料。研究发现: 构建的毛丹状Au@Ag合金纳米颗粒具有较高的表面粗糙度和致密的表面纳米毛刺, 该结构对细菌表面的吸附能力较强, 且不影响细菌的生物活性; 构建的毛丹状Au@Ag合金纳米颗粒在单颗粒表面具有大量的“纳米针尖”和“纳米间隙”, 这种结构可产生较强的局部表面等离子体共振效应; 将毛丹状Au@Ag合金纳米颗粒吸附于细菌表面, 可以有效地增加细菌表面的SERS“热点”, 且在实际检测中容易操作。利用以上特点, 在633 nm的激发光激发下, 可以有效获得活性细菌的SERS指纹谱信号, 该方法的灵敏度和检测效率高, 能广泛应用于微生物细胞的SERS传感分析。
金纳米结构 局部表面等离子体共振 光激发及散射 细菌传感 SERS指纹谱信号 gold nanostructure local surface plasmon resonance light excitation and scattering bacterial sensing of surface enhanced Raman scatte SERS fingerprint signal
