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Abstract
1 School of Physics and Optoelectronics; State Key Laboratory of Luminescent Materials and Devices, Guangdong Engineering Technology Research and Development Center of Special Optical Fiber Materials and Devices, Guangdong Provincial Key Laboratory of Fiber Laser Materials and Applied Techniques, South China University of Technology, Guangzhou 510640, China
2 Research Institute of Future Technology, South China Normal University, Guangzhou 510006, China
We report a high-stability ultrafast ultraviolet (UV) laser source at 352 nm by exploring an all-fiber, all-polarization-maintaining (all-PM), Yb-doped femtosecond fiber laser at 1060 nm. The output power, pulse width, and optical spectrum width of the fiber laser are 6 W, 244 fs, and 17.5 nm, respectively. The UV ultrashort pulses at a repetition rate of 28.9 MHz are generated by leveraging single-pass second-harmonic generation in a 1.3-mm-long BiB3O6 (BIBO) and sum frequency generation in a 5.1-mm-long BIBO. The maximum UV output power is 596 mW. The root mean square error of the output power of UV pulses is 0.54%. This laser, with promising stability, is expected to be a nice source for frontier applications in the UV wavelength window.
all-polarization-maintaining fiber ultrafast fiber laser UV laser Chinese Optics Letters
2024, 22(3): 031404
天津大学 天津纳米颗粒与纳米系统国际研究中心, 天津300072
光电探测器因可将光信号转换为电信号而被广泛地应用于视频成像、光通信、生物医学成像和运动检测等方面。但由于所采用的传统光电探测器材料对其性能带来的局限性和日益增长的新需求之间的矛盾, 使得寻找新的材料迫在眉睫。近年来新兴的二维材料为制备更高性能的探测器提供了全新的材料研究平台, 其中石墨烯以其独特的电学、光学与热学特性成为下一代高性能光子学最有希望的候选材料之一。本文系统地综述了不同光响应机制下石墨烯基光电探测器研究现状, 并在此基础上对当下不同石墨烯基光电器件发展前景进行了细致的讨论和展望。
石墨烯 光电探测器 响应机制 研究进展 graphene photodetector response mechanism research progress
1 石河子大学食品学院, 新疆 石河子 832003
2 石河子大学机械电气工程学院, 新疆 石河子 832003
酿酒葡萄中的总酚含量是影响葡萄品质的重要指标, 也是影响葡萄酒质量的关键因素。 为了快速准确地检测赤霞珠葡萄的总酚含量, 利用近红外光谱技术结合GA-ELM预测模型对赤霞珠葡萄总酚含量进行预测研究。 试验采用5个收获期(每期采集40串, 每串取10个)的赤霞珠葡萄, 采集200组葡萄的12 500~4 000 cm-1波段范围内的近红外光谱。 基于福林酚比色法原理对赤霞珠葡萄的总酚含量进行测定, 使用SPXY算法将样品按照3:1比例分为校正集和预测集, 共计150个校正集和50个预测集。 分别采用多元散射(MSC)、 标准正态变换(SNV)、 数据中心化(MC)、 移动窗口平滑(MA)和一阶导数+SG方法对原始光谱进行预处理, 优选出最佳的预处理方法为MSC。 并进一步采用竞争性自适应重加权算法(CARS)、 遗传算法(GA)、 联合区间偏最小二乘算法(si-PLS)和连续投影算法(SPA)分别对光谱波段进行提取, 经对比分析发现CARS提取的69个特征波长数据能有效提高模型的稳定性和预测结果。 在MSC预处理和特征波长提取的基础上, 引入极限学习机(ELM)算法, 建立赤霞珠葡萄总酚含量的预测模型, 在总酚含量预测过程中, 采用遗传算法(GA)对ELM模型进行优化, 并探究了不同的激活函数和隐含层神经元个数对GA-ELM模型预测能力的影响, 确定最优的激活函数为Sigmoidal, 最优的神经元个数为50个。 最后, 将ELM和GA-ELM模型的预测能力进行对比, 结果显示GA-ELM模型的预测能力高于ELM模型的预测能力, 其中MSC+CARS+GA-ELM模型预测能力最好, 校正相关系数(Rc)为0.901 7, 预测相关系数(Rp)为0.901 3, 校正均方根误差(RMSEC)为2.112 4, 预测均方根误差(RMSEP)为1.686 8, 剩余预测偏差(RPD)为2.308 0。 研究结果表明: 利用近红外光谱技术结合变量优选建立的GA-ELM模型可实现对赤霞珠葡萄的总酚含量的预测, 为赤霞珠葡萄品质的检测奠定了理论基础。
变量优选 赤霞珠葡萄 总酚 极限学习机 近红外光谱 Variable optimization Cabernet sauvignon grapes Total phenol Extreme learning machine Near infrared spectroscopy 光谱学与光谱分析
2021, 41(7): 2036
大连海事大学 船舶与海洋工程学院, 辽宁 大连 116026
为研究液压系统工作压力下管路中自由气体的气液传质过程, 解决油液中气泡质量变化的光学测量问题, 推导了高压油液环境下气泡直径测量的恒温及零温度梯度条件, 设计了高压气液传质光学测量系统, 并对该系统的气泡识别与跟踪的关键算法进行研究。根据毕渥数及牛顿冷却定律推导了测量气泡的极限尺寸, 提出以气泡圆度为判定阈值的气泡图元识别算法。最后, 利用相邻帧间气泡中心最小向量的方法实现对气泡圆心的跟踪。实验结果表明: 该系统实现了14 MPa下气液传质的光学测量, 气泡半径测量误差小于4%, 提供了高压油气传质的试验手段, 基本满足液压油路气液两相传质的光学测量要求。
光学测量 液体可压缩性 气液传质 optical measurement fluid compressibility gas-oil mass transfer 光学 精密工程
2018, 26(12): 2902
1 石河子大学机械电气工程学院
2 石河子大学新疆兵团农业机械重点实验室，新疆 石河子 832003
提出利用高光谱对哈密瓜坚实度进行检测的方法，对比分析了不同波段范围、不同预处理法、不同光程校正法和不同定量校正算法对哈密瓜坚实度预测模型准确度的影响.实验结果表明，在500~820 nm波段光谱区域，采用偏最小二乘法对经过标准正则变换校正的一阶微分处理的光谱建模效果较优，其校正集相关系数为0.873，校正均方根误差为4.18N，预测集相关系数为0.646，预测均方根误差为6.40N.研究表明，应用高光谱对哈密瓜坚实度的无损检测研究具有可行性.
光谱学 高光谱成像技术 无损检测 偏最小二乘法 坚实度 哈密瓜 Spectroscopy Hyperspectral imaging technique Nondestructive detection Partial least square Firmness Hami melon
1 清华大学 微电子学研究所，北京 100084
2 大连理工大学 辽宁省微纳米技术及系统重点实验室，辽宁 大连 116024
为了研究微加热膜下方的结构与微加热器性能的关系，利用数值计算与有限元仿真，研究了微加热膜下方空气隙厚度的变化对加热器性能的影响。首先，通过微加热器试验确定了对流换热系数等关键热学计算参数，建立了一维Fourier导热微分方程组，计算了Biot数并以此为依据对模型进行了薄壁简化，使用有限差分法对微分方程进行了数值计算。然后，使用ANSYS有限元分析软件对模型进行了电热耦合仿真，并对在对流换热边界下硅衬底(无空气隙)，100，200，300，400 μm气隙以及加热膜(完全贯通)6种模型的瞬态温度响应及稳态热分布的结果进行了对比。计算结果表明，相比硅衬底，目前的微加热膜结构在同样边界条件下可以将最高温度提高约17%。空气隙为200 μm时，在+5 V驱动电压和空气对流边界条件下，微加热器可以达到390 K，稳态功耗为134 mW，起到了改善最高温度性能，降低功耗的作用。
微加热器 Biot数 Fourier传热 micro heater Biot number Fourier thermal transfer
