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Research Articles
摘要
In this paper, we report the study of degradation for a kind of ideal mandrel material called poly-α-methylstyrene based on theoretical and experimental methods. First-principles calculations reveal two types of process: depolymerization and hydrogen-transfer-induced chain scission. The energy barrier for the former (0.68–0.82 eV) is smaller than that for most of the latter (1.39–4.23 eV). More importantly, reaction rates suggest that the former is fast whereas the latter is mostly slow, which can result in a difference of 5–31 orders of magnitude at 550 K. Furthermore, a thermogravimetric experiment shows that the activation energy of 2.53 eV for degradation is between those of fast and slow processes, corresponding to the theoretical average value of multiple reaction paths. Thus, a mandrel degradation model combining fast and slow processes is established at the atomic level. Our work provides a direction for research into the key technology of target fabrication in inertial confinement fusion.
High Power Laser Science and Engineering
2021, 9(1): e1
Research Articles
摘要
The quantum vacuum plays a central role in physics. Quantum electrodynamics (QED) predicts that the properties of the fermionic quantum vacuum can be probed by extremely large electromagnetic fields. The typical field amplitudes required correspond to the onset of the ‘optical breakdown’ of this vacuum, expected at light intensities >4.7×1029 W/cm2. Approaching this ‘Schwinger limit’ would enable testing of major but still unverified predictions of QED. Yet, the Schwinger limit is seven orders of magnitude above the present record in light intensity achieved by high-power lasers. To close this considerable gap, a promising paradigm consists of reflecting these laser beams off a mirror in relativistic motion, to induce a Doppler effect that compresses the light pulse in time down to the attosecond range and converts it to shorter wavelengths, which can then be focused much more tightly than the initial laser light. However, this faces a major experimental hurdle: how to generate such relativistic mirrors? In this article, we explain how this challenge could nowadays be tackled by using so-called ‘relativistic plasma mirrors’. We argue that approaching the Schwinger limit in the coming years by applying this scheme to the latest generation of petawatt-class lasers is a challenging but realistic objective.
High Power Laser Science and Engineering
2021, 9(1): e6
图像处理
潘登  严利民  
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摘要
为了解决当前去雨算法恢复效果差、时效性一般的缺陷,提出了一种结合时间方向梯度与水平方向梯度的快速视频去雨算法。首先,将有雨图像分为背景层和雨痕层,并用背景层的时间方向梯度和雨痕层的水平方向梯度以及各层对应的预训练高斯混合模型作为先验条件,构建模型函数;其次,利用半二次分裂法对所得非凸函数进行等效变换,获得用于最小化的目标函数;最后,利用快速总变分法优化模型函数,得到模型函数的最优解。实验结果表明,相比其他算法,本算法的去雨恢复效果更优、时效性更好,且速度更快,平均峰值信噪比提升了1 dB以上。
激光与光电子学进展
2021, 58(6): 0610013
综述
吕晨阳  战仁军  
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摘要
光热、光化及光机械等多种激光-生物组织相互作用研究的基础都是对激光辐照下生物组织内部光分布的准确描述,而准确描述组织内部光分布的有效手段是采用各类数学模型及模拟方法。主要概述了目前国内外描述组织内部光分布的主要理论、研究模型及定量分析方法,对各方法模型的适用范围、优势及局限等进行了横向对比分析,同时对大多数仿真及实验的理论基础进行了纵向回顾,并将重点聚焦于总结国内外学者在理论上的最新突破及对实际问题的解决,以方便读者快速、全面地追踪前沿。最后总结了目前该领域研究中所面临的几个主要问题,并对今后的发展方向进行了展望。
激光与光电子学进展
2021, 58(6): 0600003
图像处理
贺琪  杨巧青  黄冬梅  宋巍  杜艳玲  
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摘要
业务流程中事件日志的分析与预测可以为流程监控和管理提供决策信息,现有研究方法多针对特定单个任务预测,不同任务间预测方法的可迁移性不高。多任务预测可以共享多个任务间的信息,提升单个任务预测的精度,但现有研究对重复活动的多任务预测效果有待提高。针对以上问题,提出一种注意力机制与双向长短时记忆结合的深度神经网络模型,实现对业务流程中重复活动和时间的多任务预测。预测模型可以共享不同任务已经学到的特征表示,实现多任务并行训练。在多个数据集中对不同方法进行对比,结果表明,所提方法提高了预测效率和预测精度,尤其对重复活动的预测精度有较好提升。
激光与光电子学进展
2021, 58(4): 0410003
遥感与传感器
摘要
动中成像模式可实现卫星在大角度快速机动过程中成像,满足遥感观测多样化、定制化、精细化需求。分析了动中成像地面实验系统的基本原理,并在实验室搭建了一套面向动中成像模式的地面实验验证系统。该系统采用高精度、高稳定的动态气浮靶标和基于外触发信号的相机积分时间调整方法。研究了成像质量和光强的关系以及成像质量和相机探测器积分级数、卫星机动角速度的关系,开展了自定义运动曲线的动中成像实验。结果表明,在相机探测器线性区内,不同机动角速度与探测器积分级数获取的图像动态调制传递函数(MTF)值的范围为0.0918~0.1054,满足工程应用(0.1附近)的要求,且MTF值与机动角速度、探测器级数无关。动中成像实验中系统运行稳定,动态MTF值在0.1015±0.0098之间。
激光与光电子学进展
2021, 58(4): 0428002
遥感与传感器
赵晓倩  王伟  
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摘要
节点定位技术是无线传感器网络应用的关键。针对传统质心定位算法定位精度低的问题,提出了一种基于接收信号强度指示的三维质心迭代定位算法。算法根据测距技术简化未知节点的定位参考节点,通过节点间的空间几何关系得到距离偏移系数,利用系数的最优解对质心坐标进行修正,并多次迭代更新系数以更新定位结果,直到达到迭代准则为止。仿真实验结果表明,相比于传统的质心定位算法,本文算法可提高定位精度20%~28%,能有效减少无线传感器网络三维定位的定位误差。
激光与光电子学进展
2021, 58(3): 0328005-1
光谱学
邓瑶  唐雯  李峥辉  钟尚文  [ ... ]邹丽昌  卢志民  林尖  姚顺春  
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摘要
可调谐半导体激光吸收光谱(TDLAS)技术利用了半导体激光器可调谐和窄线宽的特性,具有高选择性和高灵敏度,可以在气体成分复杂、高温等恶劣环境下准确测量CO2。基于TDLAS的扫描波长直接吸收(SDAS)技术是常用的气体浓度反演方法,针对该方法反演气体浓度时采用的吸光度积分法需要准确获得频域信息,从而导致系统结构复杂的问题,本文提出了基于直接吸收峰峰值标定的气体浓度反演方法。首先利用HITRAN2016光谱数据库建立CO2数值仿真模型,并参考电厂尾部烟道内高温和高浓度的CO2环境,分析了吸收峰峰值随浓度(10%~20%)和温度(298~338 K)的理论变化规律,然后将理论规律作为建立实际吸收峰峰值浓度标定模型和温度修正曲线的参考依据。通过搭建基于TDLAS的CO2检测实验系统,验证了所提方法应用于浓度测量的可行性。研究结果显示,采用峰值标定法反演得到的CO2浓度的相对误差均方值为1.08%,验证了利用吸收峰峰值标定的气体浓度反演方法在高浓度CO2准确测量方面的可行性。
激光与光电子学进展
2021, 58(3): 0330002-1
散射
赫立群  段锦  张肃  贺敬航  [ ... ]战俊彤  付强  
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摘要
使用Stokes矢量表征光子的偏振状态,基于Mie散射理论计算出Muller矩阵,并将该矩阵用于体现海雾粒子的散射特性,利用蒙特卡罗方法求解海雾环境下的矢量辐射传输问题,从而模拟光子在海雾粒子中的散射情况。研究讨论了不同海雾粒子半径下,透射率和反射率随传输距离的变化情况,以及不同入射光偏振态及不同波长的入射光条件下,偏振度随海雾能见度的变化情况。该仿真实验结果为光在海雾粒子中偏振传输特性的研究提供了有益参考。
激光与光电子学进展
2021, 58(3): 0329001-1
光纤光学与光通信
李昊  魏永峰  季玉双  李想  
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摘要
提出了一种新的雷达系统线性调频信号产生与去啁啾的微波光子学方案。雷达发射端利用双平行马赫-曾德尔调制器产生4倍频的抑制载波双边带信号,利用光纤光栅将信号的两边带分离后分别进行循环相位调制,最后由光电探测器光电转换产生8倍频的线性调频信号。接收端利用发射端产生的中间信号将回波信号进行相位调制,滤出载波与含有回波信息的一阶边带拍频,得到1个单频信号,完成回波信号的去啁啾。经仿真分析并验证,使用10 GHz的射频信号,幅度为1、宽度为10 ns的抛物线信号,生成了中心频率为80 GHz、带宽为32 GHz、时间带宽积为320的线性调频信号,并详细验证了可调谐性能及压缩性能,生成时间带宽积为480、640、3200等的线性调频信号。在接收端完成了时延为1.0 μs、0.9 μs等回波信号的去啁啾,对应的探测距离为150 m、135 m等。方案结构紧凑,具有很好的可重构性。
激光与光电子学进展
2021, 58(3): 0306003-1
00 11