Author Affiliations
Abstract
1 Department of Physics, California Institute of Technology, Pasadena, USA
2 Department of Electrical and Computer Engineering, Rice University, Houston, USA
3 Applied Physics Graduate Program, Smalley-Curl Institute, Rice University, Houston, USA
4 Department of Physics and Astronomy, Rice University, Houston, USA
5 Department of Materials Science and NanoEngineering, Rice University, Houston, USA
Recent interest in developing fast spintronic devices and laser-controllable magnetic solids has sparked tremendous experimental and theoretical efforts to understand and manipulate ultrafast dynamics in materials. Studies of spin dynamics in the terahertz (THz) frequency range are particularly important for elucidating microscopic pathways toward novel device functionalities. Here, we review THz phenomena related to spin dynamics in rare-earth orthoferrites, a class of materials promising for antiferromagnetic spintronics. We expand this topic into a description of four key elements. (1) We start by describing THz spectroscopy of spin excitations for probing magnetic phase transitions in thermal equilibrium. While acoustic magnons are useful indicators of spin reorientation transitions, electromagnons that arise from dynamic magnetoelectric couplings serve as a signature of inversion-symmetry-breaking phases at low temperatures. (2) We then review the strong laser driving scenario, where the system is excited far from equilibrium and thereby subject to modifications to the free-energy landscape. Microscopic pathways for ultrafast laser manipulation of magnetic order are discussed. (3) Furthermore, we review a variety of protocols to manipulate coherent THz magnons in time and space, which are useful capabilities for antiferromagnetic spintronic applications. (4) Finally, new insights into the connection between dynamic magnetic coupling in condensed matter and the Dicke superradiant phase transition in quantum optics are provided. By presenting a review on an array of THz spin phenomena occurring in a single class of materials, we hope to trigger interdisciplinary efforts that actively seek connections between subfields of spintronics, which will facilitate the invention of new protocols of active spin control and quantum phase engineering.
terahertz spin dynamics magnetism orthoferrite ultrafast spectroscopy magneto-optics Photonics Insights
2023, 1(2): R05
为了减少高光谱图像的训练样本, 同时得到更好的分类结果, 本文提出了一种基于密集连接网络和空谱变换器的双支路深度网络模型。该模型包含两个支路并行提取图像的空谱特征。首先, 两支路分别使用 3D和 2D卷积对子图像的空间信息和光谱信息进行初步提取, 然后经过由批归一化、Mish函数和 3D卷积组成的密集连接网络进行深度特征提取。接着两支路分别使用光谱变换器和空间变换器以进一步增强网络提取特征的能力。最后两支路的输出特征图进行融合并得到最终的分类结果。模型在 Indian Pines、University of Pavia、Salinas Valley和 Kennedy Space Center数据集上进行了测试, 并与 6种现有方法进行了对比。结果表明, 在 Indian Pines数据集的训练集比例为 3%, 其他数据集的训练集比例为 0.5%的条件下, 算法的总体分类精度分别为 95.75%、96.75%、95.63%和 98.01%, 总体性能优于比较的方法。
高光谱图像分类 光谱变换器 空间变换器 密集连接网络 双支路深度网络模型 hyperspectral image classification spectral transformer module, spatial transformer m DenseNet two branch deep network model
传统卷积神经网络模型未能充分利用高分辨率高光谱图像中丰富的空间-光谱信息，存在计算成本大、小样本数据分类精度低的问题。提出一种轻量化多尺度金字塔混合池化混合卷积模型。以混合卷积网络为基础，所提模型采用改进的金字塔池化模块增强对空间-光谱特征的提取能力，使用较少的卷积层和深度可分离卷积，并用全局平均池化层代替部分全连接层以实现卷积层到全连接层的过渡，显著降低了参数量。采用三个高分辨率高光谱数据集对所提方法进行测试，同时与经典高光谱图像分类方法进行对比实验，结果表明所提方法在分辨率高、地物种类多、边界复杂的情况下仍然能取得最佳的分类结果。在WHU-Hi-LongKou、WHU-Hi-HanChuan、WHU-Hi-HongHu数据集上仅使用1%、2%、2%训练样本的情况下，所提方法的总体精度分别达99.12%、98.43%、98.84%，优于传统卷积网络，证明了所提模型计算成本小，在小样本问题上准确率高，能很好地适用于高分辨率高光谱数据集。
遥感 高光谱图像分类 混合卷积网络 混合池化 特征融合 高分辨率 激光与光电子学进展
2022, 59(24): 2428006
1 景德镇陶瓷大学材料科学与工程学院, 景德镇 333000
2 景德镇学院人文学院, 景德镇 333000
为改善CuCr2O4黑色颜料呈色性能, 将Fe3+掺杂进入CuCr2O4晶体中, 采用共沉淀法制备CuCr2-xFexO4(x=0,0.04,0.05,0.06,0.07), 并对所制备样品进行TG-DTA、XRD、SEM、Raman、XPS、UV-Vis吸收光谱和色度值的测试与表征。结果表明, Fe以三价态固溶进入Cr3+位置, 未出现杂质相, 得到的CuCr2-xFexO4晶粒细小、分散均匀。Fe3+掺杂可减小CuCr2O4的禁带宽度, 从1.25 eV减小到1.08 eV,禁带宽度的减小是由于2p(O2-)→3d(Fe3+)和Fe3+的d-d(6A1g→4T1g和 6A1g→4T2g)电荷跃迁引起的。禁带宽度的减小使得黑色颜料对可见光(380~780 nm)的吸收率提高, L*值减小, 呈现出良好的黑度。得到的最佳黑色颜料为CuCr1.95Fe0.05O4, L*=17.63, a*=-0.77, b*=-1.61。
黑色颜料 Fe3+掺杂 尖晶石结构 呈色性能 CuCr2-xFexO4 CuCr2-xFexO4 black pigment Fe3+ doped spinel structure color performance
1 中国科学院 电子学研究所, 高功率微波源与技术重点实验室, 北京 100190
2 中国科学院大学, 北京 100049
为减小X波段星载脉冲行波管的热子功率, 对阴极热子组件结构进行了优化设计, 利用ANSYS有限元软件对该阴极热子组件结构进行了热分析, 得到结构的稳态温度场分布、阴极温度瞬态解以及加热功率与阴极温度的关系, 并与实测结果进行对比, 对比结果表明, 阴极温度模拟与实验结果误差在1.3%以内, 说明了所用模型和方法的可行性。在此基础上通过研究阴极支持筒不同开槽宽度、壁厚及材料下热子加热功率-阴极温度关系, 对阴极支持筒进行了优化。模拟结果显示, 优化后的阴极热子组件结构加热功率由8.2 W降到6.7 W。
阴极热子组件 热效率 ANSYS有限元软件 优化设计 cathode-heater assembly heat efficiency finite element software ANSYS optimization 强激光与粒子束
2015, 27(5): 053007
