1 西南科技大学 a.信息工程学院
2 b.极端物质特性实验室，四川绵阳 621010
3 妙仁堂医疗服务有限公司，四川绵阳 621050
确定中药品种是确保中药材质量的第一关。为探索中草药品种的快速鉴别方法，本文应用太赫兹光谱技术结合模式识别方法对 6种中草药进行分类鉴别。采集了白附片、大黄、党参、陈皮、麦冬、天麻等 6种常用中草药，共得到 420组太赫兹光谱数据，在 0.2~1.5 THz波段分别采用支持向量机 (SVM)、主成分分析 (PCA)和支持向量机相结合、线性判别分析(LDA)结合支持向量机等方法对 6种中药材进行了定性鉴别分析。结果表明，太赫兹光谱数据结合线性判别分析和支持向量机建立的 LDA-SVM中草药品种识别模型最优，模型准确率达 100%，对未知样本的鉴别准确率达 98.41%。本文的 LDA-SVM模型具有较好的鉴别能力，能快速准确地鉴别出中药材的品种，为中草药的质量控制提供了又一鉴别手段。
太赫兹光谱 模式识别 定性鉴别 中草药 terahertz spectrum pattern recognition qualitative identification Chinese herbal medicine 太赫兹科学与电子信息学报
2023, 21(5): 586
1 中国科学院高能物理研究所北京 100049
2 中国科学院大学北京 100049
3 中国科学院上海高等研究院上海 201204
为满足高能同步辐射光源（High Energy Photon Source，HEPS）束流位置测量的需求，研制了各种类型的束流位置探测器（Beam Position Monitor，BPM）。位置灵敏度系数是BPM的一项重要参数，通过它可以精确计算束流的位置。使用边界元法计算束流位置探测器的灵敏度系数，适用于在无法使用天线模拟束流进行实际测量和有限元软件进行模拟的场合。以HEPS储存环BPM的参数为例，首先用边界元法分析计算了具有圆形横截面的BPM的位置灵敏度系数，在此基础上，分析了椭圆形（HEPS增强器）与八边形（BEPCII储存环）管道的系数。将该方法应用于BPM的设计与分析中，确定了高能光源增强器BPM纽扣电极的方位角和北京正负电子对撞机BPM的纽扣电极间距。此外，计算了上述BPM的位置灵敏度系数分布Mapping图。圆形管道BPM的位置灵敏度系数结果与解析值接近，相对误差在1%左右，椭圆形与八边形管道BPM的计算结果与实际测量结果的偏差都在2%左右，证明了边界元法计算束流位置探测器的位置灵敏度系数是一种可靠的方法，可用于BPM的设计与相关问题的分析。
边界元法 束流位置探测器 位置灵敏度系数 高能同步辐射光源 Boundary element method Beam position monitor Position sensitivity coefficient High energy photon source
湖北工业大学土木建筑与环境学院, 武汉 430068
利用纳米硅粉对碱渣-矿渣固化淤泥抗硫酸镁侵蚀性能进行改良, 对MgSO4溶液浸泡后的固化淤泥试样开展无侧限抗压强度、核磁共振和X射线衍射试验, 研究硅粉掺量、养护龄期、浸泡时间对固化淤泥强度的影响规律及其微观机理。研究表明: 在标准养护条件下, 当硅粉掺量为3%(质量分数)时固化淤泥试样的孔隙体积最小, 无侧限抗压强度最大, 生成水化铝酸钙等产物。在MgSO4侵蚀环境下, 标准养护7 d试样具有很好的抗侵蚀能力, 当硅粉掺量为3%(质量分数)时固化淤泥抗MgSO4侵蚀能力最好, 无侧限抗压强度随浸泡时间的增加而增大; 标准养护28和60 d时, 固化淤泥抗MgSO4侵蚀能力减弱。建立了固化淤泥无侧限抗压强度与硅粉掺量及浸泡时间的关系式, 预测了最危险条件和最低强度。适量的纳米硅粉可增加固化淤泥中水化速度和程度, 减少钙矾石的生成量及其不利影响, 达到提高碱渣固化淤泥抗MgSO4侵蚀性能的目的。
纳米硅粉 碱渣 海相淤泥 MgSO4侵蚀 无侧限抗压强度 微观结构 nano-silica soda residue marine soft soil MgSO4 erosion unconfined compressive strength microstructure
1 深圳大学 物理与光电工程学院 光电子器件与系统教育部重点实验室，广东 深圳 518060
2 深圳大学 广东省光纤传感技术粤港联合研究中心，广东 深圳 518060
在高速飞行器、航空发动机、核反应堆等**安全和国民经济的重要领域，需要实现1800 ℃以上的高温原位测量。常规石英光纤传感器受限于材料特性，无法在1000 ℃以上高温环境中长期稳定使用。单晶蓝宝石光纤具有极高的熔点（2053 ℃）和较低的传输损耗，是一种良好的高温传感材料。在单晶蓝宝石光纤内部刻写布拉格光栅，可以研制出蓝宝石光纤光栅传感器，具有耐温性能好、测量精度高、便于多点测量等优点，是当前最具发展前景的新型高温传感器件。首先介绍了蓝宝石光纤光栅高温传感器的工作原理和理论模型，接着介绍了利用飞秒激光制备蓝宝石光纤光栅的三种主流技术，包括相位掩模板扫描法、双光束干涉法、直写法，并从制备效率、光谱质量等方面比较了三种技术的优劣，指出飞秒激光直写法是制备蓝宝石光纤光栅高温传感器的最佳手段；然后介绍了蓝宝石光纤光栅的光谱优化方法，包括如何减小光栅光谱带宽和如何降低光谱噪声；进一步介绍了蓝宝石光纤光栅的高温传感特性、封装工艺及高温温度、应变传感应用；最后展望了蓝宝石光纤光栅传感器的未来发展趋势。蓝宝石光纤光栅高温传感器的快速发展和大规模推广应用，必将有助于解决当前我国航空航天、核电等领域重大装备结构健康监测的卡脖子难题。
高温传感器 蓝宝石光纤光栅 飞秒激光微加工 high-temperature sensor sapphire fiber Bragg grating femtosecond laser micromachining 红外与激光工程
2022, 51(10): 20220700
1 中国科学院高能物理研究所 北京 100049
2 中国科学院大学 北京 100049
基于模数转换器（Analog-to-Digital Converter，ADC）的数字测量系统，对采样数据的信噪比具有较高要求；在各项因素中，采样时钟的抖动对信噪比的影响最为突出。为滤除输入时钟的抖动，采用德州仪器双环路PLL架构的LMK04610芯片，设计了基于双锁相环的时钟电路；经测试，可以把频率为62.475 MHz源时钟大于7 ps的抖动降低到2 ps以下输出频率为499.8 MHz的时钟信号；提供给ADC芯片采样，其采样数据信噪比接近理论值。双锁相环滤除抖动方案，效果良好，可以为数字测量系统设计人员提供借鉴。
数据采集 双锁相环 抖动滤除 ADC信噪比 Data acquisition Dual-loop PLL Jitter cleaner SNR of ADC 强激光与粒子束
2022, 34(6): 064001
1 中国科学技术大学物理学院，光学与光学工程系，合肥 230026
2 黄山精工凹印制版有限公司，黄山 245900
现代显微镜中的物镜受限于瑞利衍射极限，其分辨率不能满足生物成像、材料科学以及光刻等领域的需求。目前，突破瑞利衍射极限的方法可分为近场(如扫描近场光学显微镜、超透镜、微球透镜)和远场(如受激辐射损耗显微镜、光激活定位显微镜、随机光学重建显微镜)方法。然而，前者利用纳米探针散射物体表面一个波长范围内的倏逝波，极具挑战性；而后者对样品有选择性，只适用于荧光分子样品，且会对样品造成损伤。近年来，平板透镜利用波带片、光子筛以及梯度超构表面等人工微纳结构来控制光的衍射，具有小型化、高数值孔径、大焦深、亚衍射极限聚焦等功能，为远场无标记超分辨率成像提供了一个可行的解决方案。本文从衍射聚焦光学的统一理论出发，总结平面衍射透镜的最新进展，揭示基于光场调控实现纳米聚焦的物理机制，介绍平板衍射透镜的设计原理、光学性能、微纳结构特性和材料影响，详细讨论平板衍射透镜的光学像差(如离轴像差和色差)及其校正，平板衍射透镜在纳米成像、光刻以及光电子能谱仪中的应用，最后展望其未来的发展方向和机遇。
平板衍射透镜 人工微纳结构 远场超分辨率成像 光学像差 亚衍射极限聚焦 planar diffractive lens artificial micro/nano-structure far-field superreslution imaging optical aberration subdiffraction-limit focusing
强激光与粒子束
2021, 33(11): 114002
强激光与粒子束
2021, 33(9): 094006
Author Affiliations
Abstract
1 Guangdong Provincial Key Laboratory of Optical Fiber Sensing and Communication, Institute of Photonics Technology, Jinan University, Guangzhou 511443, China
2 Key Laboratory of Optoelectronic Devices and Systems of Ministry of Education/Guangdong Province, College of Physics and Optoelectronic Engineering, Shenzhen University, Shenzhen 518060, China
The pure-silica hollow-core fiber (HCF) has excellent thermostabilities that can benefit a lot of high-temperature sensing applications. The air-core microstructure of the HCF provides an inherent gas container, which can be a good candidate for gas or gas pressure sensing. This paper reviews our continuous efforts to design, fabricate, and characterize the high-temperature and high-pressure sensors with HCFs, aiming at improving the sensing performances such as dynamic range, sensitivity, and linearity. With the breakthrough advances in novel anti-resonant HCFs, sensing of high temperature and high pressure with HCFs will continuously progress and find increasing applications.
hollow-core fiber high-temperature sensing high-pressure sensing Chinese Optics Letters
2021, 19(7): 070601
