1 上海理工大学健康科学与工程学院医学光学与视光学研究所，上海 200093
2 上海理工大学机械工程学院，上海 200093
3 上海理工大学光电信息与计算机工程学院，上海 200093
4 上海理工大学上海介入医疗器械工程技术研究中心，上海 200093
渐进多焦点镜片子午线光焦度分布设计直接影响镜片像散分布，是优化设计的核心之一。提出了一种基于累积分布函数的子午线光焦度分布方法；针对渐进通道宽度过窄的问题，对子午线光焦度分布下的不同轮廓线求解对应的矢高进行加权叠加，同时推导新的子午线光焦度分布函数以降低子午线光焦度变化率；仿真及加工了3片镜片。研究结果表明：采用累积分布函数能够设计出满足光学性能要求的渐进镜片；使用矢高叠加扩展了渐进通道的宽度，保持了像散梯度的平滑过渡，且将最大像散分布在镜片鼻翼两侧；新的子午线光焦度分布函数在拓宽渐进通道宽度下会存在像散梯度变化堆积问题，所以需要将光焦度分布和面型等因素结合考虑，并进行优化。本研究方法为渐进多焦点镜片的子午线光焦度优化设计提供了新的理论。
光学设计 子午线光焦度 加宽渐进通道 渐进多焦点镜片
1 上海理工大学健康科学与工程学院，上海 200093
2 上海理工大学医用光学仪器与设备教育部重点实验室，上海 200093
3 北京大学长三角光电科学研究院，江苏 南通 226010
4 上海理工大学光学仪器与系统教育部工程中心，上海 200093
光声信号的传统检测方法是基于超声技术，这样接触式的信号探测方式增加了交叉感染的风险，不利于临床应用。采用纯光学技术的光声成像可提升检测精度和临床舒适度，具有较强的临床应用价值。设计了采用调Q Nd∶YAG脉冲激光器作为激励源的光声信号激发系统，选用双频He-Ne激光器作为探测源采集光声信号，搭建的外差干涉系统产生携带光声信号特征的拍频信号，利用I/Q正交法解调出光声信号。首先通过超声换能器模拟振动信号验证系统性能，实验结果表明光声信号探测系统能较好地还原出超声振动信号，且与水浸探头相比，振动频率的相对测量误差只有0.04%，绝对差值为0.2 kHz。然后以碳棒和离体生物组织作为样品，利用短脉冲光激励诱导光声信号，采用本系统和超声探头进行信号探测，对比分析结果显示所搭建的外差系统在检测带宽内可以实现光声表面振动波的非接触、高精度探测。
生物光学 外差干涉 光声信号 I/Q正交法 非接触式探测
1 上海理工大学 生物医学光学和视光学研究所，上海 200093
2 同济大学 上海皮肤病医院光医学研究所，上海 200443
3 上海理工大学 光学仪器与系统教育部工程研究中心，上海 200093
尽管纹身的人数在增加，但希望祛除纹身的需求量也在增加。现在纹身祛除大多采用激光进行治疗，但仅凭肉眼观察的单次疗效不够理想，往往需要重复治疗。因此，研究了基于图像技术量化评价治疗的效果。使用皮秒激光对猪皮的不同颜色的纹身进行照射，采集治疗部位与正常皮肤组织的图像，再标准化提取部位，并对此部位的图像进行特征提取后，量化照射前后的纹身所占面积比，进而得到祛除率。为了验证量化算法的可靠性，设计了不同对比度的标准图像来计算色素占比，得到的误差均小于0.01%，证明该算法是可靠的。对于色素祛除的量化评价能客观反映激光祛除色素的效果，避免了因医师的主观判断所造成的疗效偏差，为治疗参数的选择及疗效的提高等提供了帮助。
皮秒激光 纹身 图像分割 特征提取 量化 picosecond laser tattoo image segmentation feature extraction quantify
1 河南大学土木建筑学院，河南 开封 475004绿色建筑材料国家重点实验室，北京 100024安徽省建设领域碳达峰碳中和战略研究院，合肥 230601
2 河南大学土木建筑学院，河南 开封 475004绿色建筑材料国家重点实验室，北京 100024
3 河南大学土木建筑学院，河南 开封 475004绿色建筑材料国家重点实验室，北京 100024，
采用物理发泡法以再生微粉和矿渣为主要原料，NaOH溶液为碱激发剂，制备了泡沫保温材料，通过测试泡沫的失活过程与浆体的流变特性，并结合硬化后试件的物理力学性能，探讨了碱激发剂掺量、CaCl2·6H2O掺量以及预制泡沫掺量对泡沫保温材料性能的影响，并借助图像分析法与X射线衍射分析了其微观结构及反应机理。结果表明：试样的抗压强度随碱激发剂掺量的增加先增大后减小，并在碱掺量为5%时达到最大值，但碱掺量对孔隙率与干密度的影响较小。CaCl2·6H2O的加入显著缩短了浆体的凝结时间，使得浆体与预制泡沫达到较好的匹配状态，可有效细化孔隙并提高试件的抗压强度与热惰性。改变泡沫掺量可有效调控材料的密度等级，随着泡沫掺量的增加，孔隙分布逐渐粗化，抗压强度及导热系数不断下降。矿渣与再生微粉的活性皆可被有效激发，两者可起到协调补充的作用，达到协同利用固废的效果。
再生微粉 矿渣 碱激发 泡沫保温材料 recycled powder ground granulated blast furnace slag alkali-activate foam insulation material
1 1.中国科学院大学, 北京100049
2 2.中国科学院 上海硅酸盐研究所, 上海200050
3 3.中国科学院 上海光学精密机械研究所, 上海 201800
极紫外(Extreme ultra-violet, EUV)光刻机光源主要采用激光产生等离子体技术, 用高功率激光轰击锡液滴靶产生13.5 nm波长的EUV光。其中, 基于逆压电效应的压电式高温锡液滴喷射元件是获取高重频高温锡液滴靶的关键部件。本项工作突破了耐250 ℃高温微细压电陶瓷管的组成设计和精细制备, 以及高温锡液滴喷射元件的结构设计和封装等关键技术, 成功研制了压电式高温液滴喷射元件。并通过自主搭建高温锡液滴靶光学检测平台, 基于此高温液滴喷射元件实现了重复频率20 kHz, 直径~100 μm的高温锡液滴靶的稳定输出。
极紫外光刻 微细压电陶瓷管 高温液滴发生器 高温压电陶瓷 EUV lithography micro piezoelectric ceramic tube piezoelectric high-temperature nozzle high- temperature piezoelectric ceramic
1 中国科学院上海光学精密机械研究所超强激光科学与技术重点实验室，上海 201800
2 中国科学院上海光学精密机械研究所信息光学与光电技术实验室，上海 201800
3 中国科学院大学，北京 100049
4 中国科学院上海光学精密机械研究所精密光学工程部（筹），上海 201800
锡液滴发生器是激光等离子体型极紫外（LPP-EUV）光刻光源中最重要的核心部件之一。光刻光源要求锡液滴靶具备高重复频率、小直径且稳定性好的特性。综述了中国科学院上海光学精密机械研究所EUV光源团队近年来在液滴发生器方面的研究进展，包括液滴直径、重复频率、间距、位置和稳定性等。现阶段研制的锡液滴发生器，在100 kHz频率下喷射的锡液滴直径约为40 μm，间距约为230 μm，工作时长接近5 h。锡液滴在10 s短时间内，竖直和水平方向的位置不稳定性分别约为2 μm和1 μm。未来锡液滴的可用性性能（如液滴直径、工作时长和长时间的位置稳定性）还需进一步提升。
极紫外 光刻光源 液滴发生器 锡液滴 激光与光电子学进展
2023, 60(23): 2314001
1 北京市农林科学院信息技术研究中心, 北京 100097
2 中国地质大学(北京)数理学院, 北京 100083
3 北京市农林科学院智能装备技术研究中心, 北京 100097
基于近红外光谱技术与统计方法, 提出了一种樱桃番茄内部品质快速、 无损检测方法。 首先采集样品的近红外光谱, 采用多元散射校正(MSC)、 Savitzky-Golay卷积平滑(SG)、 Savitzky-Golay卷积一阶导数(SG 1st)、 去趋势化(De-trending)、 变量标准化(SNV)5种预处理方法消除光谱干扰, 筛选出最佳预处理方法; 然后采用连续投影算法(SPA)、 稳定性竞争性自适应重加权算法(SCARS)、 遗传算法(GA), 以及引入自动有序预测因子选择算法进行改进的遗传算法(IGA)4种特征波长提取方法减少变量冗余, 选择最优特征波长提取方法; 最后结合回归方法——将冯诺依曼拓扑结构、 轮盘赌选择、 锦标赛选择和自适应权重与鲸鱼算法相结合来对算法进行改进, 采用改进的鲸鱼算法优化最小二乘支持向量机方法(IWOA-LSSVM), 与基于粒子群算法优化的BP神经网络方法(PSO-BPNN)和基于鲸鱼算法优化的最小二乘支持向量机方法(WOA-LSSVM)进行对比, 分别建立樱桃番茄内部品质含量的预测模型。 结果表明： 樱桃番茄内部品质中的可溶性固形物(SSC)含量使用De-trending-IGA-IWOA-LSSVM模型效果最佳, 其中校正集决定系数和预测集决定系数分别是0.917 2和0.866 7, 校正均方根误差和预测均方根误差为0.542 3和0.768 2, 预测相对误差达到2.592 9; 维生素C(VC)含量使用SG-IGA-IWOA-LSSVM模型预测效果最准确, 其中校正集决定系数和预测集决定系数分别为0.857 6和0.821 6, 校正均方根误差和预测均方根误差分别是0.661 4和0.634 2, 预测相对误差达到2.078 5。 以上结果表明, 采用近红外光谱技术与统计方法结合可实现对樱桃番茄内部品质的快速无损预测分析。
樱桃番茄 机器学习 鲸鱼算法 近红外光谱技术 Cherry tomatoes Machine learning methods Whale algorithm Near-infrared spectroscopy technology 光谱学与光谱分析
2023, 43(11): 3541
1 塔里木大学水利与建筑工程学院，阿拉尔 843300
2 塔里木大学南疆岩土工程研究中心，阿拉尔 843300
将体积掺量为0.3%的聚乙烯醇(PVA)纤维掺入C30混凝土，分别开展不同浓度溶液作用下的全浸泡-烘干试验，从而探究PVA纤维混凝土的抗劣化性能。以劣化试验数据作为原始样本值，分别建立GM(1,1)模型、BP神经网络模型和GM(1,1)-BP神经网络组合模型对样本数据进行拟合精度对比，并对35~50次循环后的相对动弹性模量数值做出预测，分析整体变化趋势。结果表明：混凝土试件在10倍基准浓度溶液下的评价指标变化最稳定，表明PVA体积掺量为0.3%的试件在高浓度溶液下的抗劣化性能较好；GM(1,1)模型对样本的整体趋势变化预测较为准确；BP神经网络模型对样本单一点的变化趋势预测较为准确，整体精度最高；而组合模型克服了两种单一模型的不足之处，预测值与测试值的变化趋势一致，预测效果最好。
纤维混凝土 劣化试验 GM(1,1)模型 BP神经网络模型 组合模型 fiber concrete deterioration test GM (1,1) model BP neural network model combination model
1 河南大学土木建筑学院,开封 475004
2 绿色建筑材料国家重点实验室,北京 100024
3 安徽省建筑领域碳达峰碳中和战略研究院,合肥 230601
固体废弃物的再生利用除了向更广的维度扩展,还需要向高附加值的深度进行延伸。泡沫陶瓷的科学制备与广泛应用使得大量消纳固体废弃物的同时能够充分发挥固体废弃物的潜在价值,因而受到了国内外学者的极大关注。本文详细介绍了泡沫陶瓷的组分作用及发泡原理,深入分析了其热变过程及微观机制,总结归纳了不同因素的影响效应,最后阐述了泡沫陶瓷发展面临的挑战,并对需进一步研究的方向提出了建议,旨在为泡沫陶瓷的高效利用与深入研究提供借鉴与参考。
泡沫陶瓷 固体废弃物 组分作用 发泡原理 热变过程 foam ceramics solid waste component effect foaming principle thermal transformation process
