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通过深度学习实现太赫兹超表面的高效按需逆向设计
在当前科技快速发展的背景下,电磁超表面(metasurface)作为一种新型的平面结构,因其在太赫兹波(THz wave)领域中展现出的高效率、紧凑结构和低成本制造等优势,成为下一代通信和传感系统研究中的重要方向。然而,传统的超表面设计方法在面对新需求时,往往受到特定任务架构和冗余数据集再生的限制,导致设计过程不够灵活且资源消耗较大。因此,如何在数据有限的条件下,实现高效且可适应的超表面设计,成为当前研究的一个关键挑战。针对这一问题,本文提出了一种高效的按需设计方法(Efficient On-demand Design Method, EDDM)。该方法通过将遗传算法(Genetic Algo
来源:Optics & Laser Technology
时间:2025-08-22
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在81 MHz频率下,实现高重复频率(2.4 W)的2.4微秒脉冲、213纳米深紫外光生成
这项研究报道了一种基于铯锂硼酸盐(CLBO)晶体的深紫外(DUV)激光源,成功实现了在81 MHz重复频率下2.4 W的213 nm输出功率。这种高功率、高重复率的DUV激光源在半导体加工和材料研究等领域具有重要的应用潜力。通过采用“1+4”方案,即利用1064 nm基频激光与其四阶谐波266 nm激光的和频效应,研究人员实现了213 nm波长的激光输出。CLBO晶体因其在角度和温度相位匹配方面的宽接受带宽,成为实现这一目标的理想材料。在实验中,为了提高谐波生成的稳定性和晶体的使用寿命,CLBO晶体被维持在150℃的恒定温度下。这种温度控制策略有助于减少激光系统在长时间运行中的性能波动,确保激
来源:Optics & Laser Technology
时间:2025-08-22
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在活性超表面中,存在可独立调节的双准束缚态,这些态具有解耦的本征频率和Q因子
近年来,随着纳米光子学的发展,对纳米尺度上共振特性的灵活控制变得越来越重要。共振模式的特性,如共振频率和品质因数(Q值),是决定许多光子器件性能的关键因素。在这一背景下,超表面(metasurfaces)因其独特的结构和功能,成为实现对共振模式精细调控的重要平台。超表面是由亚波长尺度的共振单元组成的二维结构,通过集体共振效应,能够展现出自然材料所不具备的电磁特性。这种结构为多种应用提供了广阔的可能性,例如传感、滤波、完美吸收、成像、光致发光增强、低阈值激光、谐波产生、光谱重构以及强耦合等。然而,在实际应用中,实现对多个共振模式的独立控制仍然是一个挑战。特别是在主动型超表面中,能够同时实现共振频
来源:Optics and Lasers in Engineering
时间:2025-08-22
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基于焦距变化引起的形状变化和误差传播分析的3D微观形态重建与粗糙度测量
这项研究提出了一种统一的计量模型,旨在提升基于形状从聚焦(Shape from Focus, SFF)技术的三维表面粗糙度测量精度,特别是在存在深度误差、倾斜误差和随机误差的情况下。研究的核心创新在于开发了一种统一的误差传播模型,能够定量地映射并整合深度误差、倾斜引起的偏差以及随机不确定性,这与传统的SFF方法形成了显著区别。该方法包括一种基于曲线形态感知和梯度分析的自适应深度估计策略,确保在多峰和偏移焦点曲线等复杂条件下也能实现稳健的峰值定位。此外,一种基于全聚焦图像梯度场的自适应平滑滤波器被引入,以在噪声抑制和细节保留之间取得最佳平衡。倾斜误差的校正则采用了一种结合最小二乘平面拟合与Rod
来源:Optics and Lasers in Engineering
时间:2025-08-22
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通过硫属化合物相变超表面实现可见光的多维可重构光学操控
本文探讨了一种基于波分复用(WDM)技术的多操作数加法器(MOA),其核心是采用一种可扩展的位宽时域电子-光子计算(TEPC)方法。随着人工智能和并行信号处理等应用的不断发展,对计算能力的需求也日益增长。传统的光子计算方法,无论是数字域还是模拟域,都面临着扩展性方面的挑战,这些问题主要包括逻辑级联、信号扇出、固有光学损耗以及信噪比(SNR)下降等。本文提出的TEPC方法通过将数字操作数转换为光学延迟区间,并在时域中执行加法运算,有效规避了这些限制,为实现大规模并行计算提供了新的思路。在数字域光子计算中,光的强度被用来表示二进制值,其中较高的强度对应逻辑“1”,较低的强度对应逻辑“0”。这种方法
来源:Optics & Laser Technology
时间:2025-08-22
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通过多目标策略实现无热光学设计的联合玻璃-外壳材料优化
在光学系统设计中,特别是在需要应对复杂热环境的高动态范围应用中,如军事和航空航天成像系统,保持稳定的成像性能是一个至关重要的目标。传统的热补偿光学设计方法通常采用一种分步的流程,首先选择光学玻璃材料,再根据这些材料确定外壳材料。然而,这种方法存在一定的局限性,当所选的外壳材料不符合实际需求时,整个设计流程可能需要重新开始,导致高昂的迭代成本和较低的设计效率。为了解决这一问题,本文提出了一种基于多目标协同框架的新型热补偿光学设计方法,该方法实现了镜头与外壳材料组合的联合选择,能够在一步之内完成玻璃组合的选择,并适用于不同类型的外壳材料。为了更好地理解该方法的创新点,首先需要明确光学系统在热环境下
来源:Optics and Lasers in Engineering
时间:2025-08-22
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基于多边形镜片的紧凑型宽视场激光雷达光学系统的设计与可行性研究
韩万熙|李尚旭|林智硕|朴努哲|金万辰韩国首尔西大门区延世路50号延世大学机械工程学院,邮编03722摘要本研究提出了一种紧凑型激光雷达(LiDAR)光学系统的设计与可行性,该系统采用具有不同锥角的多边形镜(Polygonal Mirrors, PM),适用于自动驾驶车辆。传统的LiDAR系统在小型化、成本降低以及视场范围(尤其是垂直和水平扫描)方面存在挑战。所提出的基于PM的光学系统实现了120°的水平视场(H-FoV)和超过25°的垂直视场(V-FoV),通过使用照射在PM上的圆柱形光束,这些光束的各个面具有不同的锥角。通过基于理论的计算和远场分析,该系统展示了改进的垂直转向性能以及面与面
来源:Optics and Lasers in Engineering
时间:2025-08-22
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TCIGFusion:一种用于红外与可见光图像融合的两阶段相关特征交互引导网络
红外与可见光图像融合技术旨在生成能够突出目标和纹理细节的图像,从而为后续的应用,如目标检测等提供有力支持。然而,目前大多数基于深度学习的图像融合方法仍然依赖于单阶段训练和人工设计的融合规则,这些方法在特征提取和融合过程中往往表现不够理想。为此,本文提出了一种名为TCIGFusion的两阶段相关特征交互引导网络,该方法通过分阶段处理图像特征,有效提升了融合效果和模型的泛化能力。TCIGFusion的核心思想在于将特征提取与交互融合过程分离,避免了传统方法中需要人工设计融合规则的复杂性。在第一阶段,模型采用类似Unet的双分支Transformer模块和动态大核卷积块(DLKB),分别从红外和可见
来源:Optics and Lasers in Engineering
时间:2025-08-22
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基于羟基磷灰石的新型生物相容性红色着色剂:纳米颗粒参数对显色特性的影响
这项研究围绕着一种新型的生物相容性红色颜料的合成与表征展开,其基础是将铁离子掺杂到羟基磷灰石纳米颗粒中。羟基磷灰石是一种在自然界中广泛存在的无机矿物,常用于牙齿和骨骼的修复过程中,因其良好的生物相容性和结构稳定性而受到青睐。近年来,随着纳米材料在化妆品行业中的应用日益广泛,研究人员开始探索如何利用这些材料来开发更安全、更环保的颜料。铁离子掺杂的羟基磷灰石纳米颗粒因其独特的光学性质,可以呈现出红色调的色彩,这为化妆品行业提供了一种全新的选择。在本研究中,采用了一种简单且可扩展的共沉淀法来合成这些纳米颗粒。通过调整反应体系的pH值(8或10)以及铁离子的掺杂浓度(5、10或20 at.%),研究人
来源:Optical Materials
时间:2025-08-22
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氧化镉薄膜的化学喷雾热解:UVC诱导的结构和光学变化以提高光电探测器的性能
Mushtaq Abed Al-Jubbori | M.S. Sinjar | Abdelmoneim Saleh摩苏尔大学纯科学教育学院物理系,伊拉克摩苏尔 41001摘要:本文采用成本效益较高的化学喷雾热解技术在450°C下在玻璃基底上制备了氧化镉(CdO)薄膜,并重点研究了其结构、光学特性及缺陷相关性质。测得薄膜的平均厚度约为320纳米。X射线衍射(XRD)分析表明CdO薄膜具有立方晶体结构,平均晶粒尺寸为17.79纳米。扫描电子显微镜(SEM)观察结果显示颗粒呈球形,而原子力显微镜(AFM)则揭示了薄膜的表面粗糙度。紫外-可见光谱分析表明吸收光谱随波长变化,通过Tauc关系计算得出的光
来源:Optical Materials
时间:2025-08-22
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在V、Bi、Mn、Yb和Au等离子体中产生的高阶谐波的准相位匹配
Rashid A. Ganeev新乌兹别克斯坦大学高级研究院,Mоваруннahr 1,塔什干 100007,乌兹别克斯坦摘要本文报道了在几种类型的等离子体中生成谐波与激光脉冲的准相位匹配现象。实验表明,通过增强极端紫外光谱不同范围内的高阶谐波,激光诱导的镱、铋、钒、锰和金等离子体具有产生强相干辐射的潜力。波长为800纳米和1300纳米的飞秒脉冲使得在多喷射激光等离子体中实现单色和双色谐波的产生成为可能,同时由于共振作用,单个谐波的强度也得到了增强。在6喷射Bi LIP的情况下,第33阶谐波的增益因子达到了33倍。与扩展等离子体相比,多喷射等离子体产生的最高阶谐波更为显著(Bi LIP中80
来源:Optical Materials
时间:2025-08-22
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热处理参数对高锌LAS玻璃陶瓷的结构和性能的影响
李建伟|徐欣|张涵|莫大红|毛露露|郑涛|王新源|郭燕燕|吕静文中国长春科技大学,教育部光电功能材料工程研究中心,长春摘要:本文通过高温熔融法成功制备了高锌含量的LAS玻璃陶瓷。采用差示扫描量热法(DSC)、X射线衍射(XRD)、扫描电子显微镜(SEM)和显微硬度测试研究了高ZnO含量对LAS玻璃陶瓷的结晶、微观结构、透明度和机械性能的影响。结果表明,通过优化热处理制度,LAS玻璃在580°C下保温2小时进行最佳成核,在800°C下保温2小时完成结晶。此时,LAS玻璃陶瓷中的主要晶相为β-石英固溶体(Li2Al2Si3O10)和锌硅酸盐(Zn2SiO4);锌硅酸盐晶相的析出有助于提高玻璃陶瓷的
来源:Optical Materials
时间:2025-08-22
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铁电和铁电液晶在变形螺旋铁电模式下的电控双折射对温度的依赖性
液态晶体材料因其独特的光学和电学特性,在现代光电技术中扮演着重要角色。其中,螺旋型Smectic C*(SmC*)液晶因其在电场作用下表现出的定向Kerr效应,被广泛研究用于光调制器件和显示技术。定向Kerr效应是指在电场作用下,液晶分子的取向发生变化,从而导致有效双折射率的变化。这一效应在铁电(FLC)和亚铁电(FiLC)SmC*液晶中均有体现,而其在不同温度条件下的表现则可能对实际应用产生重要影响。在本文中,研究者探讨了四种不同的SmC*液晶材料:两种为铁电液晶(FLC),两种为亚铁电液晶(FiLC)。这些材料在特定的变形螺旋铁电模式(DHF-mode)下,其有效双折射率的变化受到温度和电
来源:Optical Materials
时间:2025-08-22
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在大型海洋工程问题中,对软粘土过量孔隙压力响应的建模
Xingchao Chen|Deqiong Kong|Zhenyi Li|Siyang Su|Bin Zhu中国浙江大学超重力科学技术研究院摘要在软粘土中,诸如管道和基础失效等岩土工程问题通常伴随着显著的变形。这些变形会导致过量孔隙水压力(EPP)的累积,从而降低土壤强度并增加失效风险。本文介绍了一种专门用于分析软粘土中大变形问题的模型,该模型考虑了EPP的影响。文章描述了控制加载下EPP发展及其对不排水土壤强度影响的算法,并将该模型应用于ABAQUS中的耦合欧拉-拉格朗日分析框架中。通过现有的实验室单元试验和涉及大变形的土-结构相互作用模型试验(包括对管道的垂直和侧向加载以及T形贯入仪的循环
来源:Ocean Engineering
时间:2025-08-22
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基于双频多尺度的海底管道侧扫声纳图像增强算法
本文探讨了在波浪中对海洋船舶进行精确模拟和控制的方法,重点在于如何利用频率域的海况数据,推导出物理一致的等效附加质量和阻尼矩阵。传统上,海况理论通过求解Cummins方程来捕捉频率依赖的附加质量和阻尼,而操纵模型通常使用恒定的水动力系数,这些系数往往在零频率下进行近似。这种方法在某些海况下会导致性能下降。为了解决这一问题,本文提出了一种基于功率的平均方法,利用标准化的波浪谱对水动力系数进行加权平均,从而保留总动能和平均功率耗散。这种方法避免了选择任意频率(通常为零频率)的需要,适用于线性和非线性操纵模型,并且支持六自由度(6-DOF)船舶模型在零和非零航速下的应用。研究首先回顾了海况理论与操纵
来源:Ocean Engineering
时间:2025-08-22
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结合曼巴蛇(Mamba)特征的残差网络,用于快速预测水下车辆的尾流场
腐蚀问题在海洋工程领域中一直是一个重要的挑战,其对船舶结构、海上平台、管道等关键设施的影响深远,不仅带来安全风险,还导致巨大的经济损失和环境危害。随着船舶建造和运营过程中对材料耐久性的需求日益提高,腐蚀的检测与监控技术也在不断演进。本文介绍了一种结合先进图像处理技术与Chan-Vese主动轮廓模型的混合腐蚀检测算法,并引入了并行处理机制以提升检测效率和准确性。该方法在分类准确率、分割准确率、敏感性、特异性等方面表现出色,为海洋工程领域提供了一种可靠且高效的工具。腐蚀不仅影响船舶的使用寿命和安全性,还对海洋生态系统造成威胁。在船舶结构受到腐蚀的过程中,有害物质如重金属和有毒化学品会释放到海洋中,
来源:Ocean Engineering
时间:2025-08-22
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双吊舱式海上自主水面船的抗干扰视线路径跟踪:以新鸿船为例
本研究聚焦于海上自主水面船舶(MASS)在配备双推进器系统的情况下,如何实现路径跟随控制。这类船舶在实际运行中面临着模型不确定性与复杂环境扰动,如风、浪等外部因素的影响,这使得精确的路径跟随控制成为一项极具挑战性的任务。为了解决这一问题,本文提出了一种融合自适应视线引导(Line-of-Sight, LOS)与并行扩展状态观测器(Extended State Observer, ESO)的控制框架,旨在提升MASS在动态环境下的导航性能与鲁棒性。路径跟随控制是MASS自主导航系统中的关键环节之一,其核心目标是使船舶在运行过程中始终沿着预设的路径行进,同时保持一定的姿态控制。实现这一目标需要解决
来源:Ocean Engineering
时间:2025-08-22
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具有空化和通风效应的双曲率试样的高速倾倒实验
航空迫降(ditching)是当飞行员和机组人员被迫进行紧急水上迫降时,所执行的一种操作,通常发生在发动机故障、燃油耗尽、恶劣天气或其他意外情况中。迫降的目标是让飞机安全地降落在水面,从而允许乘客撤离并得到救援,尽量减少受伤的风险。尽管这种事件较为罕见,但适航性规定要求对迫降进行精确的认证,包括演示测试,以证明在该情况下飞机的结构损坏受到限制,并确保有足够的时间让乘客安全撤离,如欧洲航空安全局(EASA)和美国联邦航空管理局(FAA)所规定的那样(见 Desjardins 等,1989 年)。航空迫降的理论基础由 Von Karman(1929 年)和 Wagner(1932 年)奠定,他们首
来源:Ocean Engineering
时间:2025-08-22
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具有推进器故障和输入饱和条件的无人海洋车辆的动态定位控制:一种改进的自适应超扭转算法
本文聚焦于无人水面船舶(Unmanned Marine Vehicles, UMVs)在存在输入饱和、推进器故障、海洋扰动以及模型不确定性的情况下,如何实现有限时间内的容错控制。随着海洋探索的不断深入,无人水面船舶在多个领域中得到了广泛应用,包括海洋环境监测、石油资源勘探、海上救援、数据采集以及军事任务等。这些应用对UMVs的控制精度和动态性能提出了更高的要求,尤其是在面对复杂海洋环境和长期运行带来的机械损耗时,推进器故障成为影响系统稳定性和任务执行的关键因素。在传统控制方法中,滑模控制(Sliding Mode Control, SMC)因其强大的鲁棒性被广泛应用于UMVs的控制领域。然而,
来源:Ocean Engineering
时间:2025-08-22
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在施加抽吸力并配合径向振动的情况下,砂土中吸力沉箱的穿透行为及土塞的形成过程
在现代海洋工程领域,尤其是海上风电基础建设中,吸力沉井作为一种重要的基础结构,因其快速安装、经济性以及可回收性而受到广泛青睐。然而,吸力沉井的下沉过程却面临一个关键挑战:在密实砂土中,吸力辅助下沉通常需要超过20 kPa/m的吸力梯度,这种高梯度可能导致土壤堵塞(soil plug)的膨胀,从而阻碍沉井达到预定深度。这种情况不仅会影响施工进度,还可能造成高昂的成本和项目延误。为了解决这一问题,研究者们一直在探索新的技术手段,以在降低阻力的同时,有效控制土壤堵塞的膨胀。本文提出了一种结合径向振动和吸力的辅助下沉技术,通过实验验证其可行性,并深入探讨了振动阶段、频率以及振动与渗流耦合机制对土壤堵塞
来源:Ocean Engineering
时间:2025-08-22