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集成光学系统通道和光子晶体光波导器件及矢量光束转换超表面研究

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集成光学系统通道和光子晶体光波导器件及矢量光束转换超表面研究

作者：周玉翔山东师范大学

学位级别：硕士

上个世纪60年代末,美国贝尔实验室的Miller博士首次提出“集成光学”的设计概念开始,光学系统从透镜等光学元件,逐渐研发到全光纤光学系统和基于微纳加工的光学芯片。光路小型化、集成化发展,极大推动了以“光”作为主要载体和对象的相... 详细信息

上个世纪60年代末,美国贝尔实验室的Miller博士首次提出“集成光学”的设计概念开始,光学系统从透镜等光学元件,逐渐研发到全光纤光学系统和基于微纳加工的光学芯片。光路小型化、集成化发展,极大推动了以“光”作为主要载体和对象的相关技术发展,比如说高速光通信、光探测、光传感等,造就了一批代表现代技术发展前沿的技术领域和产品,包括机器视觉、自动驾驶、物联网等,并促进人类文明飞速进步。在一个完整的集成光学系统中,最基本的光学元件是光波导。光波导可以在集成光学系统甚至是高度集成的芯片化系统中构建出限制和引导光传输的光通道,并实现功能化和器件化。通常光波导的构建方法与光纤类似,通过折射率较低的区域包覆折射率较高区域的结构构成,通常具有几百纳米到几百微米的截面尺寸。光波导的构筑加工方法也随着微纳加工工艺发展而变化,常用的加工方法包括离子注入、离子扩散、机械切割、激光直写等方法,构筑的几何结构也分成脊型、平面型和包层型。随着光束传输理论的发展,光子晶体、拓扑光学、超表面理论和技术被提出并发展,集成光学器件设计从传统的折射率结构设计方式演化成为拓扑结构设计或者叫广义的折射率结构设计。随着半导体加工的CMOS集成工艺发展,具有亚波长结构的光子晶体、超表面技术、人工晶体结构也逐渐完善,从而实现了由各种类型光波导、光学衍射器件构成的复杂光子芯片系统。本论文的主要研究对象是集成光学系统的器件,包括通道型光波导、拓扑光子晶体光波导和矢量光束转换超表面器件。研究内容包括飞秒激光加工制备光波导及上转换光源研究,超表面矢量光束生成衍射器件,拓扑光子晶体设计及原理研究。根据研究器件的不同,本论文工作可以归纳为以下几个部分:第一章全面综述了飞秒激光加工技术制备光波导、超表面矢量光束转换衍射器件、拓扑光子学和拓扑光子晶体光波导的研究背景和国内外研究现状。第二章以铒镱共掺磷酸盐玻璃为衬底,设计并通过飞秒激光加工技术写入了折射率降低型通道光波导。加工的光波导具有两种不同的导波区域尺寸,分别对应导模的单模传输和多模传输,光波导在可见光波段下具有低至1.8d B/cm的传输损耗,在980nm连续激光激发下,可以产生可见光波段的导波上转换荧光。同时,还研究了该衬底区域和导波区域的上转换发光机制。第三章设计了一种基于分段螺旋线的正交纳米缝对超表面阵列,实现聚焦的杂化庞加莱矢量光束的产生。通过操纵纳米狭缝的取向角引入的几何相位和分段螺旋线到观察平面焦点的光程差引入传输相位,调控合成矢量光束的两束正交圆偏振涡旋本征态的拓扑荷。从理论推到开始,到数值模拟验证并优化结构参数,最后实验证明聚焦杂化阶庞加莱矢量光束的产生。研究还演示了传统庞加莱球上的入射椭圆偏振态与杂化阶庞加莱球上的矢量光束之间的映射关系。第四章设计了一种基于C晶格对称性的正方形柱的光子晶体,通过操控原胞内六个正方形柱的移动实现光子带隙的打开和闭合,从而形成能带反转构造赝自旋态,实现拓扑相变。处于压缩状态的拓扑非平凡系统和处于扩张状态的拓扑平凡系统陈数不同,两系统的界面处会出现很少散射的拓扑边界态,实现拓扑光子晶体光波导的构建。研究中还采用时域有限差分算法计算了在不同圆偏振态下拓扑光子晶体光波导内的单向传输功能。

关键词：光波导飞秒激光矢量光束超表面拓扑光子晶体

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铜基磷化物异质结构的构筑及其储钠性能研究

铜基磷化物异质结构的构筑及其储钠性能研究

作者：周玉章烟台大学

学位级别：硕士

锂离子电池（LIBs）受益于优良的电化学特性及工艺成熟等优势,在电子产品中已经被广泛使用。然而,锂在地壳中储量较少（约为0.0065%）且主要分布在南美洲,极大限制了LIBs在国内的可持续应用。与锂相比,钠在地壳和国内储量丰富,符合国家... 详细信息

锂离子电池（LIBs）受益于优良的电化学特性及工艺成熟等优势,在电子产品中已经被广泛使用。然而,锂在地壳中储量较少（约为0.0065%）且主要分布在南美洲,极大限制了LIBs在国内的可持续应用。与锂相比,钠在地壳和国内储量丰富,符合国家可持续发展的需求。但是,钠离子半径为1.02（?）,远超过半径为0.76（?）的锂离子,传统的储锂负极材料在嵌钠/脱钠过程的体积膨胀更加明显和离子传输更加缓慢,因此,急需探究合适的钠离子电池（SIBs）负极材料。金属磷化物（CuP、CoP、FeP）作为SIBs负极材料具有理论比容量高,储能电位低等优点,是适宜的钠电负极材料之一。然而,单一金属磷化物作为SIBs负极材料,存在以下不足:（1）在反复放电/充电过程中会引发结构粉化,导致引起容量衰减;（2）离子传输缓慢,导致倍率性能不佳。针对以上问题,本文开展了以下研究:***/CoP/CoP@NC三相异质结构的构筑及其储钠性能研究通过简单的工艺和低温磷化策略相结合的方法合成了氮掺杂碳（NC）包覆的CuP/CoP/CoP（CuP/CoP/CoP@NC）纳米棒。动力学分析（CV、EIS、GITT）和理论计算（DFT）计算表明,三相异质结构和碳层有效地改善了离子迁移率和结构稳定性。因此,与CuP/CoP/CoP、CoP/CoP、CuP和CoP相比,CuP/CoP/CoP@NC作为钠电负极时,表现出更加优异的倍率性能(在电流密度为0.3 A g时为308.1 m Ah g,在电流密度为10 A g时为202.8 m Ah g)和循环稳定性（从第5个循环到第300个循环,比容量衰减率仅为0.12%）。非原位XRD,HRTEM和XPS测试结果表明,CuP/CoP/CoP@NC是基于转换机制进行钠离子存储。在此基础上,组装了具有优异循环稳定性能(在0.3 A g时,循环50次后比容量仍可维持在210 m Ah g)的全电池NaV（PO）@r GO//CuP/CoP/CoP@NC。可为后续过渡金属磷化物作高性能钠电负极材料的设计提供思路。***/FeP@NC异质结构的构筑及其储钠性能研究利用离子置换反应将Fe离子引入到氧化亚铜表面,并通过后续的磷化处理策略制备了CuP/FeP@NC纳米球。FeP纳米片可以缩短离子/电子传输距离,并且提供更多的活性位点。此外,有机分子热解产生的NC,不仅可以有效提高导电性,还可以进一步缓解体积变化。基于这些优势,CuP/FeP@NC表现出了优异倍率性能(在电流密度为0.3 A g为230.5 m Ah g,在电流密度为10 A g时为100.1 m Ah g)和循环性能(在0.3 A g的电流密度下,在100次循环后可保持150.8 m Ah g)的可逆比容量。此外,CV、GITT和EIS测试表明,较高的赝电容贡献、快速的离子扩散系数和较小的电荷转移阻抗是CuP/FeP@NC具有优异性能的重要原因。该研究合成方法简单,环境友好,成本低廉,可为后续过渡金属磷化物储钠性能研究提供参考。

关键词： Cu3P/Co2P/CoP@NC Cu3P/FeP@NC 负极材料异质结构钠离子电池

电催化N-芳基甘氨酸和苯并[e][1,2,3]噁噻嗪-2,2-二氧化物的串联脱羧环化反应

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有机化学 2024年第3期44卷 997-1004页

作者：何蔺恒夏稳周玉祥于贤勇湖南工程学院电气与信息工程学院湖南湘潭411104 四川大学化学学院成都610064 湖南科技大学理论有机化学与功能分子教育部重点实验室湖南湘潭411201

苯并[e]咪唑[1,5-c][1,2,3]并噁噻嗪-5,5-二氧化物是一类高价值的稠氮杂环化合物,具有重要的生物活性和药理活性.报道了一种电化学促进的苯并[e][1,2,3]噁噻嗪-2,2-二氧化物和N-芳基甘氨酸的串联脱羧偶联/成环反应,合成了一系列苯并[e]... 详细信息

苯并[e]咪唑[1,5-c][1,2,3]并噁噻嗪-5,5-二氧化物是一类高价值的稠氮杂环化合物,具有重要的生物活性和药理活性.报道了一种电化学促进的苯并[e][1,2,3]噁噻嗪-2,2-二氧化物和N-芳基甘氨酸的串联脱羧偶联/成环反应,合成了一系列苯并[e]咪唑[1,5-c][1,2,3]并噁噻嗪-5,5-二氧化物.该反应具有条件温和绿色,操作简便,产率高,官能团兼容性好,易放大等优点,具有较高的应用价值.

关键词：有机电化学合成串联反应脱羧偶联成环反应 N-芳基甘氨酸

中国粮食主产区碳排放效率与粮食增产协调发展研究

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地理与地理信息科学 2024年

作者：王振宇周玉玺山东农业大学经济管理学院

探讨粮食生产碳排放效率与粮食增产协调发展状况，有利于在“双碳”背景下保障粮食安全。该文通过构建粮食生产碳排放测算体系，利用非期望超效率SBM模型测度2001—2022年中国粮食主产区粮食生产碳排放效率，借助耦合协调度模型分析粮... 详细信息

探讨粮食生产碳排放效率与粮食增产协调发展状况，有利于在“双碳”背景下保障粮食安全。该文通过构建粮食生产碳排放测算体系，利用非期望超效率SBM模型测度2001—2022年中国粮食主产区粮食生产碳排放效率，借助耦合协调度模型分析粮食生产碳排放效率与粮食增产协调发展状况。结果表明：研究期内中国粮食主产区粮食生产碳排放效率呈先降后升的“U”形态势，空间上呈“南北高、中间低”的分布特征；粮食生产总量呈增长趋势，重心北移趋势凸显；粮食生产碳排放效率与粮食增产的耦合协调度持续提升，2022年研究区绝大多数省域实现协调发展。根据以上结论为推进粮食增产提质与绿色低碳发展提出政策建议。

关键词：粮食生产碳排放粮食增产粮食主产区耦合协调度

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视力障碍与痴呆相关性研究进展

中华老年医学杂志 2024年第4期43卷 508-513页

作者：王盼周玉颖天津市环湖医院神经内科天津300350

视力障碍与痴呆都是与年龄相关的慢性、高发疾病,是导致老年人致残的主要病因,给患者、家庭以及社会带来沉重的负担。本文通过探索视力障碍与痴呆之间的相关性、不同程度的视力障碍增加痴呆患病风险的可能性、二者相关的可能机制,提高... 详细信息

视力障碍与痴呆都是与年龄相关的慢性、高发疾病,是导致老年人致残的主要病因,给患者、家庭以及社会带来沉重的负担。本文通过探索视力障碍与痴呆之间的相关性、不同程度的视力障碍增加痴呆患病风险的可能性、二者相关的可能机制,提高临床医生、科研工作者对痴呆伴视力障碍患者的关注,早期进行干预,实现痴呆个体化、全方位病程管理,改善痴呆患者生活质量。

关键词：视力障碍痴呆

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改革开放初期经济调整的国际舆论研究

党史研究与教学 2024年第1期 42-53页

作者：宋舒扬周玉顺北京大学马克思主义学院北京100871

1979年至1981年,由于中国经济调整造成对外开放步伐放缓,国际上曾出现过两次规模较大的舆论热潮,直接关系到中国经济发展与对外合作的走向。中国共产党及时关注和回应国际舆论,使舆论风向从“大引进”时期的盲目乐观,转向更加理智冷静... 详细信息

1979年至1981年,由于中国经济调整造成对外开放步伐放缓,国际上曾出现过两次规模较大的舆论热潮,直接关系到中国经济发展与对外合作的走向。中国共产党及时关注和回应国际舆论,使舆论风向从“大引进”时期的盲目乐观,转向更加理智冷静地看待中国发展与对外开放前景;从以西方现代化模式为标杆评价中国问题,到认可中国式的现代化发展道路。国际舆论的发展演变显示,中国改革开放的起步,不仅是中国对内对外政策变化的过程,更是中外双方不断消除误解和达成共识,解除怀疑和塑造信任,减少盲目预期和构建理性认知的磨合和试错历程。

关键词：改革开放初期经济调整国际舆论

政府奖惩下考虑回收率动态随机的闭环供应链微分博弈

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中国管理科学 2024年第5期32卷 158-170页

作者：王道平张可周玉北京科技大学经济管理学院北京100083

本文研究了政府奖惩机制下零售商主导、制造商回收的闭环供应链中成员的动态均衡策略。利用伊藤过程刻画了废弃电器电子产品回收率的随机演化过程,在回收动力学模型的基础上构建了三个Stackelberg随机微分博弈模型:政府不实施奖惩机制... 详细信息

本文研究了政府奖惩机制下零售商主导、制造商回收的闭环供应链中成员的动态均衡策略。利用伊藤过程刻画了废弃电器电子产品回收率的随机演化过程,在回收动力学模型的基础上构建了三个Stackelberg随机微分博弈模型:政府不实施奖惩机制、政府只对制造商实施奖惩机制和政府同时对制造商和零售商实施奖惩机制。利用随机微分博弈理论,构造了不同模式下制造商和零售商最优利润函数应满足的偏微分方程组,进一步求解得到供应链成员的最优利润函数和均衡策略值并对其进行了比较分析。为了进一步研究政府奖惩力度对供应链均衡策略的影响,揭示回收率的随机演化规律,结合算例,对供应链系统是否达到稳定状态进行了稳态分析和非稳态分析。研究结果表明:政府实施奖惩机制有利于激励制造商付出更多的回收努力进而提高回收率,但不利于减缓双重边际效应;相比于零售商分担回收责任,政府只对制造商实施奖惩机制更有利于提高供应链整体获利水平,同时带来经济和环保效益的提高。

关键词：闭环供应链动态回收率政府奖惩微分博弈伊藤过程

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关键细粒度信息指导的多尺度遮挡行人重识别

电子与信息学报 2024年第6期46卷 2578-2586页

作者：周玉赵小锋汪一孙彦景李松中国矿业大学信息与控制工程学院徐州221116 江苏师范大学科文学院徐州221132 徐州市第一人民医院徐州221116

为了减轻背景和遮挡等干扰信息对行人身份重识别(ReID)准确率的影响以及充分利用细粒度和粗粒度信息之间的互补性,该文提出关键细粒度信息指导的多尺度遮挡行人重识别网络。首先,将图像划分为两种不同尺寸的重叠图像块,构建同时包含细... 详细信息

为了减轻背景和遮挡等干扰信息对行人身份重识别(ReID)准确率的影响以及充分利用细粒度和粗粒度信息之间的互补性,该文提出关键细粒度信息指导的多尺度遮挡行人重识别网络。首先,将图像划分为两种不同尺寸的重叠图像块,构建同时包含细粒度和粗粒度信息提取分支的多尺度识别网络,以更好模拟人类观察图像时的多尺度特性以及观察相邻区域时的连续性特性。然后,考虑到细粒度分支能够提取更多的图像细节信息且细粒度和粗粒度信息之间存在一定的共性与差异,进一步通过细粒度注意力模块实现细粒度信息对粗粒度信息学习分支的指导。其中,参与指导的细粒度信息是通过干扰信息剔除(IIE)模块滤除干扰信息后保留的关键信息。最后,通过双次差分获取与行人身份识别相关的关键信息,并通过标签和特征等多维度的联合监督,实现行人身份的预测。在多个公开的行人重识别数据库进行的大量实验证明了该算法的性能优越性以及其中各个模块的有效性和必要性。

关键词：遮挡行人重识别多尺度细粒度信息粗粒度信息干扰信息剔除

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灌溉用水压力对粮农生产适应性行为的影响

干旱区资源与环境 2024年第6期38卷 61-69页

作者：李长松周霞周玉玺山东农业大学经济管理学院泰安271018

水资源非农化挤占农业用水、加剧灌溉用水压力,导致粮食生产损失和种粮收益萎缩,采取适应性措施来防范化解农业用水风险势在必行。基于山东14地市调研数据,利用Double-Hurdle模型探讨了水资源非农化引致灌溉用水压力对粮农生产适应性行... 详细信息

水资源非农化挤占农业用水、加剧灌溉用水压力,导致粮食生产损失和种粮收益萎缩,采取适应性措施来防范化解农业用水风险势在必行。基于山东14地市调研数据,利用Double-Hurdle模型探讨了水资源非农化引致灌溉用水压力对粮农生产适应性行为的影响效应、作用机制及异质性。研究表明:灌溉用水压力能够显著促进粮农生产适应性决策选择和采用强度;从经营规模和农户生计异质性来看,灌溉用水压力对大规模农户决策选择和小规模农户采用强度的影响程度较大,对兼农户、农兼户和纯农户决策选择的影响程度依次降低,对采用强度影响表现为纯农户>农兼户>兼农户;作用机制分析表明,风险感知在灌溉用水压力与粮农生产适应性行为之间发挥重要作用。因此,在推动农田水利设施建设、适应性技术和信息有效供给的同时,应针对不同规模和生计类型的农户设计差异化技术推广策略,推动农业适水高效发展。

关键词：水资源非农化灌溉用水压力粮农生产适应性行为