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基于薄膜光场调控的无标记显微成像、传感及其应用研究进展（特邀）

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激光与光电子学进展 2024年第6期 214-225页

作者：张斗国中国科学技术大学物理学院光学与光学工程系

光学薄膜广泛应用于光学仪器和测控技术中，充斥着我们生活的方方面面，使我们的生活更加丰富多彩。不同于常规的光学薄膜应用场景，本综述重点介绍如何将光学薄膜与光学显微成像结合起来。研究方案主要是：基于负载表面等离子体波的贵... 详细信息

光学薄膜广泛应用于光学仪器和测控技术中，充斥着我们生活的方方面面，使我们的生活更加丰富多彩。不同于常规的光学薄膜应用场景，本综述重点介绍如何将光学薄膜与光学显微成像结合起来。研究方案主要是：基于负载表面等离子体波的贵金属薄膜、具有光子带隙结构的介质多层薄膜，研制出应用于无标记显微探测的平面薄膜光子元件。得益于其平面结构特性与成熟的制作工艺，该类薄膜光子元件可兼容常规明场、宽场显微成像系统，可以作为被测样品的衬底或成像系统的插件。借助于薄膜与光波的近-远场相互作用特性，该器件可以调控系统的照明光场，如实现暗场照明、全内反射照明、边缘增强照明等。通过照明方式的改变，提升成像的对比度、探测灵敏度，进而发展出多模式、高灵敏度、高对比度、无标记光学显微成像与传感系统。为充分发挥该系统结构简单、宽场、高灵敏度、无标记成像的特点，将其应用于环境光子学领域，实现了真实大气环境中单个超细颗粒物吸湿增长过程的原位、实时、无损表征，有望为大气雾霾溯源与追因研究提供有力的科学支撑和技术工具。

关键词：薄膜光场调控,介质多层薄膜贵金属薄膜无标记显微探测大气超细颗粒物

基于全介质一维光子晶体的平面拓扑微分器(特邀)

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光学学报 2024年第10期44卷 322-327页

作者：刘洋黄明川陈钱坤张斗国中国科学技术大学物理学院光学与光学工程系先进激光技术安徽省实验室安徽合肥230026

提出一种拓扑荷数为2的全介质一维光子晶体拓扑微分运算器件。通过优化设计光子晶体的透射率与入射角度的依赖关系以及出/入射光的偏振状态,该拓扑器件可以对入射光场进行各向同性的二维二阶光学微分运算,进而实现图像边缘增强成像和图... 详细信息

提出一种拓扑荷数为2的全介质一维光子晶体拓扑微分运算器件。通过优化设计光子晶体的透射率与入射角度的依赖关系以及出/入射光的偏振状态,该拓扑器件可以对入射光场进行各向同性的二维二阶光学微分运算,进而实现图像边缘增强成像和图像边缘信息高效提取。该平面型拓扑微分运算器件具有轻量化、高通量、高速度、易于大规模集成、低成本制备等特点,在光学计算、光学成像与传感等领域具有潜在的应用价值。

关键词：物理光学光学拓扑微分运算边缘检测全介质一维光子晶体光学成像与传感

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基于改进神经协同过滤的深度推荐算法研究

基于改进神经协同过滤的深度推荐算法研究

作者：张斗斗安徽建筑大学

学位级别：硕士

随着网络时代的快速发展,人们面临着前所未有的信息潮流。人们在享受丰富数据带来便利的同时,也面临着数据过载和信息过滤的问题,推荐系统为应对信息过载提供了关键的解决方案而受到各个领域的广泛关注,协同过滤是推荐系统中研究最多且... 详细信息

随着网络时代的快速发展,人们面临着前所未有的信息潮流。人们在享受丰富数据带来便利的同时,也面临着数据过载和信息过滤的问题,推荐系统为应对信息过载提供了关键的解决方案而受到各个领域的广泛关注,协同过滤是推荐系统中研究最多且应用最广的一种模型。然而,传统的协同过滤模型存在一些局限性,模型仅采用简单的线性组合方式来建模用户-项目间交互,这种简单的建模方式在一定程度上限制了推荐模型的性能表达,使其难以准确地捕捉用户的兴趣偏好和需求。为了解决上述问题并提升推荐算法的效果,学者们构建了基于神经网络的协同过滤深度模型,深入研究神经网络深度结构如何与推荐系统相结合应用。其中最典型的模型就是神经协同过滤,本文对神经协同过滤模型进行了系统分析和研究,并针对其存在的局限性提出相应的改进方法,主要内容如下:(1)针对神经协同过滤算法未考虑隐式反馈信息对建模用户-项目交互的影响;且认为用户交互的不同历史项目,其重要性对用户而言是相同的,导致难以捕获更准确的用户偏好等问题。本文提出一种基于注意力机制的深度协同推荐模型(DCRM-A),该模型融合用户-项目显式评分矩阵与隐式反馈信息,以缓解数据稀疏问题,同时注意力机制为不同项目分配不同权重,以捕捉用户对历史项目的偏好。(2)进一步地,针对神经协同过滤算法在建模用户-项目之间交互时运用拼接操作忽略了潜在特征向量维度之间的相关性;且模型大量参数影响了训练效率的问题。本文在DCRM-A的基础上提出一种基于改进卷积神经网络的深度推荐模型(DR-CNN),该模型首先运用外积操作获得用户-项目交互图,然后利用改进的卷积神经网络来建模用户、项目交互,挖掘用户、项目更深层次特征表示,从而实现减少模型训练参数的数量,提高训练效率,最终完成评分预测。(3)最后,在公开数据集上进行了对比实验以及参数敏感度分析。实验结果表明,本文提出的推荐模型在多个评价指标上相较于对比模型有显著的性能提升,验证了改进方法的有效性。图[32]表[10]参[70]

关键词：协同过滤推荐系统隐式反馈注意力机制卷积神经网络

基于场致应变的钛酸铋钠基压电纤维复合材料性能研究

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中南大学学报（自然科学版） 2024年第8期55卷 2857-2866页

作者：陈宇龙汤林袁晰罗行张斗中南大学粉末冶金研究院湖南长沙410083 中南大学化学化工学院湖南长沙410083

基于钛酸铋钠基无铅陶瓷制备压电纤维复合材料,并研究BNT基压电陶瓷纤维体积分数对复合材料的影响。研究结果表明:随压电陶瓷体积分数的增加,自由应变和顶端位移增大;当压电陶瓷体积分数为81.40%时,在0~1500 V正弦电压激励下,自由应变... 详细信息

基于钛酸铋钠基无铅陶瓷制备压电纤维复合材料,并研究BNT基压电陶瓷纤维体积分数对复合材料的影响。研究结果表明:随压电陶瓷体积分数的增加,自由应变和顶端位移增大;当压电陶瓷体积分数为81.40%时,在0~1500 V正弦电压激励下,自由应变和顶端位移最大分别达到543×10^(-6)和14.92 mm;在循环寿命实验中,经历1.0×10^(6)次循环后性能依然稳定,具有优异的耐疲劳性能,作为柔性驱动器应用前景广阔。

关键词：压电纤维复合材料钛酸铋钠场致应变驱动性能

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基于全介质一维光子晶体的平面拓扑微分器

光学学报 2024年

作者：刘洋黄明川陈钱坤张斗国中国科学技术大学物理学院光学与光学工程系先进激光技术安徽省实验室

基于光学模拟微分运算的边缘增强技术被广泛地应用于显微成像、数据处理、机器视觉等领域。近年来随着微纳加工技术的发展，利用超表面和超构材料实现的多种光学模拟微分器件，极大地减小了成像系统所需的空间。本文提出了一种拓扑荷为... 详细信息

基于光学模拟微分运算的边缘增强技术被广泛地应用于显微成像、数据处理、机器视觉等领域。近年来随着微纳加工技术的发展，利用超表面和超构材料实现的多种光学模拟微分器件，极大地减小了成像系统所需的空间。本文提出了一种拓扑荷为2的全介质一维光子晶体拓扑微分运算器件。通过优化设计光子晶体的透射率与入射角度的依赖关系以及出/入射光的偏振状态，该拓扑器件可以对入射光场进行各向同性的二维、二阶光学微分运算，进而实现图像边缘增强成像和图像边缘信息高效提取。该平面型拓扑微分运算器件具有轻量化、高通量、高速度、易于大规模、低成本制备等特点，在光学计算、光学成像与传感等领域具有潜在的应用价值。

关键词：光学拓扑微分运算边缘检测全介质一维光子晶体光学成像与传感

基于全介质一维光子晶体的平面拓扑微分器（特邀）

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光学学报 2024年第10期 330-335页

作者：刘洋黄明川陈钱坤张斗国中国科学技术大学物理学院光学与光学工程系先进激光技术安徽省实验室

提出一种拓扑荷数为2的全介质一维光子晶体拓扑微分运算器件。通过优化设计光子晶体的透射率与入射角度的依赖关系以及出/入射光的偏振状态，该拓扑器件可以对入射光场进行各向同性的二维二阶光学微分运算，进而实现图像边缘增强成像和... 详细信息

提出一种拓扑荷数为2的全介质一维光子晶体拓扑微分运算器件。通过优化设计光子晶体的透射率与入射角度的依赖关系以及出/入射光的偏振状态，该拓扑器件可以对入射光场进行各向同性的二维二阶光学微分运算，进而实现图像边缘增强成像和图像边缘信息高效提取。该平面型拓扑微分运算器件具有轻量化、高通量、高速度、易于大规模集成、低成本制备等特点，在光学计算、光学成像与传感等领域具有潜在的应用价值。

关键词：物理光学光学拓扑微分运算边缘检测全介质一维光子晶体光学成像与传感

鄂西荆门地区志留系龙马溪组古构造应力场研究及裂缝预测

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地球学报 2024年第2期45卷 217-231页

作者：张斗中陈孔全汤济广庹秀松马帅长江大学地球科学学院湖北武汉430100 长江大学非常规油气省部共建协同创新中心湖北武汉430100

鄂西地区志留系龙马溪组页岩储层发育,由于页岩低孔低渗的特性,构造裂缝成为了页岩气运移和聚集的主控因素。本文以鄂西荆门地区志留系龙马溪组页岩为例,基于地震资料、岩石力学实验、野外实测资料,利用有限元数值模拟技术、岩石破裂准... 详细信息

鄂西地区志留系龙马溪组页岩储层发育,由于页岩低孔低渗的特性,构造裂缝成为了页岩气运移和聚集的主控因素。本文以鄂西荆门地区志留系龙马溪组页岩为例,基于地震资料、岩石力学实验、野外实测资料,利用有限元数值模拟技术、岩石破裂准则,解析古构造应力场分布规律,预测构造裂缝分布特征。结果表明,荆门地区发育的构造裂缝主要以中燕山晚期形成的NNW向和NE向共轭剪切缝为主,其次为中燕山早期形成的NNE向和NEE向共轭剪切缝。构造裂缝的分布受断层、岩石物理参数和构造应力的影响较大,Ⅲ级裂缝发育区和断层区域综合破裂系数均大于1.1,构造裂缝最为发育,页岩气保存效果最差;Ⅱ级裂缝发育区综合破裂系数在1.0~1.1之间,为页岩气保存效果较好区域;Ⅰ级裂缝发育区综合裂缝破裂系数在0.85~1.0之间,处于“破而不裂”的状态,为页岩气最优保存区。

关键词：荆门地区龙马溪组数值模拟构造应力场裂缝预测

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窄带隙铁酸铋的优化制备及其压电光催化性能

中南大学学报（自然科学版） 2024年第8期55卷 3194-3203页

作者：衣秋燕孙泽黎赵艳袁晰罗行张斗中南大学粉末冶金国家重点实验室湖南长沙410083 中南大学化学化工学院湖南长沙410083

针对光催化反应过程中光生电子与空穴复合率高、可见光谱吸收利用率低等问题,利用水热法合成具有较窄带隙的钙钛矿型铁酸铋(BiFeO_(3))。研究结果表明:在超声与光照的协同作用下,反应原料中NaOH浓度为8 mol/L时合成的BiFeO_(3)样品的性... 详细信息

针对光催化反应过程中光生电子与空穴复合率高、可见光谱吸收利用率低等问题,利用水热法合成具有较窄带隙的钙钛矿型铁酸铋(BiFeO_(3))。研究结果表明:在超声与光照的协同作用下,反应原料中NaOH浓度为8 mol/L时合成的BiFeO_(3)样品的性能最佳,在15 min内对靛蓝胭脂红染料的降解率达97.6%,拟合得到的一级反应速率常数为0.2036 min^(−1),其原因是其较窄的能带隙导致电子跃迁能量阈值较低。自由基捕获实验验证了压电光催化的反应机理,并验证了BiFeO_(3)产生的压电场促进光催化反应进程的耦合效应。

关键词：铁酸铋压电光催化耦合机理窄带隙钙钛矿

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热泵热水系统的改进

建筑节能 2007年第5期35卷 51-54页

作者：史光媛杨昌智陈贺伟张斗平湖南大学土木工程学院长沙410082 长沙开尔文暖通技术有限公司长沙410001

分析了目前宾馆生活用热水供应的特点以及将热泵作为生活热水热源的优越性。从提高系统性能出发,提出改进热泵热水系统的两个方法,即热水大小水箱配合方式,采用大温差烧取热水。

关键词：节能热泵热水系统 COP

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