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基于谷霍尔效应的拓扑光波导单向传导及应用研究

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基于谷霍尔效应的拓扑光波导单向传导及应用研究

作者：蒋鹏鹏电子科技大学

学位级别：硕士

光子晶体是一种周期性的人工材料,具有光子带隙和光子局域性等特点,被广泛应用于光通信领域。在光子晶体中引入线缺陷构造的传统光子晶体波导具有后向散射和侧向散射损耗,同时容易受加工误差缺陷的影响,降低了光波的传输效率。拓扑光子... 详细信息

光子晶体是一种周期性的人工材料,具有光子带隙和光子局域性等特点,被广泛应用于光通信领域。在光子晶体中引入线缺陷构造的传统光子晶体波导具有后向散射和侧向散射损耗,同时容易受加工误差缺陷的影响,降低了光波的传输效率。拓扑光子晶体具有独特的单向传输特性以及对缺陷、转角的鲁棒性等,为其在波长级别上操控光传输和光与物质相互作用等方面提供了强有力的手段。用拓扑光子晶体波导代替传统条形波导、线缺陷光子晶体波导,可以实现高效的光学传输,从而弥补传统光学器件尺寸大、传输损耗高等固有缺陷,提高集成光学芯片的集成度。本文基于拓扑光子学理论,构造了一种谷光子晶体波导,并对其特性进行了理论与实验验证。在此基础上,进一步设计了一种谷光子晶体马赫-曾德尔型硅基电光调制器,并对其进行了优化与性能表征。本文具体研究内容如下:（1）研究了基于谷霍尔效应的拓扑光波导单向传输特性。首先,设计了由两种不同拓扑指数的谷光子晶体构成的拓扑光波导,对其单向传输特性进行了分析。着重比较了谷光子晶体、线缺陷光子晶体、传统条形波导在尖锐转角下的光传输特性。仿真结果表明,光波在谷光子晶体波导中几乎能够无损耗地通过转角,且出射透射率高达99%,而其在线缺陷光子晶体波导和传统条形波导转角处的传输行为较差,发生了严重的后向散射和侧向散射,导致透射率严重下降。其次,利用光刻和刻蚀技术制备了谷光子晶体波导,并对其进行了形貌及光学性能表征。实验结果表明,谷光子晶体波导具有良好的形貌。光波在谷光子晶体弯曲波导中的平均转角损耗为0.36 d B,而光波在线缺陷光子晶体弯曲波导中的平均转角损耗为0.85 d B,充分表现出谷光子晶体波导优异的单向传输特性与鲁棒性。（2）设计了一种基于谷光子晶体的马赫-曾德尔型硅基电光调制器,并对其性能进行了系统研究。首先,针对调制器的光学结构,重点设计了一种谷光子晶体分束器和合束器,并对其进行了综合性能分析。研究表明,基于谷光子晶体的分束器与合束器可以在以通信波长1550 nm为中心的133 nm的波长范围内实现高效的光束分离与合并能力,分离与合并光束的效率分别接近50%和100%。其次,设计了调制器的电学结构。优化分析了电极的结构参数,实现了较好的阻抗匹配和相速度匹配。最后,结合光学结构与电学结构对电光调制器的整体调制性能进行了数值仿真计算。结果表明,该调制器可在1483～1616 nm波长范围内有效工作。在～1550nm的消光比为17.05 d B、插入损耗为0.16 d B、调制深度为0.98,调制带宽为126GHz,且器件的整体尺寸仅达微米量级。综上所述,本论文结合理论和实验研究了基于谷霍尔效应的拓扑光波导单向传输特性,并设计了谷光子晶体马赫曾德尔型电光调制器。该调制器具有体积小、调制带宽高、损耗低等特性,为现代光通信系统和光集成、光互连系统的发展提供了一种新的研究思路。

关键词：谷霍尔效应谷光子晶体波导单向传输电光调制器

分体组合式矩形顶管机关键技术探究——结合中铁装备地下停车场项目

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隧道建设（中英文） 2019年第3期39卷 504-510页

作者：范磊蒋鹏鹏薛广记中铁工程装备集团有限公司河南郑州450016

为解决分体组合式矩形顶管机高精高效掘进难题,以中铁装备厂区地下停车场项目为依托,对矩形顶管机分体组合式结构适应性、位姿(位置与姿态)控制、组合式小刀盘开挖系统设计等关键技术展开研究:1)提出新型组合连接形式,解决因设备组合带... 详细信息

为解决分体组合式矩形顶管机高精高效掘进难题,以中铁装备厂区地下停车场项目为依托,对矩形顶管机分体组合式结构适应性、位姿(位置与姿态)控制、组合式小刀盘开挖系统设计等关键技术展开研究:1)提出新型组合连接形式,解决因设备组合带来的密封、管线联通等结构适应性问题; 2)创新盾体铰接结构,提出分体组合式顶管机复合位姿控制方法,即以纠偏油缸为主,双螺旋输送机互馈出渣为辅的协同纠偏策略,多刀盘转向转速控制与主机周向多点加压控制相结合的纠滚策略,实现浅覆土、零间距隧洞的高精度施工; 3)基于回归分析方法,探讨小刀盘扭矩系数随刀盘直径、刀盘布置位置的变化规律,建立直径3 m以下小刀盘扭矩系数的计算模型,为多刀盘系统驱动配置提供理论依据。

关键词：地下停车场矩形顶管机分体组合式复合位姿控制扭矩系数数学模型

步行式偏心—变位齿轮行星轮系宽窄行分插机构运动分析

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农业工程学报 2012年第9期28卷 9-15页

作者：赵匀罗华蒋鹏鹏李殿波张允慧张国凤代丽浙江理工大学机械与自动控制学院杭州310018

为实现水稻宽窄行插秧,该文将偏心-变位齿轮行星轮系应用于步行式水稻插秧机分插机构中,并设计专用传动箱以满足水稻宽窄行插秧时秧针轨迹和姿态要求。分析了其结构特点和工作原理,建立了该机构运动学分析模型,编写了计算机辅助分析、... 详细信息

为实现水稻宽窄行插秧,该文将偏心-变位齿轮行星轮系应用于步行式水稻插秧机分插机构中,并设计专用传动箱以满足水稻宽窄行插秧时秧针轨迹和姿态要求。分析了其结构特点和工作原理,建立了该机构运动学分析模型,编写了计算机辅助分析、仿真及优化程序,得到一组满足步行式宽窄行插秧的机构参数,建立了三维虚拟仿真模型,并在ADAMS中进行了虚拟试验,同时研制了样机并进行田间试验。试验结果表明宽行行距为403mm,窄行行距为197mm。虚拟试验和田间试验表明该分插机构满足步行式水稻插秧机宽窄行插秧的农艺要求。

关键词：插秧机构设计宽窄行步行式分插机构偏心变位齿轮

基于钢丝特性的深大基坑二维坐标传递技术与应用

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城市建设理论研究(电子版) 2019年第29期 26-27页

作者：王鑫牛延平蒋鹏鹏中铁一局集团城市轨道交通工程有限公司

21世纪以来,随着科学技术、施工技术等行业的不断创新发展,深大基坑工程、超高层建筑工程等在城市发展建设中扮演越来越重要的角色。对于工程技术人员来说既是机遇,又是挑战。本文以地铁深基坑车站施工为背景,重点研究基于钢丝的几何特... 详细信息

21世纪以来,随着科学技术、施工技术等行业的不断创新发展,深大基坑工程、超高层建筑工程等在城市发展建设中扮演越来越重要的角色。对于工程技术人员来说既是机遇,又是挑战。本文以地铁深基坑车站施工为背景,重点研究基于钢丝的几何特性与物理特性来实现从地面到基坑内二维坐标传递问题,指导盾构掘进,确保隧道顺利贯通。

关键词：钢丝特性深基坑坐标传递

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金点子成为基层治理金钥匙

金点子成为基层治理金钥匙

南通日报

作者：蒋鹏鹏周群杰

“多亏‘有事好商量’，家门口的环境才越来越美、邻里间的关系也越来越和谐……住在这里心情都变好了。”海安市墩头镇毛庄村村民卢圣银激动地说。毛庄村早在2018年就创立了积分管理制度，从最初的党员服务积分到现在的村民道德积分，... 详细信息

“多亏‘有事好商量’，家门口的环境才越来越美、邻里间的关系也越来越和谐……住在这里心情都变好了。”海安市墩头镇毛庄村村民卢圣银激动地说。毛庄村早在2018年就创立了积分管理制度，从最初的党员服务积分到现在的村民道德积分，推动了党员队伍管理规范化，促进了乡风......

关键词：基层治理墩头镇积分兑换金钥匙

来源： cnki报纸评论

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基于排序得分预测的演化神经架构搜索方法

计算机学报 2024年第11期47卷 2522-2535页

作者：蒋鹏程薛羽南京信息工程大学软件学院南京210044

大量的实际应用场景已经很好地证明了神经网络的优异性能,而神经网络性能的主要决定因素在于其架构.目前,最先进的优秀架构需要人工设计,并且依赖大量的专家经验和反复的试错来验证性能.近年来不断发展的演化神经架构搜索(Evolutionary ... 详细信息

大量的实际应用场景已经很好地证明了神经网络的优异性能,而神经网络性能的主要决定因素在于其架构.目前,最先进的优秀架构需要人工设计,并且依赖大量的专家经验和反复的试错来验证性能.近年来不断发展的演化神经架构搜索(Evolutionary Neural Architecture Search,ENAS)能够在一定程度上减轻人工设计的负担.然而,即使ENAS方法能够自动地搜索到优秀架构,却因为其巨大的时间和计算资源消耗导致难以被广泛使用.代理模型能够较好地解决这一消耗过大的问题,但是现有的代理模型辅助的演化神经架构搜索并不能充分融合搜索和代理的过程,并且目前代理方法难以准确预测精度相近的网络架构的准确排序关系.同时,现有的代理模型普遍需要大量的架构信息作为训练数据才能获得较好的代理精度,这些特点都导致代理模型难以较好地辅助ENAS,从而制约了ENAS的发展.本文中,我们提出了排序得分预测器辅助的演化神经架构搜索方法(Rank Score Predictorassisted ENAS,RSP-ENAS).在使用本文提出的面向排序得分预测的新型损失函数的情况下,作为得分预测器的多层感知器(Multi-Layer Perceptron,MLP)给出的种群中个体性能得分的排序与他们实际性能的顺序会尽可能保持一致.在使用本方法搜索的过程中,预测获得的得分可以直接被用于精英选择.在搜索阶段中,本文提出了一种两阶段的搜索方法,在搜索的前期使用小种群关注于代理数据集历史信息的积累,在后期着重使用代理模型预测大种群的适应度值.本文中的实验在EvoXBench平台上进行,并且能够在所有的基准数据集上都取得较好的结果,另外我们还在ImageNet数据集上进行了验证.和其他方法相比,本文的方法在NASBench-101空间上能够搜索到最优的架构.在NASBench-201空间的三个数据集上的正确率相较于其他最优方法分别取得了0.35%、1.12%、0.55%的进步.在ImageNet上使用真实数据集进行的实验中,我们的方法获得了2.2%的分类精度的提升.另外,在使用相同数据量的情况下,本文中提出的排序得分预测模型得出的排序结果相较于其他最优方法在K endall’s Tau系数上获得了1.55%的提升.此外,我们还对代理模型中使用的One-hot编码和提出的排序损失进行了验证,从而证明这两项模块对于整体算法的有效性.

关键词：演化计算神经架构搜索遗传算法代理模型排序预测得分预测

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六杆式干草压捆机的参数优化及仿真

浙江理工大学学报（自然科学版） 2012年第2期29卷 208-213页

作者：李殿波蒋鹏鹏罗华赵匀浙江理工大学机械与自动控制学院杭州310018

建立了六杆式压捆机的运动学和动力学模型,用序列求解法对其进行了求解,并验证了建立的模型和求解方法的正确性。基于遗传算法运用Matlab编制了六杆式压捆机压缩机构的优化程序,对各杆件长度进行了优化,获得了最优参数。在相同工况下,... 详细信息

建立了六杆式压捆机的运动学和动力学模型,用序列求解法对其进行了求解,并验证了建立的模型和求解方法的正确性。基于遗传算法运用Matlab编制了六杆式压捆机压缩机构的优化程序,对各杆件长度进行了优化,获得了最优参数。在相同工况下,把曲柄滑块式和六杆式压捆机在Adams环境中的运动学和动力学仿真结果进行了对比,验证了同样工况下六杆式压捆机具有省力的特点。

关键词：六杆式压捆机序列求解法遗传算法动力学测试优化

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重型军用越野汽车涉水通过性分析

专用汽车 2019年第12期 89-93页

作者：王凤杰周广凤蒋鹏鹏中国重汽集团济南特种车有限公司

重型军用越野车涉水深度是其重要的地形通过性性能指标。梳理了国内外针对重型军用越野车涉水方面相关标准要求、试验条件及试验方法,分析了涉水试验的注意事项,为类似试验提供相关标准及措施借鉴。

关键词：军用越野汽车涉水通过性

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数字乡村建设开启智慧养老新模式

中国农业资源与区划 2024年第2期45卷 155-155,169页

作者：蒋鹏华中师范大学信息管理学院

数字惠农，智慧兴村，伴随着数字乡村战略的深入实施，互联网、人工智能与生物技术已全面参与到乡村治理、产业转型和公共服务等领域，农业农村大数据应用场景不断拓展，城乡“数字鸿沟”明显缩小，可以说数字化不但成为增强农业农村现...

数字惠农，智慧兴村，伴随着数字乡村战略的深入实施，互联网、人工智能与生物技术已全面参与到乡村治理、产业转型和公共服务等领域，农业农村大数据应用场景不断拓展，城乡“数字鸿沟”明显缩小，可以说数字化不但成为增强农业农村现代化的重要内驱力，也促使农民生活“加数”改变。养老问题是近年来我国社会经济发展的热点问题，截止2022年末，全国65周岁及以上人口约20978万，占总人口的比重为14.9%，就城乡而言，农村65周岁及以上的人口比重明显高于城市。

关键词：