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超快激光在铌酸锂内部诱导微纳光子结构研究进展

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激光与光电子学进展 2024年

作者：张博王梓权王卓邱建荣浙江大学光电科学与工程学院

铌酸锂晶体（LN）凭借优异的光学特性，已经成为构建新一代集成光电器件和光学系统的关键性基础材料。基于强场-物质相互作用的超快激光选择性材料修饰技术使得在三维空间中按需创建LN基功能化微结构成为可能，为探索LN光子学、发展LN... 详细信息

铌酸锂晶体（LN）凭借优异的光学特性，已经成为构建新一代集成光电器件和光学系统的关键性基础材料。基于强场-物质相互作用的超快激光选择性材料修饰技术使得在三维空间中按需创建LN基功能化微结构成为可能，为探索LN光子学、发展LN先进加工技术、构建集成光子器件和光学系统提供了有力的工具。本文聚焦近年来国内外研究团队所取得的重要进展，从超快激光修饰LN基本原理出发，重点介绍了超快激光在LN内部诱导微纳光子结构的新现象、新机制和新应用，包括超快激光直写光波导、制备非线性光子晶体、操控铁电畴、多维光存储等前沿领域的最新成果。最后，对超快激光赋能LN光子学进行了展望。

关键词：超快激光激光诱导铌酸锂光子结构

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基于Sobel滤波的光存储图像检测算法

激光与光电子学进展 2024年

作者：王梓权张博王卓邱建荣现代光学仪器国家重点实验室浙江大学光电工程学院

随着人工智能、5G通信等新一代信息技术的蓬勃发展，对于大规模数据的高效低能耗保存是大势所趋，光存储因其存储容量大、寿命长等优势被广泛关注。作为数据保存的重要环节之一，数据提取所用算法直接影响读取误码率和数据识别速度。为... 详细信息

随着人工智能、5G通信等新一代信息技术的蓬勃发展，对于大规模数据的高效低能耗保存是大势所趋，光存储因其存储容量大、寿命长等优势被广泛关注。作为数据保存的重要环节之一，数据提取所用算法直接影响读取误码率和数据识别速度。为了进一步提高光存储数据读取准确率和速度，本文提出一种基于Sobel滤波的多维光存储数据读取的图像检测算法。该方法通过Sobel滤波和二维滤波对照片进行预处理，抑制多维光存储中相邻数据层的层间串扰，利用连通区域和归类算法绘制点阵网格，通过分析单个网格的复数图像特征识别数据。经实验验证，该方法能够将多维光存储误码率降低至0.3%，提高数据读取准确率和识别速度，在光存储和图像识别领域具有重要的应用价值。

关键词：多维光存储数据读取 Sobel滤波图像检测

超快激光在铌酸锂内部诱导微纳光子结构研究进展(特邀)

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激光与光电子学进展 2024年第1期61卷 294-307页

作者：张博王梓权王卓邱建荣浙江大学光电科学与工程学院浙江杭州310027

铌酸锂晶体(LN)凭借优异的光学特性,已经成为构建新一代集成光电器件和光学系统的关键性基础材料。基于强场-物质相互作用的超快激光选择性材料修饰技术使得在三维空间中按需创建LN基功能化微结构成为可能,为探索LN光子学、发展LN先进... 详细信息

铌酸锂晶体(LN)凭借优异的光学特性,已经成为构建新一代集成光电器件和光学系统的关键性基础材料。基于强场-物质相互作用的超快激光选择性材料修饰技术使得在三维空间中按需创建LN基功能化微结构成为可能,为探索LN光子学、发展LN先进加工技术、构建集成光子器件和光学系统提供了有力的工具。本文聚焦近年来国内外研究团队所取得的重要进展,从超快激光修饰LN基本原理出发,重点介绍了超快激光在LN内部诱导微纳光子结构的新现象、新机制和新应用,包括超快激光直写光波导、制备非线性光子晶体、操控铁电畴、多维光存储等前沿领域的最新成果。最后,对超快激光赋能LN光子学进行了展望。

关键词：超快激光激光诱导铌酸锂光子结构

贴片式圆盘定子多自由度超声电机的设计与实验研究

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中国机械工程 2024年

作者：潘志泳王亮金家楣邱建敏冯浩人南京航空航天大学航空航天结构力学及控制国家重点实验室

多自由度超声电机普遍存在定位精度低、结构尺寸大和预压力难以施加等问题，限制了其在空间光学驱动系统中的应用。为了解决上述问题，提出了一种新型贴片式圆盘定子多自由度超声电机。利用两片压电陶瓷片激励圆盘定子的一种轴向对称面... 详细信息

多自由度超声电机普遍存在定位精度低、结构尺寸大和预压力难以施加等问题，限制了其在空间光学驱动系统中的应用。为了解决上述问题，提出了一种新型贴片式圆盘定子多自由度超声电机。利用两片压电陶瓷片激励圆盘定子的一种轴向对称面外弯曲模态和两种正交轴向弯曲模态，并通过三种模态的相互耦合，在圆盘定子的驱动面上产生分别绕x、y和z轴的椭圆运动。首先，使用有限元方法验证了圆盘定子的工作原理并确定其几何尺寸。然后，制作了圆盘定子并测试其阻抗特性和振动特性，以验证所提出的工作原理的正确性。最后，组装了多自由度超声电机原理样机，并对其机械输出特性进行了实验评估。实验结果表明，原理样机的启/停响应时间均在20 ms以内，角位移分辨率均优于30 μrad，具有响应迅速和定位精度高的优点。

关键词：超声电机多自由度模态耦合圆盘定子预压力结构

热效应作用下S波入射弹性地基自由场地地震响应研究

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振动与冲击 2024年第10期43卷 114-122页

作者：杨奕琪马强青海大学土木工程学院西宁810016 青海省建筑节能材料与工程安全重点实验室西宁810016

基于热弹性介质中波的传播理论,建立了平面S波入射下弹性地基自由场地模型,采用亥姆霍兹矢量分解原理,对热效应作用下弹性地基自由场地中的波场进行分析,获得了热效应作用下平面S波入射弹性地基自由场地地震地面运动的解析解答。通过数... 详细信息

基于热弹性介质中波的传播理论,建立了平面S波入射下弹性地基自由场地模型,采用亥姆霍兹矢量分解原理,对热效应作用下弹性地基自由场地中的波场进行分析,获得了热效应作用下平面S波入射弹性地基自由场地地震地面运动的解析解答。通过数值计算,分析了热传导系数、介质温度、热膨胀系数等热物性参数对弹性地基自由场地地震地面运动所产生的影响规律。研究结果表明:考虑热效应和不考虑热效应的两种理论模型下所得到的水平和竖向位移放大系数有着明显差异;地表水平和竖向位移放大系数以及相应的加速度随着热膨胀系数和介质温度的增大而增大;热传导系数和热通量相位延迟对地表位移放大系数和加速度的影响较小;随着入射波频率的增大,地表位移放大系数和加速度均逐渐增大。

关键词：热弹性介质热效应自由场地地震地面运动平面S波

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随机切换拓扑下无人机集群预设时间跟踪控制

航空学报 2024年

作者：马骥陈向勇温广辉程龙邱建龙临沂大学自动化与电气工程学院东南大学数学学院

针对具有随机切换通信拓扑结构的二阶固定翼无人机集群系统的跟踪控制问题，提出了一种分布式预设时间自适应滑模控制方法。首先，建立了固定翼无人机集群的三自由度数学模型，并将其转化为带有扰动的二阶积分器模型。基于上述所建立的... 详细信息

针对具有随机切换通信拓扑结构的二阶固定翼无人机集群系统的跟踪控制问题，提出了一种分布式预设时间自适应滑模控制方法。首先，建立了固定翼无人机集群的三自由度数学模型，并将其转化为带有扰动的二阶积分器模型。基于上述所建立的模型，选择了一个合适的滑模面，并在此基础上设计了分布式预设时间跟踪控制器，考虑到无人机集群系统在飞行过程中面临的干扰问题，提出了自适应控制策略来对其进行处理。此外，本文引用了一个预设时间定理，并通过李雅普诺夫稳定性理论证明了该二阶无人机系统可以在预设时间内达到稳定。最后，通过数值仿真验证了本文所提出的随机切换拓扑下固定翼无人机集群系统的跟踪控制策略具有可行性。

关键词：无人机预设时间稳定分布式跟踪控制滑模控制随机切换拓扑

小样本学习技术在新型电力系统中的应用与挑战

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电力系统自动化 2024年第6期48卷 74-82页

作者：贺兴潘美琪艾芊电力传输与功率变换控制教育部重点实验室(上海交通大学) 上海市200240 上海交通大学国家电投智慧能源创新学院上海市200240

数据驱动已成为新型电力系统建设及其数字化转型的核心范式,相关算法在负荷预测、状态检修、多主体调控等多项业务中展现出优越的工程效果与应用潜力。然而,实际工程数据往往面临着样本不足、样本不平衡等问题,制约了数据驱动算法的最... 详细信息

数据驱动已成为新型电力系统建设及其数字化转型的核心范式,相关算法在负荷预测、状态检修、多主体调控等多项业务中展现出优越的工程效果与应用潜力。然而,实际工程数据往往面临着样本不足、样本不平衡等问题,制约了数据驱动算法的最终效果。因此,需要借助小样本学习来应对这一挑战。文中从数据、特征、模型3个层面探究了小样本学习技术,综述并分析了相关技术在场景生成、故障诊断、电力系统暂态稳定评估等业务的应用现状,并进一步指出小样本学习技术在新型电力系统中所面临的不足与挑战。

关键词：小样本学习数据驱动生成模型迁移学习

基于知识图谱推理的热轧带钢产品质量缺陷追溯

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计算机集成制造系统 2024年第3期30卷 1105-1114页

作者：张佳琪凌卫青同济大学电子与信息工程学院CIMS研究中心上海201804

热轧带钢生产面临多工况、机理复杂、工艺参数繁多等问题,造成专家很难及时有效给出生产中导致质量缺陷的原因。由此提出一种基于知识图谱推理的质量缺陷追溯方法。首先通过可解释方法SHAP实现对随机森林模型预测结果的解释,并通过知识... 详细信息

热轧带钢生产面临多工况、机理复杂、工艺参数繁多等问题,造成专家很难及时有效给出生产中导致质量缺陷的原因。由此提出一种基于知识图谱推理的质量缺陷追溯方法。首先通过可解释方法SHAP实现对随机森林模型预测结果的解释,并通过知识图谱将数据挖掘结果与工艺机理、专家经验等知识进行融合,进一步将图谱中表示工艺参数与质量参数依赖关系的子图映射到贝叶斯网络,推断不同工艺参数导致产品质量缺陷的后验概率。实际生产数据验证表明,针对不同生产工况,该方法能有效识别各个批次中导致质量缺陷的工艺参数,表现出良好识别率。

关键词：热轧带钢质量缺陷知识图谱可解释人工智能贝叶斯网络

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Chinese Journal of Catalysis 2024年第6期61卷 111-134页

作者：王凯琪何益明浙江师范大学物理与电子信息工程学院浙江金华321004

压电催化技术是一种新兴的催化方法,能够有效地将清洁、丰富的机械能(如水流动能、潮汐能和风能)转化为化学能,在化学催化领域展现出显著潜力,为环境修复和能源管理提供可持续的解决方案.金属钛酸盐因其良好的压电响应、环保特性和成本... 详细信息

压电催化技术是一种新兴的催化方法,能够有效地将清洁、丰富的机械能(如水流动能、潮汐能和风能)转化为化学能,在化学催化领域展现出显著潜力,为环境修复和能源管理提供可持续的解决方案.金属钛酸盐因其良好的压电响应、环保特性和成本效益,在压电催化领域备受关注.然而,压电催化活性的不足限制了其实际应用.为克服这一挑战,提高机械能响应效率和减少能量转换过程中的损失成为关键.研究人员通常从两个核心策略出发:一是优化压电性能,二是调控载流子传输.深入理解这些策略在提高压电催化活性中的核心作用,对于设计高效压电催化剂并推动压电催化技术发展具有重要意义.本文系统地总结了金属钛酸盐的分类、合成方法和设计策略.首先,根据其在压电催化中的应用,将金属钛酸盐分为单金属钙钛矿钛酸盐、多金属钙钛矿钛酸盐和层状类钙钛矿钛酸盐,并从结构角度揭示了其压电特性的起源.其次,概述了金属钛酸盐的主要制备方法,包括水热法、固态反应法、熔盐法和静电纺丝法,并从提升催化性能角度比较了它们的优缺点.在金属钛酸盐的设计策略部分,探讨了构建准同型相界、应变工程、居里点控制、外场诱导极化和定向晶体生长等方法对改善压电性能的可行性.特别是,构建准同型相界和采用外场诱导极化,可以分别降低极化旋转的能垒和诱导宏观极化,在提升金属钛酸盐压电催化性能方面表现出显著效果.此外,还强调了助催化剂负载、碳材修饰和半导体异质结构在促进载流子分离中的重要作用.其中,空间分离的助剂修饰能够较大程度地提高载流子的分离效率,进而显著增强压电催化性能.最后,本文对基于金属钛酸盐的压电催化剂的技术发展进行了展望,旨在推动压电催化剂的合理设计和实际应用.具体建议包括:(1)规范压电催化性能评价体系,以实现不同系统间催化剂性能的统一、合理评价;(2)综合评估影响压电催化的因素,寻求最优解,并加强多种策略的耦合设计;(3)加强有限元模拟和密度泛函理论等理论支撑,开发应用原位技术,以深入探究压电效应在催化过程中的具体贡献,加深对压电催化机理的理解;(4)发展基于低速搅拌、水冲洗、机械刷等微弱动力的压电催化技术,并设计对低频机械能敏感的新型催化剂,以适应自然界的能量条件;(5)研究宏观支撑的压电催化剂设计,以提高在应力条件下的稳定性,同时增强可持续利用性;(6)耦合其他先进的氧化工艺,以加速活性物质的生产.综上,本文聚焦环境修复和能源应用,深入分析了从压电特性改善和载流子运输调节两个角度出发的多种策略在提升金属钛酸盐压电催化性能中的关键作用,并对该领域的未来发展趋势和面临的挑战进行了展望.本文旨在为高效压电催化剂的设计提供参考和借鉴.

关键词：压电催化金属钛酸盐增强策略压电响应载流子传输