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新型四元硫族化合物光伏特性的高通量筛选和第一性原理研究

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物理学报 2024年第17期73卷 75-84页

作者：康家兴严全河曹浩宇孟威威徐飞洪峰上海大学理学院上海市高温超导重点实验室上海200444 华南师范大学华南先进光电子研究院广州510006 复旦大学物理系应用表面物理国家重点实验室上海200433

本工作提出了一种对Cu_(2)ZnSnS_(4)中Zn元素异价取代策略,探讨了新型四元硫族化合物A_(2)M_(2)M'Q_(4)(A=Na,K,Rb,Cs,In,Tl;M=Cu,Ag,Au;M'=Ti,Zr,Hf,Ge,Sn;Q=S,Se,Te)作为新型太阳能电池吸收层材料的应用潜力.利用第一性原理高通量计算,评估了1350种A_(2)M_(2)M'Q_(4)化合物热力学稳定性、带隙、光谱极限最大效率和声子色散谱等特性.结果表明,有10种热力学和动力学稳定的候选材料,它们表现出合适的带隙,并展现出高的光吸收性能,光谱极限最大效率的理论值均超过30%.它们的电子结构和光学性质类似于Cu_(2)ZnSnS_(4),有望应用于高效单结薄膜太阳能电池.本文数据集可在https://***/10.57760/sciencedb.j00213.00006中访问获取.

关键词：第一性原理高通量筛选四元硫族化合物光伏应用

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考虑静态端部效应的城轨交通用同心笼次级直线双馈电机矢量控制

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电工技术学报 2024年

作者：葛健包振徐伟唐一融廖凯举高密度电磁动力与系统重点实验室(中国科学院电工研究所) 强电磁技术全国重点实验室(华中科技大学)

同心笼次级直线双馈电机是由同心笼转子无刷双馈电机演变而来的一种新型直线电机，具有功率因数可调、可靠性高、中高速区平均推力下降较小、轨道建设成本较低等优点。然而，因物理结构特殊、工作原理复杂等，迄今对同心笼次级直线双馈... 详细信息

同心笼次级直线双馈电机是由同心笼转子无刷双馈电机演变而来的一种新型直线电机，具有功率因数可调、可靠性高、中高速区平均推力下降较小、轨道建设成本较低等优点。然而，因物理结构特殊、工作原理复杂等，迄今对同心笼次级直线双馈电机的静态端部效应控制方法等研究仍不够深入，严重限制了该类电机的进一步发展和应用。为此，该文提出了一种带静态端部效应补偿的功率绕组电压定向矢量控制策略：首先，分析了静态端部效应作用规律和补偿方法，建立了考虑静态端部效应的三相静止坐标系数学模型和简化的两相旋转坐标系数学模型；然后，推导了功率绕组电压定向条件下的初、次级电流数学关系，实现了电磁推力方程中两套初级绕组的解耦控制；最后，大量的仿真和实验分析表明，新方法可通过静态端部效应补偿有效提升电机驱动性能，实现平稳运行。

关键词：直线双馈电机静态端部效应矢量控制城轨交通

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无刷双馈电机研究综述与展望

电工技术学报 2024年第2期39卷 397-422页

作者：于克训陈曦谢贤飞赵探探潘卫东强电磁技术全国重点实验室(华中科技大学) 武汉430074

无刷双馈电机具有结构可靠、变频器容量小等优势,非常适合灵活运行于防爆、易燃等特殊或极端工况,近年来受到广泛关注。该文根据无刷双馈电机的基本工作原理,明确了该类电机的命名原则与规范名称;总结了现有定转子方案的结构及性能特点... 详细信息

无刷双馈电机具有结构可靠、变频器容量小等优势,非常适合灵活运行于防爆、易燃等特殊或极端工况,近年来受到广泛关注。该文根据无刷双馈电机的基本工作原理,明确了该类电机的命名原则与规范名称;总结了现有定转子方案的结构及性能特点,综合考虑性能指标与结构工艺,提出了转子双套绕组的发展方向;梳理了无刷双馈电机的稳态等效电路模型及基于各类数学模型的优化设计方法,针对现存难以完整考虑不同转速工况性能的不足,阐明了利用新型同步-异步相串联等效电路进行优化设计的思路;对比分析了经典及新近出现的无刷双馈电机控制系统拓扑和控制策略特点,面向典型电动、发电工况建立了完整的电机及控制系统。最后,对无刷双馈电机的上述理论研究问题及工业应用的发展方向进行了总结阐述,为该类电机的深入研究及加快推广应用提供参考和指导。

关键词：无刷双馈电机命名原则定转子方案等效电路优化设计控制系统

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高温超导磁力传动的发展现状及前景

中国材料进展 2024年第6期43卷 503-512页

作者：艾立旺方敬磊陈帅靖立伟许孝卓河南理工大学电气工程与自动化学院河南焦作454003 郑州工商学院工学院河南郑州450018 中国科学院电工研究所应用超导重点实验室北京100190

鉴于高温超导材料具有高载流、强捕获磁场特性与迈斯纳效应,将高温超导材料应用于磁力传动装置,可在实现无接触转矩传输的同时,显著提高转矩密度、传动效率等性能。国内外已开展高温超导磁力传动的理论与应用研究工作,并取得了相应的进... 详细信息

鉴于高温超导材料具有高载流、强捕获磁场特性与迈斯纳效应,将高温超导材料应用于磁力传动装置,可在实现无接触转矩传输的同时,显著提高转矩密度、传动效率等性能。国内外已开展高温超导磁力传动的理论与应用研究工作,并取得了相应的进展。以高温超导磁力耦合器和高温超导磁齿轮为研究对象,通过调研国内外相关文献,从结构及原理、建模与分析两方面综述高温超导材料在磁力传动领域的研究现状。在此研究基础上,进一步探讨高温超导磁力传动研究在创新拓扑结构设计、冷却与供电、超导磁体交流损耗、复杂传输特性的多目标优化所面临的问题及未来发展前景。

关键词：高温超导磁力传动转矩传输磁力耦合器磁齿轮

考虑岩体破坏分区的岩石爆破爆炸荷载历程研究

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爆炸与冲击 2024年第3期44卷 169-184页

作者：孙鹏昌杨广栋卢文波范勇孟海利薛里中国铁道科学研究院集团有限公司铁道建筑研究所北京100081 三峡大学湖北省水电工程施工与管理重点实验室湖北宜昌443002 武汉大学水资源工程与调度全国重点实验室湖北武汉430072

针对岩石爆破爆炸荷载历程中未联合考虑岩石爆破动态过程和炮孔周围岩体破坏分区的不足,开展了考虑岩体破坏分区的岩石爆破爆炸荷载历程及其适用性研究。联合岩石爆破动态过程和岩体破坏分区的理论解,推导了考虑岩体破坏分区的岩石爆破... 详细信息

针对岩石爆破爆炸荷载历程中未联合考虑岩石爆破动态过程和炮孔周围岩体破坏分区的不足,开展了考虑岩体破坏分区的岩石爆破爆炸荷载历程及其适用性研究。联合岩石爆破动态过程和岩体破坏分区的理论解,推导了考虑岩体破坏分区的岩石爆破爆炸荷载理论公式,比较了考虑岩体破坏分区的岩石爆破爆炸荷载历程与实测炮孔爆炸压力曲线,开展了单孔爆破现场试验和相应条件下3种爆炸荷载工况的数值模拟,并对爆破振动现场实测和数值模拟结果进行了对比。研究结果表明:考虑岩体破坏分区的爆炸荷载历程包括上升段和衰减段Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ,上升段持续时间极短,衰减段持续时间较长且主要由填塞情况控制;考虑岩体破坏分区的爆炸荷载历程理论计算结果与实测炮孔爆炸压力曲线的变化趋势一致,验证了考虑岩体破坏分区的岩石爆破爆炸荷载理论公式的可靠性;考虑岩体破坏分区的爆炸荷载工况下,单孔爆破振动波形的数值模拟结果与现场实测结果的主要特征一致,该荷载工况下质点峰值振速计算结果与现场实测值偏差率最小,绝大部分在7%以内,表明了其应用于数值模拟的优越性;考虑岩体破坏分区的爆炸荷载可随岩石爆破系统条件的变化而动态调整,其可靠性好、适应性强、应用效果佳。

关键词：岩石爆破爆炸荷载理论公式破坏分区破岩过程

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用于高功率微波器件的传导冷高温磁体研制

强激光与粒子束 2024年第1期36卷 76-83页

作者：徐策刘辉刘建华戴银明陈顺中程军胜王秋良霍少飞史彦超黄慧杰中国科学院电工研究所应用超导重点实验室北京100190 西北核技术研究所先进高功率微波技术重点实验室西安710024

为了利于高功率微波系统的紧凑化和小型化,降低系统能耗,对产生引导磁场的超导磁体系统进行了研究设计。超导磁体使用稀土钡铜氧化物线饼组成。低温系统采用4台小型风冷式斯特林制冷机对超导磁体冷却。为了适用于车载环境并降低漏热,采... 详细信息

为了利于高功率微波系统的紧凑化和小型化,降低系统能耗,对产生引导磁场的超导磁体系统进行了研究设计。超导磁体使用稀土钡铜氧化物线饼组成。低温系统采用4台小型风冷式斯特林制冷机对超导磁体冷却。为了适用于车载环境并降低漏热,采用了一种非金属材料的新型锥体结构作为磁体的承载结构,并通过仿真分析了一般的车载环境下的磁体结构承载情况。整个高温超导磁体工作温区为40~50 K,达到目标场时的通电电流为77.49 A,均匀区场强达到4 T。整个系统能耗较传统技术降低80%。通过实验测试出高温超导磁体的温度运行上限为48.9 K。

关键词：高功率微波稀土钡铜氧材料高温超导磁体传导冷却车载

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基于无透镜散斑图像编码的集成式光谱检测

红外与激光工程 2024年第3期53卷 175-183页

作者：周天彪黄思远文龙陈沁暨南大学物理与光电工程学院纳米光子学研究院广东省纳米光学操控重点实验室广东广州511443

近年来,片上光谱检测技术由于其优异的集成特性在各种应用中引起了广泛的关注。得益于集成在各类便携式平台的低成本图像传感器,与波长相关的图像编码技术成为一种新兴的集成式光谱检测方法。为了准确地对图像中的光谱信息进行解码,通... 详细信息

近年来,片上光谱检测技术由于其优异的集成特性在各种应用中引起了广泛的关注。得益于集成在各类便携式平台的低成本图像传感器,与波长相关的图像编码技术成为一种新兴的集成式光谱检测方法。为了准确地对图像中的光谱信息进行解码,通常需要物镜和较大的工作距离,这些都不可避免地增加了光学系统的复杂性和整个检测系统的尺寸。文中提出了一种基于卷积神经网络算法的新型散斑图像编码技术,通过将纳米散射结构直接集成到图像传感器表面进行散斑成像,实现了无需光学镜头的片上集成式光谱检测功能。这种高集成、低成本的光谱检测方法和器件利用先进算法克服了有限硬件资源造成的弱光谱检测能力,有望在现场快检和分布式传感网络等领域得到应用。

关键词：显微光谱仪图像编码散射深度学习

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低维半导体微纳激光研究进展

中国激光 2024年第11期51卷 454-473页

作者：董红星常浩高新宇刘靓成浩东李欣洁于珂中国科学院上海光学精密机械研究所强激光材料重点实验室上海201800 国科大杭州高等研究院物理与光电工程学院浙江杭州310024

半导体微纳激光是纳米技术与纳米光子学交叉研究的前沿领域之一。利用光波长量级的光学谐振腔在光泵浦或电激励下实现激光输出,具有物理尺寸小、可高度集成、低阈值以及低功耗等优点。在未来光子器件、光学集成、光通信以及激光显示等... 详细信息

半导体微纳激光是纳米技术与纳米光子学交叉研究的前沿领域之一。利用光波长量级的光学谐振腔在光泵浦或电激励下实现激光输出,具有物理尺寸小、可高度集成、低阈值以及低功耗等优点。在未来光子器件、光学集成、光通信以及激光显示等领域具有广泛的应用前景。探讨了低维半导体微纳激光领域所取得的成果与研究进展,并对基于新型钙钛矿材料的微纳激光研究进行了总结概述,最后对低维微纳激光的发展前景进行了展望。

关键词：光学谐振腔钙钛矿材料微纳激光超快光学片上集成

计算偏振彩色傅里叶叠层成像:散射光场偏振特性的复用技术

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物理学报 2024年第12期73卷 180-189页

作者：相萌何飘王天宇袁琳邓凯刘飞邵晓鹏西安电子科技大学光电工程学院西安710071 西安市计算成像重点实验室西安710071 中国科学院空间精密测量技术重点实验室西安710119 西安电子科技大学杭州研究院杭州311200

针对目前透过散射介质成像技术中宽谱导致目标信息被淹没于背景干扰中,且散射对波长的敏感性使得频谱信息混叠产生的色彩畸变严重,无法实现彩色超分辨率成像的问题,提出了基于散射光场偏振信息复用的计算偏振彩色傅里叶叠层成像技术.该... 详细信息

针对目前透过散射介质成像技术中宽谱导致目标信息被淹没于背景干扰中,且散射对波长的敏感性使得频谱信息混叠产生的色彩畸变严重,无法实现彩色超分辨率成像的问题,提出了基于散射光场偏振信息复用的计算偏振彩色傅里叶叠层成像技术.该技术深入地分析散射场的强度及偏振分布特性,综合利用散射场中目标与背景干扰的偏振信息差异性和唯一性表征,结合光场的偏振共模抑制特性和偏振的波长相关性,分通道实现宽谱散射场中的背景干扰信息和目标信息的有效分离.此外,深度挖掘散射光场中频谱信息的差异性,利用傅里叶叠层技术实现散射光场频谱信息拼接,进而获得透过散射介质的彩色高分辨率成像效果.实验结果表明,该方法不仅能够实现透过散射介质的超分辨率重建,而且偏振信息的复用对于谱宽造成的信号混叠有明显的抑制作用,大幅提升了重建图像的信噪比和对比度,抑制了色彩畸变,在未来的透过散射介质成像具有良好的应用前景.

关键词：散射偏振超分辨率傅里叶叠层计算成像