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相位敏感飞秒和频光谱技术及在高分子表界面表征的应用

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高分子材料科学与工程 2024年第4期40卷 111-118页

作者：王子云李柏霖安徽大学物质科学与信息技术研究院安徽合肥230601 中国科学院合肥物质科学研究院强磁场科学中心安徽合肥230031

高分子材料表面是表界面科学的一个重要研究领域。然而,从分子水平上对高分子薄膜表面进行原位无损精准探测仍具有挑战性。文中自主研发了表界面敏感的共线相位敏感飞秒和频光谱,其具有分子绝对取向结构的分辨能力、高的相位稳定性和信... 详细信息

高分子材料表面是表界面科学的一个重要研究领域。然而,从分子水平上对高分子薄膜表面进行原位无损精准探测仍具有挑战性。文中自主研发了表界面敏感的共线相位敏感飞秒和频光谱,其具有分子绝对取向结构的分辨能力、高的相位稳定性和信噪比以及弱表面信号的探测能力。本系统采用35fs的宽频红外激光,一次数据采集具有较宽的光谱测试范围。将此系统应用到聚甲基丙烯酸甲酯(PMMA)、聚苯乙烯(PS)和聚己二酰己二胺(尼龙6/6)高分子薄膜表面的精准结构(绝对取向结构)的探测。结果表明,PMMA的酯甲基、PS的侧基苯环以及尼龙6/6的N—H基团在表面上有序取向且朝向空气一侧,其他基团在表面上相对无序取向或者倾向于平躺于表面上。文中开发了相位敏感飞秒和频光谱,并将其应用到了高分子薄膜表面领域,对高分子薄膜表面精准结构的认识以及表面性能的优化具有十分重要的意义。

关键词：相位敏感和频光谱高分子薄膜表界面

机载光纤式成像差分吸收光谱仪测量区域大气污染应用研究

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光谱学与光谱分析 2024年第2期44卷 310-317页

作者：张晓莉王煜奚亮周海金常振司福祺安徽大学物质科学与信息技术研究院安徽合肥230031 中国科学院合肥物质科学研究院安徽光学精密机械研究所环境光学与技术重点实验室安徽合肥230031

我国大气污染呈现出区域性和复杂性等特性,开展污染气体区域分布的立体监测,能够及时了解大气环境现状、研究分析影响大气质量的各种因素,指导大气污染控制措施。机载成像差分吸收光谱仪,是目前有效的污染气体区域分布遥感手段之一。该... 详细信息

我国大气污染呈现出区域性和复杂性等特性,开展污染气体区域分布的立体监测,能够及时了解大气环境现状、研究分析影响大气质量的各种因素,指导大气污染控制措施。机载成像差分吸收光谱仪,是目前有效的污染气体区域分布遥感手段之一。该技术观测区域大,覆盖率高,最终可提供精细化的污染气体区域分布资料,实现污染分布及传输的可视化探测。以往机载成像差分吸收光谱仪采用整体式设计,需要占用飞机光学观察窗口,航空搭载需求苛刻、应用受限。为此提出了光纤式机载成像差分吸收光谱仪,采用光纤束传输方式,安装过程中对飞机改装需求小,极大的便利了机上安装和调试,适应了适航设备认证需求。该系统采用特制多芯光纤束结合Littow-offner结构光谱成像系统,具有光谱成像分辨率高、大视场、结构紧凑等优点。在此详细介绍了该设备性能参数,并利用该系统在芜湖市周边开展了区域污染遥感应用。应用过程中,针对光纤式成像差分吸收光谱仪,提出了数据处理算法。对采集到的太阳散射光谱进行反演得到污染气体的斜柱浓度,并利用大气传输模型计算大气质量因子,实现垂直柱浓度转化。最后结合飞机姿态位置信息,快速获取了芜湖市区及其周边上空的NO_(2)、SO_(2)的浓度分布,并进行了区域内污染源快速定位和传输过程分析。从反演结果来看,本次实验NO_(2)垂直柱浓度在实验区域存在4个高值点,SO_(2)垂直柱浓度在实验区域存在2个高值点,高值点附近均存在重工企业,结果与实际情况相符。并结合卫星数据评估二者交叉校验精度,二者呈现正相关,相关性系数为0.77。应用效果验证了光纤式成像差分吸收光谱仪的方案可行性,可为大气污染气体航空遥感技术推广提供参考,同时弥补了地面站点监测在空间尺度上以及卫星遥感在时间尺度上的不足。

关键词：机载成像差分吸收光谱仪二氧化氮二氧化硫污染气体二维分布

2.94μm LiNbO_(3)声光调Q Er:YAG激光输出脉冲特性

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物理学报 2024年第4期73卷 186-191页

作者：王滔宁姜玲玲程庭清王礼江海河中国科学院合肥物质科学研究院健康与医学技术研究所合肥230031 中国科学技术大学合肥230026 中国科学院合肥物质科学研究院安徽光学精密机械研究所合肥230031

2.94μm纳秒铒激光是宽调谐中红外激光和临床医疗研究中重要的固体激光源.本文研制了新型LiNbO_(3)声光调Q Er:YAG激光器,研究了20 Hz重复频率下不同调Q延迟时间和耦合腔镜反射率对激光输出脉冲特性的影响规律.根据测量激光器的热透镜... 详细信息

2.94μm纳秒铒激光是宽调谐中红外激光和临床医疗研究中重要的固体激光源.本文研制了新型LiNbO_(3)声光调Q Er:YAG激光器,研究了20 Hz重复频率下不同调Q延迟时间和耦合腔镜反射率对激光输出脉冲特性的影响规律.根据测量激光器的热透镜焦距设计了凹凸谐振腔补偿热透镜效应,获得了激光单脉冲能量为34.68 mJ、脉冲宽度为119.9 ns的调Q输出,相应的峰值功率为289.24 kW,与平平腔相比输出能量提高了2.09倍.据我们所知,这是目前声光调Q Er:YAG激光器中获得的最高能量,可为进一步研究宽调谐中红外激光技术提供新的手段.

关键词：固体激光器 Er:YAG LiNbO_(3)声光调Q开关

基于符号回归方法探索磁性斯格明子结构近似解析式

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基于反射点源的光学遥感卫星像点提取及精度验证

物理学报 2024年第1期73卷 43-50页

作者：史猛王伟伟杜海峰中国科学院合肥物质科学研究院强磁场科学中心合肥 230031 中国科学技术大学合肥 230026 安徽大学物质科学与信息技术研究院合肥 230601 中国科学院合肥物质科学研究院强磁场科学中心合肥 230031

磁性斯格明子是一种非平庸的拓扑磁结构,它能够在具有Dzyaloshinskii-Moriya(DM)相互作用的手性磁体中稳定存在,其静态以及动态特性与其结构特征息息相关.然而,一般情况下斯格明子结构解析式并不存在.因此,许多研究者给出了近似解析式.... 详细信息

磁性斯格明子是一种非平庸的拓扑磁结构,它能够在具有Dzyaloshinskii-Moriya(DM)相互作用的手性磁体中稳定存在,其静态以及动态特性与其结构特征息息相关.然而,一般情况下斯格明子结构解析式并不存在.因此,许多研究者给出了近似解析式.本文介绍了使用符号回归算法探索磁性斯格明子结构解析式的新方法,在考虑DM相互作用和外部磁场对磁性斯格明子结构的影响下,使用符号回归算法得到了两个较为合适的近似解析式,其适用范围与占主导地位的相互作用有关.研究结果验证了符号回归算法在探索磁性斯格明子结构解析式的强大能力,为磁结构的解析式探索提供了新思路.

关键词：磁性斯格明子符号回归磁性斯格明子结构 Dzyaloshinskii-Moriya相互作用

来源：博看期刊评论

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光学学报 2024年第6期44卷 353-361页

作者：王强徐伟伟司孝龙李鑫杨宝云张黎明安徽大学物质科学与信息技术研究院安徽合肥230601 中国科学院合肥物质科学研究院通用光学定标与表征技术重点实验室安徽合肥230031

定标自动化水平与像点提取精度是光学遥感卫星在轨几何定标效率及精度提升的关键因素。提出一种以轻小型、自动化的反射点源为地面控制点的高精度像点提取方法,匹配参数化模型拟合获取点源像点坐标,并利用有理函数模型进行精度验证。在... 详细信息

定标自动化水平与像点提取精度是光学遥感卫星在轨几何定标效率及精度提升的关键因素。提出一种以轻小型、自动化的反射点源为地面控制点的高精度像点提取方法,匹配参数化模型拟合获取点源像点坐标,并利用有理函数模型进行精度验证。在轨实验结果初步表明,与模板匹配法等常规方法相比,反射点源法提取的像点坐标精度优于0.05 pixel,经有理函数模型验证,像点定位精度优于0.05 pixel。反射点源不仅能够实现高精度的像点提取,还能够实现光学遥感卫星在轨几何辐射综合定标,对提高我国遥感测绘精度和定标自动化水平有重要意义。

关键词：几何定标像点提取反射点源精度验证有理函数模型

气溶胶粒子相有机物在线检测的空气动力学透镜-质子转移反应质谱装置研制

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质谱学报 2024年第5期45卷 624-630页

作者：李艳文鲍珣丁月婷梁渠张强领陆燕夏磊刘亚伟邹雪黄超群沈成银储焰南安徽大学安徽合肥230039 中国科学院合肥物质科学研究院健康与医学技术研究所医学物理与技术安徽省重点实验室安徽合肥230031

针对气溶胶粒子相有机物的在线检测分析,设计加工了一套空气动力学透镜进样系统。该进样系统主要由1个用于气相有机物去除的气相剥蚀模块、1个用于颗粒聚焦富集的空气动力学透镜模块和1个用于粒子相有机物提取的热解吸模块组成。气相剥... 详细信息

针对气溶胶粒子相有机物的在线检测分析,设计加工了一套空气动力学透镜进样系统。该进样系统主要由1个用于气相有机物去除的气相剥蚀模块、1个用于颗粒聚焦富集的空气动力学透镜模块和1个用于粒子相有机物提取的热解吸模块组成。气相剥蚀模块的气相有机物去除率可达98.89%,295~375 nm粒径范围内颗粒物的透过率为75.16%~91.15%。模拟结果表明,在所设计的空气动力学透镜中,0.36~6.0μm粒径范围内颗粒物的透过率可达90%以上。将本研究设计的进样系统与实验室自制的质子转移反应质谱仪联用,研制了1套空气动力学透镜-质子转移反应质谱装置,并通过模拟气溶胶样品(α-蒎烯和臭氧反应的产物)的检测,证实了该装置可实现亚微米至几微米级粒子相上有机物的在线检测。

关键词：气溶胶粒子相有机物空气动力学透镜质子转移反应质谱(PTR-MS) 实时检测

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融合潜在结构与语义信息的多模态推荐方法

模式识别与人工智能 2024年第3期37卷 231-241页

作者：张晓明梁正光姚昌瑀李肇星安徽大学物质科学与信息技术研究院合肥230601

多模态推荐系统旨在利用文本、视觉等多模态信息提高推荐性能,但系统通常将多模态的语义信息融入物品表示中,或利用多模态特征挖掘潜在结构,未充分利用两者之间的关联.因此,文中提出融合潜在结构与语义信息的多模态推荐方法.基于用户历... 详细信息

多模态推荐系统旨在利用文本、视觉等多模态信息提高推荐性能,但系统通常将多模态的语义信息融入物品表示中,或利用多模态特征挖掘潜在结构,未充分利用两者之间的关联.因此,文中提出融合潜在结构与语义信息的多模态推荐方法.基于用户历史行为和多模态特征,构建用户-用户和物品-物品图,挖掘潜在结构,构建用户-物品二部图,学习用户历史行为,并利用图卷积神经网络学习不同图的拓扑结构.为了更好地融合潜在结构和语义信息,利用对比学习,对齐学得潜在结构的物品表示与其多模态原始特征.在3个数据集上的评估实验验证文中方法的有效性.

关键词：推荐系统多模态推荐系统对比学习图神经网络

基于BERT和CNN的致病剪接突变预测方法

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模式识别与人工智能 2024年第2期37卷 181-190页

作者：宋程程赵依然李晓艳夏俊峰安徽大学物质科学与信息技术研究院合肥230601

遗传诊断中的一个关键挑战是评估与剪接相关的致病遗传突变.现有致病剪接突变预测工具大多基于传统的机器学习方法,主要依赖人工提取的剪接特征,从而限制预测性能的提升,尤其对于非经典剪接突变,性能较差.因此,文中提出基于BERT(Bidirec... 详细信息

遗传诊断中的一个关键挑战是评估与剪接相关的致病遗传突变.现有致病剪接突变预测工具大多基于传统的机器学习方法,主要依赖人工提取的剪接特征,从而限制预测性能的提升,尤其对于非经典剪接突变,性能较差.因此,文中提出基于BERT(Bidirectional Encoder Representations from Transformers)和CNN(Convolutional Neural Network)的致病剪接突变预测方法(BERT and CNN-Based Deleterious Splicing Mutation Prediction Method,BCsplice).BCsplice中BERT模块可全面提取序列的上下文信息,与提取局部特征的CNN结合后,可充分学习序列的语义信息,预测剪接突变致病性.非经典剪接突变的影响往往更依赖序列上下文的深层语义信息,通过CNN将BERT的多级别语义信息进行组合提取,可获得丰富的信息表示,有助于识别非经典剪接突变.对比实验表明BCsplice性能较优,尤其是在非经典剪接区表现出一定性能优势,有助于识别致病剪接突变和临床遗传诊断.

关键词：致病剪接突变深度学习预测模型致病性预测

热键合、凹端面及晶体棒直径对Er∶YSGG中红外激光性能的影响

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光谱学与光谱分析 2024年第2期44卷 571-579页

作者：程毛杰董昆鹏胡伦珍张会丽罗建乔权聪韩志远孙敦陆中国科学技术大学安徽合肥230026 中国科学院合肥物质科学研究院安徽光学精密机械研究所安徽合肥230031 安徽大学安徽合肥230601 安徽省先进激光技术实验室安徽合肥230037

对热键合、凹端面及不同直径Er∶YSGG晶体棒的中红外激光性能进行了系统对比研究。晶体经高温退火、定向切割、端面精密抛光后,测量得到其平面度和表面粗糙度分别小于0.1λ@633 nm和0.5 nm。通过精密加工实现了YSGG与Er∶YSGG室温光胶,... 详细信息

对热键合、凹端面及不同直径Er∶YSGG晶体棒的中红外激光性能进行了系统对比研究。晶体经高温退火、定向切割、端面精密抛光后,测量得到其平面度和表面粗糙度分别小于0.1λ@633 nm和0.5 nm。通过精密加工实现了YSGG与Er∶YSGG室温光胶,然后进行了高温热键合,透过谱表明键合界面基本无损耗,达到了一体化。热焦距结果表明,热键合、凹端面能够有效改善和补偿高功率泵浦条件下晶体的热透镜效应,有利于提高晶体的激光性能。对比未键合、热键合及凹面热键合Er∶YSGG晶体在968 nm LD侧面泵浦条件下的激光性能发现,低频150 Hz以下,键合与凹面并未表现出优势,三种棒的最大输出功率和斜效率分别均在24 W和28%附近;但随重频增加,热效应逐渐加重,键合晶体良好散热能力和凹面热补偿效应使激光性能得到提高。在重频300 Hz下,未键合、热键合及凹面热键合三种棒的最大输出功率分别为15.54,17.85和18.33 W、斜效率分别为16.6%,18.3%和18.4%;重频600 Hz条件下,三种棒的最大输出功率分别为9.4,13.32和13.18 W、斜效率分别为6.7%,8.6%和9%。此外,对比研究了不同直径Er∶YSGG晶体的激光性能,在低于100 Hz的低频下,三种晶体的激光性能接近。但相比于3和4 mm键合凹面棒,直径2 mm棒有大的比表面积,拥有更好的热管理能力,使其在高重频条件下具有更好的激光性能。如在150 Hz条件下,2 mm凹面键合Er∶YSGG晶体棒获得了功率23.82 W、斜效率27.7%的中红外激光输出,大大高于直径3和4 mm棒的18 W和23%。在600 Hz,直径2 mm键合凹面棒中实现了功率13.18 W,斜效率9%的激光输出,相比于直径3和4 mm键合凹面棒的9 W,7%具有较大的改善。测量得到2 mm凹面键合Er∶YSGG晶体棒在150 Hz,200μs条件下的光束质量因子M_(x)^(2)/M_(y)^(2)=6.28/6.30,表明该激光具有良好的光束质量。综上,选择合适晶体棒直径,并将键合与凹面相结合是实现高性能2.79μm激光的有效方法。

关键词：热键合 Er∶YSGG激光晶体凹端面 LD侧面泵浦 2.79μm中红外激光斜效率光束质量因子