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Kerr-Ads和KN-Ads解在f(R)引力中的解析推广

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中国科学:物理学力学天文学 2024年

作者：李平刘永强许思维杨江河翟向华湖南文理学院数理学院光电信息集成与光学制造技术湖南省重点实验室上海师范大学数理学院广州大学天体物理中心

本文将Carter计算旋转黑洞的方法推广到f(R)引力,并解析计算得到了Kerr-Ads和KN-Ads解. Carter认为,测试粒子在黑洞时空背景中运动的过程要求Klein-Gordon方程是可分离变量的.该物理条件会反过来约束时空度规的形式,使其成为可分离正则... 详细信息

本文将Carter计算旋转黑洞的方法推广到f(R)引力,并解析计算得到了Kerr-Ads和KN-Ads解. Carter认为,测试粒子在黑洞时空背景中运动的过程要求Klein-Gordon方程是可分离变量的.该物理条件会反过来约束时空度规的形式,使其成为可分离正则度规形式.基于该度规形式并假定Ricci标量为常数,本文分别计算得到了f(R)引力中的旋转不带电黑洞和旋转带电黑洞.本文的所有计算过程都是严格的解析推导.在计算Einstein张量时,我们采用了活动标架法,并利用了Cartan结构方程.为了能够快速简洁地得到解析解,我们主要求解了Einstein方程中的3个分量,并给出了这3个方程的尝试解.值得注意的是,本文没有选取特定的f(R)模型,计算是在最一般的f(R)理论中进行.该解析计算过程是普适的,能够应用于其他修正引力.

关键词： f(R)引力 Kerr-Ads度规 KN-Ads度规解析计算

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基于生成神经网络的自适应热控薄膜设计

光学学报 2024年第7期44卷 261-270页

作者：陈嘉诚马蔚朱虹雨周玉晟詹耀辉李孝峰苏州大学光电科学与工程学院江苏苏州215006 江苏省先进光学制造技术重点实验室暨教育部现代光学技术重点实验室江苏苏州215006 浙江大学信息与电子工程学院浙江杭州310027

自适应温度调控器件以其智能开关特性而逐渐成为研究焦点,但是一方面其特殊的光谱要求使得器件设计过程复杂且周期冗长,另一方面器件热控性能亟待提高以满足更加严苛的应用场景。针对以上问题,提出一种深度生成神经网络模型来执行上述... 详细信息

自适应温度调控器件以其智能开关特性而逐渐成为研究焦点,但是一方面其特殊的光谱要求使得器件设计过程复杂且周期冗长,另一方面器件热控性能亟待提高以满足更加严苛的应用场景。针对以上问题,提出一种深度生成神经网络模型来执行上述复杂的优化任务,该网络模型的更新不依赖于数据集,而是将生成神经网络与传输矩阵方法(TMM)相结合,通过TMM返回的梯度信息指导产生符合预期的多层膜结构,并自动优化膜层厚度和材料种类。作为网络优化能力的验证和演示,本课题组使用该方法设计了一种基于二氧化钒的自适应热控器件,实现了高温太阳吸收比低于0.2、高温发射率高于0.9、发射率差值大于0.8的优异性能。与传统的优化算法相比,生成神经网络以高自由度和更快的速度寻找最优解,与普通神经网络相比,全局优化网络考虑整体的优化目标,通过全局搜索寻找全局最优解,设计结果也证明了该方法在复杂设计任务中的实用性。

关键词：薄膜多层膜神经网络自适应温度调控二氧化钒

基于光热反射的高功率半导体激光器输出腔面温度研究方法

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中国激光 2024年第13期51卷 15-23页

作者：徐梓棒苗新莲刘育衔兰宇赵宇亮张翔杨国文袁孝苏州大学光电科学与工程学院江苏苏州215006 江苏省先进光学制造技术重点实验室江苏苏州215006 教育部现代光学技术重点实验室江苏苏州215006 中国科学院西安光学精密机械研究所瞬态光学与光子技术国家重点实验室陕西西安710119 度亘核芯光电技术(苏州)有限公司江苏苏州215000

半导体激光器输出腔面温度过高是导致腔面失效的关键因素,该温度直接决定了激光器的最高输出功率和可靠性。由于半导体激光器输出腔面尺寸在微米量级,故温度测量系统需要具有亚微米量级的空间分辨率,以获取输出腔面处的温度分布信息。... 详细信息

半导体激光器输出腔面温度过高是导致腔面失效的关键因素,该温度直接决定了激光器的最高输出功率和可靠性。由于半导体激光器输出腔面尺寸在微米量级,故温度测量系统需要具有亚微米量级的空间分辨率,以获取输出腔面处的温度分布信息。采用光热反射成像技术建立了空间分辨率优于0.5μm的温度测量系统,开展了半导体激光器输出腔面的测温研究。结果表明,半导体激光器输出腔面温度沿慢轴方向的分布极不均匀;在10 A驱动电流下,条宽为100μm的975 nm高功率半导体激光器输出腔面外延层不同位置处的最大温差超过7℃,且输出腔面处量子阱层的最高温度(55℃)比结温(44.9℃)高10.1℃。研究结果有助于精确测量半导体激光器输出腔面的温度分布,对高功率半导体激光器的设计、测试、光学灾变损伤和失效分析等具有重要意义。

关键词：激光器半导体激光器光热反射腔面温度灾变性光学镜面损伤

模拟LISA数据挑战中的随机引力波背景辨识

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中国科学:物理学力学天文学 2024年

作者：程俊李恩坤李长生杨江河湖南文理学院数理学院光电信息集成与光学制造技术湖南省重点实验室 “天琴计划”教育部重点实验室中山大学天琴中心&物理与天文学院天琴前沿科学中心国家航天局引力波研究中心广州大学天体物理中心

探测随机引力波背景,揭示极早期宇宙的演化过程和天体物理源族群特性是空间引力波探测计划的主要科学目标之一,将对基础物理和天体物理学产生重大影响.本文系统阐述了单个空间引力波探测器探测随机引力波背景的零通道方法,并对仪器噪声... 详细信息

探测随机引力波背景,揭示极早期宇宙的演化过程和天体物理源族群特性是空间引力波探测计划的主要科学目标之一,将对基础物理和天体物理学产生重大影响.本文系统阐述了单个空间引力波探测器探测随机引力波背景的零通道方法,并对仪器噪声进行了详细的建模与分析.在此基础上,我们对模拟LISA数据挑战中的项目3.5展开实战.在贝叶斯数据分析框架下,本文采用马尔科夫链蒙特卡罗算法对模拟数据集中的物理参数进行评估,成功反演出仪器噪声和随机引力波背景,实现了对复杂噪声中随机引力波背景的精确辨识.

关键词：随机引力波背景空间引力波探测器马尔科夫链蒙特卡罗算法

基于相变材料和铌酸锂薄膜的可重构多功能起偏器

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光学学报 2024年第13期44卷 145-152页

作者：许孟翔倪屹徐银费耶灯夏骏江南大学物联网工程学院江苏无锡214122 苏州大学光电科学与工程学院&苏州纳米科技协同创新中心江苏苏州215006 江苏省先进光学制造技术重点实验室&苏州大学教育部现代光学技术重点实验室江苏苏州215006

针对集成光学系统对可重构和多功能偏振器件的需求日趋增加的问题,本文提出了一种基于相变材料(PCM)和铌酸锂薄膜(LNOI)的可重构多功能起偏器。通过控制相变材料的相态,可以控制TE和TM模式的通断,从而实现四种输出模式。利用三维时域有... 详细信息

针对集成光学系统对可重构和多功能偏振器件的需求日趋增加的问题,本文提出了一种基于相变材料(PCM)和铌酸锂薄膜(LNOI)的可重构多功能起偏器。通过控制相变材料的相态,可以控制TE和TM模式的通断,从而实现四种输出模式。利用三维时域有限差分(3D-FDTD)法对器件进行参数优化和性能分析。结果表明,该器件可以很好地实现四种输出模式,即TE通、TM通、TE+TM通和无输出。器件长度为69μm、波长为1550 nm时,TE模式的消光比(PER)为34.2 dB,插入损耗(IL)为0.27 dB;TM模式的PER为34.3 dB,IL为0.42 dB。此外,1530~1580 nm的波长范围内该器件具有28 dB以上的PER。还研究分析了器件的工艺容差,结果表明设计具有一定的鲁棒性。这种具有可重构和多功能的高性能起偏器在LNOI平台集成光学系统中具有广泛的应用潜力。

关键词：集成光学相变材料铌酸锂起偏器

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地方高校光电类专业学生核心能力发展分析

新潮电子 2024年第9期 235-237页

作者：黎小琴邓宇杰曹斌芳湖南文理学院数理学院湖南常德415000 光电信息集成与光学制造技术湖南省重点实验室湖南常德415000 信息检测与智能处理技术湖南省高校重点实验室湖南常德415000

本文主要探讨高校光电类专业学生核心能力的培养现状、培养方式和培养路径。首先分析了光电专业学生能力培养领域的创新实践与具体案例,并通过数据分析研究了光电类专业学生核心能力需求,得出地方高校光电类专业学生核心能力的培养策略... 详细信息

本文主要探讨高校光电类专业学生核心能力的培养现状、培养方式和培养路径。首先分析了光电专业学生能力培养领域的创新实践与具体案例,并通过数据分析研究了光电类专业学生核心能力需求,得出地方高校光电类专业学生核心能力的培养策略,为地方高校光电类专业学生能力培养提供有效总结参考。

关键词：学生核心能力数据分析光电专业

飞秒激光直写三维光波导的应用与挑战(特邀)

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中国激光 2024年第4期51卷 296-315页

作者：李泽政郭帅鹏蒋闯柯少林田振男吉林大学电子科学与工程学院集成光电子学国家重点实验室吉林长春130012 武汉工程大学光学信息与模式识别湖北省重点实验室湖北武汉430205

得益于飞秒激光直写技术的穿透式真三维改性加工能力,多种介质内任意三维路径及截面形状的光波导得以实现并得到了重要应用。本文围绕飞秒激光直写光波导的机理及基本类型,综述了三维光波导器件在光通信、集成量子光学、拓扑光子学、天... 详细信息

得益于飞秒激光直写技术的穿透式真三维改性加工能力,多种介质内任意三维路径及截面形状的光波导得以实现并得到了重要应用。本文围绕飞秒激光直写光波导的机理及基本类型,综述了三维光波导器件在光通信、集成量子光学、拓扑光子学、天文光子学以及光学传感等领域的应用。从三维光子芯片的应用需求入手,总结了飞秒激光直写技术在低损耗、任意截面、大纵深直写和可重构三维波导制备中面临的挑战,并展望了飞秒激光直写三维光波导的未来发展趋势。

关键词：集成光学光子集成芯片飞秒激光直写三维光波导

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基于自由曲面光学元件的大视场光学成像系统

光学精密工程 2024年第9期32卷 1261-1272页

作者：熊玉朋陈适宇黄铖路文文彭小强陈善勇赖涛欧洋国防科技大学智能科学学院装备综合保障技术重点实验室湖南长沙410073 超精密加工技术湖南省重点实验室湖南长沙410073 国防科技大学南湖之光实验室湖南长沙410073

面向机载探测系统大视场光学成像的需求,开展了大视场光学成像系统光学设计、自由曲面光学元件超精密加工、形位误差同步检测以及系统集成与成像实验研究。首先,采用视场扩展法进行大视场自由曲面离轴反射光学系统的设计;其次,进行铝合... 详细信息

面向机载探测系统大视场光学成像的需求,开展了大视场光学成像系统光学设计、自由曲面光学元件超精密加工、形位误差同步检测以及系统集成与成像实验研究。首先,采用视场扩展法进行大视场自由曲面离轴反射光学系统的设计;其次,进行铝合金自由曲面反射镜纳米精度加工和高频抑制工艺探索,并实现了基于计算全息元件的自由曲面形位高精度检测;最后,进行了光学系统的装调集成与成像实验。结果表明,系统的视场角为30°×5°,全视场光学传递函数值大于0.7,接近衍射极限,最大像元均方根半径为2.075μm,自由曲面光学元件的面形精度均方根(Root Mean Square,RMS)值优于20 nm,位置精度优于1μm,装配集成后能够满足大视场高分辨的场景使用要求,同时具备稳定可靠和快响制造等特点。

关键词：光学超精密加工自由曲面计算全息补偿检测成像系统

基于改进A^(*)-DWA算法的移动机器人路径规划

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计算机集成制造系统 2024年第1期30卷 158-171页

作者：刘钰铭黄海松范青松朱云伟陈星燃韩正功贵州大学现代制造技术教育部重点实验室贵州贵阳550025 重庆机电职业技术大学信息工程学院重庆402760

为在能量有限或补给不足的情况下,降低移动机器人的能耗,提高在动态环境下给定任务的完成率,提出一种改进A*算法与动态窗口法相融合的路径规划方法。首先,考虑地面坡度、摩擦等因素,构建机器人能耗模型,提出基于能耗成本的路径搜索新准... 详细信息

为在能量有限或补给不足的情况下,降低移动机器人的能耗,提高在动态环境下给定任务的完成率,提出一种改进A*算法与动态窗口法相融合的路径规划方法。首先,考虑地面坡度、摩擦等因素,构建机器人能耗模型,提出基于能耗成本的路径搜索新准则。其次,针对路径冗余、多转折造成能量损耗的问题,提出基于动态基准转折惩罚、三角剪枝与弦定弧过渡法相结合的路径优化方法,保证全局路径能耗最优。接着,针对动态窗口法狭窄环境下灵活性差的问题,融合改进A*和动态窗口法并提出航向角自调整策略,增强动态避障能力。最后,设计了全局节能路径偏离评价与能耗评价子函数用于局部节能路径的规划。仿真结果表明,所提方法在能耗、平滑性和动态避障等方面有明显的提升,在复杂、狭窄的场景中应用更具优越性。

关键词：移动机器人路径规划 A*算法动态窗口法动态避障