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透明可开关的超宽带频率选择表面电磁屏蔽研究

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物理学报 2024年第12期73卷 170-179页

作者：王成蓉唐莉周艳萍赵翔刘长军闫丽萍四川大学电子信息学院成都610065 成都锦城学院电子信息学院成都611731

高频电磁波主要通过玻璃门窗进入建筑物内部,设计具有光学透明且屏蔽功能可开关的超宽带电磁屏蔽体,对同时需要电磁安全和采光的特定场所具有重要工程应用价值.本文利用液态金属的流动性,提出了一种透明可开关电磁屏蔽体的设计新思路.... 详细信息

高频电磁波主要通过玻璃门窗进入建筑物内部,设计具有光学透明且屏蔽功能可开关的超宽带电磁屏蔽体,对同时需要电磁安全和采光的特定场所具有重要工程应用价值.本文利用液态金属的流动性,提出了一种透明可开关电磁屏蔽体的设计新思路.利用液态金属流动性作为电磁屏蔽的切换开关,利用其导电性及Ω型频率选择表面(FSS)结构设计实现超宽带电磁屏蔽.该FSS结构由三层透明材料构成,中间层为聚甲基丙烯酸甲酯(PMMA),顶层和底层为聚二甲基硅氧烷(PDMS),且其中嵌有正交排列的Ω型微通道.通过对微通道中注入液态金属,可将该FSS结构的频率响应从全通状态切换到带阻状态.双层Ω型微通道设计可增强液态金属的流动性并减半其用量,同时实现18.1 GHz以下(覆盖P,L,S,C,X和Ku波段)超宽带电磁干扰抑制,且具有高达80°的极化角度稳定性.所设计的FSS电磁屏蔽结构单元81%的面积未覆盖金属,可获得良好的光学透明性.通过仿真计算TE和TM两种极化方式下的反射系数和吸收率,深入分析了所设计结构的超宽阻带和高角度稳定性机理.对所设计结构进行制备和实验测试,测试结果与仿真结果基本吻合,验证了所设计FSS结构的超宽带电磁屏蔽性能.

关键词：电磁屏蔽频率选择表面液态金属光学透明可开关

基于视线标定立体偏折术的离轴非球面面形检测

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中国激光 2024年第13期51卷 115-123页

作者：路凯王瑞阳李大海葛忍好郑万兴四川大学电子信息学院四川成都610065 四川大学空天科学与工程学院四川成都610065

为实现离轴非球面光学元件面形的准确高效测量,提出一种基于立体偏折术并结合点云匹配数据处理的方法,该方法可用于离轴非球面光学元件结构参数的拟合与面形测量。首先,根据立体偏折术原理获得离轴非球面的点云数据,然后,利用点云数据... 详细信息

为实现离轴非球面光学元件面形的准确高效测量,提出一种基于立体偏折术并结合点云匹配数据处理的方法,该方法可用于离轴非球面光学元件结构参数的拟合与面形测量。首先,根据立体偏折术原理获得离轴非球面的点云数据,然后,利用点云数据与离轴非球面理论模型的几何关系,通过非线性最小二乘算法对姿态误差和非球面结构参数进行优化,最后,利用上述的几何关系、姿态误差和优化后的结构参数完成点云数据和理论模型的匹配,进而获得离轴非球面元件面形。为了验证所提方法的可行性,对顶点曲率c=1/678.91 mm^(-1)、离轴量b=100 mm、圆锥系数k=-1、口径为142 mm且有附加面形误差的离轴非球面元件进行了数值模拟,并实验测量了一块离轴非球面光学元件,对其结构参数进行优化后,得到了与干涉仪较为接近的面形测量结果。仿真和实验结果表明了所提方法用于离轴非球面光学元件面形测量时的可行性。

关键词：视线标定立体偏折术离轴非球面元件面形点云匹配

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中红外片上非线性激光器研究进展(特邀)

红外与激光工程 2024年第7期53卷 21-40页

作者：张敦祥胡波杨雪梅吴函梁厚昆四川大学电子信息学院四川成都610065

中红外(Mid Infrared,MIR)波段在生物医学、环境监测以及强场物理等众多领域具有非常重要的应用。小型化高效率MIR激光器是近些年中红外领域的研究重点,其在MIR光谱探测和环境实时监测等应用领域具有重大的研究意义。尽管量子级联激光器... 详细信息

中红外(Mid Infrared,MIR)波段在生物医学、环境监测以及强场物理等众多领域具有非常重要的应用。小型化高效率MIR激光器是近些年中红外领域的研究重点,其在MIR光谱探测和环境实时监测等应用领域具有重大的研究意义。尽管量子级联激光器(Quantum Cascade Laser,QCL)可直接产生MIR输出,但受限于辐射带宽和锁模机制。因此,非线性频率下转换技术仍然是片上宽带超快MIR脉冲生成的首选方案。基于非线性频率变换的片上MIR激光器具有结构紧凑、调谐光谱范围宽、稳定性高等优势,近年来得到了快速发展和广泛应用。首先介绍了基于二阶非线性频率变换的片上MIR激光器的研究现状,然后对四种主要的片上三阶非线性MIR激光器的研究进展进行了综述总结,包括受激拉曼-斯托克斯散射(StimulatedRamanStokesScattering,SRSS)、四波混频(FourWave Mixing,FWM)、频率梳(Frequency Comb,FC)和超连续谱产生(Supercontinuum Spectrum Generation,SCG)。

关键词：中红外激光片上集成非线性光学光梳超连续谱

氮化硼纳米管表面结构设计及其对环氧复合电介质性能调控机理

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物理学报 2024年第2期73卷 26-37页

作者：任俊文姜国庆陈志杰魏华超赵莉华贾申利四川大学电气工程学院成都610065

向环氧树脂基体中加入纳米填料是实现其多功能化的常用手段,其中拥有一维纳米结构的氮化硼纳米管(BNNTs),因具有超高导热系数、宽能级带隙、高长径比、高力学强度而备受关注.然而,表面惰性、易团聚、与环氧树脂之间界面作用弱等缺点极... 详细信息

向环氧树脂基体中加入纳米填料是实现其多功能化的常用手段,其中拥有一维纳米结构的氮化硼纳米管(BNNTs),因具有超高导热系数、宽能级带隙、高长径比、高力学强度而备受关注.然而,表面惰性、易团聚、与环氧树脂之间界面作用弱等缺点极大地制约了BNNTs进一步应用.基于此,本文提出采用表面包覆介孔二氧化硅(mSiO_(2)),并接枝硅烷偶联剂功能分子的方法,优化BNNTs表面特性.结果表明,通过表面结构设计及功能化,可显著改善BNNTs的分散特性,提升其与环氧树脂的界面作用.以此所制备的环氧复合电介质可实现力学韧性和导热系数的同步提升,并兼具较低的介电常数与损耗.此外,mSiO_(2)独特的纳米介孔结构赋予复合电介质大量的深陷阱,有效阻碍了电子的迁移,进而提高复合电介质的电气强度.本文为环氧树脂的多功能化提供了新思路,亦对揭示纳米填料表面特性-复合电介质微观结构-宏观性能之间的关联关系提供了一定实验数据支撑.

关键词：环氧树脂氮化硼纳米管介电性能界面调控

基于相移条纹分析的相位误差补偿技术发展综述(特邀)

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激光与光电子学进展 2024年第2期61卷 124-143页

作者：李乐阳吴周杰张启灿四川大学电子信息学院四川成都610065

结构光三维测量技术由于精度高、非接触等优点在传统制造业中得到了广泛的关注和应用。智能制造、人工智能等新兴领域的高速发展对如何高效获取高精度三维数据源提出了更高的要求。应用于三维测量系统的相位误差补偿技术作为实现高精度... 详细信息

结构光三维测量技术由于精度高、非接触等优点在传统制造业中得到了广泛的关注和应用。智能制造、人工智能等新兴领域的高速发展对如何高效获取高精度三维数据源提出了更高的要求。应用于三维测量系统的相位误差补偿技术作为实现高精度结构光测量方法的重要步骤,对测量结果的获取精度和效率起着关键性作用。首先简要介绍相移测量轮廓术的基本原理和不同误差来源导致的相位误差形式,随后分类讨论各个误差类型的补偿方法、优化方向及适用场景,最后总结基于相移条纹分析的相位误差补偿技术所面临的挑战及潜在的发展趋势。

关键词：三维重建结构光照明条纹投影相移条纹分析相位误差补偿

计算成像技术在信息复原及增强中的研究进展(特邀)

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激光与光电子学进展 2024年第2期61卷 466-479页

作者：贺天悦寇廷栋张启灿陈文静申俊飞四川大学电子信息学院四川成都610065

计算成像是融合了光学设计、光学传感和图像处理的新兴技术领域,突破了传统成像技术获取信息的深度和广度限制,成为国际研究热点,是先进光学成像技术的重要发展方向。综合国内外文献和相关报道,以计算成像在信息复原及信息增强应用场景... 详细信息

计算成像是融合了光学设计、光学传感和图像处理的新兴技术领域,突破了传统成像技术获取信息的深度和广度限制,成为国际研究热点,是先进光学成像技术的重要发展方向。综合国内外文献和相关报道,以计算成像在信息复原及信息增强应用场景的技术发展为主线,结合新方法、新算法探讨各个子领域的主要进展,介绍端到端相机成像优化模型、衍射光学模型及基于可微光线追踪的复杂透镜模型等。近年来,无论是光学系统硬件加工还是图像处理算法都有着惊人的发展速度,多样化系统结构和先进算法的结合为计算成像提供了强大的发展动力,从人脸识别到物体检测,计算成像技术广泛涵盖了安防监控、医疗诊断、零售和娱乐等众多领域,相信未来也会在更多科学应用领域看到它的价值。

关键词：计算成像全链路光信息编解码

基于模块化思想的LCC-HVDC改进小信号建模及交互稳定性分析

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电力系统保护与控制 2024年第10期52卷 84-94页

作者：王顺亮刘海军谢洋马俊鹏李永琪焦宁刘天琪四川大学电气工程学院四川成都610065

随着电网换相型高压直流输电(line commutated converter based high voltage direct current, LCC-HVDC)技术的广泛应用,交直流混联电力系统的交互稳定性问题日益突出。首先基于状态空间平均法建立了考虑非线性换相重叠动态过程的LCC... 详细信息

随着电网换相型高压直流输电(line commutated converter based high voltage direct current, LCC-HVDC)技术的广泛应用,交直流混联电力系统的交互稳定性问题日益突出。首先基于状态空间平均法建立了考虑非线性换相重叠动态过程的LCC换流器传递函数模型。为适应愈加复杂的直流输电系统建模,提出利用模块化思想分别建立LCC-HVDC各子系统小信号模型,并推导了能反映交直流系统和换流器之间电气耦合特性的接口矩阵实现子系统连接,从而模块化建立精确且易于扩展的计及控制链路延时和锁相环输出相位波动的双端LCC-HVDC系统改进小信号模型。最后分析了控制系统参数和控制链路延时对系统小干扰稳定性的影响以及失稳模态的主导因素,揭示了双端LCC-HVDC系统交直流混合谐振机理及送受端交互影响具体过程。研究结果可以为系统参数设计、谐振抑制措施提供理论基础。

关键词： LCC-HVDC 状态空间模型模块化控制链路延时谐振影响因素

基于直流电流瞬时微分的特高压直流分层接入系统非故障层换相失败预防控制策略

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电力自动化设备 2024年第2期44卷 126-132,146页

作者：王渝红李元琦廖建权陈立维赏成波四川大学电气工程学院四川成都610065

在特高压直流分层接入系统中,由于层间耦合作用,某一层交流系统发生故障可能导致非故障层换流器发生换相失败。为此,考虑到故障过程直流电流的变化,提出一种基于直流电流瞬时微分的换相失败预防控制策略。该策略基于故障后直流电流的变... 详细信息

在特高压直流分层接入系统中,由于层间耦合作用,某一层交流系统发生故障可能导致非故障层换流器发生换相失败。为此,考虑到故障过程直流电流的变化,提出一种基于直流电流瞬时微分的换相失败预防控制策略。该策略基于故障后直流电流的变化特性,得到换相电流时间面积控制中触发角修正量,代替原有换相失败预防控制,提高非故障层换相失败预防控制的启动精度;同时基于电流预测量和等效直流输入电阻动态调整低压限流控制器的指令值,提高其响应速度。在PSCAD/EMTDC中搭建仿真模型对不同工况下所提控制策略进行验证。结果表明,该策略可降低高低端换流器同时发生换相失败的风险,改善故障后系统的运行性能。

关键词：特高压直流输电分层接入系统换相失败电流预测换相电流时间面积低压限流控制器

计及负荷转移需求响应的低碳数据中心光储容量优化配置

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电力自动化设备 2024年第7期44卷 149-155页

作者：刘祎泽向月四川大学电气工程学院四川成都610065

为了解决高耗能数据中心低碳化转型问题,提出一种计及负荷转移需求响应的低碳数据中心光储容量配置方法。根据延时特性将数据中心负载分为交互性负载与延时性负载,通过比特-瓦特变换与数据中心电能使用效率得出负载与数据中心能耗之间... 详细信息

为了解决高耗能数据中心低碳化转型问题,提出一种计及负荷转移需求响应的低碳数据中心光储容量配置方法。根据延时特性将数据中心负载分为交互性负载与延时性负载,通过比特-瓦特变换与数据中心电能使用效率得出负载与数据中心能耗之间的关系,以总净现值成本最低为目标函数,考虑清洁能源高渗透率水平、数据流需求响应管控约束,获得数据中心的光储容量配置结果。算例验证了所提方法的有效性。

关键词：低碳数据中心负荷转移需求响应比特-瓦特变换价格机制光储容量配置