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中国光学十大进展:超快激光与玻璃相互作用——从现象到调控(特邀)

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激光与光电子学进展 2024年第13期61卷 1-12页

作者：孙轲吴佳佳李增领邱建荣谭德志之江实验室浙江杭州311121 浙江大学光电科学与工程学院浙江杭州310027 浙江大学材料科学与工程学院浙江杭州310027

集成光子学在经典光学和量子光学中得到了广泛的应用,满足了现代光通信日益增长的要求。玻璃材料因其高度灵活、可设计的结构与光学性能在集成光子器件的研究中焕发新生。在玻璃材料领域,超快激光在玻璃内部直写的多样化功能性微纳结构... 详细信息

集成光子学在经典光学和量子光学中得到了广泛的应用,满足了现代光通信日益增长的要求。玻璃材料因其高度灵活、可设计的结构与光学性能在集成光子器件的研究中焕发新生。在玻璃材料领域,超快激光在玻璃内部直写的多样化功能性微纳结构受到了研究者们广泛的关注。本文简述了超快激光诱导玻璃结构调控研究进展,重点阐释了从微区复合物理场调控到材料化学调控的转变,并对未来研究提出了展望。

关键词：超快激光玻璃微纳结构纳米晶

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旋转开合屋盖体系运动全过程协同分析

建筑结构学报 2024年第1期45卷 58-68页

作者：董淑钦罗尧治喻莹沈雁彬浙江大学空间结构研究中心浙江杭州310058 浙江大学长三角智慧绿洲创新中心未来城市(智慧城市)实验室浙江嘉兴314100 浙江大学浙江省空间结构重点实验室浙江杭州310058 汕头大学土木与环境工程系广东汕头515063

旋转开合屋盖与支承结构之间相互作用明显,需要对两者进行协同分析。为了开展不同开合程度下和运动全过程中旋转开合屋盖与支承结构间的协同分析,提出了基于有限质点法的旋转开合屋盖体系协同分析方法。该方法可以同时考虑旋转开合屋盖... 详细信息

旋转开合屋盖与支承结构之间相互作用明显,需要对两者进行协同分析。为了开展不同开合程度下和运动全过程中旋转开合屋盖与支承结构间的协同分析,提出了基于有限质点法的旋转开合屋盖体系协同分析方法。该方法可以同时考虑旋转开合屋盖与支承结构之间的接触碰撞与摩擦,以及驱动荷载的作用,并采用对称结构分析模型简化以提高求解效率。采用该方法对杭州奥体网球中心旋转开合屋盖体系进行了协同分析,结果表明:该方法可以较好地反映旋转开合屋盖体系不同开合程度下和运动全过程中的结构响应;相较于开启状态,该结构在闭合状态下受力更为不利;在运动全过程中,轮轨间相互作用致使振动,动力效应不可忽视;运动速度越大,结构响应振动越明显,应根据运动速度选取合适的自重荷载增大系数。

关键词：开合屋盖协同分析运动全过程有限质点法动力效应

微型化显微成像系统的关键技术及研究进展(特邀)

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激光与光电子学进展 2024年第2期61卷 144-161页

作者：刘晓宇刘紫千斯科龚薇浙江大学光电科学与工程学院浙江杭州310027 浙江大学脑科学与脑医学学院浙江杭州310058 浙江大学教育部脑与脑机融合前沿科学中心浙江杭州310058

神经环路动态功能的解析是当前脑科学领域的重点和难点,微型化显微成像技术为其研究提供了重要手段。相较于双光子荧光成像和光纤光度法,微型化显微系统能够在模式动物自由活动状态下进行长时程、单细胞分辨率、实时成像。近十几年来,... 详细信息

神经环路动态功能的解析是当前脑科学领域的重点和难点,微型化显微成像技术为其研究提供了重要手段。相较于双光子荧光成像和光纤光度法,微型化显微系统能够在模式动物自由活动状态下进行长时程、单细胞分辨率、实时成像。近十几年来,科学家们围绕可穿戴、高稳定性要求,先后研制了单光子、多光子成像系统,并从荧光探针、光电子元件、数据传输等方面进行不断优化,提升系统性能,扩展应用范围。将从成像原理、基本结构、系统优化、应用方案及未来发展方向等方面对微型化显微成像系统进行分析和讨论,综述各方向研究进展,旨在为该领域技术提升和神经科学应用提供参考。

关键词：微型化显微成像单光子微型化显微镜多光子微型化显微镜活体荧光成像单细胞分辨精度

光子拓扑绝缘体:超快激光直写加工与应用(特邀)

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中国激光 2024年第4期51卷 199-214页

作者：楼旻晗谭德志之江实验室浙江杭州311121 浙江大学材料科学与工程学院浙江杭州310058

超快激光直写技术可以高精度加工任意三维波导结构,从而实现新型拓扑模型以及集成化的拓扑光子器件。通过经典的拓扑结构(如一维二元复式晶格、非对角Aubry-André-Harper晶格、蜂窝晶格),阐述拓扑光学的基本原理和现象(如Thouless泵浦... 详细信息

超快激光直写技术可以高精度加工任意三维波导结构,从而实现新型拓扑模型以及集成化的拓扑光子器件。通过经典的拓扑结构(如一维二元复式晶格、非对角Aubry-André-Harper晶格、蜂窝晶格),阐述拓扑光学的基本原理和现象(如Thouless泵浦,手性边缘态、局域态与拓扑不变量之间的关系),介绍最新的拓扑光子学进展与应用(如高阶拓扑绝缘体、Floquet拓扑绝缘体、非厄米拓扑、非线性拓扑,以及量子拓扑保护),重点综述在超快激光直写平台下实现的拓扑现象与应用。

关键词：激光光学光子拓扑绝缘体超快激光直写 Floquet光子拓扑绝缘体非厄米拓扑非线性拓扑光子芯片

基于彩色V-I轨迹特征和边缘机器学习的非侵入式负荷识别方法

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工程科学与技术 2024年

作者：陆玲霞孟繁举于淼任沁源包哲静浙江大学电气工程学院浙江大学控制科学与工程学院

非侵入式负荷识别方法作为分析用户用电行为的主要途径，对开展能耗监测、实现用电安全评估具有重要意义。针对传统基于V-I轨迹特征的非侵入式负荷识别方法存在特征重叠和无法识别未知负荷的问题，提出一种基于彩色V-I轨迹特征和轻量级... 详细信息

非侵入式负荷识别方法作为分析用户用电行为的主要途径，对开展能耗监测、实现用电安全评估具有重要意义。针对传统基于V-I轨迹特征的非侵入式负荷识别方法存在特征重叠和无法识别未知负荷的问题，提出一种基于彩色V-I轨迹特征和轻量级孪生网络的非侵入式负荷识别方法。首先通过负荷电压电流数据构建具有方向信息的彩色V-I轨迹图像，然后利用孪生网络计算待识别负荷的V-I轨迹图像和负荷特征库中V-I轨迹图像之间的相似度，以完成初步识别。随后，计算电流谐波特征之间的余弦距离，与阈值对比完成最终负荷识别。最后，在以STM32MP1微处理器为核心的嵌入式Linux系统上，使用实验室电器负荷进行了实物验证。结果表明，彩色V-I轨迹能更详细地反映负荷特征，提高负荷识别准确率，并且由于改进的人工智能模型比较轻量化，对计算量需求大大减小，可以在嵌入式设备端对负荷特征库进行动态实时在线更新，可轻松完成模型再训练。与依赖服务器的传统算法相比，无需返回PC或服务器重新训练模型并重新移植模型到嵌入式设备端。该方法仅依赖嵌入式终端便可准确识别未知负荷，避免在出现较多未知负荷后识别准确率下降，保证了负荷识别效果。系统运算一次负荷识别时间为0.2 s左右，可以满足实时性要求，具有重要的研究价值和实用性。

关键词：非侵入式负荷识别边缘机器学习孪生网络嵌入式Linux系统

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自注意力映射超时相遥感图像超分辨率重建

遥感学报 2024年第6期28卷 1551-1559页

作者：唐晓天杨雪李峰马骏梁亮中国空间技术研究院钱学森空间技术实验室北京100094 河南大学软件学院开封475004 南京大学国际地球系统科学研究所南京210023 清华大学电子工程系北京100084

针对视频卫星超时相数据高时间分辨率的特点,单帧超分辨率重建算法无法充分利用其时空信息,提出一种基于自注意力的超时相遥感图像超分辨率重建模型。对超时相序列帧先依据帧速率划分为多个时间组,利用3D卷积对空间及时间同时建模的特... 详细信息

针对视频卫星超时相数据高时间分辨率的特点,单帧超分辨率重建算法无法充分利用其时空信息,提出一种基于自注意力的超时相遥感图像超分辨率重建模型。对超时相序列帧先依据帧速率划分为多个时间组,利用3D卷积对空间及时间同时建模的特点提取不同时间组下的时空信息,之后通过改进的广泛自注意力残差块增加注意力计算范围并完成高动态映射,在完成超时相序列帧建模的同时提取其丰富的空间细节信息,最后将多个时间组的特征融合,通过亚像素卷积提升分辨率并完成重建。所提算法的优点在于,对超时相数据的多时间组处理充分利用了其丰富的时空信息,改进的自注意力块可在无配准情况下完成序列帧的建模并提高空间细节信息的提取能力。在高分四号数据上的实验表明,本文算法的主观视觉效果及客观评价指标均优于对比算法,在高分四号数据两倍上采样重建时,较双三次插值算法在PSNR值上提升了2.49 dB以上,且在4倍重建时依然有很强的重建性能,较双三次插值算法有巨大提升。实验结果表明,该方法拥有较好的超分辨率重建效果,有利于超时相数据在各领域的应用。

关键词：遥感超时相数据超分辨率重建深度学习多时间组融合特征广泛自注意力高分四号

加速退化试验可靠性评估的两步法与一步法比较研究

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系统工程理论与实践 2024年

作者：陈思懿曹智胜谢旻胡庆培中国科学院数学与系统科学研究院中国科学院大学数学科学院北京机电工程总体设计部香港城市大学系统工程学系

恒定应力加速退化试验 (ADT)是可靠性评估的有效手段，通过分析高应力水平下的退化数据，外推产品在正常应力下的可靠性水平。处理退化数据的常用方法包括一步法和两步法，一步法通过最大化基于退化数据的对数似然函数进行模型参数估计... 详细信息

恒定应力加速退化试验 (ADT)是可靠性评估的有效手段，通过分析高应力水平下的退化数据，外推产品在正常应力下的可靠性水平。处理退化数据的常用方法包括一步法和两步法，一步法通过最大化基于退化数据的对数似然函数进行模型参数估计和后续推断；而两步法首先估计每个样本的伪寿命，进而转化为加速寿命试验 (ALT) 分析。随着计算能力的提升，一步法的计算变得更加容易，已有研究对一步法和两步法在非加速情境下进行了比较。然而，在考虑 ADT 情境下，有关这两种方法比较的文献相对匮乏。本研究旨在针对恒定应力ADT 系统地比较这两种方法，为选择适用于 ADT的可靠性评估方法提供更为准确和有效的指导。在本文中，我们提出了伪寿命对真实寿命高估或低估的判别标准，并通过数值模拟在线性退化情况下比较了一步法和两步法对平均失效时间（MTTF）的评估效果。此外，我们应用于一组经典数据集，其结果与模拟结论相符合。总体而言，模拟结果表明，对于不同样本量和观测次数，相较于基于不同分布的伪寿命的两步法，一步法在产品 MTTF 评估方面具有更高的准确性，且在小样本情形下尤为明显。

关键词：恒定应力加速退化试验一步法两步法平均失效时间

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融合碳激励潜变量的低碳出行方式选择模型

浙江大学学报（工学版） 2024年第8期58卷 1628-1635,1658页

作者：何艳孙轶琳赵志健疏阳浙江大学建筑工程学院浙江杭州310058 浙江大学平衡建筑研究中心浙江杭州310000 浙江大学建筑设计研究院有限公司浙江杭州310013 浙江大学工程师学院浙江杭州310058

以计划行为理论与价值-信念-规范理论为理论基础,综合考虑影响出行者低碳出行意愿的潜变量,以分析出行者低碳出行行为及内在机理.基于杭州市实证数据,建立多原因多指标模型,标定潜变量适配值.构建混合选择模型与无潜变量的Logit模型,对... 详细信息

以计划行为理论与价值-信念-规范理论为理论基础,综合考虑影响出行者低碳出行意愿的潜变量,以分析出行者低碳出行行为及内在机理.基于杭州市实证数据,建立多原因多指标模型,标定潜变量适配值.构建混合选择模型与无潜变量的Logit模型,对比分析出行者工作日方式的选择行为.建立二元混合选择模型,分析碳激励下高碳人群的出行行为转变.结果表明,态度、知觉感知控制、激励态度等潜变量显著影响出行者的低碳出行意愿与出行方式选择,混合选择模型比无潜变量的Logit模型具有更好的拟合优度,预测精度提升了4.6%,碳激励下64.4%的高碳人群倾向于选择低碳出行,碳激励可以有效促进公众的出行方式转变,变量态度、出行时间在公众出行方式转变上存在一定的异质性.

关键词：交通工程低碳出行方式选择碳激励混合选择模型

多孔通道内CO_(2)水合物生成特性实验研究

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工程热物理学报 2024年第6期45卷 1773-1779页

作者：李香璇崔卫马挺吕琳王秋旺西安交通大学能源与动力工程学院热流科学与工程系西安710049 香港理工大学屋宇设备工程系中国香港999077

CO_(2)水合物因在常低温条件下可以达到500 kJ/kg的高潜热值被认为是未来最具有前景的蓄冷材料之一,然而其生成的平衡压力较高,形成动力学缓慢且导热系数较低而限制了其应用。本文通过引入热力学促进剂四氢呋喃(THF)发现其对降低CO_(2)... 详细信息

CO_(2)水合物因在常低温条件下可以达到500 kJ/kg的高潜热值被认为是未来最具有前景的蓄冷材料之一,然而其生成的平衡压力较高,形成动力学缓慢且导热系数较低而限制了其应用。本文通过引入热力学促进剂四氢呋喃(THF)发现其对降低CO_(2)水合物的生成压力有着显著作用,当THF质量分数为0.32时可以实现CO_(2)水合物在环境温度为-3℃,压力0.6MPa以下合成。通过将高导热支撑型多孔介质骨架与CO_(2)水合物进行复合,研究发现,与无泡沫铜的情况相比,泡沫铜孔密度为20 PPI、50 PPI和90 PPI时的平均耗气量分别提升了17.7%、28.7%和111.08%。提升泡沫铜孔密度一方面可以增加CO_(2)水合物的生成量,提升材料蓄冷能力;另一方面会延长合成时间,增加蓄冷循环的准备时间,间接增大系统空间体积和重量。

关键词：蓄冷气体水合物 CO_(2)水合物多孔介质实验研究