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基于狄拉克半金属的可调谐四频段太赫兹超材料吸波器

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光学学报 2025年第2期45卷 291-298页

作者：张晶晶张桂才宋效先张海婷梁莹戴子杰姚建铨江苏大学机械工程学院天津大学精密仪器与光电子工程学院

设计了一种基于三维狄拉克半金属（DSM）动态可调谐的四频段太赫兹超材料窄带完美吸波器，在3.4695、4.3829、4.5790、4.9885 THz频率处实现4个吸收率接近100%的谐振峰。对谐振频率处的电磁场分布进行了数值研究，并结合阻抗匹配原理，... 详细信息

设计了一种基于三维狄拉克半金属（DSM）动态可调谐的四频段太赫兹超材料窄带完美吸波器，在3.4695、4.3829、4.5790、4.9885 THz频率处实现4个吸收率接近100%的谐振峰。对谐振频率处的电磁场分布进行了数值研究，并结合阻抗匹配原理，定性地解释了吸收体完美吸收的物理机制。研究了单元结构尺寸和DSM费米能级对吸波特性的影响规律，证明了谐振峰频率和吸收率均具有良好的可调性。进一步地，当吸波器的工作环境折射率由1.00增加至1.16时，谐振频率红移且折射率响应灵敏度高达721.8 GHz·RIU-1。在法向入射下，表现出与极化无关的吸收特性。本研究为THz吸波器及相关DSM器件研制提供参考，同时在多波段光电探测、生物传感和光学滤波等领域中具有很大的应用潜力。

关键词：表面光学太赫兹超表面狄拉克半金属可调谐吸波器

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有遮挡的室内可见光定位技术研究

光学学报 2025年第4期45卷 52-64页

作者：刘春雪张君毅龙倩倩北京邮电大学电子工程学院

探讨了障碍物位置和高度对室内可见光定位（VLP）系统性能的影响，分析了阴影效应对定位精度的影响。结果表明，障碍物二维坐标位置和障碍物高度形成的阴影效应会影响光功率分布，进而降低系统的定位性能。同时，为了解决传统室内可见... 详细信息

探讨了障碍物位置和高度对室内可见光定位（VLP）系统性能的影响，分析了阴影效应对定位精度的影响。结果表明，障碍物二维坐标位置和障碍物高度形成的阴影效应会影响光功率分布，进而降低系统的定位性能。同时，为了解决传统室内可见光定位精度较低的问题，提出一种结合战争策略优化（WSO）算法与广义回归神经网络（GRNN）以及接收信号强度指示器（RSSI）的室内可见光定位方法。通过建立室内可见光定位预测模型，利用战争策略优化-广义回归神经网络（WSO-GRNN）算法优化模型的预测能力。仿真结果显示，在5 m×5 m×3 m的室内环境下，所提WSO-GRNN算法的平均定位误差在7 cm以内，且定位性能受障碍物形成阴影效应的影响较小，提高了系统对环境动态变化的适应性和鲁棒性。

关键词：可见光定位阴影效应战争策略优化-广义回归神经网络接收信号强度指示器

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海狸算法:一种自然启发的元启发式算法

控制与决策 2025年第3期40卷 1043-1049页

作者：廖想周安琪刘珂郑梓煜付波李超顺湖北工业大学电气与电子工程学院华中科技大学土木与水利工程学院

为了克服传统数值方法在处理复杂优化问题时的局限性,提高找到全局最优解的效率,提出一种名为海狸算法(BA)的新型元启发式算法,用于解决全局优化问题.首先, BA根据海狸在修建海狸坝时的伐木行为,将海狸分为质检狸、开发狸和采伐狸3种类... 详细信息

为了克服传统数值方法在处理复杂优化问题时的局限性,提高找到全局最优解的效率,提出一种名为海狸算法(BA)的新型元启发式算法,用于解决全局优化问题.首先, BA根据海狸在修建海狸坝时的伐木行为,将海狸分为质检狸、开发狸和采伐狸3种类型,以模拟其在伐木过程中的群体合作.其中:开发狸以随机方式搜索未知木材地,寻找新的木材资源;采伐狸则奔袭至质检狸处搜集木材,并在奔袭过程中寻找木材资源;而质检狸引领海狸群体朝着木材资源最丰富的方向前进.然后,将BA在CEC 2017测试函数上进行测试,并与其他7种算法进行比较,研究结果显示, BA在大部分函数中获得了最佳解,具有较强的优化能力.最后,将BA应用于拉伸/压缩弹簧设计、三杆桁架设计等两个具有挑战性的工程问题,并与其他两种算法进行比较,结果表明, BA在这些工程问题中均取得了最佳的优化结果,相较于其他两种算法表现更为出色.

关键词：元启发式算法海狸算法群智能优化全局优化单目标优化算法

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基于次级散斑图案的实时声音提取

激光与光电子学进展 2025年第3期62卷 176-185页

作者：刘明桥张盛龙钟源鑫刘正龚艳丽高椿明电子科技大学光电科学与工程学院成都信息工程大学电子工程学院

利用散斑法开展了百米距离的语音侦听技术研究。提出了一种基于菲涅耳透镜光收集的高效散斑位移监测系统，实现了人体皮肤为目标的语音采集与还原，且测量距离达到了100 m。利用这种方式所还原的声音具备较高的实时性，测量误差小于0.15... 详细信息

利用散斑法开展了百米距离的语音侦听技术研究。提出了一种基于菲涅耳透镜光收集的高效散斑位移监测系统，实现了人体皮肤为目标的语音采集与还原，且测量距离达到了100 m。利用这种方式所还原的声音具备较高的实时性，测量误差小于0.15%，可以满足多种场景的需求。

关键词：激光散斑离焦成像测振菲涅耳透镜空间滤波语音评价

AuNRs-PDMS微柱结构的制备及对被调控活细胞的无标记SERS检测

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高等学校化学学报 2025年第3期46卷 25-33页

作者：吴晓宇朱峰况源桁刘伯华孙崇玲王艳艳精密测试技术及仪器全国重点实验室天津大学精密仪器与光电子工程学院天津300072

设计制备了金纳米棒-聚二甲基硅氧烷(AuNRs-PDMS)微柱结构,利用微柱结构的地形特征作为机械线索进行细胞调控,同时在微柱结构上组装AuNRs作为表面增强拉曼散射(SERS)基底,用于被调控细胞的无标记SERS检测.首先对比分析了利用溶剂蒸发法... 详细信息

设计制备了金纳米棒-聚二甲基硅氧烷(AuNRs-PDMS)微柱结构,利用微柱结构的地形特征作为机械线索进行细胞调控,同时在微柱结构上组装AuNRs作为表面增强拉曼散射(SERS)基底,用于被调控细胞的无标记SERS检测.首先对比分析了利用溶剂蒸发法、吸附转移法和压印转移法3种AuNRs组装及修饰方法获得的AuNRs-PDMS微柱结构的SERS增强性能和结构均一性.通过比较不同测试点处4-巯基苯甲酸(4-MBA)的拉曼光谱信号变化发现,由压印转移法获得的AuNRs-PDMS微柱结构具有较高的SERS增强性能,同时也可保证基底的良好均一性,相对标准偏差(RSD)为7.3%,表明该结构可以作为细胞无标记SERS检测的基底.以间充质干细胞(MSCs)作为调控与检测对象,将其分别培养于由压印转移法获得的AuNRs-PDMS微柱结构以及AuNRs-PDMS平面结构上,发现受到微柱调控作用的细胞呈现出沿地形特征生长的特点,并且细胞形貌发生了改变.同时,对细胞的无标记SERS检测结果表明,被调控细胞的脂质含量增多,蛋白质含量和分子键的拉伸振动模式也发生了改变,这暗示了被调控细胞的接触导向和形貌变化与其脂质和蛋白质含量变化相关,进一步揭示了细胞-基底的相互作用关系.

关键词：金纳米棒表面增强拉曼光谱细胞检测细胞调控

相对论扭曲波方法研究电子与原子碰撞激发过程

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物理学报 2025年第3期74卷 27-39页

作者：李文博李兵兵陈浩颉录有武中文丁晓彬张登红蒋军董晨钟西北师范大学物理与电子工程学院甘肃省原子分子物理与功能材料重点实验室兰州730070

相对论扭曲波方法是研究微观粒子碰撞动力学过程的常用理论方法.本文基于多组态Dirac-Hartree-Fock(MCDHF)方法以及相应的程序包GRASP 92/2K/2018和RATIP,发展了一套电子与原子碰撞激发过程的全相对论扭曲波方法和程序.计算了极化电子... 详细信息

相对论扭曲波方法是研究微观粒子碰撞动力学过程的常用理论方法.本文基于多组态Dirac-Hartree-Fock(MCDHF)方法以及相应的程序包GRASP 92/2K/2018和RATIP,发展了一套电子与原子碰撞激发过程的全相对论扭曲波方法和程序.计算了极化电子与原子碰撞激发过程的总截面、微分截面、态多极以及碰撞激发后辐射光子的积分和微分Stokes参数等.讨论了电子关联效应、Breit相互作用和等离子体屏蔽效应对碰撞激发截面的影响.该方法和程序的发展为详细研究复杂靶离子的碰撞激发过程和讨论电子关联效应以及Breit相互作用对碰撞激发过程的影响提供了条件.

关键词：电子与原子碰撞激发相对论扭曲波方法多组态Dirac-Hartree-Fock方法

用于可控电穿孔的分布式任意波形高压脉冲电源研制

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核技术 2025年第1期48卷 92-101页

作者：刘源浩李柳霞刘毅彭梓皇高毅凡林福昌华中科技大学电气与电子工程学院强电磁技术全国重点实验室武汉430074

针对电穿孔研究与应用对于特殊脉冲波形的需求,本文基于全桥逆变结构的双极性全固态Marx拓扑,提出了一种由多个标准脉冲功率模块组成的分布式任意波形高压脉冲电源。每个标准模块均包含完整的主电路、驱动电路以及控制电路,且内置了通... 详细信息

针对电穿孔研究与应用对于特殊脉冲波形的需求,本文基于全桥逆变结构的双极性全固态Marx拓扑,提出了一种由多个标准脉冲功率模块组成的分布式任意波形高压脉冲电源。每个标准模块均包含完整的主电路、驱动电路以及控制电路,且内置了通信协议,具有单模块独立工作与多模块组合协同工作等多种工作模式。通过对模块中不同开关的状态进行控制,可以实现任意高压脉冲波形的输出。基于电源-负载匹配分析了关键器件参数对输出的影响,搭建了电源的拓扑仿真模型,验证了其正确性与可行性。在此基础上研制了可输出±8 kV、33阶电平任意波形的实验样机,并搭建出微藻电穿孔实验平台。在控制脉冲电压幅值为8kV、能量为0.4 J条件下进行多种波形的微藻电穿孔实验充分论证了该分布式电源在可控电穿孔领域的适用性。

关键词：脉冲功率技术分布式脉冲发生器任意高压脉冲波形电穿孔

基于KDE传递熵因果分析的强迫功率振荡扰动源定位方法

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电力系统保护与控制 2025年第3期53卷 1-12页

作者：王丽馨王思宇杨德友高晗沙东鹤蔡国伟东北电力大学电气工程学院吉林吉林132012 哈尔滨理工大学电气与电子工程学院黑龙江哈尔滨150001

准确、快速定位强迫功率振荡源是抑制强迫功率振荡的关键。在强迫功率振荡过程中,扰动源机组持续向电网中注入能量,非扰动源机组持续吸收能量,扰动源机组与非扰动源机组功率振荡响应之间存在因果关系。从因果关系角度出发,提出了一种基... 详细信息

准确、快速定位强迫功率振荡源是抑制强迫功率振荡的关键。在强迫功率振荡过程中,扰动源机组持续向电网中注入能量,非扰动源机组持续吸收能量,扰动源机组与非扰动源机组功率振荡响应之间存在因果关系。从因果关系角度出发,提出了一种基于核概率密度(kernel density estimation,KDE)传递熵(transfer entropy,TE)因果分析的电力系统强迫功率振荡扰动源快速定位方法。该方法首先利用电力系统广域量测信息构建系统各发电机有功功率对之间的KDE传递熵模型,进而采用滑动窗方式计算各发电机对间的传递熵大小。通过对不同发电机对计算得到的传递熵统计结果进行量化比较,确定系统各量测量之间因果传递方向,从而实现系统强迫功率振荡扰动源快速定位。最后,通过IEEE 4机2区域系统及IEEE 16机5区域测试系统仿真数据验证了所提方法的可行性及有效性。

关键词：电力系统强迫功率振荡 KDE传递熵因果关系扰动源定位

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眼科手术显微镜低照度图像实时增强算法

光学学报 2025年第4期45卷 65-76页

作者：郭泰龙蔡怀宇汪毅陈晓冬天津大学精密仪器与光电子工程学院光电信息技术教育部重点实验室

为减小眼科手术过程中患者光毒性损伤风险，保证医生在较低照度条件下通过显示屏观察并进行手术操作，提出一个基于眼科手术显微镜的低照度图像增强网络并设计一系列损失函数指导网络进行训练。所提算法将低照度图像增强任务分解为3个... 详细信息

为减小眼科手术过程中患者光毒性损伤风险，保证医生在较低照度条件下通过显示屏观察并进行手术操作，提出一个基于眼科手术显微镜的低照度图像增强网络并设计一系列损失函数指导网络进行训练。所提算法将低照度图像增强任务分解为3个子任务：1）通过残差去噪模块在保留图像纹理信息的同时去除噪声的影响，得到去噪图像；2）通过照度调整模块对去噪图像进行逐像素照度调整，得到照度调整图像，照度调整模块以DCE-Net(deep curve estimation net)为基础架构，使用幂次运算对高阶调整曲线形式进行相关改进，增大了照度调整范围，并减少了模块参数量与迭代次数；3）通过色调恢复模块并基于交叉注意力机制学习去噪图像的全局色调信息并对照度调整图像进行全局颜色校正。实验结果表明，在低照度合成图像数据集与自采低照度猪眼图像数据集中，所提算法在图像质量与视觉效果方面相比7种主流算法均排名前列，处理一幅3840 pixel×2160 pixel手术图像耗时7 ms，能够满足手术场景下的实时性需求。相比于常规眼科手术，所提算法能够将眼科手术显微镜所需的照明强度减小80%左右。

关键词：手术显微镜低照度图像增强图像去噪色调恢复