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基于像散面约束的镜片柔性支撑结构优化设计方法

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光子学报 2024年第9期53卷 154-165页

作者：门树东申军立时英钟中国科学院长春光学精密机械与物理研究所长春130033

为提高高精度光机系统中光学元件支撑后的面形精度,在考虑冲击、振动、压力及温度等因素的影响下,设计了一种整体式多弹片定位的光学镜片支撑结构。在静力学条件下,通过有限元分析法计算整体结构的固有频率及支撑结构对镜片面形的影响,... 详细信息

为提高高精度光机系统中光学元件支撑后的面形精度,在考虑冲击、振动、压力及温度等因素的影响下,设计了一种整体式多弹片定位的光学镜片支撑结构。在静力学条件下,通过有限元分析法计算整体结构的固有频率及支撑结构对镜片面形的影响,一阶固有频率达到366.13 Hz,镜片面形峰谷值为13.923 nm,均方根值为2.499 nm。基于像散面约束的条件,分析了支撑结构的变形对镜片面形的劣化程度,镜片面形峰谷值劣化至119.62 nm,均方根值劣化至20.69 nm。提出了一种镜片支撑结构的优化方法,构建高阶响应面近似模型以描述输入参数与响应值之间的函数关系,采用遗传算法寻优的优化方式提高镜片面形精度,镜片面形峰谷值改善率约18%,均方根值改善率约19%。实验检测对比优化结果,镜片面形峰谷值相对检测结果的偏差率约9%,均方根值相对检测结果的偏差率约12%,验证了优化设计可行性。研究结果可为高精度光机系统中光学元件支撑结构的设计及优化提供理论依据。

关键词：光学仪器结构优化有限元仿真结构测试光机结构

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基于注意力机制改进的无锚框舰船检测模型

吉林大学学报（工学版） 2024年第5期54卷 1407-1416页

作者：高云龙任明吴川高文中国科学院长春光学精密机械与物理研究所长春130033

为提升模型对合成孔径雷达(SAR)图像多尺度舰船目标的检测能力,保证检测网络的实时性,提出一个基于注意力机制改进的无锚框舰船检测模型。在YOLOX网络特征金字塔处嵌入空洞注意力模块,调节感受野与多尺度融合的关系,强化特征的表示能力... 详细信息

为提升模型对合成孔径雷达(SAR)图像多尺度舰船目标的检测能力,保证检测网络的实时性,提出一个基于注意力机制改进的无锚框舰船检测模型。在YOLOX网络特征金字塔处嵌入空洞注意力模块,调节感受野与多尺度融合的关系,强化特征的表示能力。在检测头部设计中心性预测分支,对锚点的分类得分进行加权处理,调整模型的损失函数,优化检测结果。在数据集SSDD上进行的对比实验结果表明:本文提出的模型优于主流的深度网络检测模型,精度达到94.73%,且在检测精度和检测速度中取得最佳平衡。

关键词：计算机视觉舰船目标检测空洞卷积注意力机制无锚框

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并联卷积神经网络的近红外光谱定量分析模型

光谱学与光谱分析 2024年第6期44卷 1627-1635页

作者：于水宦克为刘小溪王磊长春理工大学物理学院吉林长春130022 吉林省科学技术信息研究所吉林长春130033

近红外光谱分析已成为工农业生产过程质量监控领域中不可或缺的重要分析手段之一,在食品、农业、医药等定性定量分析领域被广泛应用。预测精度高、运行速度快、泛化能力强的近红外光谱预测模型可用于不同物质的定性定量分析。但由于近... 详细信息

近红外光谱分析已成为工农业生产过程质量监控领域中不可或缺的重要分析手段之一,在食品、农业、医药等定性定量分析领域被广泛应用。预测精度高、运行速度快、泛化能力强的近红外光谱预测模型可用于不同物质的定性定量分析。但由于近红外光谱数据量的激增,传统的近红外光谱建模方法已经出现明显的不足。随着人工智能技术的不断发展,深度学习算法在近红外光谱分析领域得到了广泛应用。提出了一种基于并联卷积神经网络的近红外光谱定量分析模型(PaBATunNet)。该模型由1个一维卷积层、1个并联卷积模块(Module)、1个展平层、4个全连接层和1个参数调节器(PR)组成,Module模块包括5个子模块分别对光谱数据进行线性及非线性多维特征提取,并通过Concatenate函数将提取后的光谱特征数据进行拼接,PR模块通过调节优化PaBATunNet模型参数,提高模型预测精度。基于Gard-CAM思想给出了PaBATunNet模型高贡献度特征波长,增加了PaBATunNet模型的可解释性。以谷物、柴油、啤酒、牛奶四组公开的近红外光谱数据为例,将PaBATunNet模型的预测结果与偏最小二乘(PLS)、主成分回归(PCR)、支持向量机(SVM)和BP神经网络(BP)模型的预测结果进行比较。结果表明,与PLS相比,PaBATunNet模型在谷物、柴油、啤酒、牛奶数据集的预测精度上分别提高了30.0%、40.7%、43.0%、52.8%;与PCR相比,PaBATunNet模型的预测精度分别提高了28.8%、35.9%、40.8%、52.2%;与SVM相比,PaBATunNet模型的预测精度分别提高了45.5%、37.4%、45.3%、54.7%;与BP相比,PaBATunNet模型的预测精度分别提高了7.9%、32.4%、90.1%、62.0%。基于并联卷积神经网络的近红外光谱建模方法相比于传统建模方法解决了模型预测精度低、运行时间长、泛化能力差以及可解释性不强等问题,可有效应用于工农业生产中不同物质的定量分析,为建立快速、无损、高精度的近红外光谱定量分析模型提供了科学基础。

关键词：近红外光谱深度学习并联卷积神经网络定量分析预测模型

“治理-需求-工具-主题”四维框架下我国互联网医疗政策文本量化研究

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图书情报工作 2024年第18期68卷 71-86页

作者：张云秋刘帅兵吉林大学公共卫生学院长春130012

[目的/意义]分析我国互联网医疗政策的内容结构,为后续政策体系的完善和优化提供理论依据。[方法/过程]以我国互联网医疗领域的中央政策文本为研究对象,结合协同治理理论、患者需求层次模型、政策工具理论及KeyBERT模型,构建协同治理—... 详细信息

[目的/意义]分析我国互联网医疗政策的内容结构,为后续政策体系的完善和优化提供理论依据。[方法/过程]以我国互联网医疗领域的中央政策文本为研究对象,结合协同治理理论、患者需求层次模型、政策工具理论及KeyBERT模型,构建协同治理—需求层次—政策工具—政策主题四维政策分析框架,分析政策内容结构与演变,识别政策重点与取向。[结果/结论]互联网医疗政策呈现主体协同中心化、需求满足基础化、政策工具结构失衡化及主题覆盖全面化。未来应推动政策执行主体协同治理结构功能整合、满足政策客体更高层次的需求、优化政策工具内部组成结构、推动政策覆盖主题深化细化。

关键词：互联网医疗政策协同治理患者需求政策工具主题分析

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自由运动秀丽隐杆线虫双光路观测系统

光学精密工程 2024年第11期32卷 1676-1685页

作者：于涛源徐熙平张少军张宁李宏源王晓辉长春理工大学光电工程学院吉林长春130022 长春熠生科技有限公司吉林长春130022 中国科学院长春应用化学研究所吉林长春130022

为了解决自由运动秀丽隐杆线虫观测系统存在的视场单一、运动数据受环境影响等问题,设计了自由运动线虫双光路观测系统。该系统融合了显微成像模块和大视场成像模块,能够同时获取线虫的显微图像和培养皿图像,并通过切换荧光模块满足线... 详细信息

为了解决自由运动秀丽隐杆线虫观测系统存在的视场单一、运动数据受环境影响等问题,设计了自由运动线虫双光路观测系统。该系统融合了显微成像模块和大视场成像模块,能够同时获取线虫的显微图像和培养皿图像,并通过切换荧光模块满足线虫荧光图像的获取需求。系统将显微成像模块直接装载在XYZ三轴位移平台上,可以有效避免线虫受震动影响引发的逃逸反应。最后,使用系统对USAF1951分辨率板和不同品系的线虫进行成像。实验结果显示,显微成像模块的分辨率小于2.19μm,实现了对线虫的细胞级成像,系统获取的明场显微图像清晰显示了线虫的器官组织分布和细胞轮廓,荧光图像能够清晰显示不同荧光蛋白的分布情况。大视场成像模块照度均匀、成像清晰,通过形态学算法处理图像可以采集线虫种群行为运动数据。综上所述,该系统满足不同线虫观测需求,具备较好的稳定性和数据准确性,显著提高了线虫实验的灵活性,并为不同尺度下线虫观测信息整合提供了基础。

关键词：显微成像双光路成像秀丽隐杆线虫线虫观测系统

入口电离-高分辨质谱法分析人参皂苷同分异构体

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质谱学报 2024年第3期45卷 396-400,I0004页

作者：郭云龙迟鸿悦王洋郑飞戴雨霖黄鑫越皓刘淑莹长春中医药大学吉林省人参科学研究院吉林长春130117 中国科学院长春应用化学研究所长春质谱中心吉林长春130022

本文建立了入口电离-高分辨质谱法快速区分人参皂苷同分异构体,通过正、负离子模式及最佳入口温度,对人参皂苷同分异构体进行敞开式质谱分析。结果表明,在正、负离子全扫描模式及最佳实验温度下,根据人参皂苷同分异构体所形成的聚体数... 详细信息

本文建立了入口电离-高分辨质谱法快速区分人参皂苷同分异构体,通过正、负离子模式及最佳入口温度,对人参皂苷同分异构体进行敞开式质谱分析。结果表明,在正、负离子全扫描模式及最佳实验温度下,根据人参皂苷同分异构体所形成的聚体数目不同,形成的离子峰类型不同,可实现人参皂苷同分异构体的区分。该方法简单、快速,仅需简单的样品前处理,即可区分人参皂苷同分异构体。

关键词：入口电离高分辨质谱人参皂苷同分异构体

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重复频率可调窄脉宽228 nm紫外激光器

中国光学（中英文） 2024年第1期17卷 100-107页

作者：王金艳马放郑磊田东贺陈曦郑权长春新产业光电技术有限公司吉林长春130103 中国科学院长春光学精密机械与物理研究所吉林长春130033

紫外激光器是研究紫外共振拉曼光谱的重要工具,拉曼信号可以通过共振拉曼效应得到增强,从而降低拉曼测量的探测极限。本文研究了一种输出波长为228 nm的窄脉宽全固态紫外激光器。首先,以Nd:YVO4作为增益介质,采用电光调Q腔倒空技术,实... 详细信息

紫外激光器是研究紫外共振拉曼光谱的重要工具,拉曼信号可以通过共振拉曼效应得到增强,从而降低拉曼测量的探测极限。本文研究了一种输出波长为228 nm的窄脉宽全固态紫外激光器。首先,以Nd:YVO4作为增益介质,采用电光调Q腔倒空技术,实现了纳秒量级914 nm基频光输出。然后,经过偏硼酸锂(LBO)晶体产生二次谐波,最终经偏硼酸钡(BBO)晶体获得四次谐波228 nm紫外激光。在此基础上,进一步研究了不同重复频率时基频光和倍频光功率的变化规律,优化了紫外激光器的输出效率。实验结果表明:当总抽运功率为30 W时,在10 kHz重复频率下,可获得最高平均功率为84 mW的228 nm紫外激光输出。228 nm激光在5~25 kHz重复频率范围内连续可调,脉冲宽度保持在2.8~2.9 ns,能够满足紫外光谱检测技术领域的应用需求。

关键词： 228 nm激光器紫外激光腔倒空技术二次谐波

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基于声光锁模全固态660 nm激光器

中国光学（中英文） 2024年第1期17卷 238-244页

作者：王禹凝郑权苏鑫柏中树张秀齐刘超智刘薇中国科学院长春光学精密机械与物理研究所吉林长春130033 长春新产业光电技术有限公司吉林长春130103

脉冲宽度为皮秒的红光激光器,具有脉冲宽度窄,峰值功率高的优点,使其在工业、医疗、科研和信息存储等方面具有广泛的应用。本文采用声光锁模(AOML)的方式设计了一款具有窄线宽、高转换效率,输出波长为660 nm的全固态皮秒激光器。该激光... 详细信息

脉冲宽度为皮秒的红光激光器,具有脉冲宽度窄,峰值功率高的优点,使其在工业、医疗、科研和信息存储等方面具有广泛的应用。本文采用声光锁模(AOML)的方式设计了一款具有窄线宽、高转换效率,输出波长为660 nm的全固态皮秒激光器。该激光器采用半导体侧面泵浦的方式,通过优化谐振腔型,并使用两块LiB3O5(LBO)晶体进行腔外倍频,最终获得最大输出功率为8.6 W的660 nm激光输出。激光器采用脉冲侧面泵浦的模式,获得的锁模脉冲频率为100 MHz,脉冲宽度为887 ps。1319 nm至660 nm激光的倍频转换效率可达41%。

关键词：声光锁模非临界相位匹配宏微脉冲

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用于紫外光谱仪的探测器温度控制系统

中国光学（中英文） 2024年第1期17卷 209-216页

作者：蒋雪侯汉马庆军林冠宇中国科学院长春光学精密机械与物理研究所吉林长春130033

为了降低探测器的噪声与暗电流,使光谱仪的CMOS探测器能获得更准确的光谱曲线,设计了探测器温度控制系统。本系统核心采用基于现场可编程逻辑门阵列(FPGA)的增量式比例-积分-微分(PID)控制算法。在传统控制算法的基础上,增加了抗积分饱... 详细信息

为了降低探测器的噪声与暗电流,使光谱仪的CMOS探测器能获得更准确的光谱曲线,设计了探测器温度控制系统。本系统核心采用基于现场可编程逻辑门阵列(FPGA)的增量式比例-积分-微分(PID)控制算法。在传统控制算法的基础上,增加了抗积分饱和控制,并且在PID算法的前端增加了对目标值的过渡过程。该系统在实现探测器温度变化速率可控的同时,也解决了超调过大的问题。多次整机环境实验结果表明:在轨环境温度条件下,40°C温差范围内该系统可以控制探测器以指定温变速率(4.5±0.05)°C/min达到任意温度;并且可在该温度下稳定工作;温度变化范围为±0.1°C。相比于传统模拟PID控制方法,其具有灵活度高,稳定性强等优点。当制冷到−10°C时,探测器的噪声得到了有效抑制。

关键词：增量式PID算法抗积分饱和输入过渡过程噪声