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C+L波段低弯曲损耗非耦合三模组渐变折射率光纤设计

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电子学报 2024年第8期 2659-2667页

作者：王卓崔明杰余长源香港理工大学电机及电子工程学系香港理工大学光子研究院香港理工大学深圳研究院

光纤是现代通信网络中最为稳定的信号传输媒介，提升光纤模式的数量是满足通信容量日益增加的有效方法.本文设计了低弯曲损耗的非耦合三模组(LP01,LP11,LP21)渐变折射率光纤，运用分层分析法给出了渐变折射率光纤中模组的严格截止条件.... 详细信息

光纤是现代通信网络中最为稳定的信号传输媒介，提升光纤模式的数量是满足通信容量日益增加的有效方法.本文设计了低弯曲损耗的非耦合三模组(LP01,LP11,LP21)渐变折射率光纤，运用分层分析法给出了渐变折射率光纤中模组的严格截止条件.此外，利用有限元仿真软件求解光纤模式的有效模场面积和弯曲损耗，得到低弯曲损耗条件下在C+L波段（1 530～1 625 nm）传输三模组的设计区间.揭示了纤芯中心折射率凹陷和沟槽层共同作用可促进光纤径向高阶模式的截止.模拟结果表明，所设计光纤的模组间有效折射率差大于等于3×10-3，弯曲半径为30 mm时的最大弯曲损耗为1.3 d B/km，符合ITU-T推荐的低弯曲损耗条件.而且，在1 550 nm波长下，模组内简并模有较小的差分模式群时延（≈176 ps/km），可通过4×4多输入多输出技术补偿简并模之间的串扰.该光纤可适用于C+L波段上实现模组间非耦合的空分复用信号传输.

关键词：少模光纤渐变折射率低弯曲损耗空分复用光纤通信

基于大语言模型的人机交互移动检测机器人导航方法

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计算机集成制造系统 2024年第5期30卷 1587-1594页

作者：王湉范峻铭郑湃香港理工大学工业及系统工程学系中国香港特别行政区999077

在工业制造领域,移动机器人的广泛应用已成为提高作业安全和效率的关键。然而,现有的机器人系统只能完成预定义的导航任务,无法适应非结构化场景。为了突破这一瓶颈,提出一种基于大语言模型(LLM)的人机交互移动检测机器人导航方法,可代... 详细信息

在工业制造领域,移动机器人的广泛应用已成为提高作业安全和效率的关键。然而,现有的机器人系统只能完成预定义的导航任务,无法适应非结构化场景。为了突破这一瓶颈,提出一种基于大语言模型(LLM)的人机交互移动检测机器人导航方法,可代替操作人员进入工业环境中的危险区域进行检测,并且可以根据人类自然语言指令完成复杂的导航任务。首先,通过高分辨率网络(HRNet)模型进行场景语义分割,并在点云融合阶段将语义分割结果渲染到重建的三维场景网格模型中,得到三维语义地图;然后利用大语言模型让机器人可以理解人类的自然语言指令,并根据创建的三维语义地图生成Python代码控制机器人完成导航任务。最后,通过一系列非结构化场景下的实验验证了该系统的有效性。

关键词：人机交互大语言模型视觉语言导航智能制造工业5.0

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基于时空协同的多数据中心虚拟电厂低碳经济调度策略

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电力系统自动化 2024年第18期48卷 56-65页

作者：文淅宇朱继忠李盛林董瀚江华南理工大学电力学院广东省广州市510641 香港理工大学电机及电子工程学系香港999077

数据中心因其负荷具有时空双尺度可调特性,可被视为庞大且极具潜力的新型需求响应资源,是虚拟电厂的行业案例。然而,在以往数据中心经济调度的研究中,环境效益和租户的计算体验未得到充分考虑,需求响应后的执行效果评估多被忽略。对此,... 详细信息

数据中心因其负荷具有时空双尺度可调特性,可被视为庞大且极具潜力的新型需求响应资源,是虚拟电厂的行业案例。然而,在以往数据中心经济调度的研究中,环境效益和租户的计算体验未得到充分考虑,需求响应后的执行效果评估多被忽略。对此,提出基于时空协同的多数据中心低碳经济调度策略。首先,对数据中心工作负载的时空可调特性进行精细化建模,明晰需求响应和可再生能源消纳的具体实现路径。其次,量化租户对需求响应的满意度以保证用户侧服务体验,并在目标函数中引入碳交易成本以引导源侧减碳。最后,在中国广东电力市场日前邀约需求响应模式下,使用典型数据中心数据进行算例分析。仿真结果表明,所提方案能够有效激发数据中心灵活资源的时空调节潜力,在实现整体经济性提升的同时兼顾环境效益和租户满意度。

关键词：数据中心虚拟电厂需求响应经济调度碳交易时空协同

基于相干光调控的无透镜光纤成像及其应用(特邀)

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激光与光电子学进展 2024年第6期61卷 25-53页

作者：程圣福仲天庭胡子敏李浩然赖溥祥香港理工大学生物医学工程学系中国香港香港理工大学光子技术研究院中国香港香港理工大学深圳研究院广东深圳518063

基于多模光纤或多芯光纤的无透镜超细光纤内窥成像技术近些年获得了快速发展,有望成为下一代的极微创、高分辨率内窥显微镜。通过对相干入射光场的时空调控,该技术可克服多模光纤中模式色散或多芯光纤中相位畸变的影响,在无需光纤末端... 详细信息

基于多模光纤或多芯光纤的无透镜超细光纤内窥成像技术近些年获得了快速发展,有望成为下一代的极微创、高分辨率内窥显微镜。通过对相干入射光场的时空调控,该技术可克服多模光纤中模式色散或多芯光纤中相位畸变的影响,在无需光纤末端透镜或扫描器件的情况下实现高分辨率的聚焦、成像及相关应用。此外,在无透镜光纤内窥成像或图像传输等场景下,通过构建物理或深度学习模型,从光纤输出测量中也能实现物体信息重建。对相干光纤无透镜成像技术的发展进行综述,首先说明无透镜光纤成像的基础原理,并从主动波前调控和被动目标重建这两类角度阐述无透镜光纤成像方法,接着介绍一些先进光纤成像模态和技术,列举光纤成像相关应用,最后分析该领域所面临的挑战,总结并展望其进一步发展方向和应用前景。

关键词：多模光纤多芯光纤波前整形内窥成像光学显微成像深度学习

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深层生物组织光学技术发展及其应用(特邀)

中国激光 2024年第1期51卷 330-353页

作者：赖溥祥赵麒周颖颖程圣福胡子敏李焕浩余志鹏黄夏子姚靖庞未然李浩然黄浩梵李文钊郑源东王志远袁楚琪仲天庭香港理工大学生物医学工程系中国香港九龙999077 香港理工大学深圳研究院广东深圳518055 香港理工大学光子技术研究院中国香港九龙999077 香港理工大学体育科技研究院中国香港九龙999077

光学技术在生物医学中扮演着越来越重要的角色,其非电离辐射、高分辨率、高对比度和对生物组织异变高度灵敏等特性使其非常适用于生物组织的研究,包括成像、传感、治疗、刺激以及控制等。然而由于光折射因子在生物组织中的分布是不均匀... 详细信息

光学技术在生物医学中扮演着越来越重要的角色,其非电离辐射、高分辨率、高对比度和对生物组织异变高度灵敏等特性使其非常适用于生物组织的研究,包括成像、传感、治疗、刺激以及控制等。然而由于光折射因子在生物组织中的分布是不均匀的,光在生物组织中的传播会受到很强的散射影响,故纯光学技术的穿透深度和空间分辨率是“鱼和熊掌不可兼得”;高分辨率光学成像应用仅限于样品浅表层,当成像深度增加时分辨率急剧下降。实现光在深层生物组织里的高分辨率成像或应用是人们期盼已久的目标。近年来,为解决这一问题,研究者提出了不同的方法,例如切换到更长的光波长以减小组织散射系数,在信号检测时将漫射光转换为散射不明显的超声信号,逆转或者预先补偿由光的多次散射所带来的相位畸变,或借助光纤等微创光学通道实现深层生物组织的高分辨率光学成像、刺激等。基于团队在深层生物组织光学相关领域多年的耕耘,从光在生物组织中的传播特性出发,梳理和总结了近年来研究人员在光-声结合和光学波前整形技术等方面展开的诸多探索,以及在生物组织操控、成像、光学计算以及人工智能等领域中的应用尝试。虽然尚有诸多不足,但随着硬件设备的更新和计算技术的发展,在不远的将来有望实现活体深层生物组织光学高分辨率应用。在这一求索过程中,新方法和新能力将不断激发新的应用灵感,为光学尤其是生物医学光子学带来全新的理念和机遇。

关键词：生物光学光学成像生物医学光子学深层组织光学波前整形光声成像

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基于多示例学习图卷积网络的隐写者检测

自动化学报 2024年第4期50卷 771-789页

作者：钟圣华张智深圳大学计算机与软件学院深圳518060 香港理工大学电子计算学系中国香港999077

隐写者检测通过设计模型检测在批量图像中嵌入秘密信息进行隐蔽通信的隐写者,对解决非法使用隐写术的问题具有重要意义.本文提出一种基于多示例学习图卷积网络(Multiple-instance learning graph convolutional network,MILGCN)的隐写... 详细信息

隐写者检测通过设计模型检测在批量图像中嵌入秘密信息进行隐蔽通信的隐写者,对解决非法使用隐写术的问题具有重要意义.本文提出一种基于多示例学习图卷积网络(Multiple-instance learning graph convolutional network,MILGCN)的隐写者检测算法,将隐写者检测形式化为多示例学习(Multiple-instance learning, MIL)任务.本文中设计的共性增强图卷积网络(Graph convolutional network, GCN)和注意力图读出模块能够自适应地突出示例包中正示例的模式特征,构建有区分度的示例包表征并进行隐写者检测.实验表明,本文设计的模型能够对抗多种批量隐写术和与之对应的策略.

关键词：图像隐写者检测图卷积网络多示例学习示例包表征

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许宗彦与18世纪末欧洲科学新知的传入

历史研究 2024年第1期 173-187页

作者：韩琦香港理工大学中国历史及文化学系中国香港

自杨光先反教案之后,康熙帝即留心西学,善待西士。1688年,法国国王路易十四派遣“国王数学家”人京,开启了中西交流新时期。1692年,康熙帝颁布容教谕旨后,耶稣会士受到朝廷重用。1697年,法国耶稣会士白晋(Joachim Bouvet)受康熙帝之命... 详细信息

自杨光先反教案之后,康熙帝即留心西学,善待西士。1688年,法国国王路易十四派遣“国王数学家”人京,开启了中西交流新时期。1692年,康熙帝颁布容教谕旨后,耶稣会士受到朝廷重用。1697年,法国耶稣会士白晋(Joachim Bouvet)受康熙帝之命回到法国,招募更多传教士来华,科学知识得以在宫廷传播,中西文化迎来交流高峰。但雍正帝一继位即实施严厉的禁教政策,大批传教士被驱离北京,遣散至广州、澳门地区,中西交流一度难以维系。乾隆帝即位后,情况似乎略有好转。

关键词：中西交流路易十四耶稣会士杨光先澳门地区康熙帝传教士法国国王

基于人工蜂群算法的温差发电阵列最优重构方法

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上海交通大学学报 2024年第1期58卷 111-126页

作者：杨博胡袁炜骥郭正勋束洪春曹璞璘李子林昆明理工大学电力工程学院昆明650031 香港理工大学电机工程系中国香港999077

在新能源发电技术快速发展的背景下,温差发电(TEG)技术能够很好地利用新能源发电中产生的废热.然而,温度分布的变化会使得TEG阵列的输出特性恶化、发电效率降低.提出基于人工蜂群(ABC)算法的TEG阵列重构方法,在3种不同温度分布情况下,利... 详细信息

在新能源发电技术快速发展的背景下,温差发电(TEG)技术能够很好地利用新能源发电中产生的废热.然而,温度分布的变化会使得TEG阵列的输出特性恶化、发电效率降低.提出基于人工蜂群(ABC)算法的TEG阵列重构方法,在3种不同温度分布情况下,利用ABC在对称9×9和不对称10×15两种TEG阵列进行动态重构.将所提算法与遗传算法、粒子群优化算法和秃鹰搜索优化算法3种启发式算法作对比,并给出由ABC重构后的TEG阵列温度分布图.结果表明:ABC能够提高TEG阵列的输出功率,输出功率-电压曲线均趋向呈现出单个峰值.此外,利用基于RTLAB平台上的硬件在环实验验证了硬件可行性.

关键词：温差发电人工蜂群算法动态重构硬件在环实验

基于相干光调控的无透镜光纤成像及其应用（特邀）

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激光与光电子学进展 2024年第6期 35-63页

作者：程圣福仲天庭胡子敏李浩然赖溥祥香港理工大学生物医学工程学系香港理工大学光子技术研究院香港理工大学深圳研究院

基于多模光纤或多芯光纤的无透镜超细光纤内窥成像技术近些年获得了快速发展，有望成为下一代的极微创、高分辨率内窥显微镜。通过对相干入射光场的时空调控，该技术可克服多模光纤中模式色散或多芯光纤中相位畸变的影响，在无需光纤末... 详细信息

基于多模光纤或多芯光纤的无透镜超细光纤内窥成像技术近些年获得了快速发展，有望成为下一代的极微创、高分辨率内窥显微镜。通过对相干入射光场的时空调控，该技术可克服多模光纤中模式色散或多芯光纤中相位畸变的影响，在无需光纤末端透镜或扫描器件的情况下实现高分辨率的聚焦、成像及相关应用。此外，在无透镜光纤内窥成像或图像传输等场景下，通过构建物理或深度学习模型，从光纤输出测量中也能实现物体信息重建。对相干光纤无透镜成像技术的发展进行综述，首先说明无透镜光纤成像的基础原理，并从主动波前调控和被动目标重建这两类角度阐述无透镜光纤成像方法，接着介绍一些先进光纤成像模态和技术，列举光纤成像相关应用，最后分析该领域所面临的挑战，总结并展望其进一步发展方向和应用前景。

关键词：多模光纤多芯光纤波前整形内窥成像光学显微成像深度学习