能源储存系统是电动汽车、电子设备等高新技术的重要基础。近年来基于机器学习的电池设计能够快速连结材料微观结构?材料微观性能?电池宏观性能的复杂关系, 成为了热点研究。本文从能源电池的微观材料设计和宏观状态预测两方面系统性地综述了电池设计中机器学习的应用现状和前景, 概括综述了机器学习电池设计的研究数据来源、算法的优缺点及其在电池领域的应用场景以及近年来的相关创新性工作及其展望, 以期为机器学习在能源储存系统的宏微观设计提供了参考。

针对大批量球面光学元件曲率半径的快速、高精度、非接触测量难题, 提出一种基于差动共焦技术的批量元件曲率半径快速测量方法。先将一已知曲率半径的样件S0在其共焦位置进行扫描定焦, 获取其差动共焦曲线和线性段方程; 依次装卡同批次被测元件S1-Sn并无扫描地获得其离焦量; 根据样件曲率半径和被测件离焦量换算出被测样品曲率半径。仿真和实验表明, 精度可达12.2ppm, 同时测量速度比传统式差动共焦曲率半径扫描系统提高59倍。方法仅需1次扫描和N次快速装卡即可实现N件球面元件曲率半径的快速、高精度、非接触式检测, 为大批量球面元件的高效率、高精度加工检测提供全新途径。

针对不同二次曲面常数旋转对称非球面光学元件的顶点曲率半径高精度、通用化测量问题,提出了一种基于激光差动共焦的非球面顶点曲率半径测量方法。该方法利用圆形光瞳技术使非球面实测共焦点接近顶点球面球心;利用差动共焦技术对被测非球面的猫眼点和共焦点分别进行精密瞄准定位,测得实际顶点曲率半径值;通过理论仿真分析得到圆形光阑尺寸与顶点曲率半径理论偏差值之间的关系,对实际测量值进行补偿。实验结果表明,该方法相对精度小于0.01%,为非球面顶点曲率半径测量提供了一种全新的技术手段。

用于野外地物偏振光谱测量的偏振光谱仪, 其偏振探测精度直接影响到地物偏振光谱信息获取的准确性, 进而影响到目标偏振特性的解译水平。设计了适用于光栅光谱仪的偏振测量组件, 将两种型号的光栅光谱仪改装成偏振光谱仪。基于可调偏振度光源验证偏振光谱仪的偏振光谱测量精度, 首先分析了偏振光谱仪的偏振敏感性, 然后给出了偏振光谱仪对可调偏振度光源输出不同偏振度谱的实验测量结果。实验结果表明: 在460~920 nm波长范围之间, 偏振光谱仪具有一定的偏振敏感性, 加装退偏器之后, 偏振光谱仪对输出光的测量偏振度与可调偏振度光源输入的标准偏振度具有很好的一致性, 实测值与理论值的绝对误差均在2%以内, 从而验证了两种型号的偏振光谱仪偏振测量组件设计的可行性, 能够满足实验测量的要求。

本文以非线性增益超材料中描述电磁波传输的非线性薛定谔方程为模型,采用拟解法给出了线性增益和非线性损耗平衡下精确的具有非线性啁啾的自孤子解,详细研究了该自孤子在不同非线性电极化或／和磁极化超材料中的存在条件及其传输特性。结果发现,当非线性损耗与线性增益平衡时,超材料中可以存在两种形式的自孤子;而且在不同非线性极化的超材料中两种自孤子的振幅、波宽及空间频率啁啾随着归一化频率、增益系数的变化也不同,这意味着可以通过改变入射波的频率、选择具有不同非线性极化和不同增益的超材料来调节自孤子的传输特性。

运用激光镊子拉曼光谱技术（LTRS）研究铝胁迫下土生隐球酵母细胞和线粒体拉曼光谱变化。细胞和线粒体中与核酸、蛋白质和脂类相关的特征峰强度随着铝处理浓度和处理时间的增加而逐渐降低，表明细胞凋亡过程中细胞和线粒体内的核酸、蛋白质和脂类生物大分子逐渐减少。线粒体内与细胞色素c（Cyt c）相关的特征峰强度随铝处理浓度增大和处理时间的延长而显著降低，说明线粒体中的细胞色素c释放到线粒体外。线粒体的呼吸峰随着铝浓度的增加和处理时间的延长而降低，说明线粒体的活性不断减弱，能量代谢受阻。因此，拉曼光谱实时监测了铝胁迫细胞凋亡的动态过程及其线粒体的生理生化变化过程，并且揭示了铝诱导土生隐球酵母凋亡过程中线粒体内细胞色素c的释放行为，这些结果有助于了解酸性土壤中铝对生物的毒害机理。