1 1.太原理工大学 1. 新材料界面科学与工程教育部重点实验室
2 2.材料科学与工程学院, 太原 030024
针对TiO2表面活性位点不足、反应动力学缓慢、CO2还原产物中碳氢化合物的产率低以及选择性差等问题, 研究通过Pd催化氧还原法在缺氧环境中构筑了具有表面氧空位的一维单晶TiO2纳米带阵列(Pd-Ov-TNB)。通过形貌结构、载流子行为及光催化性能分析, 探究了表面氧空位和Pd的氢溢流效应对光生载流子分离传输及还原产物选择性的影响。结果表明, Pd-Ov-TNB的CO2还原活性强, 产物中CH4、C2H6和C2H4的产率分别为40.8、32.09和3.09 µmol·g-1·h-1, 碳氢化合物的选择性高达84.52%, 在C-C偶联方面展现出巨大的潜力。其一维单晶纳米带结构提高了材料的活性比表面积和结晶度, 为CO2还原反应提供了更多的活性位点, 并加速载流子的分离传输。同时, 氧空位增强了光生电荷的表面积累, 为CO2还原提供了富电子环境。此外, Pd纳米颗粒提高反应体系中H*的浓度, 并通过氢溢流效应将H*转移到催化剂表面吸附CO2的活性位点, 促进反应中间产物氢化。各种优势共同作用促使CO2向碳氢化合物高效转化。
氧空位 TiO2纳米带 氢溢流 光催化还原CO2 oxygen vacancies TiO2 nanobelt hydrogen spillover photocatalytic CO2 reduction
1 陕西科技大学机电工程学院，西安 710021
2 河南科技大学，金属材料磨损控制与成型技术国家地方联合工程研究中心，河南 洛阳 471000
工程陶瓷已广泛应用于工业领域，而其较高的脆性一直是推广受限的主要因素之一。基于此，本研究旨在协同提高工程结构陶瓷的强度和韧性。以微米级Si3N4粉体和高纯度镍丝为原料，借鉴仿生制备思路，利用热压烧结的方式制备仿木质年轮状Si3N4/Ni复合材料，研究了Si3N4/Ni复合材料中Si3N4与Ni丝的界面结合状态，测试了复合材料的物理力学性能。结果表明，复合材料中Si3N4基体与Ni之间界面结合良好，仿木质年轮的材料结构有助于陶瓷材料的强韧化，复合材料的弯曲强度达(989±87) MPa，断裂韧性达(8.12±0.8) MPa·m1/2，较单相Si3N4陶瓷的物理力学性能有较好的提升。
氮化硅/镍复合材料 仿木质年轮 增韧 微观组织 界面 力学性能 silicon nitride/nickel composite wood tree ring-like toughening microstructure interface mechanical properties
山西大学 物理电子工程学院,山西 太原 030006
基于空间模式的干涉,tilt-locking技术为稳定激光频率或锁定光学谐振腔提供了一种灵活便捷的方法。在本文中,对tilt-locking技术进行了修改并进行了实验演示。该方法使用非谐振的一阶空间模式TEM01模作为相位参考,并利用TEM01模式和TEM00模式的干涉进行光学腔的锁定。在光学腔的反射光路中添加障碍物以阻挡反射光束的一半。反射光束的通过的一半由单像素光电探测器而不是分离探测器来检测,以导出用于将光学腔的TEM00模式谐振频率锁定到激光频率的误差信号。利用此方法可以将光学腔稳定锁定4 h。
光电探测器 干涉 高阶空间模式 相位基准 障碍物 photodeterctor interfere High-order space mode phase reference obstacle
1 天津市复杂系统控制理论及应用重点实验室, 天津 300384
2 天津理工大学 电气电子工程学院, 天津 300384
3 天津理工大学 计算机视觉与系统教育部重点实验室, 天津 300384
为提高电气设备红外故障图像识别准确率, 提出了基于双监督信号深度学习的电气设备红外故障图像识别方法。首先, 使用Slic超像素分割算法合并相似像素成区域块; 其次, 根据改进后HSV空间的亮度信息判别设备温度异常区域, 进而分割出温度异常区域所在的连通区域及所对应的设备; 最后, 基于GoogLeNet卷积神经网络对电气设备红外故障图像进行特征提取, 再采用softmax 损失和中心损失两种监督信号对提取的特征进行监督训练, 并自行建立700幅电气设备红外故障图像数据集, 其中500幅用于训练, 200幅用于测试。实验结果表明: 使用双监督信号深度学习算法测试准确率达到98.6%, 比单独使用softmax损失时准确率提高了1%。该算法能够对变压器套管、电流互感器、避雷器、隔离开关、绝缘子5种电气设备及其对应故障精准定位、识别。
红外故障识别 softmax 损失 中心损失 卷积神经网络 infrared fault recognition softmax loss center loss convolution neural network 红外与激光工程
2018, 47(7): 0703003
Author Affiliations
Abstract
1 State Key Laboratory of Precision Spectroscopy, East China Normal University, Shanghai 200062, China
2 Department of Mathematics and Physics, Shanghai Dianji University, Shanghai 201306, China
This Letter reports the formation of periodic surface structures on Ni–Fe film irradiated by a single femtosecond laser pulse. A concave lens with a focus length of 150 mm is placed in front of an objective (100×, NA=0.9), which transforms the Gaussian laser field into a ring distribution by the Fresnel diffraction. Periodic ripples form on the ablation area after the irradiation of a single femtosecond laser pulse, which depends on the laser polarization and laser fluence. We propose that the ring structure of the laser field leads to a similar transient distribution of the permittivity on the sample surface, which further launches the surface plasmon polaritons. The interaction of the incident laser with surface plasmon polaritons dominates the formation of periodic surface structures.
220.4241 Nanostructure fabrication 160.3900 Metals 240.6700 Surfaces 320.7090 Ultrafast lasers Chinese Optics Letters
2017, 15(2): 022201
受激光调制技术的限制及大气湍流的影响，逆合成孔径激光雷达对自旋目标成像的过程中存在方位多普勒模糊和回波不相干的问题.同时，在成像中相邻回波脉冲间目标转角较大，回波相关性很差，现有的一些相位误差补偿算法难以补偿上述相位误差，传统方位相干积累法无法获取聚焦良好的二维图像.本文利用回波包络信息进行成像，建立了自旋目标逆合成孔径激光雷达成像的空间几何模型，分析了回波信号的特征，提出了一种基于广义Radon变换的自旋目标逆合成孔径激光雷达成像算法.首先采用自相关法在距离-慢时间域对距离压缩后的包络求取目标的自旋角速度，之后对距离-慢时间域的包络作广义Radon变换，实现对包络的非相干积累，并获得自旋目标的二维高分辨图像.由于没有利用回波相位信息，因此避免了相位误差的影响.仿真结果表明：传统距离-多普勒算法无法成像，而提出的方法在低信噪比、多普勒模糊和回波不相干条件下仍能够获得聚焦良好的图像.
逆合成孔径激光雷达 自旋目标 广义Radon变换 非相干积累 Inverse Synthetic Aperture Ladar(ISAL) Spinning target Generalized Radon Transform(GRT) Noncoherent integration
由于发射信号波长极短，目标或平台的微小振动将严重影响逆合成孔径激光雷达（ISAL）的成像效果。同时受激光调制技术的限制，ISAL发射脉冲信号的初始相位存在随机相位误差，这也对ISAL成像造成了极大的影响。现有的相位梯度自聚焦（PGA）算法无法补偿高频振动产生的相位误差；由于目标相对雷达转动分量的影响，空间相关算法（SCA）对补偿上述ISAL中的相位误差效果有限。为解决上述问题，将PGA算法与SCA方法相结合，提出了PGA-SCA相位补偿算法，通过循环移位和加窗处理消除了相邻回波间目标转动的影响。仿真结果表明，PGA-SCA能有效补偿上述两种相位误差，并获得聚焦良好的ISAL图像。
遥感 逆合成孔径激光雷达 振动 随机相位误差 相位梯度自聚焦 空间相关算法 激光与光电子学进展
2013, 50(10): 102801
1 装备指挥技术学院光电装备系, 北京 101416
2 武汉军事代表局驻焦作地区代表室, 河南 焦作 454001
线性调频连续波激光雷达在光电器件响应速度有限的条件下，要满足较高的距离分辨率的测量要求，就需要比同体制微波雷达大得多的相对带宽。这就导致线性调频连续波微波雷达的距离与速度去耦合方法不能被直接应用。针对探测近距高速运动目标和实时性高的要求，根据激光雷达目标回波的特点，提出了一种快速线性调频信号参数估计方法，利用均匀分成两段的中频信号的傅里叶变换来获取目标的距离与速度信息。在目标距离50 m，速度1000 m/s，中频信噪比为0的仿真条件下，雷达测距误差小于15 mm，测速误差小于10 m/s。仿真实验表明，该方法具有较高的测量精度和较强的抗干扰能力。
测量 激光雷达 参数估计 距离速度去耦合 线性调频连续波 激光与光电子学进展
2011, 48(2): 022802
Author Affiliations
Abstract
State Key Laboratory of Precision Spectroscopy, Department of Physics, East China Normal University, Shanghai 200062, China
We report the fabrication of submicrometer pits array (SP-array) on 6H-SiC surface by the interference of two femtosecond laser beams. Formation mechanisms and optical absorption of SP-array are studied. The relative reflectivity and transmissivity of white light decrease to 10% of the values of SiC crystal, and the optical absorption is enhanced to 97%. The relative reflectivity and transmissivity of incident angles within the range of 20o~60o are kept below 25%. The enhancement mechanism of optical absorption of the SP-array is also discussed.
亚微米坑阵列 光吸收增强 双光束干涉 飞秒激光 320.7130 Ultrafast processes in condensed matter, including semiconductors 220.4241 Nanostructure fabrication 110.4235 Nanolithography Chinese Optics Letters
2010, 8(12): 1203
