摘要：为了设计用于光频域反射仪(optical frequency domain reflectometer,OFDR)温度传感的涂层光纤,提升OFDR的温度灵敏度,增加其适用场景,从理论上分析了1层和2层涂层对单模光纤中瑞利频移温度灵敏度的影响并进行了仿真。考虑到外涂层的几何、热和机械性能,首先,用Lame解理论分析涂层对OFDR瑞利频移温度灵敏度的影响;其次,基于温度带来的光纤轴向应变关系以及光纤与1层涂层之间的力平衡,提出了仅含1层涂层的简化解;最后,针对建立的理论模型,对1层以及2层外涂层光纤的瑞利频移温度灵敏度进行了仿真。结果表明,瑞利频移温度灵敏度随着外涂层的杨氏模量、半径和热膨胀系数的增加而增加,而与涂层泊松比几乎无关。本研究结果将有助于提高OFDR在高温度灵敏度和低温场景中的应用。

摘要：光动力治疗(photodynamic therapy,PDT)一直是黑色素瘤治疗领域的主要方法,而研发更为高效的光敏剂是改进治疗的关键所在。为了提高光动力治疗的效果,设计了一种新型的光敏剂药物,其以传统的光敏剂原卟啉IX(Protoporphyrin IX,PpIX)为基底材料,通过所合成的PMHC 18-mPEG将去甲基化药物SGI-1027和PpIX包裹起来形成SGI@PpIX-mPEG复合体系。PpIX受到光照之后会导致细胞产生大量活性氧(reactive oxygen species,ROS),从而使下游的Caspase-3蛋白含量增加,同时去甲基化药物会上调GSDME蛋白的含量。研究结果表明,所合成的新型光敏剂药物不仅能够产生活性氧杀死癌细胞,而且能够通过Caspase-3蛋白和GSDME蛋白的相互作用进一步导致细胞焦亡从而提升光动力治疗的效果。

摘要：在牙齿种植治疗中,口腔移植骨分割对于辅助医生诊断有重要参考价值。口腔CBCT图像具有对比度较低,移植骨边缘模糊等诸多特征,严重制约着现有深度分割网络的应用。研究以U-Net为基准网络,通过设计一种新颖的轻量级Sharp-Attention模块,提出了一种改进的SA-UNet网络模型。具体地,在Sharp模块中,带锐化卷积核的Depthwise卷积操作通过锐化浅层特征以加强特征细节。CBAM模块提升模型对于图像低层信息的关注度。进而,采用新型联合损失函数,缓解样本比例失衡带来的影响。最后,在口腔移植骨数据集上验证了模型的有效性。在模型复杂度方面,与基准网络U-Net相比,在几乎没有增加计算开销的情况下,图像分割精度得到了有效的提升;在分割精度方面,与现有的主流医学分割模型对比,在IoU、Dice系数、Hausdorff距离三个评价指标上的表现最佳,得分达到了0.8665、0.9262、0.5092。

摘要：基于非线性偏振旋转(nonlinear polarization rotation,NPR)锁模机制的光纤激光器因其结构紧凑、可靠性高而备受关注。基于这一锁模原理设计并搭建了掺镱光纤飞秒激光器。当双向泵浦功率为380 mW,在1030 nm波段获得了基频重复率为22.8 MHz的锁模脉冲。脉冲宽度为224 fs,平均功率180 mW,单脉冲能量8 nJ,10 dB带宽约为40 nm,信噪比大于50 dB。该激光器采用环形腔结构产生稳定的锁模飞秒脉冲输出,可实现自启动锁模。泵浦功率增加到1.6 W可观察到最高三阶被动谐波锁模,三次谐波对应68.5 MHz重复频率。该激光器由于在线宽、脉宽、脉冲能量上的优势,在光谱测量、拉曼成像等领域具有应用意义。

摘要：针对大功率光学器件和设备的热严重影响其稳定性、性能和使用寿命的问题,提出了一种基于能量回馈的智能高效热电散热系统。利用基于改进的增量式比例积分微分(PID)算法快速实现高精度温度控制,通过能量回收机制实现热电制冷器(TEC)制冷效率的提升。采用光伏充电为主、电源充电为辅的电源管理策略,通过上位机监测与控制实现对两组蓄电池的高效充放电切换。同时,利用Python+PyQt5为散热系统搭建可视化图形操作界面。研究表明,设计的实验系统实现了对TEC器件的电路信息监测与温度高效控制,可为解决大功率光学器件和系统的散热问题提供参考。

摘要：感应电机在传统PI控制中,参数固定且容易超调。针对该问题,文中研究了一种基于自适应模糊神经网络PI控制与全阶自适应观测器的感应电机矢量控制方案。根据感应电机数学模型建立了全阶自适应观测器的模型,采用Lyapunov稳定性理论对其进行了稳定性分析设计,并推导了转速自适应律。电机速度外环PI由自适应模糊神经网络推理系统在线整定优化,与传统控制方案相比,该方法易于实现,能够有效提高控制精准性,抑制外部扰动,节省了传感器成本。MATLAB/Simulink仿真实验表明,所提方案不仅改善了无速度传感器感应电机矢量控制系统的动态性能,还减小了外部负载扰动等情况的影响,提高了系统的自适应性和鲁棒性。

摘要：为了实现酶标仪的全波段和快速检测,设计出一种基于反射式成像光路的全波段蛋白检测仪,采用反射式光学检测的方式进行成像,将一维成像光程扩展为二维,提高维度减少空间,同时提高了视场范围。分别进行了Human Pentraxin 3/TSG-14(PTX3)酶联免疫吸附实验以及二喹啉甲酸法(BCA)蛋白浓度检测实验,检测波长分别为450 nm和562 nm,并完成了对生物显色实验溶液的图像采集,利用图像处理比色算法进行分析处理,完成了蛋白浓度的测定。PTX3实验和BCA实验均基于四参数拟合模型绘制拟合曲线,拟合优度分别为0.9996和0.9997,与商用酶标仪绘制的标准曲线基本一致。PTX3实验使用42份未知样本,BCA实验使用40份未知样本,基于图像处理比色算法的质量浓度测量结果与商用酶标仪检测的质量浓度误差在5%以内,验证了全波段蛋白检测仪的可行性。

摘要：当前非正交多址(Non-Orthogonal Multiple Access,NOMA)系统的用户配对和功率分配通常作为独立的问题进行研究,未考虑接收端不能完美执行串行干扰消除(Successive Interference Cancellation,SIC)的限制。鉴于此,提出一种不完美SIC下NOMA系统用户配对和功率分配联合优化(Joint User Pairing and Power Allocation,JUPPA)方法。给定功率分配方案,采用自适应遗传算法求解用户配对问题,并结合哈希表结构设计自适应交叉和变异算子。给定用户配对方案,利用连续凸逼近(Successive Convex Approximation,SCA)对目标函数下界进行松弛,构造卡罗需库恩塔克(Karush-Kuhn-Tucker,KKT)条件,并基于梯度下降法对功率分配问题进行优化。上述两个过程迭代直至收敛。仿真结果表明,相比于单独优化用户配对或功率分配,JUPPA具有更高的系统和速率。

摘要：深度信息在机器人、自动驾驶等领域中有着重要作用,通过深度传感器获取的深度图较为稀疏,研究人员为了补全缺失的深度信息提出了大量方法。但现有方法大多是针对不透明对象,基于卷积神经网络的强大表征能力,设计了一个双分支引导的编解码结构网络模型,通过针对透明物体的以掩码图为引导的编码分支,提升网络对透明物体特征信息的提取能力,并且使用谱残差块连接编解码部分,提高了网络训练稳定性及获取物体结构信息的能力,除此之外,还加入了注意力机制以提升网络空间和语义信息的特征建模能力。该网络在两个数据集上都达到了领先的效果。

摘要：为了实现全光纤化轨道角动量(orbital angular momentum,OAM)模式产生系统,设计了一种基于标准单模光纤和环芯光纤的双芯光纤耦合器结构。基于模式匹配法和相位匹配原理,仿真计算了双芯光纤耦合区中轨道角动量模式光场及相位的变化。结果表明:当单模光纤中的光场耦合到环芯光纤时,会在环芯光纤中激发出多种高阶矢量模式,引起模间串扰和降低产生的轨道角动量模式纯度,同时耦合产生的轨道角动量模式能量会在具有相反拓扑电荷数的同阶模式间震荡。通过调控波导间距,对耦合效应的强弱进行调控,实现了高纯度的一阶轨道角动量模式的产生,最大耦合效率可达99%,模间串扰<−20 dB。