摘要：采用有限时域差分(FDTD)法仿真了不同闪耀光栅结构上的银(Ag)薄膜模型。在633 nm的激发光下,闪耀光栅上周期为1/1200 mm、厚度为15 nm的Ag薄膜模型产生了较强的局域表面等离子体共振(LSPR)效应。利用机械刻划工艺和电子束蒸发镀膜工艺成功制备了这种Ag光栅薄膜,从而大幅降低了图案化电场增强薄膜的制备成本和难度。利用该电场增强Ag薄膜,基于表面增强拉曼散射(SERS),对亚甲基蓝染料进行检测,SERS信号强度增强,与FDTD仿真结果吻合。同时,基底不同位置处的主要特征峰强度的相对标准偏差(RSD)值都小于17%,薄膜表现出良好的均匀性和再现性。

摘要：二维材料具有高折射率和高透光率等优异光学特性,利用激光加工氧化石墨烯材料,会发生还原反应并生成具有类石墨烯材料特性的还原氧化石墨烯,这使得基于氧化石墨烯材料设计菲涅耳透镜成为可能。相较于传统的光学透镜及微型光学透镜,这一设计将透镜的尺寸从厘米级缩减到纳米级。针对工作波长532 nm设计了基于氧化石墨烯薄膜的菲涅耳透镜,通过瑞利–索末菲衍射理论及电磁场数值仿真测试了菲涅耳透镜的聚焦效果,并且通过滴铸法制备了氧化石墨烯薄膜(约500 nm),在薄膜上用激光加工菲涅耳透镜,最终得到透镜聚焦光斑直径2.14µm,聚焦效率41.2%。相比旋涂法制备氧化石墨烯薄膜,滴铸法制备氧化石墨烯具有效率高、价格低廉的优点。该设计为纳米级的基于氧化石墨烯的光学系统的集成化和大规模生产提供了可能。

摘要：实验采用主-从注入锁定方式搭建了基于全保偏光纤的全光被动同步超短脉冲激光光源,通过优化主激光器注入脉冲的脉冲能量和脉冲宽度实现了长达0.879 cm的失匹长度。所设计的同步光源包含基于非线性放大环形镜的掺铒光纤锁模脉冲激光器和掺镱光纤锁模脉冲激光器。其中,主掺铒光纤锁模激光器的中心波长为1560 nm,光谱宽度为5.01 nm。在输出单脉冲能量从0.06 nJ提升至3.26 nJ的过程中,输出脉冲经过掺铒光纤放大器后,最窄脉冲宽度和最宽脉冲宽度为221 fs和1.79 ps。从掺镱光纤锁模激光器中心波长为1064 nm,光谱宽度为0.22 nm,脉冲宽度为9.5 ps。所提技术方案通过控制掺铒光纤放大器的输出参数,实现了主掺铒光纤锁模激光器与从掺镱光纤锁模激光器间近厘米量级的腔长失匹范围,为免除同步光源中的时间延迟控制组件和光纤光路耦合组件提供了可行方案。

摘要：为了高效、简洁地存储体参数化模型中的信息,提出支持体参数化模型表达的翼面数据结构.首先,提取体参数化模型的几何信息、拓扑信息和参数化信息,其中,几何信息主要包括体参数化模型的节点矢量、阶数与控制点,拓扑信息主要包括体参数化模型子片之间的曲面共享信息,参数化信息主要包括子片的参数方向.然后,使用类似边界表达模型的翼边数据结构存储所提取的信息,形成支撑体参数化模型的翼面数据结构,基于该数据结构实现体参数化模型的查找、插入、细化与删除等操作.利用所开发的体参数化建模软件构建多个体参数化模型实例,展示翼面数据结构的存储与操作过程,结果表明该数据结构能够高效地实现查找、细化等操作,并且基于该数据结构的模型最大数据压缩量达到47.9%,为复杂体参数化模型的构建及应用提供了良好的支撑.

摘要：原油样品中主要成分的快速检测及产地溯源对国防安全及生态环境等领域意义重大。现阶段的原油成分检测操作复杂、成本高且检测时间较长,无法满足对原油成分的快速检测及原油产地快速溯源的需求。文中结合高灵敏太赫兹检测芯片(基于双磁矩环偶极子)和时域太赫兹波谱系统,测试了不同产地原油样品的太赫兹光谱,发现芯片谐振峰频移呈现不同的规律。且对于原油中两个最主要的指标硫含量和残碳量,可分别根据它们的频移规律进行定量分析。实验数据计算表明:相同产地的原油的谐振频率平均值相对差值平均为4.63%,不同产地的原油的谐振频率平均值的相对差值平均为56.53%,可明显区分出原油的产地。设计的超表面芯片激发了电磁新模式,提供了一种高灵敏度的检测技术,可广泛应用于生物分子实时监测或探测化学物质(如原油)成分检测、产地溯源等领域。

摘要：针对移动机器人在户外运动中所遇到的台阶、楼梯等复杂地形,设计了一种可攀爬楼梯的多模式全向移动机器人。通过切换运动模态,该机器人既能像传统移动机器人一样快速移动,又具备了足式机器人的越障能力。首先,分析并构建了多模式全向移动机器人的运动学模型;其次,研究了该机器人越障能力和质心位置之间的关系并计算了该机器人可以翻越台阶的最大高度。最后,提出了一种攀爬楼梯算法。实验结果表明,设计的越障方法能够使多模式全向移动机器人成功并稳定地翻越台阶。最大台阶翻越高度为20.94 cm,最大可攀爬坡度为35°,最小转向半径为0 cm。

摘要：针对场景图像语义分割任务中存在多尺度目标以及特征提取网络缺乏对全局上下文信息的获取等问题,设计了一种嵌入改进自注意力机制以及自适应融合多尺度特征的双路径分割算法。在空间路径利用双分支的简易下采样模块进行4倍下采样提取高分辨率的边缘细节信息,使网络对目标边界分割更精确。在语义路径嵌入上下文捕获模块和自适应特征融合模块,为解码阶段提供具有丰富多尺度的高语义上下文信息,并采用类别平衡策略进一步提升分割效果。经过实验验证,该模型在Camvid和Aeroscapes数据集上的MIOU(mean intersection over union)指标分别为59.4%和60.1%,具有较好的分割效果。

摘要：水胺硫磷作为一种高效广谱农药常用于蔬菜害虫防治,但其高毒性、易残留的特点对人体健康构成巨大风险,为此本文提出利用基于超材料的太赫兹技术检测蔬菜中低质量浓度的水胺硫磷。根据开口谐振环原理设计了一款高性能超材料,其品质因数Q达到65。通过测试白菜叶中不同质量浓度水胺硫磷在超材料下的太赫兹频谱,建立了谐振峰频移量与质量浓度的指数拟合模型,其决定系数R2达到0.99765,实验检测质量浓度最低至0.00087 mg/L。相较于传统方法,超材料结合太赫兹技术不仅具有更低的检测限还简化了预处理环节。因此本文提出方法可高效、快速地检测蔬菜中低质量浓度的水胺硫磷。

摘要：目的在抗屏摄鲁棒图像水印算法的研究中,如何在保证含水印图像视觉质量的同时提高算法的鲁棒性是存在的主要挑战。为此,提出一种基于深度学习的端到端网络框架以用于鲁棒水印的嵌入与提取。方法在该网络框架中,本文设计了包含摩尔纹在内的噪声层用以模拟真实屏摄噪声造成的失真,并通过网络训练来学习到抵抗屏摄噪声的能力,增强网络生成的含水印图像的鲁棒性;同时引入了最小可察觉失真(just noticeable distortion,JND)损失函数,旨在通过监督图像的JND系数图与含有水印信息的残差图之间的感知差异来自适应控制鲁棒水印的嵌入强度,以提高生成的含水印图像的视觉质量。此外,还提出了两种图像区域自动定位方法,分别用于解决:拍摄图像中前景与背景分割即含水印图像区域的定位矫正问题,以及含水印图像经过数字裁剪攻击后的解码问题。结果实验结果表明,引入JND损失函数后嵌入水印图像的视觉质量得到了提高,平均的峰值信噪比(peak signalto-noise ratio,PSNR)、结构相似性(structural similarity,SSIM)可分别达到30.9371 dB和0.9424。加入摩尔纹的噪声模拟层后,所提算法的误码率可下降1%~3%,具有抵抗屏摄噪声的能力。另外,将图像的R通道嵌入用于抗裁剪的模板,使得算法可有效抵抗较大程度的数字裁剪攻击。本文算法的计算复杂度较低,对单幅图像进行嵌入时,定位与提取操作的总耗时小于0.1 s,可满足实际应用场景的实时性需求。结论本文算法的嵌入容量和生成的含水印图像视觉质量较为理想,且在不同拍摄距离、角度以及不同拍摄和显示设备条件下的鲁棒性优于已报道的主流算法。

摘要：单分子免疫检测,是指将免疫复合物限制在极小的体积内,对产生的信号进行计数,是一种“数字化”的免疫检测技术。单分子免疫检测仪的核心类似于一个荧光显微系统,但普通的荧光显微镜结构复杂,且与生物芯片规格无法匹配,不能很好地满足检测需求。针对自行研制的生物芯片规格,合计了一套高性能的单分子免疫检测光学系统。根据设计要求,确定了合适的初始结构;在荧光显微系统原理和像差分析理论的基础上,使用光学设计软件Zemax对系统进行反复优化设计;设计出了满足单分子免疫检测成像要求的光学系统。系统的成像部分由15片折射透镜组成,工作距离为4mm,放大倍率为-4.52,调制传递函数值在奈奎斯特频率73lp/mm处均大于0.44,畸变为0.8%,照明部分采用柯勒照明方式,在整个视场范围内,物面上的照度均匀度达到97%。整个系统采用国产常规玻璃,有利于加工和降低成本。经优化后的高分辨率荧光显微系统结合当前发展成熟的全自动化检测技术,可以极大提高单分子免疫检测的检测灵敏度和准确率。