摘要：为减小无拖曳卫星的残余姿态误差,设计了一种基于动量交换的指向稳定性调控机构。采用复合轴控制的原理,与无拖曳姿态控制回路相配合,可将卫星的指向稳定性精度提高到纳弧度量级,同时减少工质损耗,达到延长卫星寿命的目的。利用压电陶瓷设计了一套敏感轴动量交换机构,并基于卫星姿态动力学对小质量块运动所产生的附加干扰力矩进行推导和分析。分别对复合轴系统的主轴系统和子轴系统进行整定,计算出满足性能需求的系统带宽。采用前馈逆模型和自适应PID控制对压电陶瓷的非线性和卫星所受扰动进行补偿。最后,通过Adams和Simulink联合仿真验证系统整体的可行性。仿真结果表明:该机构的介入可以有效降低控制系统带宽,实现10 nrad·Hz^(-1/2)@1 mHz~1 Hz的指向稳定性控制。

摘要：针对地心甚高轨道星座构形协同捕获控制问题,基于虚拟编队方法设计了协同捕获控制策略,采用三脉冲燃耗最优轨迹规划算法对构形捕获轨迹进行协同规划;并且结合自适应全程积分滑模控制器对卫星各自转移轨迹进行跟踪控制。以10万km轨道高度的三星星座构形捕获为例进行仿真验证,仿真结果表明:该策略可以有效应用于地心甚高轨道星座构形捕获控制,能够在燃耗较少的情况下使星座中卫星同时到达各自的标称位置,同时具有较高的精度。

摘要：针对空间引力波探测器的轨道构型稳定性,研究了空间大尺度航天器编队稳定构型设计和优化方法。考虑日地月引力场对编队构型的影响,在日心坐标系下,将地球、月球和3颗航天器视为一个编队进行研究;基于对偶四元数建立自然/人造天体动力学模型,对有/无中心天体的空间引力波探测系统模型进行统一的描述;给出了基于遗传算法的待优化参数,并设计了优化目标函数。仿真结果表明:在不进行轨道控制情况下,1年内探测器满足轨道构型的稳定性要求。

摘要：基于增益管理非线性放大的机制,求解非线性薛定谔方程和速率方程对脉冲在增益光纤中的传播过程进行仿真,研究了脉冲在增益光纤中的演化过程。结果表明,优化预啁啾量和种子光强度,可改变脉冲在增益光纤中的增益曲线。在动态增益曲线与非线性效应的共同作用下,输出光脉冲的频谱会迅速展宽数倍并带有线性啁啾,进而脉冲可被压缩至近傅里叶变换极限。为验证该超短脉冲产生方式的可行性,采用仿真结果中的最佳参数设置,成功设计并搭建了一台高能量、短脉宽、高质量的超快光纤光源。该光源可实现中心波长为1060 nm、重复频率为35 MHz、平均功率为267.4 mW以及脉冲宽度仅为39.5 fs的激光输出,与仿真结果高度一致。同现有的超短脉冲产生方式相比,本实验装置的结构更简单、造价更低、装置更紧凑、产生光束品质更佳。

摘要：高保真度的多离子纠缠和量子逻辑门是离子阱量子计算的基础.在现有的方案中,M?lmer-S?rensen门是比较成熟的实现多离子纠缠和量子逻辑门的实验方案.近年来,还出现了通过设计超快激光脉冲序列,在Lamb-Dicke区域以外实现超快量子纠缠和量子逻辑门的方案.这些方案均借助离子链这一多体量子系统的声子能级来耦合离子之间的自旋状态,并且均通过调制激光脉冲或设计合适的脉冲序列解耦多运动模式,来提高纠缠门的保真度.本文从理论和实验层面分析了这些多体量子纠缠和量子逻辑门操作的关键技术,揭示了离子阱中利用激光场驱动离子链运动态,通过非平衡过程中的非线性相互作用,来实现量子逻辑门的基本物理过程.

摘要：人类社会正处于信息爆炸的大数据时代,迅速膨胀的数据在持续高速增加,需要越来越大的存储容量来承载。高密度光存储技术具有非接触、抗电磁干扰、存储密度高等优点,为更好地存储、处理、分析每天产生的海量数据提供了优质方案。然而,光储存记录点的尺寸受到衍射极限的限制,传统光存储技术的存储密度难以大幅提升。近年来,随着多参量光场调控技术的发展,高数值孔径物镜聚焦下的结构化光场有了更新颖的结构、更丰富的维度和更小的尺寸,为高密度光存储提供了更多选择。本文将综述光场调控技术在紧聚焦焦场上的最新成果,介绍实现空间紧聚焦焦场的理论设计、模拟、实验、高效生成器件和应用。这些成果将会更好地服务于高密度光存储技术的研究与应用。

摘要：超表面可以对入射光场的相位、偏振、幅度等自由度进行精确调控,为发展下一代基于量子态片上实验平台提供了一种新途径,具有重要的应用前景.本文提出了一种新型的超表面结构,即具有不同占空比的硅结构光栅单元构成的超透镜,在焦平面上可形成聚焦光环.研究了在焦平面上环形光场的强度分布和不同数值孔径超透镜的聚焦特性.采用这种超透镜聚焦光环来构建一个氟化镁(MgF)分子的光学存储环,计算了MgF分子在聚焦光场中所受的光学势和偶极力,对MgF分子束在存储环运动过程进行了Monte-Carlo模拟.研究结果表明,设计的超表面结构具有很好的聚焦特性,聚焦光环的光场强度比入射光增强了55.1倍;同时可以实现对MgF分子的装载并囚禁在表面存储环内.

摘要：航天器无拖曳控制是实现引力波空间探测科学平台超静超稳运行的核心关键技术之一。目前,国内外各研究机构对航天器系统的动力学与控制进行了深入研究,并针对不同的探测频段需求提出了不同的探测任务。根据探测任务进行了航天器编队设计与控制的详细介绍和分析,对涉及的无拖曳与姿态控制、高精度惯性传感器与执行机构等原理和理论方法进行了深入的剖析。针对现已开展的空间引力波探测无拖曳航天器在轨飞行的演示验证整体情况进行详述和分析。在此基础上,提出后续开展相关研究中亟待解决的关键问题,指出未来无拖曳航天器系统动力学与控制的研究热点和趋势。

摘要：近年来,随着数字医学的快速发展及其与精准医疗的融合,临床手术学也正快速步入精准时代。针对患者个体手术方式、手术范围选择上的无法重复性,如何快速建立术区精准3D模型并完成术前分析、模拟不同手术方式后推演预后,进而优选出最佳手术方式及范围,从而形成一套为患者量身打造的个性化手术方案,是临床医学进入精准治疗时代面对的挑战。近年来,基于虚拟模型的精准手术辅助设计在外科手术中逐渐开展,并取得了积极效果,然而在耳鼻咽喉科、口腔科等临床应用中尚处于探索阶段〔1-2〕。

摘要：介绍一种基于微机电系统传感技术(MEMS)制备的ng级微震仪,利用MEMS技术开发的微震仪采用加速度输出,具有极低的固有噪声、高的矢量保真度和良好的低频响应,与已商业化的Nanometrics Trillium Compact微震仪性能相当。MEMS微震仪竖直轴器件采用弹簧结构预拉伸设计来克服地球上1 g的重力,使得检验质量在正常工作时处于工作点平衡位置。利用基于边缘效应的电容位移传感技术,大幅提高位移传感灵敏度,保证仪器在相同带宽范围内具有与商用微震仪相当的测量分辨率,从而实现对地脉动振动峰观测。采用互谱相关法对MEMS微震仪及商用微震仪采集的数据进行处理,实验评估MEMS微震仪噪声谱密度优于1×10^(-8)m/s^(2)/√Hz@0.1~10 Hz(1 ng/√Hz@0.1~10 Hz)。在实验室内,MEMS微震仪成功监测到2019年12月26日18时36分湖北省孝感市发生的4.9级地震,初步证明了MEMS微震仪具有地震监测的能力。本文将对MEMS微震仪的工作原理、结构、工艺加工和静态噪声测试、环境适应性测试、原理样机研制情况进行详细介绍。