摘要：后疫情时代,以目标和价值导向的转型为主要内容的课程与教学改革迫在眉睫,大规模的线上教学模式并没有改变传统教学的本质,还是工具性教育技术的传播学范式思维。为适应以学生为中心,关注学生未来,以核心素养和关键能力为评价体系的教育改革的需求,探寻新时期混合式课程范式、明晰问题并寻求解决路径。该文提出基于大概念和逆向教学设计为基础理论,以熵增定理为例,在混合式大学物理教学模式下,旨在以成长的发展性评价为目标,逆向设计探讨性教学的深度学习教学活动范式,以自学式线上学习结合体验式线下课堂活动为形式,建立以“理解Understanding-反思Reflection-应用Application-创新Innovation”高阶思维培养的URAI联动教学生态系统。

摘要：报道了一种高功率宽调谐外腔面发射绿光激光器,利用设计的1018 nm半导体增益芯片、折叠镜以及后端镜构成结构紧凑的V型腔,使用长度为10 mm的Ⅰ类相位匹配三硼酸锂(LiB_(3)O_(5),LBO)非线性频率变换晶体进行腔内倍频,实现了509 nm波长的高功率绿光输出.通过在腔内插入双折射滤波片(birefringent filter,BRF),可获得连续调谐的激光波长.当BRF厚度为1 mm时,基频激光和倍频绿光的波长调谐范围分别为47.1 nm和20.1 nm.可调谐绿光的最大输出功率为8.23 W,对应的倍频转换效率为68.2%,相应的从吸收泵浦光到倍频绿光的光-光转换效率为16.6%.

摘要：锁模半导体碟片激光器(semiconductor disk laser,SDL)兼具输出功率高与光束质量好的优点,但半导体增益介质ns量级很短的载流子寿命限制了锁模脉冲重复频率的降低,因而在一定程度上限制了锁模脉冲峰值功率的提高.本工作中增益芯片内较浅的量子阱所对应的载流子寿命相对较长,结合特殊设计的较小饱和通量的半导体可饱和吸收镜(semiconductor saturable absorption mirror,SESAM),获得了低重复频率、高峰值功率的被动锁模SDL.当温度为12℃时,利用六镜谐振腔产生的被动锁模激光脉冲重复频率低至78 MHz,为迄今为止在SESAM锁模SDL中所获得的最低重复频率.锁模SDL的平均输出功率为2.1 W,脉冲宽度为2.08 ps,对应的脉冲的峰值功率12.8 kW,为已有报道最高值的近2倍.

摘要：亿万年的“物竞天择”促进自然界生物进化出精妙绝伦的微观结构,生物材料的力学性能因此得以突破传统结构材料著名的“强度-韧性”倒置关系,这为未来先进工程结构材料的研发提供了新的思路.但复杂的微结构也使生物材料的宏观断裂行为呈现出多尺度、多过程、多介质耦合的复杂特征,为建立基于均匀性假设的经典断裂力学理论方法带来新的挑战.对含有微结构的生物复合材料的断裂力学行为进行深入研究,对拓宽断裂力学的研究范畴,推动断裂力学理论的发展,启发新一代先进结构材料的优化设计具有重要的科学意义和潜在应用前景.本文试从理论分析、数值模拟、实验手段三个方面回顾近年来关于含有精细微结构的生物及仿生复合材料断裂力学的研究进展,重点介绍新方法与新思想,为非均质材料断裂力学的发展和先进材料的强韧化设计提供借鉴.

摘要：为实现对固体火箭发动机结构健康状态的实时监测和评估,设计并研制了一种高强度飞秒光栅传感网络,重点研究了传感器与信号传输链路的涂覆和封装。开展了发动机界面脱粘模拟实验。设计可用于发动机应变、温度和载荷的模拟演示系统,建立了基于光纤传感器采集数据的发动机数字孪生模型,形成发动机实物与数字孪生体的精准映射。最后将光纤传感器阵列植入发动机,对发动机开展水压监测实验、高低温存储实验、长周期监测实验和点火实验。对监测结果进行无损检测验证,结果表明该传感网络能够准确测量出发动机的应变状态,为固体火箭发动机的结构健康管理提供有效的数据支撑。

摘要：三维显微测振仪可用于测量微结构的三维振动,其两条离轴光路用于接收包含面内振动信息的信号光,系统的机械形变会直接影响光纤的耦合效率,从而影响系统的测振精度。结合衍射传播理论和光纤耦合原理,建立了离轴光路的信号光传输耦合模型,针对信号光平面与光纤平面存在倾角的问题,利用频域坐标旋转变换法将倾斜的物面信号光场投影到平行的参考平面上,再基于菲涅耳衍射传播计算得到光纤平面的光场分布,进而结合光纤的模场分布可计算得到光纤耦合效率。研究了耦合透镜、光纤等元件的机械形变对光纤耦合效率的影响,阐明了光纤耦合效率和各个机械变形量的关系,为三维激光多普勒显微测振系统的设计和装调工作提供了理论指导。

摘要：钙钛矿超晶格材料界面的独特电子性质,在纳米器件、新型超敏传感器器件等方面具有广阔的应用前景,探索其界面独特的电子性质对理解关联电子系统中多自由度耦合和传感器器件的设计等方面具有重要的意义.本文通过构建LaAlO_(3)/KNbO_(3)超晶格材料,施加非均匀应变对其界面的载流子浓度等性质进行调控.计算结果表明,施加拉伸和压缩的应变梯度都可以调节界面处二维电子气性质.其中,当最大压缩应变梯度系数为12%时,界面处二维电子气浓度减小了76.4%,并且界面磁矩消失,材料的总磁矩减小约88.44%,向无磁性材料转变;当最大拉伸型应变梯度系数为12%时,界面处电子气浓度增大约23.9%,界面磁矩明显减小,而且界面临近层出现明显的磁矩.该理论计算结果表明,应变梯度是一种新的钙钛矿界面载流子的有效调控手段,对LaAlO_(3)/KNbO_(3)钙钛矿超晶格材料界面电子性质的研究提升了对此类氧化物界面电子特性的认识,为探索调控氧化物界面处的高性能自旋极化载流子气开辟了新的途径.

摘要：利用畸变发生器开展进气总压畸变试验研究具有较好的安全性与经济性,是航空发动机稳定性评估的重要技术。现有畸变发生器在稳、动态畸变指数比例的调节上具有一定的不足,较大地制约了发动机稳定性的评估。针对该局限性,本文创新设计可调组合插板畸变发生器,用于实现稳、动态畸变指数比例的调节。同时,采用应力混涡模拟(SBES)模型进行数值模拟,旨在提高大尺度分离涡结构的捕捉能力。研究发现,与基于雷诺平均N-S (RANS)方程的模型相比,采用SBES模型模拟的稳、动态畸变指数具有更高的准确度。此外,可调组合插板畸变发生器产生的稳态畸变指数占比可达约19%~58%,相较于单插板约50%的稳态畸变指数占比有了较大范围的拓宽。研究证实了本文设计的可调组合插板畸变发生器具有稳、动态畸变指数比例可调的能力。

摘要：作为一种从概念到原理都有别于传统激光器的新型激光器件,随机激光器由于其独特的光场特性,加之结构简、制备易、成本低等特点在成像、传感和光子芯片等领域具有广泛的应用前景.随机激光器是利用无序结构提供光学反馈的一类激光器,其内在无序化决定了随机激光的诸多发射特性,如空间相干性低、发射波长和方向随机等.对于不少应用来说,方向性非常重要.将随机激光器与光纤相结合,能够优化随机激光输出方向性,同时也是将随机激光微型化和集成化的重要思路.本文介绍了随机激光的基本概念、典型特征、调控手段等,重点总结了光纤端面随机激光器的设计思路、制备方法、发射特性,列举了其在成像和传感领域的应用实例,最后对该类随机激光器的发展趋势进行了展望.

摘要：基于抗压强度试验、人工神经网络(ANN)和遗传算法(GA)提出了一种砖混再生粗骨料混凝土的配合比优化设计方法。首先对36组不同配合比的砖混再生粗骨料混凝土进行抗压强度试验,在此基础上建立了ANN模型用于预测混凝土抗压强度,结果表明抗压强度的预测值接近试验值。基于上述研究结果,建立了砖混再生粗骨料混凝土抗压强度与配合比的函数关系。最后,以砖混再生粗骨料混凝土的最佳性价比为目标,利用遗传算法优化了砖混再生粗骨料混凝土常见强度等级的配合比。