摘要：多功能可重构超表面能够满足对器件小型化、集成化、适用于多场景应用的需求,是近几年的研究热点之一.本文采用狄拉克半金属作为可控材料,提出了一种太赫兹多功能可重构编码超表面.首先设计了一种顶部由狄拉克半金属材料构成的“回”字形结构的三层太赫兹编码超表面单元,利用外加偏置电压动态调节狄拉克半金属介电常数,使超表面单元在1.95 THz处实现2 bit编码.然后基于设计的编码超表面单元结构,利用遗传算法对编码超表面的阵列排布进行逆向设计,从而实现波束赋形、涡旋波束产生及雷达散射截面缩减等功能.研究结果表明,针对波束赋形,在1.95 THz处可以实现俯仰角在40°范围内、方位角在360°范围内任意角度的单波束与多波束反射,并且多波束中的各个波束的俯仰角和方位角都可以单独调控,提高了对太赫兹波束调控的灵活性;针对涡旋波束,可以产生拓扑电荷数为l=±1,l=±2的单涡旋波束,并且可以实现俯仰角在30°范围内、方位角在360°范围内任意角度的单涡旋波束与多涡旋波束调控;此外,在1.72—2.51 THz范围内可以实现大于10 dB的雷达散射截面缩减.因此,提出的狄拉克半金属编码超表面可以实现多种功能,且性能优良,在通信网络、天线和雷达系统等领域具有一定的应用前景.

摘要：本工作采用简单高效的一步水热法工艺制备了具有一维有序结构的金红石TiO_(2)纳米线阵列,设计了Au/TiO_(2)/FTO器件结构的金红石TiO_(2)纳米线忆阻器,系统研究了器件的阻变存储特性和存储机制,构建了器件基于氧空位迁移的非线性阻变存储机制模型。结果表明,Au/TiO_(2)/FTO结构金红石TiO_(2)纳米线忆阻器具有非易失性的双极性阻变存储特性,器件的阻变开关比可以稳定地保持在10^(2)以上。此外,器件在低阻态时满足线性的欧姆导电特性,在高阻态时服从陷阱控制的空间电荷限制电流传导机制,而器件的阻变存储行为则遵循基于氧空位迁移的非线性离子迁移阻变存储机制,研究结果表明金红石TiO_(2)纳米线忆阻器在下一代非易失性存储器方面具有重要的应用潜力。

摘要：针对片上部署非线性激活函数产生的精度损失以及硬件资源开销大的问题,提出一种基于三分法指数方法的多模态高精度非线性激活函数协处理器设计.首先分析激活函数在不同拟合参数下的近似误差以及运算量,为设计提供指导;然后设计一种模块化的硬件框架,通过复用指数、对数、sigmoid模块并结合浮点计算单元,能够以较低的面积开销部署多种激活函数.在Xilinx的Vertix系列FPGA上完成原型测试,实验结果表明,在仅增加32个查找表的情况下,所提设计tanh和sigmoid的近似误差仅为2项拆分指数方法的65.02%和69.00%,同时拟合范围扩大60%;与高精度分段线性逼近方法相比,该设计在仅用4%的查找表数量的情况下,将近似误差缩小82%.

摘要：近年来,由于地球上钠资源分布广泛和丰富,钠离子电池的研究引起了人们的极大兴趣。目前,钠离子电池仍面临着能量密度低、循环稳定性不理想等关键科学问题。钠离子电池存储性能的提高需要对其电极材料储钠微观机制的全面和精确的理解。尽管研究者们已经开展了大量的原位透射电子显微学研究来揭示钠离子电池负极材料的储钠特性和微观机制,但是相关的综述鲜见报道。鉴于此,本文综述了近年来原位透射电子显微镜在研究钠离子电池负极材料储钠过程中材料的形貌、微观结构和化学成分等的演化与微观机理的研究进展,阐明了钠离子电池负极材料的组成/结构与钠离子电池电化学性能之间的构效关联。本综述旨在为高效钠离子电池负极材料的高效选择和合理设计提供参考。

摘要：传统正电子发射断层成像(PET)系统采用模拟电路对信号进行处理,通过符合电路实现符合事件甄别,软件算法多集中于处理投影数据和图像数据,损失了生成图像前的大量信息,算法可扩展性相对较差。全数字PET系统利用精确采样和全数字处理带来硬件极简化和软件极大化的设计理念,将更多操作交由软件算法完成,具有过程数据完整、算法丰富且替换优化方便的特点。把探测器和算法当作“积木”,即插即成像(PnI)平台构建成像协议层、成像算法层和成像设备层,实现了成像过程定义、成像算法扩展和多种设备定义,从而支持动物、临床和各种应用专用型全数字PET系统的搭建。而且,全数字PET配合PnI平台可以将信息挖掘的入口从图像层面提前到闪烁脉冲数据层面,支持更多算法的灵活接入。基于以上背景,本文综述PnI即插即成像软件的研究进展,具体说明全数字PET系统结构、成像过程、软件架构以及应用案例,旨在提高科学家搭建数字PET科研仪器的灵活性,为开发快速高效搭建不同PET系统与软件算法提供参考。

摘要：风能储量大、分布区域广,是一种开发利用潜力巨大的可再生清洁能源。作者提出将风能直接就地转化成热能为建筑物供暖,聚焦提高风力磁涡流致热和换热效率研究。采用海尔贝克阵列磁极排列建立单边磁场,增大定子涡流,较表贴式磁极结构的致热功率提升28.27%;采用昆虫翅脉结构仿生流道设计发热体,增大换热面积,较传统螺旋形流道换热效率提高18.7%。在致热和换热设计性能仿真基础上,采用SolidWorks完成风力磁涡流制热装置的机械设计,并制作了一台5kW原理样机,开展整机台架致热效果试验,结果表明平均致热效率可达55.82%。提出的新型磁涡流节能供热装置,可实现海岛、农村和边疆等电网难以达到地区建筑物绿色供暖,有着广阔的应用前景。

摘要：探测空间引力波有望揭开更多的宇宙奥秘。在国家重点研发计划项目的支持下,《光电工程》组织了“空间引力波探测星载望远镜专题(二)”。专题围绕空间引力波探测星载望远镜设计与分析、建造与装调、测试与评估等几个方面介绍了近期的主要研究进展,将为相关领域学者和专家提供技术研究的参考和合作交流的平台,并将积极推动我国空间引力波探测计划的研究进程。

摘要：新型非易失存储器是下一代计算机内存最具潜力的候选之一.基于非易失存储器构建持久性内存系统面临着2方面挑战:保证数据安全性、优化写操作.为此,现有工作提出加密和完整性检测技术以保证安全性,同时提出选择重加密策略以优化写操作.这些技术在持久性内存中引入多种元数据,但尚无研究工作综合考虑各类元数据特性以实现高效管理.为解决此问题,提出一种面向安全持久性内存的元数据协同管理方法(coordinated metadata management for secure persistent memory,COTANA).COTANA将加密和选择重加密元数据整合在相同块中,以减少加解密时元数据访问开销.同时,COTANA将整合后的块作为叶子结点构建完整性检测树,并通过将消息鉴别码放置在纠错码芯片中避免额外访问延迟.此外,通过实验发现数据块中不同字节存在不同修改频率.在选择重加密时,COTANA采用动态数据分片策略,从现有的连续分片方法和针对修改频率规律设计的聚集分片方法中动态选择造成位翻转最少的方法.实验结果显示,与采用最新的元数据管理方法和选择重加密策略的系统相比,COTANA最多能提升13.7%的性能,并减少21.3%的位翻转.

摘要：针对超大面阵红外遥感探测的需求,设计了一个基于自由曲面的超大矩形视场制冷型离三反光学系统。系统采用一个偶次非球面反射镜和两个自由曲面反射镜组成二次成像的结构,具有实出瞳并与冷光阑匹配,能够实现100%的冷光阑效率。与其他离轴三反系统相比,该系统最大特点在于其适配了4 k分辨率的大面阵红外探测器,具有视场大、无遮拦、成像质量好等技术特点。系统焦距为150 mm,工作波段为1.5~5μm,工作F数为5,视场为30°×25°。结构上,主镜采用偶次非球面,次镜和三镜采用XY多项式自由曲面,以校正大视场下的各种像差,系统在各个视场下调制传递函数在25 lp/mm处均大于0.4,满足大面阵红外探测器的成像质量要求。

摘要：硅基集成光子器件具有体积小、集成度高的突出优势,在光通信、数据中心光互连等领域具有广阔应用前景。然而,硅基波导耦合器件尺寸相对较大、工作带宽和工艺容差受限。硅基多模路由光子器件设计还面临挑战。文章介绍了近年来发展起来的两种硅基集成光子器件先进设计方法:绝热捷径法和变换光学方法,简要阐述其物理原理,并展示在硅基集成光子器件设计中的典型应用。