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关键词： 向列相液晶   非对称相位光栅   衍射效率   光折变效应  

摘要： 为了研究液晶中相位光栅的动态衍射特性和光栅形貌,提出了在C_(60)掺杂垂直排列向列相液晶(NLC)中产生非对称光栅的方法,分析了光栅产生机制并建立了光栅形貌的数学模型。首先,用水平偏振光的斜入射光束写入相位光栅。然后,利用一束光作为探测光读出光栅并利用光电探测器记录衍射光强。实验表明,光栅的最大衍射效率超过60%,且衍射强度分布不对称。基于非对称衍射的特征,提出了基于光折变效应产生非对称衍射分布和衍射效率超过对称光栅Raman-Nath衍射理论极限的物理机制。最后,给出了在NLC中形成非对称锯齿形光栅的假设,并提出了描述非对称锯齿形相位光栅的数学模型。研究结果表明,相位光栅的高衍射效率来源于液晶中非正弦调制的空间电荷场。这种非对称电场主要是表面电荷调制和Carr-Helfrich效应共同作用的结果。提出的非对称锯齿形光栅模型假设能够很好地描述非对称衍射和衍射效率突破Raman-Nath理论关于对称光栅衍射理论限制的原因。

关键词： 拉曼光谱仪   色散系统   光栅   片上集成   分析化学  

摘要： 拉曼光谱仪是一种用于记录和分析拉曼散射光谱的仪器。它由激励光源、样品舱、滤波器、色散系统、探测器和信号处理模块等多个组件组成。根据原理的不同,主要分为光栅分光式拉曼光谱仪和傅里叶变换拉曼光谱仪。随着科学技术的不断进步,拉曼光谱仪的性能和功能不断提升。便携式拉曼光谱仪具有小型化、便携性和实时分析的特点,适用于野外和实地应用。片上拉曼光谱仪利用微纳加工技术,将光学元件集成在芯片上,实现了更小型化和高度集成的设备。拉曼光谱仪在化学成分分析、环境监测、食品检测等领域有着广泛的应用。本文简要介绍了拉曼散射原理和发展历程,以及常见拉曼光谱仪的主要组成部分和典型应用场景。

关键词： 尺规作图   数学之美   中考   期末考试   三角形   探究原因   几何  

摘要： 1探究原因尺规作图是一种常见的几何问题,无论是普通的期末考试还是中考这样重要的场景,都会出现尺规作图题.除此以外,尺规作图也是最容易让同学们感受到数学之美的题型.一把无刻度的尺子,一个圆规,就能作出许多精妙的图形,其作图痕迹也大多有着独特的数量关系,这种几何的美是可以给人震撼的.在我的理解中,尺规作图本质上就是作相等的边和角,而边和角需要放到三角形中考虑才有意义——无论是全等还是相似.带着这样的认知,我开始探索尺规作图的神奇世界,直到看见了今天所谈论的题目.

关键词： 扩散张量成像   扩散加权成像   图像去噪   深度学习   生成模型  

摘要： 扩散张量成像是研究组织大脑微结构与白质纤维束分布的重要手段,然而受扩散加权信号衰减与长回波时间的影响,扩散张量图像存在严重的低信噪比问题.因此,有效的去噪技术在提高图像质量方面发挥着重要的作用.本文首先阐述了扩散张量成像的原理及噪声类型;其次论述了经典的扩散张量图像去噪算法,包括基于传统图像处理方法与基于深度学习方法,并着重探讨了扩散张量图像去噪的研究现状及不足;接着介绍了去噪评估标准及常用的公开数据集;然后讨论分析了文中提及的扩散张量图像去噪方法;最后总结并对该领域未来的研究方向进行了展望.

关键词： 飞秒激光直写   电感耦合等离子体刻蚀   薄膜铌酸锂   达曼光栅  

摘要： 采用飞秒激光直写技术在蒸镀在薄膜铌酸锂的金属铬膜上加工掩模版,结合电感耦合等离子体刻蚀技术,将掩膜图案转移到薄膜铌酸锂上,成功在薄膜铌酸锂平台上制备出了220 nm厚的具有高保真度的达曼光栅器件。采用波长为532 nm的连续激光器作为光源,搭建了测试光路,对光栅结构的衍射性能进行了表征。测试结果表明:制备的二维达曼光栅表现出良好的分光结果,能够衍射出分光阵列数为2×2、3×3、4×4的均匀光强点阵,制备的涡旋达曼光栅具有较高的涡旋光束产生效率,能够衍射出分光阵列数为1×2的涡旋光束阵列,耦合实验结果与理论仿真结果吻合。

关键词： 轨道角动量模态   涡旋光束   坐标注意力   十字窗口变换器   双缝干涉  

摘要： 在湍流大气信道环境中，高效识别轨道角动量(Orbital Angular Momentum, OAM)模态的大小和正负是OAM复用通信的关键技术。本文利用改进CNN-Transformer混合模型和双缝干涉相结合的方法，在骨干网络Inception＿V3中嵌入坐标注意力模块并利用十字窗口变换器捕捉长距离依赖关系，提高了湍流大气环境中OAM模态的识别精度，实现了模态大小和正负的同时识别。训练后的模型，在未知强度大气湍流环境下，对传输距离z=1000m的-10～+10阶拉盖尔高斯光束的OAM模态识别准确率为96.45%，相比骨干网络提升了4.9个百分点。同时，在噪声强度σ=0.1、传输距离z=2000m和光束波长λ=850nm条件下的3类新增测试集上进行了鲁棒性测试，OAM模态识别准确率分别为80.1%、85.4%和87.95%。本研究为湍流环境中涡旋光束高阶OAM模态识别提供了新方法。

关键词： 重尾张量数据   协方差估计   KPCP分解   带状结构   锥形结构  

摘要： 协方差矩阵估计是高维数据分析中的一项重要内容,而高维数据又很容易产生维度较高而样本量小的超高维度现象.小样本张量数据常常呈现重尾情况,传统的协方差矩阵估计方法(如样本协方差矩阵)对于其估计有时并不准确.在重尾高维数据以张量形式(多维数组)显示时,利用张量固有结构对其进行降维是非常好的选择.为此,本文提出了用于估计小样本重尾张量值数据协方差的新型结构正则化方法.首先将重尾张量数据进行截断化处理,而后计算截断后的样本协方差矩阵,再利用典型多项式分解(Canonical Polyadic decomposition,CP分解)来寻找截断样本协方差矩阵的多个矩阵克罗内克积(Kronecker Product,KP)形式的逼近,最后对每个分解得到的小矩阵施加带状或者锥形结构.模拟结果显示,针对不同重尾程度以及不同样本量情况,本文所提出的估计量有着优异的表现.同时,对于一组呈现重尾分布的异常温度数据集,使用本文提出的估计方法进行了分析.

关键词： 欠定盲源分离   三阶累积量   高阶奇异值分解   增强平面搜索算法  

摘要： 盲源分离(Blind Source Separation， BSS)可以在源信号和混合模型未知情况下，仅依据源信号的统计特性便可从观测信号中恢复源信号，凭借着该技术优势BSS现已成为信号处理领域的关键技术，在无线通信、生物医学、机械工业等领域得到了广泛的应用。欠定盲源分离技术(观测信号数目小于源信号数目)作为盲源分离中的一个重要分支，更加符合现实应用场景。传统的欠定盲源分离技术利用观测信号的稀疏性进行聚类求解，然而，在复杂的通信环境中，信号的稀疏性极易受到噪声的干扰导致信号稀疏性被破坏，难以在低信噪比情况下实现欠定盲源分离，极大地限制了该类算法的应用范围。为了解决上述问题，本文提出了一种基于张量分解的加速欠定盲源分离算法。该算法首先以观测信号在不同时延处的三阶累积量作为统计信息构造四阶张量，并利用高阶奇异值分解(High Order SVD， HOSVD)对四阶张量进行压缩以降低张量维度，在充分描述信号特征的同时降低了计算复杂度。然后，将混合矩阵估计问题转为张量分解问题，并利用增强平面搜索算法(Exact Plane Search， EPS)将搜索空间分解为多个平面，并在每个平面上进行搜索，在搜索过程中对搜索空间进行增强以加快交替最小二乘法(Alternating Least Squares， ALS)收敛速度，同时避免了收敛陷入“瓶颈”状态。实验结果表明，该算法在信噪比为25 dB时，估计3×4混合矩阵的相对误差为-22.41 dB，相比于现有的算法估计混合矩阵性能更好，且收敛速度更快。

关键词： 光纤传感   光纤光栅   应变传感器   灵敏度   温度补偿  

摘要： 为了满足不同场合的应变测量需求，本文提出了一种灵敏度系数可调的光纤光栅（FBG）应变传感器设计方法。该方法通过调节弹性基片上圆环的几何参数来实现灵敏度的灵活调控，同时利用温度补偿FBG消除环境温度变化对测量结果的干扰。建立了传感器的理论模型，并制造了一种减敏型FBG应变传感器，通过有限元仿真和实验验证了该传感器的测量性能。实验结果表明:该传感器在±3000με量程范围内的灵敏度为0.49pm/με，线性相关系数达到0.99以上。同时，其重复性误差为0.68%，迟滞误差为2.96%，显示出良好的稳定性和可靠性。