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关键词： 选择性激光烧结   光纤光栅   BP神经网络   反馈   滞后系统   超调  

摘要： 为消除选择性激光烧结系统中温度调控纯滞后系统的超调,提高温度控制的灵活性与准确性,文中设计了一种基于光纤光栅温度传感器的BP-PID的选择性激光烧结温度控制系统。在硬件上使用光纤对温度变化进行精密测量,利用BP神经网络改进PID算法,提高控制系统的稳定性。给出基于光纤光栅阵列的温度监控系统模型,通过BP-PID算法迅速整定最优参数。结果表明基于该方法的超调量较小,达到稳态所用的时间更短。在设定预热温度为200℃时,采用BP-PID算法控制系统稳态误差在±3℃之内,超调量小于3%。

关键词： 有限值动态系统   矩阵半张量积   注入控制   翻转机制  

摘要： 布尔网络可以简洁有效地描述作用在有限集上的动态离散模型.然而,随着研究的深入以及一些实际问题的需要,传统的布尔网络已经不能满足建模的需求,由此衍生出多值逻辑网络以及混合值逻辑网络,统称为有限值动态系统.通过矩阵半张量积,有限值动态系统可以转化为便于处理的等价代数形式.鉴于此,对矩阵半张量积以及有限值动态系统的最新发展进行概括与总结,对矩阵半张量的推广即各种广义的矩阵半张量积及其应用做简单梳理,着重总结有限值动态系统的最新成果,包括最新的研究问题、最新的研究方法以及最新的几种控制器设计.

关键词： 光谱学   双带通滤波器   啁啾光纤光栅   耦合模理论   仿真  

摘要： 针对啁啾光纤光栅的带通滤波特性,设计了纤芯/包层复合结构的啁啾光纤光栅滤波器。基于光纤耦合模和传输矩阵理论及坐标变换方法,对其光谱特性进行仿真分析,验证了该光栅的双带通滤波特性;对周期为536、537、538nm,长度为8、10、12mm,折射率调试深度为0.0002、0.0003、0.0004,啁啾系数为0.05、0.10、0.15nm/cm的该结构光栅进行光谱模拟,证明中心波长随周期增大而增大;半峰宽度随长度、调制深度、啁啾系数增大而变宽;反射率峰值随啁啾系数增大而降低,随调制深度增大而升高。上述研究证明了该结构光栅具有双带通滤波特性,且幅值带宽可调。

关键词： 高功率光纤激光器   光纤光栅   谐振腔腔镜   非线性效应抑制  

摘要： 目前光纤光栅在高功率连续光纤激光器中的应用主要有两个方面,一是作为谐振腔腔镜,二是用来抑制激光器的非线性效应。首先论述了光纤光栅作为腔镜技术的发展现状,然后着重论述了能够抑制光纤激光器中非线性效应的特殊光纤光栅的发展状况。并详细描述了倾斜布拉格光纤光栅抑制受激拉曼散射和受激布里渊散射、长周期光纤光栅抑制受激拉曼散射以及相移长周期光纤光栅抑制自相位调制或四波混频等非线性效应引起的光谱展宽的研究进展。最后展望了光纤光栅在高功率光纤激光器领域的发展趋势,认为光纤光栅将朝着更高承载功率与长波长方向发展,同时认为基于飞秒激光刻写的光纤光栅技术、能够同时抑制多种非线性效应的光纤光栅技术、以及基于光纤光栅的光纤激光器激光偏振控制技术等将成为新的研究热点。

关键词： 四元数矩阵方程   最小二乘问题   矩阵半张量积   实向量表示   Hermitian矩阵  

摘要： 研究四元数矩阵方程b∑i=1A_(i)X_(i)B_(i)=C的最小二乘问题。区别于已有的四元数矩阵的实表示和复表示的矩阵形式,我们提出一种四元数矩阵的实向量表示,利用四元数矩阵的实向量表示和矩阵半张量积,将四元数矩阵方程b∑i=1A_(i)X_(i)B_(i)=C求解问题转化为相应的实矩阵方程问题,使计算过程更加简洁有效。

关键词： 激光光学   半导体激光器   啁啾光纤光栅   宽带混沌   时延特征  

摘要： 提出并实验验证一种级联啁啾光纤光栅反馈半导体激光器产生宽带、无时延混沌激光的方法。在该方法中,级联啁啾光纤光栅的高色散引入不规则的外腔模式,破坏了外腔模式谐振,进而消除混沌信号的时延特征。此外,不规则的外腔模式与激光器内部模式拍频,引入了新的高频振荡,进而增强混沌信号的带宽。对比研究了单个与级联啁啾光纤光栅反馈系统中色散光反馈强度、激光器与光栅波长失谐对混沌信号带宽及其时延特征的影响。结果表明,在强反馈、负波长失谐的条件下,级联反馈系统具有更好的带宽增强与时延特征抑制效果,获得了3 dB带宽12 GHz且无时延特征的混沌信号。

关键词： 地球重力场   扰动重力梯度   异构并行   球谐系数模型   GPU  

摘要： 扰动重力梯度是扰动重力位的二阶导数,相对于其他重力场元素能更多地反映变化的不规则地球产生的高频信息。在使用高阶次球谐系数模型获取大范围高分辨率的扰动重力梯度数据时,存在重复运算多、计算效率低下、耗时较长的问题。针对该问题,推导了简化计算公式,将中间变量提取出来作为全局参数和局部参数单独进行计算、存储,从而有效减少重复运算;并在简化公式的基础上,提出了扰动重力梯度张量快速异构并行算法,利用CUDA(compute unified device architecture)实现了梯度全张量在GPU端的并行计算。根据T_(xx)、T_(yy)、T_(zz)三个分量满足Laplace条件验证了算法可靠性,并与传统串行算法进行了计算效率对比,实验结果表明,相较于串行算法,所提算法可减少90%以上计算耗时,可将计算效率提高60倍以上。最后利用该算法基于2 190阶EIGEN-6C4模型快速构建了5′×5′分辨率的全球扰动重力梯度全张量图,计算结果显示了扰动重力梯度同地形、地球质量分布变化的相关性及其在全球范围内的数值特征。

关键词： C4D R21   XP-particles   MATLAB   可视化   海洋驻波  

摘要： CINEMA 4D(简称C4D)是由德国Maxon Computer公司出品的一款三维软件,其具有行业公认的强大建模、渲染、动画功能,且配合XP粒子可以模拟流体和自定义波浪和海洋。另外,随着MATLAB的功能的日趋完备,其在海洋实际问题中的应用也越来越广泛。文章以海洋驻波为例,通过推导一维波动方程进行其运动轨迹的可视化,然后结合C4D的XP粒子海洋模拟模型,借助于CINEMA 4D和MATLAB进行运动轨迹的可视化建模验证,从而探讨其对应的物理意义。

关键词： 脑卒中   上肢功能   虚拟现实   弥散张量成像  

摘要： 目的应用磁共振弥散张量成像(DTI)技术观察虚拟现实技术对脑卒中后偏瘫患者上肢功能的影响.方法选取符合入选和排除标准的脑卒中后偏瘫患者34例,按随机数字表法将其分为治疗组和对照组,每组患者17例.2组患者均给予针灸、电刺激和推拿等基本康复治疗和常规作业治疗.2组患者常规作业治疗均每日1次,每次治疗组训练20 min,对照组训练40 min,连续训练3周.治疗组在每日20 min常规作业治疗的基础上增加20 min的VR上肢训练,亦每日1次,连续训练3周.于治疗前、治疗3周后(治疗后)分别采用Fugl￣Meyer运动功能量表上肢部分(FMA￣UE)和改良Barthel指数量表(MBI)评估2组患者的上肢运动功能和日常生活活动能力,同时进行DTI测定,包括双侧皮质脊髓束(CST)的各向异性分数(FA)值,计算FA比值(rFA)和FA不对称性(FAasy),并利用DTT技术重建治疗组患者的双侧CST.结果治疗后,2组的FMA￣UE评分和MBI评分较组内治疗前均显著提高,差异均有统计学意义(P<0.05),且治疗组治疗后的FMA￣UE评分和MBI评分分别为(48.82±8.32)分和(79.71±8.37)分,均显著高于对照组治疗后,差异均有统计学意义(P<0.05).在放射冠层面,2组患者的FA和rFA值均显著升高,FAasy值均显著降低,组内治疗前、后差异均有统计学意义(P<0.05).DTT图显示,治疗前,脑卒中患者患侧CST部分或完全断裂、稀疏,较健侧明显减少,远端纤维束也变细减少;治疗后,其纤维束数量较前增加,原先断裂部位出现修复连接.结论虚拟现实技术结合常规作业治疗可显著改善脑卒中后患者偏瘫的上肢运动功能和日常生活活动能力,DTI研究显示,虚拟现实技术结合常规作业治疗可诱发大脑可塑性变化,促进CST的修复,尤其在放射冠层面.

关键词： 光栅   电子束光刻   邻近效应   干法刻蚀   长草现象  

摘要： 采用电子束光刻技术制备出了深刻蚀的GaAs基微纳光栅。针对电子束曝光过程中存在的由邻近效应引起的光栅结构图形失真和变形的问题,本课题组采用厚度较薄的PMMA A4抗蚀剂和SiO_(2)薄膜形成多层抗蚀剂来减小邻近效应,同时将SiO_(2)薄膜作为硬掩模,实现了高深宽比的光栅结构。此外,针对电感耦合等离子体刻蚀过程中光栅结构出现长草的现象,通过增强电感耦合等离子体的物理刻蚀机制,有效消除了结构底部的草状结构。扫描电镜测试结果显示:将100 nm厚SiO_(2)作为硬掩模,可以实现周期为1.00μm、占空比为0.45、刻蚀深度为1.02μm的光栅结构,该光栅结构具有陡直的侧壁形貌以及良好的周期性和均匀性。在该工艺条件下,电感耦合等离子体刻蚀工艺对SiO_(2)掩模的刻蚀选择比可达26.9∶1。最后,将该结构应用于分布式布拉格反射锥形半导体激光器中,获得了线宽为40 pm的激光输出。这表明,采用电子束光刻技术制备的光栅结构对半导体激光器具有很好的选模特性。