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利用自学习系统实现逼近理论极限的光学手性材料设计
随着纳米光子学的发展，具有超颖性质的人工微结构吸引了众多研究。针对日益增长的研究和设计需求，北京大学物理学院方哲宇及其研究团队实现了一种自洽的框架——BoNet，其结合了贝叶斯优化（Bayesian optimization）和卷积神经网络（convolutional neural network），实现了纳米结构对于超强光学手性的自学习。基于此框架，他们将纳米结构设计表示为图形，并输入卷积神经网络进行电场分布和反射光谱的学习，此过程不需要将纳米结构参数化为向量，因此最大化的保留了其几何信息和边界条件。同时，利用贝叶斯优化以实现对纳米结构远场光学手性的优化，并运用其采样样本反复训练神经网络实现自学习。利用BoNet，他们针对远场反射光谱的圆二色性进行优化并逼近了其理论极限(CD = 1)，同时利用神经网络匹配预测的近场电场分布，对获得的强光学手性进行分析解释。 此框架能够被直接推广用于其他光学性质的自学习优化，例如实现反常透射，偏振态调制和相位调制。更进一步的，此方法论能够帮助设计更多的，具有良好光学性质和运用价值的纳米光子学器件，比如消色差超透镜，超灵敏的微传感器以及智能超表面等。此研究同时能够启发更多数据驱动的研究，通过利用人工神经网络和其他机器学习的方法，实现对传统科学研究的新探索，在制药，引物设计，固体结构分析上启发新突破。 该工作于2019年11月19日在线发表于学术期刊《PHYSICAL REVIEW LETTERS》上，题为“Self-Learning Perfect Optical Chirality via a Deep Neural Network”(DOI: 10.1103/PhysRevLett.123.213902)。北京大学物理学院方哲宇研究员是本文的通讯作者，李瑜，徐优俊，姜美玲为该文的共同第一作者，北京大学定量生物学中心来鲁华教授为合作者，北京大学为唯一通讯作者单位。该工作得到得到了科技部、教育部、国家自然科学基金委、北京大学人工微结构和介观物理国家重点实验室、北京大学纳光电子前沿科学中心、量子物质科学协同创新中心、北京大学高性能校级计算平台、北京大学生命科学中心高性能计算平台等单位的支持。用于近远场计算的神经网络结构表征实现了逼近理论极限的高手性，并利用神经网络对近场分布进行分析
北京大学
2021-04-11
基于复数互相关的微血管光学造影及抖动补偿方法与系统
本发明公开了一种基于复数互相关的微血管光学造影及抖动补偿方法及系统，该方法结合光学相干层析成像技术的三维空间分辨能力以及动态散射技术的空间运动分辨能力，以一定时间间隔、对同一空间位置或聚焦光斑具有一定的空间相关性的位置进行多次重复的OCT成像，其中，静态组织背景的散射信号不随时间改变，而动态血红细胞的散射信号随时间改变。据此可以在OCT信号中分辨出血流信号，实现基于血流运动特征的微血管光学造影。本发明不受相位整体扰动的影响，不需要进行相位矫正；血流信号的提取与图像整体错移的矫正都基于复数互相关算法，可以并行实现。
浙江大学
2021-04-13
双光学放大倍率图像采集装置及图像采集控制处理系统
通过采用两个不同光学放大倍率图像采集系统，进行巧妙的光路切换，实现了针对检测对象变换图像分辨率的要求，有效解决了高密度PCB检测速度和微小元件检测准确度的矛盾，破解了长期困扰自动光学检测技术领域共性技术难题；应用企业已累计生产销售682台套，用户已达到300多家，部分产品出口到了欧盟、东南亚等国家和地区，打破了相关高端设备一直被国外设备垄断的局面，有效促进了行业的技术进步。
华南理工大学
2021-04-14
一种图像压缩光学芯片的实时在线制作检测系统及方法
本发明属于光电子芯片加工制造技术领域，公开了一种图像压缩光学芯片的实时在线制作检测系统及方法。利用计算机对待压缩图像进行压缩得到第一图像，并扫描得到第一图像灰度信息，根据第一图像得到第一控制信息；超快激光器根据第一控制信息对光学芯片材料进行波导结构加工；激光器阵列根据第一图像灰度信息产生对应功率的激光并通过光纤进入至光学芯片材料；利用光功率探测器阵列接收光学芯片材料输出的激光并得到功率信息；计算机根据功率信息得到第二图像灰度信息，重构得到第二图像，根据第一图像和第二图像得到第二控制信息；超快激光器根据第二控制信息对光学芯片材料进行在线矫正加工。本发明能够提高光学芯片的生产效率、降低制造成本。
湖北工业大学
2021-01-12
穿上“新铠甲”，浙江大学成果为肠炎治疗提供新策略
益生菌具有调节免疫系统功能和肠道菌群平衡的作用，是促进营养吸收和保持肠道健康所需的有益活性微生物。
浙江大学
2023-03-28
基于水下距离选通成像的水下考察勘探成像观察仪（产品）
成果简介：距离选通技术利用脉冲激光器和选通摄像机，脉冲发射和开启成 像时间的先后分开不同距离上的散射光和目标场景反射光，使被目标场景反射回来的辐射脉冲刚好在摄像机选通开启时间内到达摄像机并成像。利用激 光距离选通夜视成像技术，研制水下考察勘探成像观察仪，实现对海洋、湖泊、水库等的水下观察、勘探和救援等。实现水下图像的对比度增强，适合 深水或夜间使用，其观察距离较裸眼远 5-7 倍，较传统摄像装置远 2-4 倍。 项
北京理工大学
2021-04-14
一种三维成像声纳系统换能器阵的稀疏优化方法
本发明公开了一种三维成像声纳系统换能器阵的稀疏优化方法,采用模拟退火算法对平面阵中的换能器阵元进行稀疏优化,得到稀疏换能器阵,求得在稀疏优化后的换能器阵的波束方向图同时满足最大旁瓣峰值的阈值条件和锥度比的阈值条件下,稀疏换能器阵需要开启的最少换能器数目;所述稀疏优化前的平面阵由M×N个换能器组成,所述的换能器按半波长或一个波长间距均匀分布在一个矩形平面内;所述的锥度比为换能器的最大权重系数与换能器的最小权重系数的比值。本发明利用尽量少的换能器阵元实现系统目标,使得建造此相控阵三维图像声纳系统所需的硬件成本降低,使得进行波束形成算法所需的乘累加的计算量也减少。
浙江大学
2021-04-11
高性能红外辐射热成像探测系统关键技术及应用
非冷红外探测系统相较制冷型探测系统具有功耗低、体积小、重量轻、成本低、性价比高等特点，是国际上第三代凝视型红外探测技术领域的研究热点与难点。本项目攻克了纳米氧化钒薄膜生长调控、大规模小像元非制冷红外焦平面探测器制备、红外辐射热探测系统集成等关键技术，解决了微热目标探测、微热光电转换机制和微弱信号处理三大难题。系统NETD≤50mK,MRTD≤90 mK，总体技术指标达到国际先进水平（部分指标达到国际领先水平）。获授权发明专利50项（美国专利2项），发表论文114篇；形成了全自主知识产权的技术体系，打
电子科技大学
2021-04-14
具有眼动追踪功能的波导式集成成像三维显示系统
集成成像三维显示领域中，传统的集成成像系统是利用微透镜阵列来记录和再现物空间三维信息的一种真三维显示系统，可实现单目立体成像显示，但其存在体积大、重量大、结构复杂等缺点，难以实现一体化的单目立体三维显示；并且现有集成成像三维显示系统不能同时实现高透过率、大系统光瞳的视透型三维显示。更进一步的，目前的三维显示系统功能单一，缺乏人性化设计，无法实时显示人眼动态。
本项目发明了一种性能优化的有眼动追踪功能的波导式集成成像三维显示系统，通过引入衍射光学元件克服技术背景中所述的体积大、重量大、结构复杂等缺点，实现一体化的单目立体三维显示；同时引入波导这一光学元件，实现离轴、高透过率、大系统光瞳的视透型单目立体三维显示。更进一步的，本发明的系统引入红外眼动追踪技术，检测使用者的眼睛动作，再设置相应动作反馈系统，便可以相应实现随着人眼动作切换不同三维显示信息的功能。
本项目的应用，将使得集成成像三维显示系统的整机结构更加轻便、紧凑，且更加符合人眼的观看需求，使得这一技术向着一体化、市场化逐步迈进，有望在未来的三维显示领域占据一席之地。
北京理工大学
2023-01-09
一种基于超快超声的心内超声心动图成像系统
本发明属于生物医学超声成像技术领域，具体为一种基于超快超声的心脏内超声心动图成像系统。本发明系统包括心电采集模块、超声发射和接收模块、软件模块；导管式探头经血管置入心腔内感兴趣区域，实时监测人体心电信号；软件模块识别心动周期并在心电信号的同步下控制导管式探头在感兴趣时期发射超声波并接收相应的回波，并通过导管移动对心腔内的感兴趣区域进行多角度采集，基于回波成像得到心腔内超声图像，对回波信号进行处理得到多普勒血流图像以及超声定位显微图像，基于组织和血流的超声图像切片数据集重建心腔和血流的三维图像。本发明可以进行高帧率以及超分辨成像，且成像速度快、设备便携、无电离辐射。
复旦大学
2021-01-12