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基于智能锁模算法、时间拉伸技术和实时高速电路建立的实时光谱分析控制平台
近日,上海交通大学电子系义理林教授课题组基于智能锁模算法、时间拉伸技术和实时高速电路建立的实时光谱分析控制平台,实现了锁模激光器输出飞秒脉冲的实时光谱调控,对飞秒激光器的设计具有重要的应用价值。相关成果以“Intelligent control of mode-locked femtosecond pulses by time-stretch-assisted real-time spectral analysis”为题目于2020年1月发表于国际光学顶尖期刊《Light: Science & Applications》(中科院长春光机所与Nature出版集团合办期刊),并入选为封面文章,在“News & Views”栏目被专门评述。博士生蒲国庆为第一作者,义理林教授为通信作者。 图说:期刊封面文章 飞秒尺度(1E-15秒)脉冲对应着原子分子、材料、生物蛋白、化学反应等丰富物质体系的众多超快过程,有着广泛而重要的应用。锁模激光器作为产生飞秒脉冲的重要基础研究工具,在物理、化学、生物、材料、信息科学等领域都有广泛的应用。飞秒锁模激光器自上世纪六十年代发明以来,与其相关的研究分别于1999,2005,2018年获得过诺贝尔奖。 随着超快光学的快速发展,越来越多的前沿应用需要对飞秒脉冲的时域和光谱进行精细控制。由于飞秒脉冲的产生涉及非常复杂的非线性和色散传输效应,达到特定脉冲状态的稳态输出需要对激光器多个参数在高维空间进行优化,传统基于激光器光学设计和优化的方法已被证明难以精确实现。 通过对飞秒脉冲状态进行智能识别,结合智能算法对激光器多参数进行全局优化,有望获得理想的飞秒脉冲输出,但其主要挑战在于飞秒脉冲难以实时精确识别。低速时域采样无法识别飞秒脉冲宽度和形状,光谱仪虽可识别飞秒脉冲积分光谱但无法识别其瞬时光谱,因此传统方法都无法做到实时控制飞秒脉冲精确锁模状态。为了解决这一难题,义理林教授课题组提出在锁模控制环内引入时间拉伸-色散傅里叶变换(TS-DFT)技术,通过时域到光谱的转换,采用低速时域采样即可识别飞秒脉冲对应的瞬时光谱宽度和形状。结合智能控制算法,实现了以1.4nm为精度对飞秒脉冲光谱宽带从10nm到40nm进行可编程控制,光谱形状可编程为高斯型或三角形等。这是本领域首次实现飞秒锁模脉冲光谱宽度和形状高精度实时编程控制,解决了飞秒锁模脉冲锁模状态无法精确调控的难题。 基于实时的光谱控制,该研究还展示了从窄谱锁模态至宽谱锁模态以及从三角形光谱脉冲态至宽谱锁模态的演变过程,发现两者动力学过程具有相似性,提出了目标锁模状态可能决定中间动力学过程的猜想,为人们进一步探索锁模激光器内部机理提供新视角。 图说:基于快速光谱分析的飞秒锁模脉冲智能控制 非线性光学著名专家John Dudley教授(欧洲物理学会主席,IEEE/OSA Fellow)在《Light: Science & Applications》的“News & Views”栏目撰文介绍此项工作,认为本工作极具创新性,开拓了研究锁模动力学新的可能性,很可能应用于多种锁模光纤激光器中。 义理林教授课题组过去六年来一直致力于解决飞秒锁模激光器的智能控制问题,2019年发表在光学领域顶级期刊《Optica》的“智能锁模激光器”成果入选美国光学学会旗下新闻杂志《Optics & Photonics News》2019年光学年度进展“Optics in 2019”。该方向工作部分得到国家自然科学基金(61575122)的支持。《Light: Science & Applications》论文全文https://www.nature.com/articles/s41377-020-0251-x《Light: Science & Applications》“New & Views”评述论文https://www.nature.com/articles/s41377-020-0270-7
上海交通大学 2021-04-10
一种测量溶液中空气溶解或析出半周期的装置及方法
本成果是一种测量溶液中空气溶解或析出半周期的装置及方法,属于溶液中空气溶解或析出技术领域,具体涉及溶液中空气溶解或析出半周期的测量装置及测量方法。 本发明采用刚性密闭容器进行溶液和气体的存储,刚性容器的上端盖设置有进液口、充放气阀门、压力传感器,压力传感器与电脑连接。刚性容器安装在振动平台上,通过充放气阀门对刚性容器进行充放气,以改变容器内气压大小。当容器内空气与溶液从一种平衡状态改变到另一平衡状态时,通过压力传感器检测该密闭容器内气压变化情况,并记录其对应的时间,从而计算出空气对溶液溶解或析出的半周期,具有准确测量空气在溶液中的溶解或析出半周期的效果,试验装置样机如图所示。 技术指标如下:输入气体压力范围为1~8bar,溶液体积范围为1~4.5L,振动台振动方向为单自由度竖直方向,额定正弦推力为980N,工作频率范围为5~4500Hz,最大位移(空载)为25mm,最大速度(空载)为2m/s,最大加速度(空载)为490m/s2,额定载荷为70kg。 本试验装置通过测量密闭容器内的气压变化时间曲线可以测量在不同的振动条件下,气体溶解于液体的速率,并得到气体溶解析出平衡条件下的气体溶解度。 如果对本试验装置进行适当改进,可以测量罐内液体在不同振动条件下二氧化碳的溶解速度,为提高汽水饮料灌装行业的生产效率,节约生产成本提供有益的参考;也可以用于研究不同溶液在不同振动条件下的各种气体析出过程的影响,从而对汽水饮料的安全运输过程提供参考。
电子科技大学 2021-04-10
一种测量溶液中空气溶解或析出半周期的装置及方法
本成果是一种测量溶液中空气溶解或析出半周期的装置及方法,属于溶液中空气溶解或析出技术领域,具体涉及溶液中空气溶解或析出半周期的测量装置及测量方法
电子科技大学 2021-04-10
用于注塑工艺的聚合物结晶度在线测量方法及装置
本发明公开了一种用于注塑工艺的聚合物结晶度在线测量方法及装置,方法步骤为:1)获取聚合物的完全结晶区密度、完全非晶区温度-密度曲线;2)获取模具内聚合物熔体的完全非晶区密度;3)采用超声波实时检测模具内聚合物熔体当前的密度,并根据该检测密度、完全结晶区密度以及完全非晶区密度获取聚合物熔体的实时结晶度;装置包括传感器单元、数据采集单元和中央处理单元,传感器单元包括超声波探测单元和温度传感器,超声波探测单元包括超声波发射单元和超声波接收单元,温度传感器、超声波接收单元分别通过数据采集单元与中央处理单元相连。本发明能够实现注塑过程中聚合物结晶度的在线测量,具有价格低廉、使用方便的优点。
浙江大学 2021-04-11
基于多传感器集成测量的自由曲面类零件加工系统
本发明公开了一种基于多传感器集成测量的自由曲面类零件加工系统;曲面测量组件集成了非接触式和接触式两种传感器,曲面加工组件装有铣削用铣刀,曲面测量组件与曲面加工组件通过直线导轨连接;点云处理组件用于对非接触式传感器获得的点云数据进行几何处理,将当前工作台可直接执行的加工 G 代码提供给曲面加工组件进行加工;曲面测量组件对工件进行非接触式测量,再对精加工得到的产品进行接触式测量;质量检测组件用于对接触式传感器获得的测量数据进行误差比较,获得产品质量结果。本系统集成了非接触式和接触式两种传感器,在同一机床上实现“测量-加工-检测”一体化,整个过程无需人工干预,提高了加工效率和自动化程度。
华中科技大学 2021-04-11
一种桥梁人致冲击荷载光学测量方法及其快速测试系统
本发明公开了一种桥梁人致冲击荷载光学测量方法及其快速测试系统,包括如下步骤:图像采集、行人跳跃时竖向速度信息计算、行人竖向跳跃时的加速度信息计算、人致动态冲击荷载估算和结构参数识别及性能评估。本发明基于高速相机非接触式测量的人致冲击荷载的测试方法,不同于传统的基于人工激励装置的冲击振动测试,本发明的测试方法直接将步行天桥的行人荷载作为激励源,可以更加方便快捷的实现城市步行桥梁的冲击振动测试,同时基于测量的人致动态冲击荷载,可以实现结构深层次参数识别,能够切实有效的实现结构性能评估。
东南大学 2021-04-11
一种基于弦线的航空薄壁叶片加工扭曲度误差测量方法
本发明公开了一种用于测量叶片加工扭曲度误差的方法,包括:为待测量的叶片和叶片设计模型分别截取多个截面并生成相应的点云数据;提取所生成的点云数据以获得凸包;根据所获得的凸包,分别求出有关叶片测量模型和叶片设计模型的各个截面的弦线参数也即弦线的两端点坐标;根据所求出的弦线参数,计算将叶片测量模型的各个截面与叶片设计模型的相应截面重合时所需的旋转角度,由此获得待测量叶片的各个截面的扭曲度误差。本发明还公开了相应的用于提取凸包的改进方式。按照本发明,可以快速、准确地测量叶片在加工过程中的扭曲度误差,并能将所测得的型面扭曲度误差结果作为评价叶片加工质量的指标,相应改善叶片加工质量。
华中科技大学 2021-04-11
一种包含V 分量的全分量偏振遥感成像测量系统及方法
本发明涉及一种包含V分量的全分量偏振遥感成像测量系统及方法,其特征在于:它包括一用于提供空间位置和时间信息的定位定时系统,一能够测量Stokes四分量的全分量成像系统和一包括V分量在内的全分量偏振图像处理系统。
北京大学 2021-02-01
一种远程监测与预警的智能型接地电阻测量装置
本实用新型公开了一种远程监测与预警的智能型接地电阻测量装置。包括环境监测装置、接地电阻测量装置、微处理器单元、无线通信单元;所述环境监测装置包括土壤PH值监测功能模块和土壤温湿度监测功能模块;所述环境监测装置实时监测接地电阻测量地点土壤的PH值和温湿度值的变化情况;所述接地电阻测量装置用于测量接地电阻。本实用新型通过在现有的接地电阻测量装置上设置微处理器单元和无线通信单元实现远程监控与分析智能型接地电阻测量装置;通过环境监测装置监测土壤的PH值、温湿度,并对一段时间内的土壤PH值、温湿度和接地电阻阻
安徽建筑大学 2021-01-12
一种刀具跳动量及刀刃初始角的测量方法及装置
本发明公开了一种刀具跳动量及刀刃初始角的测量方法及装置, 可以同步完成主轴跳动量及刀刃初始角的测量。本专利提出的装置通 过两个激光位移传感器同时采集刀柄跳动量及刀齿跳动量。前者数据 用于计算刀具跳动量,后者数据与前者数据共同用于确定刀刃初始角。 测量数据通过串口通信,交由上位机处理。刀具跳动量的计算通过刀 柄处的激光位移传感器采集的数据,进行波峰波谷求差直接获得;刀 刃初始角通过对刀柄、刀刃处激光位移传感器采集的两组数据进行波 峰相位求差获得。 
华中科技大学 2021-01-12
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