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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
在耗散弗洛凯系统的超冷原子中观察到宇称-时间对称性破缺
利用周期性共振光脉冲序列导致的自旋依赖布居数耗散、射频场耦合下的自旋拉比振荡、以及Feshbach共振调制下的相互作用控制,在一个量子系统中同时实现了精密调控耗散、相干和相互作用三大要素,为实现宇称-时间对称的非厄米哈密顿量的量子模拟奠定了技术基础。       实验结果不仅精确地复现了在经典系统中已经观测到的静态哈密顿量的宇称-时间对称性破缺,还利用周期性耗散机制发现了在任意小耗散下的宇称-时间对称性破缺,观察到系统的能量可以在极其微小的耗散下发生不可逆的发散。不同于以往静态哈密顿量的单参数相变,周期性耗散驱动的宇称-时间对称性的相图在频率的参数空间实现延拓,在特定的频率区间,宇称-时间对称性对于耗散有极其敏感的响应。这个现象之前只有理论预言,而罗乐教授小组首次在绝对零度之上500纳开尔文的超冷费米气体中首次观测到。同时这项工作还发现了对称性破缺点附近的慢衰变模式、类比于多光子跃迁的高阶PT对称性破缺等新颖有趣的物理现象。       目前,罗乐教授研究团队正基于非厄米量子体系研究宇称-时间对称哈密顿量的拓扑量子态转换、耗散下的量子相干态保持、以及高阶奇异点附件的超灵敏能谱响应。这些研究将为基于开放量子系统的量子计算和量子精密测量开拓新的前沿。
中山大学 2021-04-13
教育部2022届高校毕业生就业促进周活动线上线下同步启动
为积极应对新冠肺炎疫情带来的影响,抢抓高校毕业生求职关键期,帮助更多2022届高校毕业生顺利就业,5月9日教育部启动2022届高校毕业生就业促进周,在全国范围内集中开展专场招聘和供需对接等活动。
教育部 2022-05-09
一种利用太平二号蚯蚓同步处理圆币草与脱水污泥的方法
本发明涉及废弃物处理技术,旨在提供一种利用太平二号蚯蚓同步处理圆币草与脱水污泥的方法。包括:养殖床准备;引种太平二号蚯蚓,四十天后有密集蚯蚓活动则表明太平二号引种成功;圆币草与脱水污泥的处理:将脱水污泥与粉碎后的圆币草以7∶3体积比充分混匀后覆于养殖床上,当混合物表层被颗粒状蚯蚓粪所覆盖时,表明混合物已处理完全。本方法工艺简单,对混合物处理效果好,效率高,投资运行费用低,管理方便,处理产物应用前景广阔,体现着低碳环保等特点。
浙江大学 2021-04-11
有源钳位反激变换器的自适应同步整流控制系统及控制方法
本发明公开了一种有源钳位反激变换器的自适应同步整流控制系统及控制方法;控制系统包括采样及信号处理电路、以微控制器为核心的控制电路和栅驱动器;控制方法能够实现有源钳位反激变换器副边同步整流管的开启状态、关断过早、关断过晚、恰好关断状态的直接检测,并能够根据检测结果控制同步整流管准确开启以及下一个周期内同步整流管的导通时间。经过数个周期的自适应控制后,同步整流管进入恰好关断状态,避免了有源钳位反激变换器输出波形的振荡、降低了损耗、提升了效率;根据不同状态检测时间段,分时复用微控制器内部的比较器,节省了硬件资源,降低了电路成本和调试难度。
东南大学 2021-04-11
一种基于降阶电流环的永磁同步电机转动惯量识别方法
本发明公开了一种基于降阶电流环的永磁同步电机转动惯量识别方法,基于电流环PI控制器,根据电机电磁参数进行电流环降阶,使电流环成为一阶响应系统;通过测量系统在一个正弦叠加直流偏置的参考转矩激励下的频率响应,获得电机机械惯量参数。本发明只需要使用通用变频器,算法可以集成进电机控制器程序,降低转动惯量测试复杂度,简便易行,容易工程实现,对于设计智能电机控制器具有重要意义。
东南大学 2021-04-14
二维拓扑材料MoTe2中发现光激发诱导的亚皮秒时间尺度结构相变
用各种物理手段(电场、磁场、压力、掺杂等)创造新的物态或调控不同量子物态是凝聚态物理领域广受关注的研究前沿,并有巨大的应用前景。而超短脉冲激光的飞速发展使得光激发调控复杂量子材料的晶体结构和电子性质成为可能。层状过渡金属二硫化物MoTe2可以形成几种不同的晶体结构并具有不同的物理性质或拓扑能带结构,为调控或切换不同结构相变提供了可能性。最近量子材料科学中心王楠林课题组和合作者利用超快泵浦探测和时间分辨的二次谐波探测技术,研究了MoTe2中两个半金属相之间激光诱导的亚皮秒时间尺度的结构相变。 MoTe2是由MoTe6八面体结构单元构成的原子层沿c方向堆叠形成的二维材料系统,不同的堆叠方式具有不同晶体对称性。1T-MoTe2在室温时是单斜的1T’相,随着温度降低在250K时发生结构相变,转变成正交的T_d相,其中可以存在第二类外尔费米子。王楠林课题组通过实验发现高强度的近红外激光脉冲可以在亚皮秒时间尺度内将中心反演对称性破缺的T_d相驱动到具有中心反演对称的1T’相。该相变发生的最明显的特征是时间分辨的反射率变化中横向剪切振荡声子的消失和二次谐波强度的急剧下降。通过选择和改变激发脉冲的脉宽和波长,从实验上排除了激光加热效应。该项研究首次在超快亚皮秒尺度内实现了激光诱导的非加热效应引起的MoTe2晶体中第二类Weyl半金属相与正常半金属相的超快结构相变。它为超快激光控制固体的拓扑特性开辟了新的可能性,使超快激光激发的拓扑开关器件具有潜在的实际应用价值。 该工作于2019年5月22日在线发表于著名学术期刊Physical Review X(Phys. Rev. X 9, 021036 (2019)),第一作者为量子材料中心博士生张梦瑶,王楠林教授和其研究组的董涛博士是通讯作者,量子材料科学中心王健教授研究组为该工作提供了样品。该项研究得到国家自然科学基金委员会、国家重点研究开发项目等项目的支持。
北京大学 2021-04-11
一种离子风驱动的可同步处理多种污染物的空气净化器
本实用新型公开了一种离子风驱动的可同步处理多种污染物的空气净化器,包括物理过滤装置、低温等离子体产生装置和离子风动力装置,低温等离子体产生装置分为离子泵荷电加速区、电凝并区、电除尘氧化区和反电晕催化区;物理过滤装置采用导体网、粗效过滤网、高效过滤网和活性炭过滤网物理过滤,本实用新型采用离子泵荷电加速区、电凝并装置、电除尘氧化装置和反电晕催化区四处进行低温等离子体放电同时针对细颗粒物PM2.5、微生物气溶胶及VOCs、CO、NH3等毒害气态污染物进行一体化净化,能够高效捕集细颗粒物PM2.5,灭活微生物气溶胶,同时深度氧化处理VOCs、CO、NH3等毒害气态污染物,是一种集铺集氧化于一体的多污染物复合净化技术,提高室内空气净化效果。
浙江大学 2021-04-13
异步起动三相永磁辅助磁阻同步电动机(不带控制器、恒速)
已有样品/n本发明公开了一种混合动力汽车锂离子电池变频脉冲充电方法。通过交流阻抗法测得电池的频谱得到电池充电的初始频率,再通过确定最优频率的算法作进一步的精确跟踪,从而得出最有频率。本发明的充电方法解决了在充电一致性和脉冲周期难以确定的情况下难以对锂离子电池组进行快速充电的难题,不仅可以缩短充电时间,还可以达到去极化的目的,有效的延长电池组的使用寿命。
湖北工业大学 2021-01-12
在二维拓扑材料MoTe2中发现光激发诱导的亚皮秒时间尺度结构相变
MoTe2是由MoTe6八面体结构单元构成的原子层沿c方向堆叠形成的二维材料系统,不同的堆叠方式具有不同晶体对称性。1T-MoTe2在室温时是单斜的1T’相,随着温度降低在250K时发生结构相变,转变成正交的T_d相,其中可以存在第二类外尔费米子。王楠林课题组通过实验发现高强度的近红外激光脉冲可以在亚皮秒时间尺度内将中心反演对称性破缺的T_d相驱动到具有中心反演对称的1T’相。该相变发生的最明显的特征是时间分辨的反射率变化中横向剪切振荡声子的消失和二次谐波强度的急剧下降。通过选择和改变激发脉冲的脉宽和波长,从实验上排除了激光加热效应。该项研究首次在超快亚皮秒尺度内实现了激光诱导的非加热效应引起的MoTe2晶体中第二类Weyl半金属相与正常半金属相的超快结构相变。它为超快激光控制固体的拓扑特性开辟了新的可能性,使超快激光激发的拓扑开关器件具有潜在的实际应用价值。 该工作于2019年5月22日在线发表于著名学术期刊Physical Review X(Phys. Rev. X 9, 021036 (2019)),第一作者为量子材料中心博士生张梦瑶,王楠林教授和其研究组的董涛博士是通讯作者,量子材料科学中心王健教授研究组为该工作提供了样品。该项研究得到国家自然科学基金委员会、国家重点研究开发项目等项目的支持。Figure: Pump induced SHG time traces of MoTe2 at selected fluences at T=10 K. The graph shows that as the laser fluence increases, the signal of the second harmonic of the sample drops significantly. The inset is a time-resolved schematic diagram of second harmonic detection
北京大学 2021-04-11
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