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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
厕所黑水、工业废水处理技术及生态厕所、水体富营养化智能化监测系统构建
在厕所黑水处理及黄水资源化方面,研发了ABR/MFC/MEC系统、两级A/O与MFC、MEC耦合系统、黄水(电)化学沉淀及资源化系统。设计的生态厕所在有机物降解同时能源回收,高效厌氧ABR反应器实现100余个生态厕所示范项目;在城市污水脱氮除磷方面,构建的污水内生微生物弱电刺激反硝化除磷耦合脱氮装置、微生物双源电化学污水等反应器实现低C/N污水零外加碳源处理。在工业废水方面,研发出去除电镀废水中重金属络合物的药剂及其方法、焦化废水预处理方法与活性炭吸附-高锰酸钾氧化-Fenton氧化工艺联合处理农药废水的方法;研发出快速检测水质的新型传感器;构建智慧环保与水务平台。主编环保技术手册一部,参编或审核3项国内环保行业标准、2项国际标准,环保白皮书咨询报告、专著两本。
上海理工大学 2023-05-15
广东省人民政府关于加快建设通用人工智能产业创新引领地的实施意见
为贯彻落实习近平总书记关于人工智能的系列重要论述精神,落实国家发展新一代人工智能的决策部署,抢抓通用人工智能发展的重大战略机遇,充分发挥广东在算力基础设施、产业应用场景、数据要素等方面的优势,加快建设通用人工智能产业创新引领地,现提出以下意见。
广东省人民政府 2023-11-14
由生成对抗网络(GAN)驱动的进化多目标算法 为计算智能与深度学习的结合开辟新路
随着计算智能方法得到更广泛的应用,其从问题本身学习的能力亟待增强。为此,越来越多研究提出使用机器学习模型来驱动计算智能。通常,这种基于模型的进化算法的性能高度依赖于所采用模型的训练质量。而传统机器学习方法需要大量训练数据进行模型训练,而且受维度灾难的影响,这类方法通常很难解决维度较高的问题,约束了计算智能方法的应用范畴。课题组在IEEE Transactions on Cybernetics上发表了一种由生成对抗网络(GAN)驱动的进化多目标算法。
南方科技大学 2021-04-14
新型无痛光动力治疗皮肤病关键技术及转化——新型实时可控无痛光动力治疗智能系统
5-氨基酮戊酸光动力疗法(ALA-PDT)是一种药械联合的新型靶向疗法,治疗非黑素性皮肤肿瘤、痤疮、尖锐湿疣等难治性皮肤病疗效显著、副作用小。但ALA-PDT治疗过程伴有剧烈疼痛,严重影响患者治疗感受,是业界公认的ALA-PDT治疗瓶颈。此项目团队在同济大学医学院、附属上海市皮肤病医院王秀丽教授带领下,长期致力于ALA-PDT临床与基础研究,在国内外率先掌握了“无痛ALA-PDT关键技术”,形成相关成果申请国家专利,并将其转化生产出第一代无痛光动力治疗仪用于临床治疗。在此基础上拟进一步打造个性化、智能化、便捷的新型无痛ALA-PDT,降低对专业医师的依赖程度,打破技术壁垒,实现无痛ALA-PDT扩大推广应用,引领ALA-PDT无痛治疗新时代。 第一代无痛光动力治疗仪图片 团队已将诸多原创性研究成果进行临床转化,总结关键技术并将其推广至全国2000多家医院,直接获益患者逾100万人次。 第二代治疗仪
同济大学 2021-04-11
北京师范大学珠海校区材料磁性综合测量仪等设备采购项目竞争性磋商
北京师范大学珠海校区材料磁性综合测量仪等设备采购项目竞争性磋商
北京师范大学 2022-05-27
硅烷偶联剂修饰二氧化钛纳米管阵列材料及其制备方法和应用
本发明公开了一种硅烷偶联剂修饰二氧化钛纳米管阵列材料及其制备方法和应用。该硅烷偶联剂修饰二氧化钛纳米管阵列材料主要由二氧化钛纳米管阵列、硅烷偶联剂、有机溶剂和冰醋酸混合后反应得到,可应用于处理含有机污染物和/或重金属污染物的废水中。本发明的硅烷偶联剂修饰二氧化钛纳米管阵列材料氧化还原能力强,可同时去除有机污染物和重金属污染物,且去除效果好,可反复使用。
湖南大学 2021-04-10
一种基于(Ti,M)(C,N)固溶体粉的弱芯环结构新型金属陶瓷材料
一种基于(Ti,M)(C,N)固溶体粉的弱芯环结构新型金属陶瓷材料,其原料组分及各组分的重量百分数为10~20%的Co或/和Ni粉末,10~35%的第二类碳化物粉末和余量的(Ti,M)(C,N)固溶体粉,所述(Ti,M)(C,N)固溶体粉中M为W、Mo、V、Cr、Ta、Nb中的至少一种,所述第二类碳化物为WC、VxC(0
四川大学 2021-04-11
新型微波超材料对空间波和表面等离激元波的自由调控或实时调控
成果介绍超材料(Metamaterial),或其二维形式—超表面(Metasurface)由具有亚波长尺寸的人工原子周期或者非周期地排列而成,其描述方式可分为等效媒质和空间编码两种形式。由等效媒质描述的超材料(或超表面)我们称之为新型人工电磁媒质,由空间编码描述的超材料(超表面)我们称之为编码超材料(超表面)和数字超材料(超表面)。对于新型人工电磁媒质,人们通过自由设计单元结构、单元排列方式、以及单元各向异性,可以根据意愿控制等效媒质的媒质参数,实现自然界中不存在或者很难实现的介电常数和/或磁导率,进而控制电磁波。本成果对于新型人工电磁媒质对电磁波的调控作用,例如隐身衣、电磁黑洞、雷达幻觉器件、远场超分辨率成像透镜、新型透镜天线、隐身表面、极化转换器、人工表面等离激元器件及混合集成电路等。技术创新点及参数对于编码和数字超材料(超表面),我们提出基于空间编码调控电磁波的新思路。其中,一比特编码超材料选用相位差接近180度的两种基本单元(记为0单元和1单元),按照一定规律排列0和1单元构成超材料,以实现所需的设计功能。当电磁编码采用FPGA控制时,可实现现场可编程超材料,即单一的超材料在FPGA的实时控制下可实现多种功能(例如单波束、多波束、波束扫描、隐身功能等)。市场前景本成果获得国家自然科学二等奖。该项目突破传统模拟超材料的等效媒质表征方法,创造性地提出用 0 和 1 表征的数字超材料,建了数字编码和现场可编程超材料新体系;在国际上率先从微波传输线的角度研究人工 SPP 超材料,提出一种性能优越的超薄、可共形 SPP 传输线,开辟了基于 SPP 模式的微波领域新分支,实现了超材料研究从跟跑、并跑变成走在世界前列的跨越。
东南大学 2021-04-11
硅烷偶联剂修饰二氧化钛纳米管阵列材料及其制备方法和应用
本发明公开了一种硅烷偶联剂修饰二氧化钛纳米管阵列材料及其制备方法和应用。该硅烷偶联剂修饰二氧化钛纳米管阵列材料主要由二氧化钛纳米管阵列、硅烷偶联剂、有机溶剂和冰醋酸混合后反应得到,可应用于处理含有机污染物和/或重金属污染物的废水中。本发明的硅烷偶联剂修饰二氧化钛纳米管阵列材料氧化还原能力强,可同时去除有机污染物和重金属污染物,且去除效果好,可反复使用。
湖南大学 2021-02-01
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