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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
道路交通事故链阻断方法及主动安全集成控制系统关键技术研究
本课题组研究方向为智能交通与车辆主动安全,项目涉及交通信息与安全、行车主动服务、智能网联汽车等领域。相关研究成果可以给予相关部门、 企业提供理论基础和技术支持。研发的车牌识别系统,可以实现停车场出入口收费管理、盗抢车辆管理、高速公路超速自动化管理等功能;基于身份信息的无证驾驶辅助识别方法与系统, 实现司机与车辆信息的匹配,解决无证者的违法驾驶问题,同时预防车辆被盗;基于激光的车头与障碍物间距离检测装置及方法,鲁棒性优良, 避免了传统检测方式的盲区监测问题,减少驾驶员信息处理量, 有助于
江苏大学 2021-04-14
催化臭氧氧化与微生物降解近场耦合技术
        对于难降解工业废水的处理,单独催化臭氧氧化技术存在臭氧剂量大、气体回收难、出水毒性高等问题,而单独生物降解处理难降解有机废水周期长、设备成本高。催化臭氧氧化与微生物降解近场耦合工艺则将按序进行的催化氧化装置和生物挂膜装置两个处理单元合并,利用催化臭氧技术提高难降解有机废水的可生化性,同时采用生物膜技术减少后续处理成本,能够实现低成本提高COD、色度和浊度去除率的效果,同时降低出水毒性,减少环境生物风险。
东北师范大学 2025-05-16
一种全自动双水温开水器
本发明公开了一种全自动双水温开水器,包括保温箱体以及位于保温箱体内的加热箱、换热箱、温开水储水箱和预热水储水箱;其中,加热箱内设有带温控开关的电加热器,加热箱中的开水通过换热箱换热后温度降低进入温开水储水箱中,同时换热箱中的冷却水经换热后温度升高进入预热水储水箱中,当加热箱中液位降低时,预热水储水箱中的预热水进入加热箱中。本发明全自动双水温开水器既能提供开水,又能提供温度为50~70℃之间的温开水;并且其通过机械装置代替了电子控制装置,使得整个系统可靠性更高,运用气体或易挥发溶液的膨胀系数大,并利用虹吸作用实现了对开水的降温及对冷水的预热,不仅节约了电能和热能,也避免了用电带来的安全隐患。
东南大学 2021-04-11
一种网络化的自动距离测量装置
成果描述:本实用新型公开了一种网络化的自动距离测量装置,其结构包括装配板、装配孔、红外发射器、电线、护罩、机体、超声测距头、无线杆、超声头护环、红外接收器,装配板与机体相连接,装配孔设于装配板上,红外发射器安装于护罩上,护罩与机体螺丝连接,超声测距头通过超声头护环与护罩连接,无线杆与机体相连接,本实用新型的有益效果:本设备通过在测量装置上设有超声测距头和由红外发射器与红外接收器组合而成的红外测距设备,并在机体设有距离判断模块,使设备能够在平时使用时进行红外自动测距,并在距离达到限度时自动开启超声测距进一步精确测量距离,保证测距智能化和准确性,从而保证装配设备的安全使用。市场前景分析:本实用新型公开了一种网络化的自动距离测量装置,其结构包括装配板、装配孔、红外发射器、电线、护罩、机体、超声测距头、无线杆、超声头护环、红外接收器,装配板与机体相连接,装配孔设于装配板上,红外发射器安装于护罩上,护罩与机体螺丝连接,超声测距头通过超声头护环与护罩连接,无线杆与机体相连接,本实用新型的有益效果:本设备通过在测量装置上设有超声测距头和由红外发射器与红外接收器组合而成的红外测距设备,并在机体设有距离判断模块,使设备能够在平时使用时进行红外自动测距,并在距离达到限度时自动开启超声测距进一步精确测量距离,保证测距智能化和准确性,从而保证装配设备的安全使用。与同类成果相比的优势分析:国内领先
成都大学 2021-04-10
一种自动化初期雨水弃流装置
成果描述:本实用新型公开了一种自动化初期雨水弃流装置,包括收集管、与收集管连通的三通阀以及设置在收集管内的过滤器;收集管上安装有流量计,收集管的管顶铰接有一缓流板;三通阀一侧设有与收集管连通的进水口,另一侧设有第一出阀口和第二出阀口,三通阀内设有阀板,阀板一侧与三通阀内壁固定连接,另一侧上端与伸缩杆相连,三通阀上设有密封盒,密封盒内安装有用于控制伸缩杆伸缩的控制器;过滤器包括依次连通的第一过滤腔和第二过滤腔。本实用新型通过流量计记录雨水流量,利用控制器控制伸缩杆伸缩,从而改变阀板的位置,达到切换雨水流向的目的,以此排出初期污染雨水;本实用新型的装置自动化效率高、占地面积小、投资较低、运行维护方便。市场前景分析:本实用新型通过流量计记录雨水流量,利用控制器控制伸缩杆伸缩,从而改变阀板的位置,达到切换雨水流向的目的,以此排出初期污染雨水;本实用新型的装置自动化效率高、占地面积小、投资较低、运行维护方便。与同类成果相比的优势分析:国内领先
成都大学 2021-04-10
一种竹条的自动化送料装置
本发明公开了一种竹条的自动化送料装置,包括送料机构和出料机构,所述送料机构和出料机构之间设有识别分拣机构和翻转机构;所述识别分拣机构将黄面朝上和青面朝上的竹条分开,通过接料机构将青面朝上的竹条输送给翻转机构,通过输送机构将黄面朝上的竹条输送给出料机构;所述翻转机构包括翻砖块,该翻砖块内设有螺旋通道,青面朝上的竹条经过该螺旋通道后实现180°翻转,然后进入出料机构。本发明的有益效果是:利用竹条上下面摩擦系数差别大的特点,有效区分青面向上和黄面向上的竹条,实现竹制品原材料自动化识别、分拣及翻转,最后把所有竹条送入代加工,不浪费。解决了人工成本高、效率低的问题。
浙江大学 2021-04-11
厚壁无缝钢管超声波自动探伤系统
成果描述:小径厚壁无缝钢管的超声波探伤技术是当今世界难点之一,在超声波探伤过程中由于周围环境的影响,干扰信号的屏蔽也是难点之一,本系统在这两个世界级难点都给出了可行的解决方案与工艺标准。 本系统采用多通道双探头,可一次性实现钢管的周向、纵向的缺陷检测。工作模式采用探头固定静止,钢管在水箱中螺旋前进,这种方式可以实现钢管的连续自动探伤。该超声波探伤系统结构合理、灵敏度高、检测结果满足厂方要求,在钢管质量检测中发挥着重要作用。 该系统主要由四部分组成:①、机械传动部分,②、控制部分,③、超声波系统,④、软件系统。 ①、机械传动部分包括自动送料、出料机构,同步带与齿轮传动机构,摩擦轮传动机构。 ②、控制部分的核心是PLC,主要控制电机的运转包括正转、反转、点动、停止和急停,及控制声光报警、喷标系统、水泵开启与关闭。 ③、超声波探伤系统主要由超声波脉冲发射卡、数据采集卡、A/D转换卡、探头组成。 ④、软件系统主要的功能模块包括:回波采集及预处理模块、缺陷诊断模块、回波显示模块、PLC控制模块、报表生成模块等。采用VC++实现对板卡采集的回波数据进行滤波处理,并将回波数据以波形图显示在工控机的软件界面。缺陷诊断模块对回波数据经过算法计算与标准伤的阀值进行比较从而判定回波是否存在缺陷波,若发现缺陷,则启动进行声光报警及喷标程序,并将缺陷波形数据自动存储到系统数据库。报表生成模块可以管理本批次钢管缺陷记录,或是按月或其他条件生成报表。PLC控制模块主要是通过上位机与下位机的通信,实现对电机的运转、喷标报警、水泵的控制。 该超声波探伤系统主要实现厚壁无缝钢管的全自动探伤检测、智能判伤、监控、数据保存和报表输出一体化操作。市场前景分析:金属材料在高温、高压、高载荷的情况下,内部已有的缺点可能被放大,造成不可估量的经济损失,据估算,我国每年由于不合格产品的经济损失达到2000亿元。并且超声波有很高的缺陷辨识能力。因此,超声波无缝钢管超声波探伤系统的市场需求很大。与同类成果相比的优势分析:1、相比以往厂方委托其他单位检测无缝钢管,既提高了检测效率,又降低了成本。按照厂方提供的每年要送外检测15-20吨的样品的预算,只此一项可节约检测成本约30万元。 2、相比国外同类产品的每套200多万人民币的检测系统,该超声波检测系统既能满足厂方的高检测要求,又价格低廉。 国内领先。
四川大学 2021-04-11
移动互联网未知应用自动识别系统
本技术成果克服了现有技术的不足,提供了一种对未知 应用(包括恶意软件)进行自动发现、自动聚类、自动分析、自动识别的技术
中山大学 2021-04-10
自动调平式秸秆起拔力测试仪
本实用新型涉及测量力的技术领域,尤其是一种自动调平式秸秆起拔力测试仪。包括竖直保持机构、夹紧机构、提升机构和支架;所述竖直保持机构包括工作台、球体套筒和压紧装置,球体套筒设置在工作台的中心位置处,且位于工作台内,球体套筒的底部固定有长方形凸起,球体套筒的内腔中设有提升机构,球体套筒的外表面呈球形,球体套筒的外表面与工作台相配合,球体套筒在工作台中转动,使提升机构和夹紧机构在重力作用下保持竖直方向,压紧装置的一端呈球形且与球体套筒接触;所述提升机构包括起拔手轮、螺纹套筒、起拔杆和应变式拉力传感器,起拔杆的中心设有空腔,起拔杆的底部与夹紧机构固定连接。其结构简单,操作方便,可以精确的测量秸秆起拔力。
青岛农业大学 2021-04-11
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