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

"本项目属工程装备设计制造技术领域。我国是地下施工最多，全断面隧道掘进装备需求量最大和发展速度最快的国家。由于引进装备不适应我国复杂多变的地质情况，导致可靠性差，严重影响施工效率与效益，因此亟需发展相关设计技术并自主研制。掘进装备的关键核心部件是刀盘，缺少地质适应性好与可靠性高的刀盘设计技术是困扰掘进装备自主研制的瓶颈问题。项目组围绕国家重大隧道工程需求，攻克了刀盘地质适应性与高可靠性设计关键技术，促进了我国掘进装备自主设计能力跨越式发展。 本项目技术发明一为提出了广谱地质适应性掘进载荷建模新理论。创建了掘进装备总载荷预测模型，突破了现有建模理论仅适用于单一地质的局限性，降低了总载荷预测误差，为刀盘地质适应性与高可靠性设计提供了载荷条件；本项目技术创新二为发明了软土类刀盘地质适应性设计新技术。建立了掘进装备刀盘高精度参数化建模新方法，实现了复杂地质条件下掘进过程全物理仿真及刀盘结构强度优化设计，突破了刀盘轻量化设计关键技术，降低了设计制造成本；本项目技术创新三为发明了硬岩类刀盘高可靠性设计新技术。提出了随机动态载荷作用下刀盘强度设计方法“

性能与可靠性维修性保障性（RMS）一体化综合设计技术是以可靠性系统工程理论为基础，解决复杂装备研制过程RMS工作项目的控制问题和性能方法与RMS方法融合的问题，实现RMS工作与性能工作同步开展，统一建模、综合分析、权衡优化。进而充分发挥RMS技术的效果与效益。 一体化设计专业围绕可靠性系统工程的基础理论与方法、复杂装备研制过程性能与RMS一体化过程控制、先进集成平台和软件工具、考虑可靠性的多学科设计优化技术、基于POF的可靠性与寿命分析技术等方向，实验室拥有“一体化集成平台及开发环境”，“可靠性维修性保障性基础数据库”，“考虑可靠性的多学科设计优化平台”，“基于POF的可靠性预计平台”等自主研发的先进设备，同时还采购了“多主体仿真环境Anylogic”、“多学科设计优化环境Fiper”等进口先进设备。同时实验室拥有一支专业化的软件开发队伍，可根据不同型号的需求，定制开发一体化集成平台。

项目经过10年科研攻关，开展了节能高效的微小/紧凑型化工机械的设计和制造关键技术研究，主要创新成果有： 1、建立了微小/紧凑型化学机械系统的强度设计理论，包括多因素协同作用的钎焊工艺优化方法、高温蠕变和疲劳强度设立理论。 2、发明了微试样力学性能测试装置，用于测试微米厚度钎焊接头力学性能参数，为结构完整性评价提供基本参数。 3、发明了微小/紧凑型换热器和反应器，耐腐蚀、耐高温和高压，可拆卸维修，集传热、传质、化学反应于一体，结构微小、紧凑，降低了空间消耗。

一种水泥沥青砂浆分离度快速评价方法，a、上料：将水泥沥青砂浆倒入烧杯中，砂浆高度为10cm；b、上层的电导率的测量：将电导率仪的电极插入烧杯的水泥沥青砂浆浆体，并使电极保持在浆体的5cm以上的高度，读取出上层浆体的电导率；c、下层的电导率的测量：将电极下移5cm，再使其保持在该位置；读取出下层浆体的电导率；d、分离度的计算：算出下层浆体与上层浆体的电导率差，并将其乘以1.43得到下层浆体与上层浆体的密度差，再将该密度差除以2倍砂浆密度，即得到待测水泥沥青砂浆的分离度。该方法能在水泥沥青砂浆硬化前，实时测出砂浆的分离度，能更好的保证施工质量，避免工程返工，减少工期，节约材料，降低工程成本。

金属材料热处理、机械自动化、汽车悬挂系统设计研发

本项成果包括对同一个钻孔内壁的围岩损伤情况分次进行监测的光学钻孔窥视仪、声发射装置和钻孔应力计。其特征在于：对预先在煤矿巷道帮上所钻取的同一个钻孔内壁的围岩损伤情况分次进行监测的光学钻孔窥视仪、声发射装置和钻孔应力计，汇总所有监测结果，从表面变形和内部损伤研究对围岩损伤失稳状况进行全方位辨析。

汽车车身概念设计智能化CAD/CAE集成软件系统(VCD-ICAE): 对一个相对复杂的概念车身结构系统实现从全参数化建模——有限元网格自动划分——有限元求解仿真——参数与形状拓扑优化设计一体化的完整的智能化CAE技术 .能够大大缩短汽车车身概念设计周期70％以上，提高设计质量。目前，此项技术正在向全球汽车及相关行业市场推广。

已有样品/n传感器应用涉及各种行业， 且在这些应用领域被大量和广泛使用。 当前的传感器行业多数是进行系统集成， 缺乏对传感器核心技术的掌握， 加之缺少通用的国家标准支撑， 使得传感器的设计和制造互不兼容， 接口互不匹配， 导致传感器应用行业需要承担很大的成本用于更换传感器和传感器技术改进， 不利于行业升级换代

深入了研究低电压芯片电泳的理论原理和控制方法，开展了低电压电泳分离检测相关基础理论与关键加工技术的研究。通过芯片微流道中流体的电场和流场等的模拟分析，对低电压电泳芯片进行了结构设计，提出集成非接触高频电导检测器的硅基低电压电泳芯片和玻璃基低电压电泳芯片的新结构；突破了SOI硅基芯片侧壁微电极阵列及其与高频非接触电导检测器一体化三维集成等关键加工技术，研发出基于SOI的集成低电压电泳芯片和集成光学滤色薄膜的玻璃基低电压电泳芯片的两套加工工艺；成功研制出柱端集成非接触高频电导检测器的两种低电压电泳芯片