高灵敏度游标增敏型光纤法布里-珀罗应变传感器

提出并制备一种游标增敏型光纤法布里-珀罗（法珀）应变传感器,实现高灵敏度应变测量。该传感器由两个单模光纤-空芯光纤-单模光纤结构的法布里-珀罗干涉仪（FPI）并联组成,分别作为传感腔和参考腔。保持传感腔不变,选择不同的参考腔,利用游标效应解调,追踪并联后反射谱包络的漂移,可实现不同的放大倍数。实验结果表明：在0～900με的应变范围内,单个传感腔的应变灵敏度为1.31 pm/με,并联之后传感器的应变灵敏度分别达到-11.50 pm/με和-12.76 pm/με,放大了8.70倍和9.74倍,传感器的应变灵敏度显著提升,同时,传感器具备制作简单、高灵敏度、易操作和低成本等特点,具有广阔的应用前景。     

基于多项式曲面解耦算法的光纤温盐度传感器

提出一种基于半开腔结构的全光纤马赫-曾德尔干涉仪（MZI）传感器,并用于海水温度和盐度的同时测量。该传感器是将一段单模光纤（SMF）熔接在两段具有较大横向偏移的多模光纤（MMF）中制作而成的。海水温度和盐度的变化会改变两束干涉光之间的相位差,进而导致透射光谱中干涉倾角波长发生偏移,从而实现对温度和盐度的高灵敏度测量。实验结果表明,该传感器的最大温度和盐度灵敏度分别为2.1636 nm/℃和-2.65 nm/‰。针对海水温度与盐度之间存在的串扰问题,采用包含交互作用项的二次多项式曲面拟合非线性解耦算法可实现数据的精确解耦,相较于常用的线性解耦算法,其测量误差明显降低。该传感器灵敏度高,性能稳定,在复杂的海洋环境参数检测中具有广阔的应用前景。     

基于标准吸收池的吸收式激光雷达校准方法研究

吸收式激光雷达在大气环境探测领域中发挥着重要作用,其数据的准确性、复现性以及不同系统测量结果的可比性都直接影响到系统测量数据对环境治理工作的价值。基于气体分子对光波的差分吸收原理,设计了一体化吸收式激光雷达校准系统,采用与多种不同标准浓度气体对比的方法实现对雷达系统的精确校准。通过对雷达校准系统的核心部件——多程反射腔进行了仿真模拟,确定了系统中反射腔镜片的相关参数。最后利用甲烷气体对这一标定系统进行了测试。实验表明,该校准系统可以在一个大气压内实现对激光雷达的快速校准。     

基于表面等离子共振的光纤探针折射率传感器

基于表面等离子体共振效应,设计一种锥形光纤探针折射率传感器。通过锥形结构理论模型与SPR共振模型,利用MATLAB与FDTD Solutions软件进行理论计算与模拟仿真,分析锥形光纤锥度比、传感区长度和银膜厚度对传感器发生共振时的共振深度的影响。通过对比所镀膜层的结构与厚度,从灵敏度与品质因素角度对传感器性能进行优化。结果表明随着锥形光纤锥度比增大,共振深度出现极值;传感区长度越长,共振深度越深;银膜在50 nm处传感器性能较优,银/二氧化钛复合膜结构的传感器灵敏度与品质因素高于单层膜结构传感器。     

可持续化工的一种区间中智综合评价方法

现有的化工评价方法大多以经济为导向,忽视了环境和社会问题,特别是三者之间的冲突以及交互关系.有鉴于区间中智集对复杂、冲突信息具有较强的描述能力,将TODIM方法推广到了区间中智集,并融合了DEMATEL方法及Einstein算子,给出了一种可持续化工评价方法.新方法综合考虑了可持续化工评价中的复杂性、冲突性、专家群体和属性间的交互性.实例验证了新方法的有效性和可行性.     

非对称银纳米柱的光学特性及制备

提出了一种新颖的非对称银纳米柱结构,并采用时域有限差分(FDTD)法对其激发的表面等离子体共振(SPR)模式进行了数值模拟.通过磁控溅射和离子束刻蚀技术,成功制备了该单层非对称银纳米柱结构,并通过透射光谱分析其光学特性.实验结果表明,该结构对环境折射率变化敏感,在生化物质的现场快速检测中显示出巨大潜力.基于这一发现,进一步设计并模拟了双层非对称银纳米柱结构,确认了其对偏振光的高度敏感性.这些研究成果为开发新型生物化学传感器提供了重要的理论和实验基础.     

具有μ-OH,μ-O_2双钴核结构的基于多吡啶配体的配合物催化水氧化反应的能力（英文）

化石燃料的大量使用已经带来了一系列的环境问题,开发和使用可再生的清洁能源十分有必要.氢能可以作为传统化石燃料的理想替代品,因为它不但清洁而且热值高.受光合作用启发的水裂解反应被认为是一种将太阳能转化为氢能的理想途径.水裂解包括两个半反应,即水的氧化(2H_2O→4H~++O_2+4e~–)和质子的还原(4H~++4e~–→2H_2).水氧化反应需要高的活化能,因此它也被认为是水裂解反应的瓶颈步骤.为了提高水氧化反应的效率,已经有很多关于水氧化催化剂的研究工作被开展.然而,迄今为止,寻找高效的水氧化催化剂仍然是巨大挑战.考虑到成本以及丰度的因素,基于第一过渡系金属的水氧化催化剂日益受人关注.相比于多相水氧化催化剂,均相的水氧化催化剂,特别是基于有机配合物的均相催化剂,在结构调变,机理研究方面更具有优势.均相的水氧化催化剂主要分两类:无机的多金属氧酸盐和基于有机配体的配合物.在所有的均相的水氧化催化剂中,含钴的配合物被广泛研究,因为在光驱动水氧化反应中它们通常能表现出来较好的活性.很多研究工作都集中于研究多核的含钴的均相催化剂,特别是具有Co_4O_4框架立方烷结构的配合物,因为它们具有类似于自然界光合作用光系统Ⅱ活性中心Mn4CaO_5簇的结构.例如,Co_4O_4(Ac)_4(py)_4簇以及相关衍生物曾被报道过用于水氧化反应,然而Nocera等人发现该化合物本身没有活性(J.Am.Chem.Soc.,2014,136,17681–17688),表观的活性来源于催化剂合成过程中引入的二价钴离子.2014年,一个具有双核钴核心结构的多吡啶配合物[(TPA)Co~Ⅲ(μ-OH)(μ-O_2)Co~Ⅲ(TPA)](ClO_4)_3被报道具有催化光驱动水氧化反应的能力.然而随后的研究工作(ACS Catal.,2016,6,5062-5068)表明其表观活性也是来自于自由钴离子杂质,纯的化合物是没有活性的.在检查一个均相分子水氧化催化剂的时候,应当进行充分的实验,特别是对于钴基的水氧化催化剂.因为在合成含钴配合物的过程中可能引入杂质钴离子,杂质钴离子在反应过程中会转化为CoO_x,它本身就是很常见的高效的水氧化催化剂.在定性一个真正的均相的钴基水氧化催化剂之前,这一可能性必须要被排除.在这里我们报道了另外一个同样以双三价钴离子为核心的,具有μ-OH,μ-O_2结构的基于多吡啶配体的均相配合物.我们通过一系列的实验验证了它催化光驱动水氧化反应的能力.实验证明,该化合物没有催化活性,表观活性依然是来自于合成过程中引入的杂质钴离子.这一结果与之前的报道相比,既是进一步的探索,也是一个很好的补充.结合前人的工作,我们发现并总结了一个规律:以双核三价钴为核心的,拥有μ-OH,μ-O_2核心结构的基于多吡啶配体的配合物不适合被选用于催化光驱动水氧化反应.这一发现能为高效水氧化催化剂的开发设计提供见解与指导.     

旋流火焰三维温度场与速度场的同时激光测量

在莫尔层析技术的实际应用中,莫尔条纹有效区域的智能化识别是至关重要的一步。针对手动确定有效区域过程繁琐且不够准确的现状,提出了一种智能识别莫尔条纹有效区域的方法。首先,结合Otsu算法和数学形态学对莫尔条纹进行预处理;然后,获取有无被测流场的直条纹和弯曲条纹的光强图像差值;最后,基于高斯拟合确定有效区域坐标。为了验证该方法的可行性和普适性,将其应用于不同流场结构、对比度和条纹宽度的莫尔条纹的实际有效区域识别,成功实现了自动、准确的莫尔条纹有效区域提取。该方法显著简化了算法结构,以较低的计算成本实现了莫尔条纹的精准可靠的有效区域识别。

     

自适应非凸稀疏正则化下自适应光学系统加性噪声的去除

自适应光学系统可以实时测量并校正波前信息,但是系统中大量的噪声严重影响了系统的探测精度.自适应光学系统中一般为加性噪声,本文提出一种全新的变分处理模型去除加性噪声,该模型采用自适应非凸正则项.非凸正则项在保持图像细节上较凸正则项具有更好的效果,能更好地保持点源目标的完整性.另外,根据不同区域的噪声水平自适应地构建正则化参数,使不同区域的像素点受到不同程度的噪声抑制,可以更好地保持目标的边缘细节.在算法实现上,为了解决非凸正则项收敛性较差的缺陷,采用分裂Bregman算法及增广拉格朗日对偶算法进行计算.实验及数值仿真结果都表明,该方法能够较好地去除系统中的加性噪声,且光斑信号保存得较为完整,处理后的质心探测精度及信噪比较高.