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哈爾濱工程大學(xué)振子自動(dòng)定位系統(tǒng)采購(gòu)項(xiàng)目競(jìng)爭(zhēng)性磋商

聲子極化激元是極性材料中晶格振動(dòng)與光場(chǎng)之間的強(qiáng)耦合，有望應(yīng)用在低損耗納米光學(xué)元器件中。相關(guān)的理論研究由黃昆先生于上世紀(jì)五十年代提出，目前已經(jīng)較為成熟。但是實(shí)驗(yàn)測(cè)量表面聲子極化激元直到近年才有較大的進(jìn)展，主要是因?yàn)楸砻媛曌訕O化激元的測(cè)量同時(shí)需要高的空間分辨率和能量分辨率。目前測(cè)量表面聲子極化激元的主要方法為近場(chǎng)光學(xué)方法（s-SNOM），該方法可以在中紅外和太赫茲區(qū)間對(duì)聲子極化激元進(jìn)行很好的探測(cè)。但在遠(yuǎn)紅外區(qū)間，由于目前缺少合適的遠(yuǎn)紅外激光光源和探測(cè)器，相關(guān)材料體系的表面聲子極化激元的研究受到很大限制。 近日，北京大學(xué)物理學(xué)院2016級(jí)本科生亓瑞時(shí)和王任飛利用掃描透射電子顯微鏡的電子能量損失譜，對(duì)ZnO納米結(jié)構(gòu)中的遠(yuǎn)紅外表面聲子極化激元進(jìn)行了細(xì)致的探測(cè)。通過在納米尺度上測(cè)量納米線、納米片不同空間位置的電子能量損失，探究了表面聲子極化激元的性質(zhì)，得到了表面聲子極化激元的色散關(guān)系，并研究了其尺寸效應(yīng)、幾何效應(yīng)等。圖1. 左：利用電子束激發(fā)和探測(cè)納米線表面聲子極化激元。右：測(cè)量得到的色散關(guān)系。 利用電子顯微鏡中的電子束來(lái)激發(fā)和探測(cè)聲子極化激元具有很多的優(yōu)點(diǎn)，包括（1）電子顯微鏡方法具有亞埃的空間分辨率；（2）電子激發(fā)具有更高的效率（電子與材料相互作用的散射截面更大）；（3）電子能激發(fā)一些非光學(xué)活性的模式；（4）電子能量損失譜能得到高q（波矢）值下的信息；（5）電子能量損失譜具有很寬的激發(fā)、測(cè)量窗口，原則上可以測(cè)量從meV量級(jí)的振動(dòng)譜信號(hào)至keV量級(jí)的芯電子激發(fā)譜信號(hào)。因此，電子能量損失譜有望極大地推動(dòng)包括表面聲子極化激元在內(nèi)的相關(guān)實(shí)驗(yàn)研究。 該工作于2019年7月19日在線發(fā)表于學(xué)術(shù)期刊Nano Letters（DOI:10.1021/acs.nanolett.9b01350），第一作者為北京大學(xué)物理學(xué)院2016級(jí)本科生亓瑞時(shí)、王任飛，指導(dǎo)老師為量子材料科學(xué)中心和電子顯微鏡實(shí)驗(yàn)室的高鵬研究員。該項(xiàng)研究得到國(guó)家自然科學(xué)基金、國(guó)家重點(diǎn)研發(fā)計(jì)劃、量子物質(zhì)科學(xué)協(xié)同創(chuàng)新中心等基金的支持。 論文鏈接：https://pubs.acs.org/doi/abs/10.1021/acs.nanolett.9b01350

學(xué)諧振子在現(xiàn)代科技和生活中具有廣泛的應(yīng)用，大到引力波探測(cè)裝置，小到我們身邊的手機(jī)，涉及傳感、變頻、濾波等重要器件。一般的諧振子器件是互易的，即器件內(nèi)部或者兩個(gè)器件之間的聲子傳遞和方向無(wú)關(guān)。而非互易的諧振子器件對(duì)于全雙工聲子信號(hào)收發(fā)、聲子隔離等有著非常關(guān)鍵的作用，甚至還可以用來(lái)對(duì)熱能進(jìn)行單向傳遞，使冷的物體更冷，熱的物體更熱。圖a，基于光力相互作用的非互易聲子耦合機(jī)制。b，通過控制激光相位，聲子隔離度±30分貝連續(xù)可調(diào)。 光力學(xué)是光學(xué)和力學(xué)相結(jié)合的新興科研領(lǐng)域。光力相互作用可以用于光學(xué)和力學(xué)模式的精密調(diào)控和測(cè)量，有著重要的物理意義和實(shí)際應(yīng)用。這個(gè)工作中的光力學(xué)系統(tǒng)由超高品質(zhì)因子的氮化硅納米薄膜和高精細(xì)度光學(xué)腔構(gòu)成。激光將聲子從納米薄膜的一個(gè)諧振模式轉(zhuǎn)化為光子，再變回另一個(gè)諧振模式中的聲子。多束激光的物理效應(yīng)互相干涉，使聲子傳遞增強(qiáng)或者減弱。通過控制激光相位，實(shí)現(xiàn)了聲子隔離度在±30分貝范圍內(nèi)連續(xù)可調(diào)（如圖所示）。在徐海潭等人之前的工作（Nature 537，80 （2016））中，他們通過拓?fù)洳僮鲗?shí)現(xiàn)了瞬態(tài)的非互易聲子傳遞，而在最新的工作中，他們通過光力相互作用產(chǎn)生了聲子模式間靜態(tài)的非互易耦合，從而實(shí)現(xiàn)了穩(wěn)定的非互易聲子傳遞。

本發(fā)明提供了一種基于子結(jié)構(gòu)的復(fù)合材料彈性參數(shù)識(shí)別方法，建立復(fù)合材料子結(jié)構(gòu)有限元模型，根據(jù)子結(jié)構(gòu)理論對(duì)復(fù)合材料子結(jié)構(gòu)模型進(jìn)行動(dòng)力學(xué)縮聚；縮聚后子結(jié)構(gòu)特征矩陣裝配到殘余結(jié)構(gòu)上，計(jì)算得到復(fù)合材料全模型模態(tài)信息；提取全模型模態(tài)數(shù)據(jù)，計(jì)算模態(tài)頻率對(duì)殘余結(jié)構(gòu)彈性參數(shù)的相對(duì)靈敏度；將試驗(yàn)和有限元模擬的模態(tài)頻率殘差的二范數(shù)作為目標(biāo)函數(shù)，利用迭代優(yōu)化算法最小化目標(biāo)函數(shù)。本發(fā)明通過考慮了子結(jié)構(gòu)的復(fù)合材料建模，將模型待識(shí)別部分定義為殘余結(jié)構(gòu)，通過全模型模態(tài)頻率對(duì)殘余結(jié)構(gòu)彈性參數(shù)的相對(duì)靈敏度分析和模態(tài)振型匹配，采用優(yōu)化迭代算法識(shí)別復(fù)合材料待識(shí)別參數(shù)，節(jié)省計(jì)算資源，提高計(jì)算效率，具有十分重要的工程意義。

當(dāng)系統(tǒng)處于FFLO類型的超導(dǎo)配對(duì)時(shí)，在超導(dǎo)的渦旋線激發(fā)中出現(xiàn)手征無(wú)能隙馬約拉納態(tài)，且進(jìn)一步表明，該手征特性的馬約拉納模不能由在二維空間定義的第一陳數(shù)保護(hù)。在原本的三維真實(shí)空間上，以超導(dǎo)相位作為參數(shù)空間，引入人工維度，進(jìn)而研究由真實(shí)空間加人工維度形成的人造四維空間拓?fù)涮匦浴Ｋ麄冇?jì)算發(fā)現(xiàn)在該四維空間中，系統(tǒng)的第二陳數(shù)非零，且提供了對(duì)前述渦旋線中手征馬約拉納態(tài)的拓?fù)浔Ｗo(hù)。這個(gè)結(jié)論存在一系列非平凡推論，其中最有趣的是當(dāng)考慮渦旋環(huán)結(jié)構(gòu)時(shí)，該手征馬約拉納態(tài)可滿足3-loop型的3D非阿貝爾統(tǒng)計(jì)。這對(duì)于研究高維空間的非阿貝爾統(tǒng)計(jì)性質(zhì)以及新型拓?fù)湮飸B(tài)提供了實(shí)際物理平臺(tái)。

本發(fā)明公開了一種基于逆向子結(jié)構(gòu)的有限元模型修正方法。該 方法包括以下步驟：首先，測(cè)量實(shí)際工程結(jié)構(gòu)的試驗(yàn)?zāi)B(tài)，建立整體 結(jié)構(gòu)的試驗(yàn)?zāi)B(tài)；通過獨(dú)立子結(jié)構(gòu)試驗(yàn)?zāi)B(tài)參數(shù)和整體結(jié)構(gòu)試驗(yàn)?zāi)B(tài) 參數(shù)之間的關(guān)系，將整體結(jié)構(gòu)的試驗(yàn)?zāi)B(tài)分解為獨(dú)立子結(jié)構(gòu)的試驗(yàn)?zāi)?態(tài)；然后，基于獨(dú)立子結(jié)構(gòu)的試驗(yàn)?zāi)B(tài)建立目標(biāo)函數(shù)，調(diào)整獨(dú)立子結(jié) 構(gòu)參數(shù)，使目標(biāo)函數(shù)最小化，獲取子結(jié)構(gòu)最優(yōu)結(jié)構(gòu)參數(shù)，根據(jù)所述最 優(yōu)結(jié)構(gòu)參數(shù)修正獨(dú)立子結(jié)構(gòu)有限元模型；最后，根據(jù)結(jié)構(gòu)損傷前后有 限元模型結(jié)構(gòu)參數(shù)的變化完成結(jié)構(gòu)損傷識(shí)別。本發(fā)明通過修正獨(dú)立子 結(jié)構(gòu)模型，避免

該成果提供一種快速、準(zhǔn)確鑒別翹嘴鱖、斑鱖及其雜交子一代的分子標(biāo)記方法。在鱖類種質(zhì)鑒定和保護(hù)、遺傳育種和養(yǎng)殖生產(chǎn)中有極大的應(yīng)用價(jià)值。 分子鑒定方法包括以下步驟：基因組DNA的提取、DNA目的片段的擴(kuò)增、PCR產(chǎn)物的電泳及銀染色鑒定。方法中還包括一對(duì)特異微衛(wèi)星引物和標(biāo)準(zhǔn)圖譜。本發(fā)明的分子鑒定法能快速、有效地鑒別出翹嘴鱖、斑鱖及其雜交子一代，具有客觀、快速、準(zhǔn)確、經(jīng)濟(jì)的優(yōu)點(diǎn)。 該成果采用微衛(wèi)星標(biāo)記技術(shù)對(duì)翹嘴鱖、斑鱖及其雜交子一代進(jìn)行鑒別，其反應(yīng)穩(wěn)定，重復(fù)性好，具有廣泛的適用性，與傳統(tǒng)的形態(tài)學(xué)鑒定相比具有檢測(cè)準(zhǔn)確性高的優(yōu)點(diǎn)。本發(fā)明通過一個(gè)微衛(wèi)星位點(diǎn)、進(jìn)行一次PCR鑒別出翹嘴鱖、斑鱖及其雜交子一代，減少了檢測(cè)時(shí)間和降低了檢測(cè)成本。 該成果有較高的產(chǎn)業(yè)化前景，實(shí)際操作性強(qiáng)，簡(jiǎn)便、準(zhǔn)確，價(jià)格適中。 成果完成時(shí)間：2017年2月

主要應(yīng)用領(lǐng)域： (1)工業(yè)加工    激光對(duì)材料的加工效率取決于多種因素，其中主要包括激光的光束質(zhì)量、功率和波長(zhǎng)。光纖激光器由于優(yōu)異的光束質(zhì)量，同等激光功率水平下，其加工效率要遠(yuǎn)高于燈泵或者半導(dǎo)體激光器（LD）泵浦的固體激光器；大部分有機(jī)材料對(duì)1.5μm激光的吸收要強(qiáng)于傳統(tǒng)的1μm激光，使用1.5μm激光加工材料可以顯著降低能耗，提高加工效率。1.5μm連續(xù)和脈沖激光器適用于大部分有機(jī)材料的切割、焊接、鉆孔、打標(biāo)、刻槽等單點(diǎn)加工方式。 (2)遙感技術(shù)領(lǐng)域 1.5μm激光波長(zhǎng)紅外遙感技術(shù)在軍事偵察，探測(cè)火山、地?zé)帷⒌叵滤⑼寥罍囟龋槊鞯刭|(zhì)構(gòu)造和污染監(jiān)測(cè)方面都有廣泛的應(yīng)用。例如在軍工方面，激光雷達(dá)的作用是能精確測(cè)量目標(biāo)位置（距離和角度）、運(yùn)動(dòng)狀態(tài)（速度、振動(dòng)和姿態(tài)）和形狀，探測(cè)、識(shí)別、分辨和跟蹤目標(biāo)。 (3)自由空間通訊領(lǐng)域    在自由空間通訊FSO（Free Space optical communication）領(lǐng)域的應(yīng)用也迅速增長(zhǎng)，1.5x μm激光波長(zhǎng)具有高帶寬、部署迅速、費(fèi)用合理等優(yōu)勢(shì)。FSO技術(shù)以激光為載體，用點(diǎn)對(duì)點(diǎn)或點(diǎn)對(duì)多點(diǎn)方式實(shí)現(xiàn)連接；不需要光纖而是以空氣為介質(zhì)，因此又有“無(wú)線光纖”之稱。在2000年悉尼奧運(yùn)會(huì)上，Terabeam公司成功地使用FSO設(shè)備向客戶提供100Mbit/s的數(shù)據(jù)連接。1.5μm波長(zhǎng)尤為適用于海面目標(biāo)、地面與衛(wèi)星之間、公司或軍隊(duì)臨時(shí)駐扎時(shí)使用。 (4)軍工領(lǐng)域1.5x μm激光源也是產(chǎn)生3~5μm中紅外激光的重要光源基礎(chǔ)。3~5μm波長(zhǎng)的中紅外波段同樣也是重要的大氣窗口，是軍用紅外探測(cè)器的主要工作區(qū)域。紅外制導(dǎo)導(dǎo)彈探測(cè)器(如InSb ,HgCdTe 等) 的響應(yīng)范圍在3～5μm波段，因而針對(duì)紅外導(dǎo)引頭的光電對(duì)抗迫切需要該波段的激光器件。在軍事上，中紅外激光器主要用于光電對(duì)抗以及生化戰(zhàn)劑的探測(cè)，用中紅外波段的多束激光，可以干擾紅外熱尋的導(dǎo)彈，摧毀在不同距離和高度的目標(biāo)

本項(xiàng)目利用一種新型結(jié)構(gòu)獨(dú)特的兼具準(zhǔn)直和選頻功能的混合菲涅爾透鏡衍射光柵光學(xué)元件來(lái)實(shí)現(xiàn)一種小型集成化、窄線寬的半導(dǎo)體激光器。結(jié)合混合菲涅爾透鏡衍射光柵光學(xué)元件外腔技術(shù)，使激光線寬小于50 kHz水平，實(shí)現(xiàn)微型化的厘米長(zhǎng)度的窄線寬相干激光光源的批量制備。