全光纤超短脉冲掺铒光纤自相似放大系统研究

本文研究了1.5 μm波段基于全光纤结构的超短脉冲掺铒光纤自相似放大器。采用正常色散的掺铒增益光纤分析脉冲在放大过程中的自相似演化过程。实验将种子源输出的重复频率为44 MHz,脉冲宽度为797 fs的信号光经预放大级,用高增益正色散掺铒光纤将种子源输出的孤子脉冲整形成抛物线型脉冲,整形后的信号光通过主放大级使用双向泵浦方式将0.43 mW的种子光输出功率放大到60.14 mW,实现主放大级功率放大且光谱宽度为61.69 nm,脉冲宽度1.82 ps。最后经2.3 m长的普通单模光纤(SMF)进行压缩。最终实现了平均输出功率60.14 mW,脉冲宽度83 fs,峰值功率16.85 kW的高功率自相似超短脉冲输出。

自相似嵌套金属多胞管耐撞性研究

层级多胞结构具有良好的吸能特性,可以广泛应用于汽车、飞机等交通工具的能量吸收装置中。创新性地设计了两种类型的自相似嵌套金属多胞管,通过数值仿真对其轴向冲击下的耐撞性能开展了系统的研究。结果表明,无论是相同质量还是相同壁厚,高阶多胞管相比低阶多胞管都具有更好的能量吸收能力。相同质量情况下,高阶多胞管的比能量吸收最高提升了36.45%,冲击力效率最高提升了35.42%;相同壁厚情况下,高阶多胞管的比能量吸收和冲击力效率最大分别增加了80.40%、59.64%。研究表明,所提出的自相似嵌套金属多胞管相比传统多胞管的耐撞性能具有明显改善。最后,系统地开展了阶数、壁厚等结构参数对自相似嵌套金属多胞管耐撞性能的参数化研究。

一类Sierpinski型自相似测度的非谱性研究

令μ_(ρQ,D)为平面上的Sierpinski型自相似测度,其中ρ为大于1的实数,Q为2×2的正交对合矩阵,D={(00),(10),(01),(-1-1)}为4个元素数字集.证明了当ρ=±^(2r)√2q/p且r>1时或者ρ=2q/p且ρQ∈M_(2)(Q)时,Hilbert空间L^(2)(μ_(ρQ,D))具有指数型的无穷正交集但没有正交基,即μ_(ρQ,D)不是谱测度,这为解决平面上测度的谱性提供了新的刻画.

关于水流挟沙力的非完全自相似分析

张瑞瑾挟沙力公式在泥沙工程计算中已得到广泛应用,然而如何确定公式中的系数和指数,目前尚无有效的直接计算方法。从量纲分析入手,基于非完全自相似原理,提出了一种新的挟沙力分析方法,并采用水槽实验资料进行了检验和详细说明。分析结果表明:张瑞瑾公式中的指数可表达为V/ω(其中V为水流平均流速,ω为泥沙颗粒沉速)的对数函数,而其系数则与V/ω成幂函数关系。通过考虑V/ω对公式系数和指数的影响后,挟沙力公式的预测精度明显提高,计算误差可减少36%~49%。由于所用资料的范围有限,提出的公式普适性有待验证,但所采用的分析方法可能也适用于其他挟沙力问题。

多尺度自相似遥感图像超分辨率重建网络设计

遥感图像所捕获的区域一般较大,因此具有相似特征的目标在图像中重复出现的概率也较大。针对这一特点,本文提出了一种多尺度自相似遥感图像超分辨率重建网络。通过在SSEM网络结构中引入全局上下文模块来获取图像内单尺度和跨尺度信息的内部递归性,在上采样模块中引入像素注意力模块以增强其特征细节提取能力。在UC Merced数据集上的测试显示,本文算法在2倍、3倍和4倍尺度上比HSENet算法的PSNR分别提高0.11dB、0.15dB和0.05dB;在SSIM指标上,本文算法在3倍和4倍尺度上比HSENet算法分别高出0.0058和0.0013。

基于自相似与对比学习的图像跨域转换算法

图像跨域转换,又称图像翻译,是一种旨在将源域的图像转换为目标域的图像的技术,具体来说是使生成图像在保持源域图像的结构(轮廓、姿态等)的同时具有目标域图像的风格(纹理、颜色等).图像跨域转换技术在视觉领域有着广泛的应用,如照片编辑和视频特效制作.近年来,该技术在深度学习尤其是生成对抗网络的基础上得到了飞速发展,也取得了令人印象深刻的结果,但是迁移后的生成图像仍然存在颜色模式坍塌、内容结构无法保持等问题,针对这些问题,提出了一种基于自相似性与对比学习的图像跨域转换算法.该算法利用预先训练的深度神经网络模型提取图像的内容特征和风格特征,将感知损失和基于自相似性的损失作为图像内容损失函数,同时使用一种宽松的最优传输损失和基于矩匹配计算的损失作为图像风格损失函数对提出的神经网络进行训练,并通过将生成图像和目标域图像标记为正样本对,将生成图像和源域标记为负样本进行对比学习.在4个数据集上对提出的算法进行了实验验证,结果表明提出的算法在生成的结果图像上较好地保持了源域图像的内容结构,同时减少颜色的模式坍塌,且使生成的图像风格与引导图像的风格更加一致.

反常色散增益光纤构建无源自相似脉冲光纤激光器

通常自相似脉冲光纤激光器的增益光纤都为正常色散,而利用色散补偿在反常色散增益光纤的激光器中能否取得相同的效果,目前还缺乏相关研究。这类激光器输出和演化特性有何特点以及应如何优化等都成为有待解决的问题。对色散管理型含反常色散增益光纤的锁模激光器进行研究,通过和传统自相似激光系统的分析和对比,指出其完全符合无源自相似激光器特征,并可达到传统正常色散增益光纤构建的无源自相似脉冲激光器的效果。在理论上拓展了自相似脉冲激光器的可实现范围,弥补了传统自相似脉冲激光器在该方面的欠缺。此外,针对该类型激光器系统的色散图、净色散量和色散补偿部分的非线性等方面对输出脉冲的影响进行了详细讨论,为中红外波段使用反常色散增益光纤的激光器产生更高质量的超短脉冲提供了新思路。

一类2+1维群体平衡方程的尺度变换群分析及自相似解

该文研究一类2+1维既有聚合又有破损过程的群体平衡方程.用尺度变换群方法获得了方程接受的尺度变换群、自相似解、精确解和约化方程.研究结果表明尺度变换群方法不但可用于群体平衡方程,而且不需要很困难地求解决定方程.

基于自相似河网结构的中小流域蓄量消退系数计算方法

为探讨不依赖降雨径流资料的汇流参数——蓄量消退系数C_(s)的计算方法,选取位于不同水文气象分区的4个典型中小流域,根据DEM信息提取河网水系,构建基于Strahler分级规则的河网精简方案,改进基于自相似河网结构的蓄量微分方程,分析不同河长占比对C_(s)计算结果的影响。研究结果表明:改进的方法能有效降低原始河网和精简方案河网之间C_(s)计算结果的差异,提高C_(s)计算结果的稳定性;流域中河网复杂程度的增加会导致C_(s)计算结果的增大;河长占比通过影响河网所涵盖的信息进而影响精简方案的适用性,对于3级河网结构的中小流域,1级河网河长占总河长比例小于70%时,可采用保留至2级的河网精简方案作为替代输入。

基于局部自相似结构特征的多模态影像匹配

针对多模态遥感影像间存在显著的非线性灰度和几何差异等问题导致的匹配难题,提出了一种基于局部自相似结构特征的多模态影像匹配方法。首先,利用非线性扩散对影像进行滤波,计算影像的相位一致性,并采用Harris算子在相位一致性图上提取特征点;然后,对相位一致性模型进行扩展,生成相位一致性方向图,并结合自相似理论,构建一种局部自相似结构特征描述符;最后,利用欧式距离作为相似性测度识别正确匹配点,实现多模态影像间的精确匹配。多组实测多模态影像的实验结果表明,与现有方法相比,本文方法可以获得更多的匹配点和更高的匹配精度。

基于Mach-Zehnder干涉仪的自相似激光器压缩系统设计

为了研究自相似脉冲在Mach-Zehnder干涉仪的压缩特性,采用非线性薛定谔方程对自相似脉冲的演化和压缩进行了模拟,分析了基于级联单模光纤的Mach-Zehnder干涉仪的光纤参数对脉冲压缩的影响。结果表明,在不考虑高阶色散的情况下,当上臂的两种单模光纤长度分别为8.16 m和2.16 m、下臂的单模光纤长度为8.16 m时,获得半峰全宽为27.85 fs、峰值功率为1860.59 W、基座能量比例为10.241%的最佳压缩脉冲;考虑高阶色散时,脉冲在单模光纤中传输呈现出峰值功率增大、基座增大的现象,且脉冲右移不利于输出基座较小的压缩脉冲;当3阶色散系数小于0.001 ps^(3)/km时,利用Mach-Zehnder干涉仪来压缩能获得质量较好的飞秒脉冲。该研究结果对于自相似脉冲的压缩研究具有一定的参考价值。

网络流量自相似性在DDoS攻击检测中的应用

大量研究表明网络的正常流量具有自相似性,可以用自相似性参数Hurst系数来描述。DDoS攻击会破坏或者影响网络正常业务的自相似特性,用优化的R/S作为自相似性参数Hurst系数的估算算法,分析DDoS攻击数据流对正常业务数据流自相似参数Hurst系数的影响,来检测DDoS攻击。

磁液液滴颈部自相似破裂行为

对液滴生成过程的控制可用于提高混合、萃取以及乳化等化学过程的效率。研究了液-液系统中毛细管处磁液液滴的磁操控生成,以不同黏度的二甲基硅油作为连续相,体积分数为3.6%的铁磁流体作为分散相,针对磁液液滴颈部的形成和破裂行为进行了深入探讨。划分了液滴生成的不同阶段并分析了受力过程:θ>90°,初始阶段,界面张力占主导;θ<90°,缩颈阶段,磁力和黏性阻力占主导。以界面张力对磁力、黏性阻力以及惯性力进行无量纲化,系统研究了磁液液滴极限长度、最小颈部直径减薄速率及其相对颈部位置在不同磁Bond数、Weber数和Ohnesorge数下的变化。结果表明,液滴极限长度与磁力成反比,与黏性阻力成正比,不受惯性力(0.19≤We≤1.34)的影响。最小颈部直径减薄的速率随黏性阻力增大而降低,但不会受磁力和惯性力的影响,在不同磁Bond数和Weber数下呈现出自相似破裂行为。

分数阶趋化模型自相似解的整体存在性和渐近稳定性

主要考虑了一类分数阶趋化模型,是生物学中描述趋化现象的Keller-Segel模型的推广模型。基于热半群在伪测度空间中的线性和非线性估计,建立了该模型自相似解的整体存在性和唯一性。还利用Lebesgue控制收敛定理建立了该模型自相似解当时间趋于无穷时的渐近稳定性。

网络业务流的自相似特性研究

网络业务流的自相似特征显著影响网络的流量控制与排队分析,已经引起人们的极大重视。本文分析了产生自相似性的原因,以及它对网络技术的影响,介绍了自相似业务流的研究进展,指出了存在的问题,同时展望了未来的研究方向。

一类平面自相似集的共形维数

设A={1,2,3,4}为一有限集,给定一族生成方式{S_(i)}_(i∈A).设对任意的a∈(0,1/4),T_(a)是以0,1和1/2+2ai为顶点的闭三角形.从T_(a)出发,定义一类平面自相似集X_(a),主要证明该类自相似集X_(a)的共形维数为1,并且不是拟对称极小集.

一个自相似集的分形维数与测度的计算

有一些分形集是由部分与整体以某种方式相似形成的,比如说Cantor三分集。Falconer提出了自相似集的概念,并且研究了计算其维数的方法。本文将这一方法应用到构造的一个自相似集F中,求出集合F的分形维数,并且用定义求出集合F的Hausdorff测度。

形内自相似六边形蜂窝结构的正面冲击吸能特性

为了获取理想的吸能缓冲材料,提出了一种形内自相似六边形蜂窝结构,参照典型汽车前保险杠的外形尺寸和正面碰撞工况建立冲击模型,模拟和分析了低、中、高速下形内自相似六边形蜂窝结构正面冲击动态压缩过程、变形模式和特点,研究了分形维数对吸能特性的影响。与圆形、方形结构正面撞击下的各项吸能指标对比发现,在同等条件下,形内自相似六边形蜂窝结构的总吸能、比吸能、吸能效率均优于圆形、方形结构。

基于10m光子晶体光纤的放大自相似锁模振荡器研究

基于单根10 m大模场面积保偏光子晶体光纤,搭建了带有色散图的放大自相似振荡器;通过仔细调节腔内色散量的大小以及位于色散补偿端的端镜前的狭缝位置和大小,实现了稳定的锁模运转,获得了抛物线形脉冲输出.输出脉冲的重复频率为8.6 MHz,脉冲宽度为6.2 ps,光谱宽度为3.84 nm,平均功率820 mW,对应单脉冲能量95 nJ.这是第一次在自相似振荡器中直接获得重复频率在10 MHz以下的脉冲输出,95 nJ也是目前自相似振荡器直接输出的最高脉冲能量.通过数值模拟证实了在第一个光栅的零级反射处和狭缝滤波后可以分别实现抛物线型脉冲和高斯脉冲的两种锁模脉冲输出.

k-自相似映射的结构及其应用

研究了内积空间上k-自相似映射的结构与k-自相似映射列{An}的收敛性,并给出了相关的应用,证明了内积空间X上的映射A是一个k-自相似映射当且仅当存在X上的实线性等距U及常向量b,使得Ax=kUx+b(x∈X);给出了X上k-自相似映射列{An}的逐点收敛性的三个等价刻画;作为应用,证明了:若{In}是欧氏空间(Rp,ρ)上的一列自相似压缩迭代映射系且收敛于一个自相似压缩迭代映射系I,则In的吸引子(即自相似集)S(In)依分形空间K(X)上的Hausdorff度量收敛于I的吸引子S(I).