基于相变材料的非易失光子多值器件研究

结合相变材料与马赫-曾德尔干涉仪调制器结构,设计了一种包含ITO微加热器的非易失性光子多值器件,通过对相变材料的结构参数进行仿真,优化了器件的调制窗口。同时对ITO微加热器的结构进行仿真设计,使微加热器的效率更高,更容易实现器件的多值调制。测试表明,该器件在施加电脉冲的过程中实现了超过32个状态(5 bit)的多值调制。这种电调制的非易失性光子多值器件为大规模的非易失性可配置光子硬件神经网络提供了基础的单元。

林火对大兴安岭森林土壤微生物的影响

以大兴安岭2010和2000年火烧迹地为研究对象,并选择附近未过火区为对照区,分析林火对土壤微生物生物量和细菌群落结构的影响。结果表明:火后1a,土壤微生物生物量显著减少;林火显著影响细菌群落多样性,α-变形菌、酸杆菌、浮霉状菌的相对丰度降低,β-变形菌、拟杆菌、变形菌的相对丰度增加。火后11a,土壤微生物生物量碳氮质量分数显著低于对照区;细菌群落结构指标(除了α-变形菌)与对照差异不显著。火烧强度与土壤微生物生物量、细菌群落多样性不相关,但与细菌优势种的相对丰度密切相关。林火对微生物生物量的影响较为持久,火后细菌群落具有较高的恢复能力。

林火干扰后大兴安岭森林土壤磷的变化特征

以大兴安岭呼中自然保护区2000和2010年火场为研究区,附近未过火区为对照,综合分析火后5和16年凋落物、矿物层和有机层土壤P含量的变化。结果表明:相较于对照,火后5年,矿物层土壤P含量显著增加39%,有机层土壤P含量显著增加28%,而凋落物P含量显著减少34%;火后16年,矿物层土壤和凋落物的P含量仍与对照差异显著,而有机层土壤P含量恢复至火前水平。火后5和16年,林火烈度与土壤总P含量不相关;而土壤性质与凋落物、土壤P含量密切相关。对照区,凋落物P含量与矿物层土壤湿度和pH显著相关;火后5年,凋落物P含量与有机层土壤pH显著相关;火后16年,有机层土壤和凋落物的P含量与矿物层土壤湿度显著相关。研究表明,林火对大兴安岭森林土壤磷的影响较为持久,且这种影响与土壤环境密切相关。

带凹槽平板型声透镜聚焦性能的理论分析与数值模拟

基于相位补偿和惠更斯-菲涅尔原理,利用理论分析和数值模拟的方法,研究了一种带凹槽的平板型声透镜,讨论了凹槽个数、声透镜材料等参数对声透镜聚焦性能的影响。结果表明:优化后的菲涅尔声透镜聚声效率理论上可达40%,放大倍数约为7倍,是一种较为高效、成本低廉的新型声透镜。

秸秆焚烧对农田土壤性质影响的研究进展

秸秆焚烧是去除农业废弃物最为有效的方法,其对大气和土壤环境的污染不容忽视。在收集国内外研究资料的基础上,综述了秸秆焚烧对农田土壤物理、化学、生物学性质的影响,分析了目前秸秆焚烧存在的问题,以期为农业生产者了解秸秆焚烧对农业生产的负面影响和政府部门警示农业生产者综合利用秸秆提供科学依据。

基于相变材料的光子神经形态计算技术综述

当前物联网、云计算等产生的海量非结构化数据,极大提高了对数据处理算力和能效的需求。神经形态计算借鉴生物大脑的信息处理方式,以神经元与神经突触为基本单元,从互联架构与信息处理模式等方面模拟生物神经系统,能够实现实时、超低功耗信息处理,成为大数据时代计算技术发展的前沿热点。其中,光子神经形态计算技术是在光域上进行神经形态计算数据处理的技术,既能够充分发挥光子高速传输、低功耗、高并行度的优势,又能够避免光电和电光转换带来的额外时间功耗开销,具有很大的研究和应用价值。近年来,相变材料作为一种具有高折射率对比度和非易失特性的光学材料,可在光、电、热等激励作用下进行折射率的连续调节,为非易失光子神经形态计算提供了一种可行的解决方案,成为当前的研究热点。本文首先介绍了光子神经形态计算的基本原理和实现方法,在此基础上讨论了相变材料用于光子神经形态计算的原理。其次,针对不同类型的实现途径,研究了不同相变材料的特点和选型办法,综合分析了当前应用较多的两类相变材料以及各类光突触器件和阵列集成应用。最后对基于相变材料的光子神经形态计算技术的发展进行了展望。

大兴安岭火后演替初期森林土壤磷的动态变化特征

林火是北方针叶林生态系统最重要的自然驱动力,影响元素的生物地球化学循环。火后演替初期(<15年)是决定火后植被结构与功能恢复的关键时期,火后土壤养分的变化是影响火后植被结构与功能恢复的重要因子。本文选择大兴安岭呼中自然保护区火烧迹地作为研究对象,并选择附近未火烧区作为对照区,分析了火后1、5和11年土壤矿物层总磷含量及有效磷供给速率的变化。结果表明:相较于对照区,火后1年,土壤总磷(TP)含量与有效磷供给速率均显著增加,其中TP显著增加了55%,有效磷含量增加了270%;且土壤TP含量、有效磷供给速率均与林火烈度呈显著正相关。火后5和11年时,土壤TP含量仍显著高于对照区,但土壤TP含量与林火烈度间不存在显著相关关系。而在火后11年时,土壤有效磷供给速率则已恢复至火前水平。土壤TP、有效磷供给速率则均与土壤水分含量之间存在显著正相关关系。本研究显示,火后演替初期土壤磷含量表现为火后立即增加,然后随火后时间增加而逐渐减少;林火烈度在短期内对土壤磷含量具有重要影响,随演替时间增加,土壤性质则成为影响土壤磷含量的重要因子。