基于准连续域束缚态的全介质超构表面双参数传感器

本文设计了由不对称半圆柱对阵列组成的全介质超构表面,获得了两个高品质因子的准连续域束缚态模式(quasi-bound states in the continuum,QBIC).通过选择不同形式的对称破缺,在近红外频段均可产生两个稳健的QBIC,并且二者的谐振波长、品质因子、偏振依赖等表现出不同的特性.模拟计算表明,通过测量两个QBIC的谐振波长,能够实现折射率和温度的双参数传感;通过调节不对称参数,利用QBIC的品质因子依赖于不对称参数的二次方反比关系,理论上能够提高品质因子到任意的数值,从而实现传感性能的提升和调节.该超构表面的折射率传感灵敏度、品质因子和优值分别达到194.7 nm/RIU,45829和8197,其温度传感灵敏度达到24 pm/℃.

川西北高寒草甸常见植物光谱特征分析

【目的】草地光谱反射特征是运用遥感数据研究草地植被理化特性和植被分类的基础,对不同草地植物光谱反射特征开展分析研究,为草地植被的定量遥感与准确识别提供理论参考与技术支持。【方法】采用便携式地物光谱仪,于2021年7-8月在四川省甘孜州雅江县对川西北8种高寒草甸常见植物蕨麻(Argentina anserina)、高山嵩草(Kobresia pygmaea)、花葶驴蹄草(Caltha scaposa)、藏蒲公英(Taraxacum tibetanum)、广叶橐吾(Ligularia euryphylla)、淡黄香青(Anaphalis flavescens)、圆穗蓼(Polygonum macrophyllum)、黄花棘豆(Oxytropis ochrocephala)进行了野外光谱测量,利用一阶导数、二阶导数、光谱去包络线以及植被指数法对原始光谱数据进行了处理,揭示了8种高寒草甸植被光谱反射特性。【结果】相对于不同草地植物的绿峰位置、绿峰幅值、红谷位置、红谷幅值、红边幅值、红边面积、吸收峰面积、吸收峰对称度等光谱特征参量,高光谱植被指数更容易区分此8种草地植物,8种植物的NDVI和mSR705指数具有一致性,指数由大到小依次为:藏蒲公英>黄花棘豆>高山嵩草>蕨麻>圆穗蓼>花葶驴蹄草>广叶橐吾>淡黄香青,且各植物mSR705指数值差异明显,易于相互区分。【结论】采用不同方法对草地植物光谱反射特征开展分析,可有效的区分不同的草地植被,为高光谱遥感开展草地资源植被分类、草原基况调查和动态监测等提供参考。

贵州茂兰退化喀斯特森林群落的数量特征

对不同演替阶段30个群落样地的数量特征进行研究.结果表明:(1)在自然恢复过程中,灌木林阶段物种丰富度和物种多样性均高于乔木林阶段,前者均匀度也稍高于后者,而乔木林阶段生态优势度有所增加;(2)退化喀斯特森林群落具有较为明显的优势种,通常为1～2种;(3)退化喀斯特森林群落的生物量随自然恢复演替的进程不断增大,群落生物量构成也随自然恢复演替的进程而发生变化,灌木林的草本层和灌木层平均生物量都远高于乔木林的相应值,分别是乔木林的5.4倍和3.5倍;(4)群落的连续带指数分析反映了不同群落类型在群落演替中所处的地位.

黑龙江省东部森林群落β多样性的研究

以连续带指数和集合环境梯度作为植物群落演替动态和环境质量的定量指标，探讨了黑龙江省东部森林群落β多样性随环境梯度和演替动态的变化规律．结果表明，森林群落中植物种的β多样性βＺ和昆虫种的β多样性βＫ都随环境梯度的增加而升高，即随着环境质量升高群落间物种更替速率降低，且βＫ的变化滞后于βＺ．βＺ和βＫ与连续带指数（ＣＩ）呈非线性相关，在演替初期群落间物种更替速率较高，在演替中后期群落间物种的更替速率最小．βＫ曲线的峰值出现滞后于βＺ曲线。

深部软弱岩体峰后等效力学模型及数值计算研究

软弱岩体给深部开采工程中的巷道支护等带来一系列棘手的问题,深入研究深部软弱岩体峰后非线性破坏行为,对于保证深部巷道围岩的安全稳定性具有十分重要的意义。基于连续介质理论及量化GSI围岩评级系统,依据Hoek-Brown强度准则,通过理论分析并结合前人的研究成果详细论证了等效节理岩体应变软化模型在深部岩体力学理论上的科学性与可行性。采用程序语言在FLAC3D中编写等效节理岩体应变软化模型,分别采用常规弹塑性模型与应变软化模型对比分析深部围岩开挖面空间效应曲线;结合深部竖井支护工程设计及现场应用等进行了算例验证。得出结论如下:等效节理岩体应变软化模型所体现软弱岩体峰后强度参数衰减规律表明:岩体峰后行为受岩体质量等级和围压的影响较大,围岩在峰后卸载过程中软化参数并不是恒定值,而是随着围压的大小而变化;通过对深部软弱围岩开挖面空间约束效应曲线的计算可知,基于Mohr-Coulomb和Hoek-Brown强度准则的理想弹塑性模型计算结果基本一致,弹塑性模型与应变软化模型的计算结果相差较大,主要体现在中等地质指标范围;现场实际应用表明,等效节理岩体应变软化模型能够较为真实的反映深部软弱岩体的峰后力学行为,并在围岩地质强度指标与岩体连续介质理论之间建立联系,便于工程应用,并可为类似工程提供借鉴。

利用连续渗流理论构造股市指标波动模型及其讨论(英文)

本文引用连续渗流理论构造了股票市场指数波动模型,得到其特征函数收敛于Levy过程这一结论.并且在模型中也体现出了市场波动的"宽尾"现象.

Effects of community succession dynamics on forest biodiversity in eastern mountainous area of Heilongjiang Province

Plant, insect and forest structures of 25 forest communities were investigated in Mao'ershan Experimental Forest Farm and Liangshui Experimental Forest Farm during 1994–1995. The paper used continuum index (C i) as a parameter, to quantitatively describe forest community succession stage. Relationships between the biodiversity and continuum index of forest community were studied. The annual species and family diversities in forest plant community showed nonlinear correlation with continuum index, and the largest diversities were during the middle stage of succession. The diversities of total insect community and herbivorous insect group were negatively related withC i, that of spide group and parasitic insect group was positively related. The pattern diversity and coverage weight diversity index foliage height increased with continuum index.

二阶三点边值问题正解的整体性

本文研究了一类二阶非线性三点边值问题正解的结构.在一定条件下,其正解集中存在一个闭联集——非空的、连通的闭子集.

黔东南州白云岩喀斯特区植物群落演化特征

该研究采用时空互代法、连续带指数法等,对贵州省黔东南州的白云岩喀斯特区60个具有代表性的典型样地的植物种组组成、以及各演替阶段植物群落高度、密度、生物量、生物多样性指数、均匀度指数、生态优势度指数等进行调查分析,以探讨白云岩喀斯特区植物群落的演化特征,为深入研究白云岩喀斯特区植物群落自然恢复规律奠定基础。结果表明:(1)各种组的优势种组成不同,种组替代规律依次为先锋种、次先锋种、过渡种,最终被顶极种替代的过程。(2)群落的高度、密度、生物量等结构特征随植物群落演替发展呈逐渐增大趋势,变化范围分别为0.58~9.54 m、585~3145株·hm^-2、8.45~128.56 t·hm^-2。(3)植物群落的物种丰富度随演替阶段的发展呈下降趋势,从草本群落阶段到顶极群落阶段物种数由48种降低到10种。(4)随着植物群落演替阶段的发展,生物多样性指数呈先升高后降低的趋势,即由草本群落的3.48升高到草灌群落的4.73,后降到顶极群落的3.46;均匀度指数呈降低趋势,最高为草本群落阶段的0.95,最低为常绿阔叶林阶段的0.78;生态优势度指数逐渐升高,顶极群落达到最大,为0.10。

一类非线性算子特征元的全局结构

本文利用不动点指数理论研究了一类非线性算子特征元的全局结构,证明了解集存在无界连通分支并给出了多个正解的存在性结果。

洪泛河流动态生态廊道宽度界定研究——以永定河泛区廊坊段为例

为解决河流生态廊道空间范围尚不明确的问题,通过对国内外河流生态廊道概念、内涵、结构特征及功能的梳理分析,总结归纳河流生态廊道的概念并提出了河流生态廊道宽度的界定方法。以永定河泛区廊坊段为例,根据河流廊道时空变化特征及地貌连续性,提出基于河流四维连续体-洪水脉冲理论的廊道宽度界定方法,建立河流生态廊道宽度界定指标体系,通过选取适宜的指标进行定量定性研究。同时,以MIKE21水动力学模型和ArcGIS软件为主要手段,对洪水脉冲的不同工况进行水动力模拟计算,分析动态廊道范围演变趋势,最终确定动态廊道宽度。结果表明:不同工况下河流生态廊道的宽度是动态演变的,洪水脉冲下限条件下泛区生态廊道宽度为0.43~2.03 km,洪水脉冲上限条件下宽度为1.2~10.2 km,总宽度范围为0.43~10.2 km。经验证模拟结果可靠,研究结果合理。研究成果为推进河流廊道生态保护与修复和河湖水域空间管控奠定基础,并为永定河生态廊道建设提供技术支撑。

连续统去除法分析不同马铃薯品种高光谱差异性

在我国实施"马铃薯主粮化"战略的背景下,加强马铃薯相关的研究显得十分有意义。比较和分析不同马铃薯品种不同时期的光谱差异性,旨在为马铃薯品种鉴定、马铃薯与其他作物的区分、马铃薯空间分布提取、马铃薯病虫害监测、马铃薯受各种胁迫的影响以及各种作物识别研究等提供理论和技术支持,也为作物高光谱相关研究提供新思路。对在吉林地区大田试验获取的马铃薯早熟品种费乌瑞它和中晚熟品种延薯4号结薯期和块茎膨大期等关键生育期的样品的冠层高光谱反射率数据,首先利用Savitzky-Golay平滑滤波进行去噪声处理,获取其连续统去除光谱并提取出最大吸收深度、总面积、左面积、右面积、对称度、面积归一化最大吸收深度6个特征参数。同时对滤波后的光谱反射率数据和连续统去除光谱反射率数据进行一阶微分处理。在对不同马铃薯品种这两种光谱反射率曲线对比分析的基础上构建反射率差异性指数、一阶导数差异性指数、连续统去除光谱特征参数差异性指数共3类8种差异性指数作为评价指标。其中反射率差异性指数和一阶导数差异性指数研究"绿峰"550nm,"红谷"670nm以及可见光-近红外平台760nm附近的波段。利用这些差异性指数定量地分析了不同马铃薯品种高光谱差异性。将连续统去除法应用到植物高光谱差异性分析中来,并且深入到不同马铃薯品种以及其不同生育时期。构建的差异性指数取得了很好的评价效果,结果表明:(1)相比反射率差异性指数和最大吸收深度差异性指数,一阶导数差异性指数、总面积差异性指数、左面积差异性指数、右面积差异性指数、对称度差异性指数和归一化差异性指数都可以很好地描述不同马铃薯品种的高光谱差异性,连续统去除光谱局部放大了两个不同马铃薯品种的高光谱差异;(2)滤波光谱和连续统去除光谱反射率差异性最大的波长位置和时间都相同,均处于8月16日波长671.24nm处;最大吸收深度差异性指数值最大仅为0.01;滤波光谱一阶导数差异性指数值在6月24日波长673.55nm处最大达到0.977,连续统去除光谱一阶导数差异性指数在6月24日波长759.74nm处最大达47.87,在不同马铃薯品种光谱差异性分析中作用最为明显;总面积差异性指数值、右面积差异性指数值、对称度差异性指数值和归一化差异性指数值均在6月24日最大,最大值分别为0.13,0.214,0.205和0.113,左面积差异性指数值在7月24日最大,为0.199;(3)根据所构建的差异性指数定量评价结果综合推测可知,两个不同马铃薯品种高光谱差异最大的时期处于早熟品种费乌瑞它结薯期的中晚期,中晚熟品种延薯4号结薯期的初期。

基于光谱反射特征的油菜角果成熟指数构建

建立油菜角果成熟程度定量化评估指标有利于促进油菜生产精准化管理。以不同成熟程度油菜角果为实验材料,采用ASD HH2地物光谱仪测定了不同成熟等级的油菜角果光谱反射率,通过角果光谱指数特征进行聚类,并基于连续统去除分析了不同成熟等级样本的光谱吸收特征,分别选择550 nm的绿峰和675 nm的红谷波位建立光谱反射背景基线,利用630 nm处的光谱反射突变点,提出了一种新的用于评估油菜角果成熟度的高光谱指数(rape siliques maturity index,RSMI)。结果表明,该指数与植被叶绿素及含水量等相关的光谱指数具有较高的相关性,能够对油菜角果的成熟程度进行合理的表达,可为油菜生长后期精准管理提供参考依据。

双矩形劈裂硅环超表面中连续域束缚态研究

连续域束缚态因其高品质因子和大电磁场增益在微纳光学器件中具有重要的应用潜力.文章提出了由双矩形劈裂硅环周期排列构成的超表面,通过调节劈裂间隙宽度实现对称破缺,研究发现该超表面支持对称保护的连续域束缚态,其品质因子与不对称度满足平方反比关系.利用连续域束缚态的高品质因子和在劈裂间隙中大的电场局域增强特优点,获得了高性能的折射率传感器,其折射率灵敏度为236.2 nm/RIU,质量因数FOM达到956.该超表面独特的光学性质可以应用于传感器、光学开关、激光器、非线性光学等新型纳米光学器件.

基于连续统去除法的玉米品种高光谱差异性研究

根据玉米吐丝期和灌浆期冠层光谱反射率数据,采用Savitzky-Golay滤波法进行光谱平滑处理后,利用连续统去除法对绿峰535 nm、红谷650 nm、近红外波段770 nm进行光谱分析,提取吸收峰总面积、最大吸收深度、对称度、左面积、右面积、面积归一化最大吸收深度6个玉米冠层反射光谱吸收特征,利用提取的特征参数构建高光谱反射率差异性指数,对不同品种玉米的光谱差异性进行定量分析。结果表明:除最大吸收深度差异性指数及右面积差异性指数外,其他4个指数可以表征不同玉米品种在同一时间的光谱差异性,能够定量化描述不同品种玉米的光谱特征。研究结果能够为玉米品种遥感识别、产量估算等研究提供理论依据。

硅纳米颗粒阵列中准连续域束缚态诱导三次谐波增强效应

由高折射率介质材料制备的亚波长人工结构,通过电磁谐振效应为在纳米尺度操控光提供了一种有效方法.这类结构的吸收损耗通常较低,然而辐射损耗降低了其非线性响应的效率.通过连续域束缚态(bound states in the continuum,BICs)可望解决这个问题.BICs是一种处于连续域内而保持局域的非常规光学态,存在于光锥线以内并且具有无限大的Q值.本文提出通过破坏硅纳米颗粒阵列原胞的对称性将BIC转变成准BIC,使得结构的透射谱中出现高Q的窄共振谷,当调节泵浦波长至共振波长时,非线性响应显著增强,三次谐波激发的强度提高了6个数量级,转化效率可提升至约2.6×10^(-6),该结果有望应用于硅基光学非线性器件的设计.

基于双准偶然连续体束缚态模式的传感与慢光研究

近年来,光学超表面中的连续体束缚态(BIC)因其独特的性质而受到了广泛的关注。为了研究两个准偶然连续体束缚态(A-QBIC)模式之间相互作用诱导的新颖光学现象,提出一种方形纳米孔阵列全介质超表面。结果表明,在x偏振光和y偏振光入射时能实现A-BIC现象,尤其在45°偏振光入射下可实现两个A-QBIC模式间的相互作用。利用能带理论和多极展开理论对A-QBIC模式进行分析,发现这两种模式均由环形偶极模式主导。重要的是,基于A-QBIC模式的高Q值特性,能够构建高灵敏度折射率传感,同时利用两个A-QBIC模式间具有灵活调谐度的相互作用特性,还能够实现类电磁诱导透明和可调的慢光。研究结果可为基于A-QBIC的高Q超构器件在高灵敏度折射率传感及慢光等领域的应用提供理论参考。

皮尔斯指示符号内部次类划分问题探析

皮尔斯于19世纪末首次提出指示符号概念,但未对该类符号之内部情况做深入探究。指示是人类认知及交际的核心方式之一,因无须反映所指对象之本质特征,指示符号极具语境依赖性及经济性。根据符号与对象间之关系,皮氏所谓"指示符号"可进一步分为:实物指示、实物——语言指示及语言指示,从实物指示到语言指示再到语言指称存在一个单向性符号连续统,该连续统体现出人类认知能力及意指方式之演化过程。

奇异sturm-Liouville特征值问题正解的全局分歧和存在性

本文研究了奇异Sturm-Liouville特征值问题{u''(t)+λa(t)f(u(t))=0,0<t<1,u(0)-βu'(0)=0,u(1)+γu'(1)=αu(η),其中λ>0是参数,α,β,γ≥0,0≤η≤1;α∈C((0,1),(0,+∞))在t=0和/或t=1处可能有奇性,f∈C([0,+∞),(0,+∞)).文中首先给出了正解的一些精确的先验估计和渐近行为分析.再利用这些结果联合不动点指数定理证明了正解的全局存在性.一个关键的技术是利用连续统构造上下解.

基于全介质纳米圆柱孔超表面的传感特性研究

提出了一种由圆柱纳米孔阵列组成的全介质超表面折射率传感器,通过平移纳米孔引入结构单元的面内对称性破坏,非对称的介质纳米孔阵列可以实现由电四极子(EQ)激发的具有高品质因数(Q值)的准连续域束缚态(BIC)共振模式。从理论上分析了结构非对称参数与Fano共振的辐射Q值之间的关系,证明了该模式为对称保护BIC模式,并进行近场分析和多极分解,证明了EQ在共振模式中占主导作用,同时分析了结构参数对Fano共振的影响,并计算了介质折射率的光谱响应,得到结构的灵敏度可达512 nm/RIU(折射率单元)、Q值为2568.7、优质因数(FOM)为760,所提结构在近红外范围内的高灵敏生物传感器领域具有潜在的应用价值。