国家实验室管理文化的冲突及对策

国家实验室的建设成为国家科技重大研发战略的重要驱动力之一。依照文化分层理论,国家实验室运营管理实践中存在物质、行为、制度、精神四个层面的文化冲突。由于受到物质文化潜移默化、行为文化弱肉强食,制度文化内隐稳定、精神文化最具韧性等根源的影响所导致的文化冲突在一定程度上影响了国家实验管理的绩效。国家实验室成熟的标志在于管理文化作用机理的建立。国家实验室的利益相关者要遵循文化冲突、融合的规律,采取恰当的文化整合策略,使之成为提高国家实验室管理运营价值倍增的动力之源。

用于全光缓存的光阈值门理论和实验研究

提出了一种基于光阈值门的全光缓存方案,采用两个非对称的SOA环形腔激光器耦合构成光阈值门,其输出光可以在两种波长上切换,可控制波长转换器实现光包路由,从而将需缓存的数据包路由到缓存端口,避免了复杂的包头处理.建立了光阈值门的理论模型,对10 Gbit/s的光阈值门的动态特性进行了数值模拟和实验研究,实验结果和理论计算结果相符合,实验也表明光阈值门两种输出状态的消光比可达30dB.

信息光电子器件与集成

2014年6月18～21日，“武汉·中国光谷，2014光电子器件与集成（OEDI）国际学术研讨会”（Optoelectronic Devices and Integration （OEDI））在华中科技大学举行。此次国际学术研讨会由武汉光电国家实验室（筹）（WNLO）和美国光学学会（OSA）联合承办，国家自然科学基金委员会支持，是第7届国际光子与光电子学会议（POEM2014）以及美国光学学会（OSA）联合举办的两个POEM—OSA专题会议（即光电子器件与集成（OEDI）和光纤技术与应用（FB—TA））之一。

基于遗传算法和偏最小二乘法的土壤激光诱导击穿光谱定量分析研究

在空气环境下,采用激光诱导击穿光谱(LIBS)技术对土壤成分进行检测,建立了基于遗传算法(GA)和偏最小二乘法(PLS)的定量分析模型。将配制的58个土壤样品分为定标集、监控集和预测集,对11种组分Mn,Cr,Cu,Pb,Ba,Al2O3,Ca O,Fe2O3,Mg O,Na2O和K2O的含量分别进行预测。结果表明,GA作为一种谱线选择的预处理方法,可以有效减少用于PLS建模的光谱谱线的数目,从而简化模型。对于土壤中的大部分组成成分,GA-PLS模型能够显著改善传统PLS模型的预测能力。以Mn元素为例,浓度预测均方根误差(RMSEP)从0.0215%降低至0.0167%,平均百分比误差(MPE)从8.10%降低至5.20%。本研究为进一步提高土壤的LIBS定量分析准确度提供了方法参考。

激光-MIG复合焊接2A12铝合金工艺和接头性能

对8mm厚2A12铝合金板进行CO2激光-MIG(metal intergas)复合焊接,讨论了焊接电压和焊接速度对焊缝几何参数的影响,并研究接头显微组织和力学性能。结果表明:熔深和母材熔化面积决定于焊接速度。随着焊接电压的降低,焊缝熔宽、堆高面积、焊缝固液趾角逐渐减小,而成形系数逐渐增加。接头显微组织由α(Al)基体及α(Al)+Al2Cu+Mg2Si三相共晶组成;接头抗拉强度为281MPa,为母材抗拉强度的69%;接头拉伸断口呈韧脆混合断裂,而母材断口呈微孔聚集型延性断裂。

基于平板探测器的小动物微型CT成像系统

介绍了一套适用于小动物成像的高分辨微型CT成像系统。该系统采用用焦点为100μm的微焦点射线源和成像面积为13cm×13cm的平板探测器测量数据,以旋转扫描的锥束算法进行图像重建。经测试,平板探测器的MTF在调制度10%时,可达到31lp/cm;CT系统放大倍率为1.94时,分辨率可达185μm。用兔股骨为样品,可清晰观察到骨小梁结构,表明该系统可高分辨地实现小动物样本的三维结构成像。

中国数字人体男性数学模型建立及外辐射模拟

基于"中国数字人男一号"高分辨人体结构数据集,通过最小包围盒方法获取中国数字人体男性体素模型各器官空间位置和尺寸信息,建立了中国数字人体男性数学模型,并通过变形实现了不同身高模型的构建。采用蒙特卡罗方法进行了不同能量下光子中子的外部辐射模拟。通过结果对比发现,数学模型与体素模型模拟结果趋势一致,但器官位置和质量对剂量影响较大,低能级下尤为明显。对于不同身高模型,小型个体剂量大于大型个体,深层器官剂量较浅层器官对器官尺寸更为敏感。数学模型定义简单,存储空间小,有利于人体辐射剂量的快速计算。

基于高分辨人体结构数据集的人体生理组学研究

生理组学是运用计算机技术,综合当前在分子生物学、生物化学、生理学及解剖学方面的最新成果,量化以及模式化地处理人体从生理系统到器官,组织,细胞,生物大分子等各个层次的解剖,生化及生理学信息,建立各个层次的生理学模型,并实现层次模型间的整合.文中评述了国际上生理组学的研究进展,讨论高分辨中国数字人体结构数据集在生理组学研究中的作用和地位,提出基于高分辨中国数字人体结构数据集的生理组研究是生理组学的重要发展方向.

双波长啁啾相移光纤光栅

理论研究并实验验证了一种含有两段π相移的啁啾相移光纤光栅.采用F矩阵对啁啾相移光纤光栅进行计算并分析了该光栅的谱特性.含有两段π相移的啁啾相移光纤光栅可以在普通啁啾光栅透射谱阻带中产生双波长透射峰,透射峰位置直接取决于光栅中π相移的位置,透射峰的线宽和透射峰的波长间隔没有关系,仅随着啁啾率的增大而增大.采用带相位掩模的逐点扫描法对含有两段π相移的双波长啁啾相移光栅进行了制作,获得波长间隔为8nm的双波长透射谱的光栅器件.该光栅的消光比和3dB谱线宽分别为20dB和0.08nm,实验结果和理论设计一致.

TEA CO2激光器不同放电电路放电过程的比较

利用像增强CCD相机对脉冲CO2激光器的放电区进行观测,获得了放电辉光的发展过程,由此研究了长脉冲放电电路和短脉冲放电电路对放电过程的影响。发现普通电容放电电路(长脉冲放电电路)存在与自持放电阶段相对应的二次辉光;采用磁压缩开关的短脉冲放电电路,预电离出现较晚,但预电离辉光峰值和主放电辉光峰值之间间距较短,不存在自持放电阶段,只观测到一次强辉光。长脉冲放电电路与短脉冲放电电路在放电的后期均存在一个阴极位降区形成的过程。短脉冲放电电路有利于产生更窄的脉宽和更高的峰值功率。

用于生理组学协同研究的跨层次建模标记语言(M3L)

根据生理组学多领域多层次协同研究的需求,针对中国生理组学研究的特点,设计了一种跨层次建模标记语言(Mul-tiscale Modeling Markup Language,简称M3L),规范研究过程中的信息描述方法,实现了数学模型和计算数据的开放式共享和重用。M3L包含结构化模型机制、数据存档机制、信息交互与重用机制、数学描述机制、可视化模型及附件描述机制。M3L中针对人体和小动物解剖结构数据的特殊设计实现了结构与功能信息的关联,促进了中国生理组学研究中模型和数据的标准化描述;M3L以跨层次结构化的方式描述模型,符合生理组学研究模型的特点,满足了协同开发的需求。

光学神经成像研究进展

大脑功能的成像检测在认知神经科学领域具有极其重要的意义。现代光子学技术的发展为认知脑成像提供了新的研究手段,在神经系统信息处理机制研究中发挥重要作用。文章介绍了在神经元、神经元网络、特定脑皮层功能构筑以及系统与行为等不同层次开展神经系统信息处理机制研究的各种光学成像技术,包括多光子激发荧光显微成像、内源信号光学成像、激光散斑成像和近红外光学成像等,并评述了这些有特色的光学成像技术在多层次获取和分析神经信息中的研究进展。

医学虚拟训练的视觉与触觉场景三维同步匹配

基于高精度虚拟中国人男性一号数据集和虚拟现实开发工具 Open Inventor,利用由主动式立体眼镜和力反馈设备构建的仿真平台,实现了视觉场景图和触觉场景图的三维同步匹配。论述了开发环境的具体要求,分析了视觉和触觉场景图三维同步匹配的实现策略,给出了三维同步匹配和注射模拟实验的仿真结果。结果表明,虚拟系统的视觉场景图和触觉场景图的三维同步匹配准确,可实时、快速实现视觉和触觉的立体模式医学虚拟训练。

采用纳米压印技术制作DWDM激光器的研究

适合DWDM系统应用的高性能DFB半导体激光器是现代光通信系统中发射机的核心光电子器件,光栅的设计和制作是决定器件性能的关键因素之一。目前,基于MOCVD设备的材料外延技术趋于稳定,高速器件封装技术也已经成熟,满足DWDM需求的DFB光栅的加工渐渐成为进一步降低成本的一个瓶颈。本文利用纳米压印技术制作DFB激光器光栅。结果表明,利用纳米压印技术制作出来的DFB激光器性能不逊于用EBL直接制作出的高性能激光器,不仅可以满足DWDM系统的要求,而且还具有生产效率高、成本低的优点。

纳米管温度计

本文讨论了Ga／in填充纳米碳管和纳米氧化物管温度计的研制、发现、发展及前詈，概述了纳米碳管温度计（测量范围为50℃～500℃）的特征、温度记录方法及In作为纳米温度计内工作物质的可能性。通过对填充Ga所具有的特殊凝固和熔化特征的回顾，阐述了Ga填充纳米碳管作为低温纳米温度计（0℃～69℃）及Ga填充纳米MgO管作为高温纳米温度计（高于700℃）的可行性。最后，讲述了采用测量Ga填充纳米碳管的电阻来标定温度的方法及如何解决纳米温度计在实际应用中存在的问题。

活跃的国际化编委会对英文期刊的引领作用——以Frontiers of Optoelectronics期刊为例

以Frontiers of Optoelectronics英文期刊为例,探讨英文期刊编委会的构建对期刊发展的影响。在保持期刊编委会原主编、副主编不变的情况下,不仅增设海外副主编,而且还设立5个专分业编委会,每个分编委会下分别设置2名Associate Editor(至少1名来自海外)和16名Members,并规定了Associate Editor和Members的不同职责。在新的、更加国际化的编委会支持下,期刊的投稿作者和审稿专家更加国际化,稿件数量和质量大力提升,期刊文章内容紧跟当前的研究前沿和热点,期刊获得多项荣誉并被Ei Compendex和Emerging Sources Citation Index(ESCI)等多个数据库收录。

基于自支撑GaN和蓝宝石衬底AlGaN/GaN MISHEMT器件对比

通过金属有机化学气相沉积(MOCVD)法,在氢化物气相外延(HVPE)自支撑GaN衬底和蓝宝石(0001)衬底上外延生长AlGaN/AlN/GaN结构的高电子迁移率晶体管(HEMT)材料,采用低压化学气相沉积SiN_x作为栅介质层,形成金属绝缘半导体高电子迁移率晶体管(MISHEMT)结构,对比研究了两种器件的材料性能和电学特性。阴极发光测试表明HVPE的自支撑GaN衬底缺陷密度可降至6×10~5 cm^(-2)量级。自支撑GaN衬底上AlGaN/GaN HEMT结构具有良好的表面形貌,其表面粗糙度R_a仅为0.51 nm,具有较大的源漏电极饱和电流I_(DS)=378 mA/mm和较高跨导G_m=47 mS/mm。动态导通电阻测试进一步表明,自支撑GaN衬底上同质外延生长的GaN缓冲层具有低缺陷密度,使AlGaN/GaN MISHEMT电流崩塌特性得到抑制。

水热法制备β-Bi_2O_3纳米片及其光催化性能的研究

以Bi(NO3)3·5H2O和浓硝酸为原料,加入浓氨水作为矿化剂,采用水热法制备了β-Bi2O3纳米片。研究了制备工艺对纳米片微观形貌的影响,并对样品进行了光催化性能评价。结果显示,β-Bi2O3纳米片对甲基橙的光催化降解具有较高的催化活性。

支持向量机结合主成分分析辅助激光诱导击穿光谱技术识别鲜肉品种

为提高激光诱导击穿光谱技术(Laser-induced breakdown spectroscopy,LIBS)对鲜肉品种的识别率,采用支持向量机结合主成分分析算法辅助LIBS技术对鲜肉品种进行识别。对鲜肉切片用载玻片压平,采用LIBS技术对鲜肉组织(猪肉、牛肉和鸡肉)表面进行光谱数据的采集,每种鲜肉采集150幅光谱并进行随机排列,取前75幅光谱作为训练集建立模型,后75幅作为测试集测试建模结果。研究选取K、Ca、Na、Mg、Al、H、O等元素的49条归一化谱线数据进行主成分分析,并用所得数据建立支持向量机分类模型。结果表明,通过主成分分析降维,输入变量从49个优化减少到18个,模型建模速度从88.91 s降至55.52 s,提高了支持向量机的建模效率;并使预测集的平均识别率提高到89.11%。本研究为激光诱导击穿光谱技术在鲜肉品种快速分类领域提供了方法和数据参考。

塑料激光诱导击穿光谱技术快速分类应用研究

在大气环境中,采用激光诱导击穿光谱技术与支持向量机算法相结合,对来自不同厂家不同颜色的20种工业塑料进行分类研究。首先对分类结果有影响的实验参数进行优化,在最佳的实验参数条件下进行光谱采集,采用6条非金属元素特征谱线,有效缩短了训练支持向量机分类模型所需时间,从而提高了塑料的分类效率。实验结果表明,利用碳、氢、氧、氮等主量非金属元素对这些工业塑料样品进行分类,测试集1 000个光谱数据中有996个识别正确,算术平均识别精度达到99.6%。在选取较少的主量非金属特征谱线的情况下,结合采用支持向量机算法,可以实现激光诱导击穿光谱技术对更多类型的塑料制品快速、高精度分类,为激光诱导击穿光谱技术在实现塑料分类方面提供了数据参考。