分类： 核科学技术 >> 核科学与技术 提交时间： 2024-04-27
摘要： 研究针对核反应堆板状燃料组件出现的鼓泡现象，利用Fluent软件进行了数值模拟研究，并对比了裂变气体鼓泡和以往研究中固体鼓泡的区别。研究发现：气体鼓泡会导致局部温度升高，鼓泡周围热通量密度提高3倍，但燃料板整体热通量变化较小；鼓泡的形成会使鼓泡局部换热能力提高约10%，鼓泡侧热通量提高4%左右；在高流速条件下，鼓泡的存在会导致燃料板两侧流体产生较大的压力差，使得燃料板发生变形，甚至堵塞流道。研究结果为板状燃料元件设计和安全评估提供了重要参考。
分类： 核科学技术 >> 核科学技术其他学科 提交时间： 2024-05-02
摘要： 摘要：[目的] 为解决核聚变发电热功率输出不稳定性和汽轮发电机组平稳运行之间的矛盾，CFETR核聚变发电厂可运用储热技术可对核聚变堆的功率输出进行削峰平谷。储热技术有多种类型，各类储热技术对于核聚变发电厂的适用性亟需进行对比。[方法] 文章选取核聚变反应堆氦冷陶瓷增殖包层的参数作为储热技术边界条件，通过对储热技术适用温度范围进行评估，初步分析出有潜力运用于CFETR核聚变发电厂的三种储热技术，并对其进行成本进行初步预测。[结果]三大类储热技术均可选出适用CFETR核聚变发电厂氦冷增殖包层温度参数的储热介质。但化学储热由于其吸热和放热存在温差，造成能量的损耗的同时不利于系统的稳定性，显热储热技术和相变储热技术吸热温度和放热温度温差较小，具有应用于CFETR核聚变发电厂的潜力。初步经济性分析结果显示，相变储热成本最低，其次为熔融盐储热，再次为固相显热储热技术中利用硅砖作为储热介质，固相显热储热技术中利用铸钢作为储热介质成本最高。 [结论]储热技术中，熔融盐储热技术、相变储热技术、固相显热储热具有应用于CFETR核聚变发电厂氦冷增殖包层的先决条件。熔融盐储热技术成熟度较高，有大量工程应用，造价在相变储热和固相显热储热之间，运用潜力较大。相变储热的成本最低，参数同样适用于核聚变发电，但其技术成熟度较低，有望成为未来研究的重点。
分类： 医学、药学 >> 临床医学 提交时间： 2024-05-10 合作期刊: 《中国全科医学》
摘要： 骨质疏松症（OP）是一种全身性骨病，以骨密度降低和骨微结构改变为特征，增加全身骨折的易感性。尽管对 OP 的治疗方案多种多样，但对患者长期治疗后安全性考虑，其疗效与患者依从性有很大的相关性。目前治疗OP 的临床方法主要是针对破骨细胞和成骨细胞，而忽略了免疫细胞、细胞因子和无机成分在构建异常骨质疏松微环境中的作用。纳米技术改变了治疗多种疾病的概念，对药物和基因的传递产生了巨大的影响，目前对于 OP 的药物治疗存在相应的不良反应，因此，急需新的治疗方式，现使用纳米粒子来调节破骨细胞活性、分化、凋亡和对成骨细胞进行干预的治疗方式已经出现，纳米粒子通过负载抗吸收药物或包含破骨细胞基因调控分子来发挥其治疗作用。本文综述多种纳米粒子对成骨和破骨细胞相关基因表达，重建骨质疏松微环境，改善骨微结构，以期为骨质疏松的治疗提供新的治疗方式。
分类： 核科学技术 >> 核科学技术其他学科 提交时间： 2024-05-01
摘要： 本文针对核燃料棒焊缝质量检测的高效率和高精度需求，设计并实现了一套在线自动化评价系统。该系统采用B/S架构，结合先进的AI技术，实现了燃料棒焊缝的实时图像采集、管理和智能分析。系统前端使用Electron.js、React和Ant Design框架，后端基于Spring Cloud和Docker技术，确保了操作的便捷性和系统的稳定性。通过集成的AI模型，系统能够有效识别焊缝缺陷，提高了检测的准确性和生产效率。系统的成功实施，为核电站的安全运行和核能行业的质量控制提供了有力支持，并为未来自动化检测技术的发展奠定了基础。
分类： 医学、药学 >> 临床医学 提交时间： 2024-05-10 合作期刊: 《中国全科医学》
摘要： 背景 维持性血液透析（MHD）患者具有较高无症状脑梗死（SBI）发病率，且是症状性脑梗死和血管性痴呆的临床前阶段。因此非常有必要探讨 MHD 患者 SBI 风险，以早期识别并减少不良预后。目的 探讨 MHD 患者发生 SBI 的危险因素，构建预测模型并评价其效能。方法 纳入 2017 年 1 月—2022 年 10 月 4 个中心（南充市中心医院、广元市中心医院、遂宁市中心医院、蓬安县人民医院）的 486 例 MHD 患者。以 MHD 患者是否发生 SBI 为结局事件，分为 SBI 组（n=102）和非 SBI 组（n=384），比较两组研究对象的基线特征。按照 7 ∶ 3 的比例将患者随机分为建模集（n=340）和验证集（n=146）。通过 LASSO 回归和多因素 Logistic 回归分析确定预测变量，构建 MHD 患者发生 SBI 的风险预测模型并绘制列线图；采用受试者工作特征（ROC）曲线下面积、校准曲线和决策曲线分析评估模型的预测性能、准确性和临床应用价值。结果 建模集 70 例（20.6%）MHD 患者发生 SBI，验证集 32 例（21.9%）患者发生 SBI。LASSO 回归结合多因素 Logistic 回归分析结果显示，年龄（OR=1.027，95%CI=1.005~1.050）、饮酒史（OR=4.487，95%CI=2.075~9.706）、BMI（OR=1.082，95%CI=1.011~1.156）、睡眠不足或睡眠过长（OR=6.286，95%CI=3.560~11.282）、慢性病史（慢性阻塞性肺疾病、糖尿病、慢性乙肝）（OR=1.873，95%CI=1.067~3.347）、血清乳酸水平（OR=1.452，95%CI=1.152~1.897）、尿素清除率（URR）（OR=0.922，95%CI=0.875~0.970）和抗血小板药用药史（OR=0.149，95%CI=0.030~0.490）是 MHD 患者发生 SBI 的独立影响因素（P<0.05）。构建包含上述 8 个影响因素的预测模型并绘制列线图。该预测模型在建模集和验证集的 ROC 曲线下面积分别为 0.816（95%CI=0.759~0.854）和 0.808（95%CI=0.723~0.893），校准曲线表现出良好的一致性。DCA 曲线提示该模型可使患者获得最大临床收益。结论 基于年龄、饮酒史、BMI、睡眠不足或睡眠过长、慢性病史（慢性阻塞性肺疾病、糖尿病、慢性乙肝）、血清乳酸水平、URR 和抗血小板药用药史建立的 MHD 患者发生 SBI 风险预测模型有较好的预测效能和临床实用性，有望对 MHD 患者发生 SBI 风险进行准确、个性化的评估并实施早期干预以降低发病率。
分类： 化学 >> 核化学 提交时间： 2024-05-02
摘要： 背景：人表皮生长因子受体2(HER2)广泛存在于多种恶性肿瘤，且与预后不良有关。尤其在乳腺癌中，但HER2表达存在异质性，目前常用免疫组织化学和荧光原位杂交在评估HER2状态存在明显局限性。HER2受体显像有明显优势。放射性标记的模拟肽是检测HER2阳性病变的潜在选择。目的：制备一种18F标记的人表皮生长因子受体２（HER2）模拟肽显像剂18F-NFP-B2-S22-AFA（以下简称为18F-NFP-TP1296），探讨其microPET显像及生物分布。方法 采用一步法标记18F-NFP-TP1296被应用于HER2乳腺癌异种移植小鼠的PET-CT成像。在SKBR-3乳腺癌模型中进行了体外研究和MicroPET成像。结果18F-NFP-TP1296制备过程大约30分钟内完成，总标记率为1.5%，放化纯＞95%。MicroPET成像显示，SKBR-3异种肿瘤清晰可见，注射30、60和120min后，SKBR-3移植瘤摄取值分别为5.63±0.14%ID/g、6.26±0.27%ID/g和5.83±0.44%ID/g。30、60和120min肿瘤与血液和肿瘤与肌肉的比率分别为3.21±0.32、4.08±0.73和1.69±0.18；1.55±0.11、1.84±0.12和3.10±0.30。另外肺转移瘤注射后30、60和120min肿瘤的摄取值2.2%ID/g、2.5%ID/g及2.1%ID/g。结论：18F-NFP-B2-S22-AFA具有合成简便、药代动力学良好等优点，有望成为体内检测HER2状态的示踪剂，对肿瘤的鉴别诊断、分子靶向治疗及预后判断有一定的参考价值。
分类： 医学、药学 >> 临床医学 提交时间： 2024-05-10 合作期刊: 《中国全科医学》
摘要： 心力衰竭是一种严重危害全球居民健康的心血管疾病，具有慢性、迁延性的病程特点，以居家为核心的有效管理是控制症状和改善患者预后的关键。电子健康（e-health）技术是心力衰竭居家管理研究领域的热点之一，具有突破时间、空间壁垒的优势，能够实现居家患者健康状态连续监测、智能评估、动态管理。本文对心力衰竭患者居家管理 e-health 相关研究进行系统梳理，探讨其在心力衰竭患者药物管理、运动康复、症状管理、风险预测以及其他方面的应用价值，同时对 e-health 系统数字包容性欠佳、运转体系不完善、数据安全存在风险等局限进行分析及展望，旨在为创新心力衰竭患者居家管理模式提供借鉴。
分类： 医学、药学 >> 预防医学与公共卫生学 提交时间： 2024-05-10 合作期刊: 《中国全科医学》
摘要： 背景 实现基层医防融合，创新医防协同、医防融合机制是我国医疗卫生领域在“十四五”期间的重要任务。目的 分析整合型服务体系构建背景下医防融合的实现机制，为探索适应健康中国战略的医防融合路径提供参考。方法 以 2018 年为时间节点，以“医防融合”“医防协同”“防治结合”为关键词检索中国知网和万方数据知识服务平台相关文献，筛选出对医共体、医联体等整合型服务体系案例政策措施和实施效果进行研究的文献，最终筛选出文献 18 篇，案例 15 个。基于彩虹模型，从宏观、中观、微观三个层面以及支持要素确定系统整合、组织整合、专业整合、服务整合、功能整合、规范整合为条件变量，良好医防融合效果为结果变量，采用定性比较分析方法探索整合型服务体系构建背景下的医防融合实现机制。结果 共有 4 条组态路径能有效提升医防融合效果，4 条路径分别符合多层面整合型、中微观整合型路径，同时得出以下结果：（1）依托整合型服务体系开展医防融合更为有效，在整合型服务体系下存在多种路径可有效提升医防融合效果；（2）服务整合对提升医防融合效果起着基础保障作用；（3）对提升医防融合的系统整合、专业整合和功能整合相关政策指标设置尚不健全。结论 （1）依托医联体、医共体等中国特色的整合型服务体系提升医防融合效果；（2）充分发挥服务整合的基础保障作用；（3）参考多层面整合型案例的成功经验，均衡设置宏观、中观、微观层面政策指标，同时完善系统整合、专业整合以及支持要素的整合。
分类： 医学、药学 >> 临床医学 提交时间： 2024-05-10 合作期刊: 《中国全科医学》
摘要： 背景 心理弹性的评估能协助了解患者面临逆境、创伤等生活重大压力及疾病治疗等问题时，运用内外资源调试适应的过程。国内外目前可用来评估癌症心理弹性的量表多为自我报告形式且类别繁多，但暂无测量癌症心理弹性的金标准，此类量表测量学特性的系统规范整合和标准化评价尚缺乏，合理规范的选择评估工具较为困难。目的 系统评价癌症患者心理弹性评估工具的测量学属性及研究的方法学质量，为医护人员选择高质量的评估工具提供参考。方法 系统检索 PubMed、Embase、Web of Science、Cochrane Library、CINAHL、中国知网、维普网、中国生物医学文献数据库、万方数据知识服务平台中与癌症心理弹性量表测量学属性评价有关的中英文文献，检索时限从建库至 2023-02-14。2 名研究者分别独立筛选文献、提取资料。依据健康测量工具遴选标准（COSMIN）系统评价指南，采用偏倚风险清单及质量标准评定量表评价测量学特性并形成最终的推荐意见。结果 共纳入 13 项研究，包含 9 个癌症心理弹性工具，分别为 10 项 Connor-Davidson 心理弹性量表（CD-RISC-10）、癌症心理弹性量表（RS-SC）、10项简短癌症心理弹性量表（RS-SC-10）、14 项心理弹性量表（RS-14）、简明弹性应对量表（BRCS）、SV-RES 心理弹性量表（SV-RES）、修订自我复原力量表（ER89-R12）、疼痛心理韧性量表（PRS）、转变和坚持问卷（SPQ），研究均未报告评估工具的反应度及测量误差。由于内容效度皆为不确定，证据质量等级为高等或以下，8 个量表均为B 级推荐；因跨文化效度为不充分且证据质量为高等，RS-SC-10 为 C 级推荐。结论 本研究纳入的心理弹性评估工具的测量学特性均不完善，与其他 8 个量表相比，RS-SC 的测量学属性评价较为全面，信效度较好，可暂时被推荐使用，但有待进一步深入验证。
分类： 医学、药学 >> 临床医学 提交时间： 2024-05-10 合作期刊: 《中国全科医学》
摘要： 背景 高血压和阻塞性睡眠呼吸暂停（OSA）常同时发生，此类患者血压管理难度大。如有可靠、客观的指标为 OSA 患者是否合并高血压及血压控制状态进行预测，将有助于及时识别此类患者并加强管理。目的 探索红细胞分布宽度（RDW）水平与 OSA 患者发生高血压及血压控制状态的相关性。方法 回顾性纳入 2019 年 1 月— 2022 年 9 月就诊于北京大学国际医院睡眠中心经多导睡眠监测确诊为 OSA 的患者 510 例，取 2019—2021 年入组的 患者作为试验队列（n=370），2022 年 1—9 月入组的患者作为验证队列（n=140）。试验队列患者按照是否符合高血 压定义分为高血压组 211 例和非高血压组 159 例。高血压组根据血压控制水平分为血压控制亚组 107 例，血压未控制 亚组 104 例。分析高血压组和非高血压组、血压控制亚组和血压未控制亚组患者的临床特征及实验室检查结果，采用单因素及多因素 Logistic 回归分析探究 OSA 患者发生高血压以及 OSA 合并高血压患者血压控制不佳的影响因素。绘制受试者工作特征（ROC）曲线计算 RDW 预测 OSA 患者发生高血压的灵敏度、特异度，并在验证队列中进行验证。结果 多因素 Logistic 回归分析结果显示，BMI 升高（OR=1.087，95%CI=1.007~1.174，P=0.032）、合并糖尿病（OR=3.310，95%CI=1.484~7.380，P=0.003） 及 RDW 降 低（OR=0.598，95%CI=0.507~0.704，P<0.001） 是OSA患者发生高血压的独立影响因素；血红蛋白升高（OR=1.027，95%CI=1.005~1.050，P=0.016）及 RDW 降低（OR=0.804，95%CI=0.669~0.965，P=0.019）是 OSA 合并高血压患者血压控制不佳的独立影响因素。试验队列 ROC 曲线分析RDW 预测 OSA 患者发生高血压的结果显示，ROC 曲线下面积为 0.779（95%CI=0.732~0.826，P<0.001），最佳临界值为 39.9 fL。结合临床易用性，以 RDW ≤ 40 fL 作为界值，预测 OSA 患者发生高血压的灵敏度为 70.14%，特异度为 81.76%。验证队列以 RDW ≤ 40 fL 作为界值，RDW 降低预测 OSA 患者发生高血压的灵敏度为 63.64%、特异度为80.95%，ROC 曲线下面积为 0.757（95%CI=0.678~0.835，P<0.001）。结论 RDW 降低与 OSA 患者发生高血压及血压控制不佳相关，RDW 降低的 OSA 患者发生高血压的风险较高。
分类： 核科学技术 >> 核科学与技术 提交时间： 2024-05-01
摘要： 天环一号（CAT-1: China Astro-Torus 1）是国内首个采用磁悬浮偶极场磁体设计的磁约束等离子体装置。本文根据CAT-1装置总体目标和参数设计要求，采用线电流简化模型，基于矢量磁场、力学平衡及动力学等方法，对悬浮磁体稳定性进行了分析计算，给出了装置悬浮磁体、托举线圈和TSR线圈的总体尺寸、空间位置与布局、电流、重量、特征稳定性能及作用关系等设计参数。结果表明：对于CAT-1装置的悬浮磁体1200kg、电流5MA、悬浮距离2.0 m设计目标，托举线圈半径最优值为1.7 m，相应的电流为 3.49 kA，为实现对悬浮磁体偏移运动的有效阻减及控制，平衡点附近工作区域应限制在Δz < 100 mm、er < 50 mm、α< π/24。
分类： 核科学技术 >> 核科学与技术 提交时间： 2024-05-06
摘要： 安全壳作为核电站的最后一道屏障，在极端情况下能够承受事故产生的内部压力，防止放射性物质泄漏。非能动安全壳冷却系统能够将安全壳内部的热量及时导出至外部循环水箱，降低事故发生时安全壳内部的温度和压力，对于保证安全壳的完整性具有重大作用。为有效评估非能动安全壳闭式冷却系统的安全性和可靠性，减少核事故的发生概率，利用数值模拟的方法对 HPR1000 中非能动安全壳闭式冷却系统进行模化分析，并对比已有实验结果进行模型验证。获得了安全壳内换热器管外传热系数、PCS 水箱温度、换热器相对高度等参数对非能动闭式冷却系统性能及启动时流动传热特性的影响规律，并以此来估算安全壳的临界值用以优化非能动安全壳闭式冷却系统，增强安全壳的安全性和可靠性。
分类： 医学、药学 >> 临床医学 提交时间： 2024-05-10 合作期刊: 《中国全科医学》
摘要： 背景 随着失眠的发病率逐渐升高，其严重影响患者的精神及工作状态。肠道菌群被认为是失眠的一个危险因素，但目前存在相关证据较为缺乏的问题，难以准确认识二者之间的关系。目的 使用两样本孟德尔随机化作为研究方法，探索肠道菌群与失眠之间的因果关系。方法 使用 MiBioGen 联盟进行的最大可用全基因组关联研究荟萃分析（n=18 340）中肠道菌群的汇总统计数据，根据预设的阈值提取与 196 种肠道微生物相对丰度显著相关的单核苷酸多态性（SNP）作为工具变量（IVs）。失眠的汇总统计数据来自英国生物样本库（UK Biobank）（n=462341）。采用逆方差加权法（IVW）、MR-Egger 回归、加权中位数法（WME）、加权众数法（WM）等检测肠道菌群与失眠之间的因果关系，其中以 IVW 法为主，根据效应指标优势比（OR）和 95% 置信区间（CI）评估结果。结合敏感性分析、异质性检验、基因多效性检验和异常值检验（MR-PRESSO）等方法来验证结果的稳定性和可靠性。并对发现与失眠有因果关系的菌群进行反向孟德尔随机化分析。结果 IVW 结果显示蔷薇菌属（genus_Roseburia）（OR=0.787，95%CI：0.671-0.923，PFDR=0.016）、 丹 毒 杆 菌 属（genus_Erysipelatoclostridium）（OR=0.880，95%CI：0.794-0.976，PFDR=0.077）、副普雷沃氏菌属（genus_Paraprevotella）（OR=0.891，95%CI：0.801-0.991，PFDR=0.083）、瘤胃球菌属UCG014 组（genus_Ruminococcaceae UCG014）（OR=0.818，95%CI：0.697-0.961，PFDR=0.072）、巴斯德菌科（family_Pasteurellaceae）（OR=0.897，95%CI：0.814-0.988，PFDR=0.081）、 巴 斯 德 菌 目（order_Pasteurellales）（OR=0.897，95%CI：0.814-0.988，PFDR=0.094）和失眠有关，未发现 IVs 存在基因多效性或显著异质性。根据反向孟德尔随机化分析结果，失眠对肠道菌群无显著的因果影响。结论 蔷薇菌属、丹毒杆菌属、副普雷沃氏菌属、瘤胃球菌属 UCG014 组、巴斯德菌科、巴斯德菌目 6 种肠道菌群丰度与失眠的发病风险呈负相关，即丰度降低会增加失眠的发病风险，为失眠的保护因素。
分类： 核科学技术 >> 核科学技术其他学科 提交时间： 2024-05-07
摘要： 智能剥离技术(Smart-Cut)是一种利用离子注入和晶片键合来转移超薄单晶层的技术。在先进微电子系统中，智能剥离技术作为半导体材料异质异构集成的重要技术手段之一，受到了学界和行业的广泛关注。智能剥离技术是在半导体材料表面单一注入或共注入氢、氦离子，并调控注入工艺参数（能量、温度、注量、注量率、注入顺序等），将半导体材料和衬底材料在低温下键合后，再进行退火（温度、时间、速率），使注入层内产生平行表面的微裂纹，从而实现层转移。本论文总结了近二十年第一、二、三、四代半导体智能剥离技术研究进展，分析了微观缺陷和微裂纹生长机制，探究了不同材料的剥离阈值差异原因，为理解和掌握智能剥离技术提供了参考，对利用智能剥离技术制备半导体器件有重要意义。
分类： 核科学技术 >> 核科学技术其他学科 提交时间： 2024-05-06
摘要： 步进电机驱动器是高温汽冷堆核电站吸收球停堆驱动机构机柜的主要设备，采用PWM脉冲宽度调制技术，脉宽调制过程产生的高次谐波分量又反向影响驱动器的工作稳定性和精度，严重时可能引发吸收球误落而影响核电站正常运行，或引发吸收球拒落而影响核安全。通过深入研究PWM脉宽调制产生的干扰的作用机理、传输路径和影响程度，量身定制合适的电抗器和滤波器布置于干扰源传输路径上，可有效阻断干扰传播，抑制干扰的影响程度，同时通过优化机柜布线，采用合适的信号通讯电缆及可靠接地等综合手段，可有效解决驱动器PWM脉宽调制机制对长距离传输的弱电信号的影响，使步进电机稳定运行，提升系统运行可靠性和安全性。
分类： 机械工程 >> 机械制造工艺与设备 提交时间： 2024-05-10
摘要： In this work, the sustainable machining approach is promoted by implementing the dry and minimum quantity lubrication (MQL) cooling conditions in the turning of duplex stainless steel. Initially, the turning experiments were performed under dry as well as MQL conditions and then, the influence of different positions of MQL nozzles on tribological and machining performance of 2205 duplex steel was investigated. The cutting parameters were kept fixed and the performance is evaluated in terms of surface roughness, micro-hardness, energy consumption, tool wear, machined surface microstructure and chips morphology. The results demonstrated that the highest average surface roughness values were obtained under dry conditions, with a value of 2.20 μm while MQL (flank + rake directions) produces the lowest surface roughness value of 1.55 μm with an improvement of 30%. Moreover, dual-jet MQL gives the lowest energy consumption (229 kJ) and tool wear (0.15 mm) with 23.67% and 52.38% enhancement, respectively.
分类： 工程与技术科学 >> 工程数学 提交时间： 2024-05-10
Shoujing Zhang
Tiantian Hou
Qing Qu
Adam Glowacz
Samar M. Alqhtani
Muhammad Irfan
Grzegorz Królczyk
Z Li
摘要： Aiming at the distributed flexible job shop scheduling problem under dual resource constraints considering the influence of workpiece transportation time between factories and machines, a distributed flexible job shop scheduling problem (DFJSP) model with the optimization goal of minimizing completion time is established, and an improved mayfly algorithm (IMA) is proposed to solve it. Firstly, the mayfly position vector is discrete mapped to make it applicable to the scheduling problem. Secondly, three-layer coding rules of process, worker and machine is adopted, in which the factory selection is reflected by machine number, according to the characteristics of the model, a hybrid initialization strategy is designed to improve the population quality and diversity; Thirdly, an active time window decoding strategy considering transportation time is designed for the worker-machine idle time window to improve the local optimization performance of the algorithm; In addition, The improved crossover and mutation operators is designed to expand the global search range of the algorithm. Finally, through simulation experiments, the results of various algorithms are compared to verify the effectiveness of the proposed algorithm for isomorphism and isomerism factories instances.
分类： 光学 >> 量子光学 提交时间： 2023-02-19
摘要： Diffraction gratings with high upward diffraction efficiency and large effective length are required for chip-scale light detection and ranging. In this paper, we propose a diffraction grating based on a multilayer silicon nitride waveguide, which theoretically achieves an upward diffraction efficiency of 92$\%$, a near-field effective length of 376 $\mu m$ and a far-field divergence angle of 0.105$^{\circ}$ at a wavelength of 850 nm. The diffraction grating has a high tolerance to process variations based on Monte Carlo Analysis. When the conditions are $\pm$5$\%$ layer thickness variation, $\pm$50 nm lithographic variation and $\pm$20 nm wavelength drift, more than 71$\%$ of the grating samples have a diffraction efficiency higher than 80$\%$, and 100$\%$ of the samples have an effective length larger than 200 $\mu m$ (corresponding to a far-field divergence <0.2$ ^{\circ}$). Furthermore, the near-field effective length of the grating with an upward diffraction efficiency above 90$\%$ can be adjusted from hundreds of microns to centimeters by changing the etching layer thickness and the grating duty cycle. This diffraction grating has potential application in optical sensing and imaging from visible to near-infrared wavelengths.
分类： 光学 >> 量子光学 提交时间： 2023-02-19
摘要： Electromagnetic spins, including longitudinal and transverse ones, have been playing important roles in light-matter interactions. Here, we formulate a unified equation to uncover the physical origins and topological properties of longitudinal and transverse spins in a generic electromagnetic field. The equation reveals universally that the transverse spin is locked with the kinetic momentum and originated from the transverse inhomogeneities of field, whereas the helix-dependent longitudinal spin orients parallel to the local wavevector. Remarkably, a hidden extraordinary helix-dependent transverse spin possessing helix-dependent spin-momentum locking is discovered and the number of locking states consistent with the nontrivial topological spin Chern number. Furthermore, this spin which determines the inverted helical components is related to the Berry curvature closely. The findings, which are demonstrated experimentally by measuring the three-dimensional spin components in the focusing configuration, will deepen the understanding the underlying physics of spins and open an avenue for chiral quantum optical applications.
分类： 光学 >> 量子光学 提交时间： 2023-02-19
摘要： Polarization vectors of light traveling in a coiled optical fiber rotate around its propagating axis even in the absence of birefringence. This rotation was usually explained due to the Pancharatnam-Berry phase of spin-1 photons. Here, we use a purely geometric method to understand this rotation. We show that similar geometric rotations also exist for twisted light carrying orbital angular momentum (OAM). The corresponding geometric phase can be applied in photonic OAM-state-based quantum computation and quantum sensing.
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