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基于全局拟合的多普勒差分干涉仪成像漂移检测方法

文镇清，李娟，郝雄波，畅晨光，李洪波，左浩璞，傅頔，冯玉涛

物理学报, 2025, 74(8):084201

doi：10.7498/aps.74.20250027

cstr：32037.14.aps.74.20250027

大气风场在全球气候研究和空间探测中具有重要作用，多普勒差分干涉仪作为新型被动测风干涉仪，其通过测量大气气辉谱线的多普勒频移引起的相位变化量来反演大气风速，但环境温度波动会导致像面相对于干涉仪发生漂移，从而影响风场测量结果。本文提出一种在光栅上刻蚀周期性刻槽，并对其成像图案进行建模与全局拟合以实现高精度成像漂移检测的方法。对刻槽图像的信噪比及模型参数拟合误差对检测结果的影响进行仿真分析，结果表明，图像信噪比、刻槽数量拟合精度与刻槽宽度拟合精度是影响检测精度的关键因素，而刻槽图像边缘的平滑度的拟合精度对检测结果影响较小。在近红外多普勒差分干涉仪的热稳定实验中，通过对实验所测数据人为施加漂移量，并进行成像漂移监测，结果表明该方法能够实现9.96 nm的检测精度。此外，经成像漂移校正后的干涉图相位的局部振荡显著减弱，表明该方法能有效检测与校正成像漂移，显著提升干涉图像相位稳定性，为高精度风速测量提供了可靠保障。

图1  DASH原理图，右下角为干涉图(顶部为刻槽图像)

同行评价

论文以分段拟合的方法对多普勒差分干涉仪图像中刻槽图案进行了高精度的边缘检测，并以刻槽边缘的亚像元位置作为依据，监测工作环境温度变化时干涉像面的热漂移。其中，热漂移包含干涉仪组件和成像组件热变化导致的干涉条纹像面漂移。论文研究对高精度风场探测具有重要的研究意义和应用价值。

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光诱导磁子态调控的宽频带非互易传输

陈志坚，赵恺欣，王辰笑，魏纯可，姚碧霂

物理学报, 2025, 74(8):087501

doi：10.7498/aps.74.20241666

cstr：32037.14.aps.74.20241666

本研究提出了一种通过引入多个调制泵浦信号来灵活调控微波非互易隔离带的方法，从而将常规的单模式的磁子非互易传输拓展到了宽频调节的范畴。具体地，本研究通过在腔磁子系统中激发多个光诱导磁子态，并使其与连续域束缚态发生强耦合，形成多个杂化模式，实现了对非互易通道数量和隔离区域的精确控制。该方法无需依赖静磁场调节，能够实现独立的多通道非互易隔离带，以及泵浦可调的带通和带阻隔离，而不依赖于对系统的重构。这显著提升了非互易频带的调节能力和系统的灵活性，为开发多通道、可调谐的非互易器件在信息处理中的应用奠定了技术基础。

图1 (a)，(b) 测量的带通隔离器的输入泵浦信号的时域和频域图像；(c)，(d) 测量的带阻隔离器的输入泵浦信号的时域和频域图像；(e)红色非互易带区域为带通区域，灰色部分为带阻区域

同行评价

文章提出了一种通过引入多个调制泵浦信号来灵活控制微波非互易隔离带的方法，将传统的单模磁子非互易传输扩展到宽带可调制的范围。这种方法实现了独立的多通道非互易隔离带和可调谐的带通/带阻隔离，大大增强了非互易带和系统灵活性的可调性，为开发多通道、可调非互易器件用于信息处理应用奠定了一定技术基础。

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基于变分自编码器的伽马单中子出射反应截面 实验数据离群点研究

谢金辰，陶曦，续瑞瑞，田源，邢康，葛智刚，牛一斐

物理学报, 2025, 74(8):082501

doi：10.7498/aps.74.20241775

cstr：32037.14.aps.74.20241775

伽马单中子出射反应截面是核工程输运计算中的重要参数，部分核素(γ，n)的反应测量因来自不同实验室而分歧明显。本文基于变分自编码器方法，针对原子核质量数在29—207区域的伽马单中子出射反应截面实验测量数据进行分析，有效识别多家测量之间的离群点。首先，研究变分自编码器方法，建立伽马单中子光核测量数据离群点识别网络；其次，对²⁹Si，⁵⁴Fe，⁶³Cu，¹⁴¹Pr，¹⁸¹Ta，²⁰⁶Pb和²⁰⁷Pb 的29家多能点测量数据进行离群点识别；最后，计算离群点识别前后的实验数据与国际原子能机构光核评价数据库(IAEA-2019-PD)评价值之间的偏差，检测变分自编码器的分析效果。研究表明，变分自编码器方法可以有效识别(γ，n)反应实验测量离群点，其中⁵⁴Fe，⁶³Cu，¹⁸¹Ta，²⁰⁶Pb和²⁰⁷Pb的伽马单中子出射反应截面与IAEA-2019-PD评价结果一致性更高，验证了该方法在核数据研究中的应用潜力。

图1 ²⁹Si，⁵⁴Fe，⁶³Cu，¹⁴¹Pr，¹⁸¹Ta，²⁰⁶Pb和²⁰⁷Pb的光中子反应截面分布，包括不同家实验数据(散点)和评价数据库IAEA-2019评估结果(黑色虚线). 黄色区域为所有实验测量的公共能量范围，红色数据点属于最大成员簇之外的离群数据，蓝色数据为最大成员簇之内的正常数据. 其中¹⁴¹Pr给出了9—13 MeV的放大图

同行评价

本文基于变分自编码器方法，对伽马单中子出射反应截面实验测量数据进行分析，有效识别了多家测量之间的离群点。研究表明，对多数原子核，排除离群点后得到的数据与对应的IAEA-2019评价数据更为一致，由此验证了变分自编码器方法在核数据实验信息离群点识别领域的有效性。本文具有较高科学价值，对核数据研究具有重要意义。

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Fe_73.5Si_13.5B₉Cu₁Nb₃非晶合金的高温氧化和晶化机理

张响，宋英杰，刘海顺，熊翔，杨卫明，韩陈康

物理学报, 2025, 74(8):088101

doi：10.7498/aps.74.20250112

cstr：32037.14.aps.74.20250112

铁基非晶合金具有高的饱和磁感应强度及低的矫顽力和损耗，是高频变压器和扼流圈铁芯等器件的理想材料。然而，该类合金晶化温度低并容易氧化，其在高温环境中的应用受到限制。铜和铌的添加可抑制晶核长大、提高热稳定性，但对合金的高温抗氧化性能及结构演化的影响尚不明确。本文利用静态空气氧化实验研究了Fe_73.5Si_13.5B₉Cu₁Nb₃非晶合金高温氧化后微纳尺度结构的演变及其对合金性能的影响。微纳结构演化揭示硅和铌在650 ℃氧化过程中快速扩散至氧化区域并形成致密氧化层，进而阻碍氧元素向合金内部扩散；合金内部则形成以铁元素为主的α-Fe(Si)相，其晶粒尺寸随着氧化时间而缓慢长大。热动力学行为表明氧化过程中硅和铌的偏析能提高合金体系热力学稳定性，抑制晶化过程中形成多种金属间化合物。磁滞回线结果表明，经650 ℃氧化后，合金的饱和磁感应强度保持不变；同时，氧化时间为5 min时，矫顽力约为0.3 Oe，氧化时间延长至0.5 h后，矫顽力逐渐增大至61 Oe。

图1  淬态和经650 ℃氧化后Fe_73.5Si_13.5B₉Cu₁Nb₃合金的DSC曲线

同行评价

文章研究了Fe_73.5Si_13.5B₉Cu₁Nb₃非晶合金高温氧化后微纳尺度结构的演变及对其磁学性能的影响，实验手段先进，数据充分，具有重要的研究和应用价值。

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融合注意力机制的卷积网络单像素成像

王翔，周义深，张轩阁，陈希浩

物理学报, 2025, 74(8):084202

doi：10.7498/aps.74.20250010

cstr：32037.14.aps.74.20250010

提出了一种基于物理驱动的融合注意力机制的新型卷积网络单像素成像方法。通过将结合通道与空间注意力机制的模块集成到一个随机初始化的卷积网络中，利用单像素成像的物理模型约束网络，实现了高质量的图像重建。具体来说，将空间与通道两个维度的注意力机制集成为一个模块，引入到多尺度U-net卷积网络的各层中，通过这种方式，不仅可以利用注意力机制在三维数据立方中提供的关键权重信息，还充分结合了U-net网络在不同空间频率下强大的特征提取能力。这一创新方法能够有效捕捉图像细节，抑制背景噪声，提升图像重建质量。实验结果表明，针对低采样率条件下的图像重建，与传统非预训练网络相比，融合注意力机制的方案不仅在直观上图像细节重建得更好，而且在定量的评价指标(如峰值信噪比和结构相似性)上均表现出显著优势，验证了其在单像素成像中的有效性与应用前景。

图1 融合注意力机制的U-net卷积神经网络结构示意图 (a) U-net结构的卷积网络；(b) CBAM模块结构总览；(c)空间注意力机制模块；(d)通道注意力机制模块

同行评价

作者提出了一种具有创新性和实用性的单像素成像方法，证明了注意力机制在改善图像重建质量方面的有效性。同时，这项研究有望促进该领域的发展，为低采样率场景下的高质量成像提供稳定且高效的解决方案。

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《物理学报》2025年第8期全文链接：

https://wulixb.iphy.ac.cn/custom/2025/8

《物理学报》2020—2025年电子期刊，点击下图即可阅读。