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長久以來，物理學(xué)家和化學(xué)家都夢想著可以從實(shí)驗(yàn)中對分子軌道進(jìn)行成像研究，從而直接探索原子、分子或新型納米結(jié)構(gòu)的電學(xué)、光學(xué)和化學(xué)特性。在分子體系中，最高占據(jù)分子軌道（HOMO）和未占據(jù)分子軌道（LUMO）統(tǒng)稱為“前線軌道”，它們決定著分子的電子得失和轉(zhuǎn)移能力，進(jìn)而決定分子間反應(yīng)的空間取向等重要性質(zhì)。確定分子軌道特性主要有飛秒激光光譜學(xué)和掃描探針顯微鏡等方法，這些方法引起了研究人員的廣泛興趣，但有局限性。例如，基于超短激光脈沖驅(qū)動的分子高次諧波輻射只限于研究簡單的氣體分子，基于掃描...

算力、算法和數(shù)據(jù)：人工智能發(fā)展的“三駕馬車”以深度學(xué)習(xí)為核心的人工智能正在推動人類社會向著智能時(shí)代不斷邁進(jìn)，而算力、算法和數(shù)據(jù)則是驅(qū)動人工智能發(fā)展的“三駕馬車”。其中，因芯片制程不斷逼近其物理極限，傳統(tǒng)電子計(jì)算的算力供給能力與人工智能催生出的巨大算力缺口之間的失配越來越大，這意味著我們亟需尋找新的算力增長點(diǎn)以滿足智能時(shí)代的海量算力需求。由于深度學(xué)習(xí)中80%以上的計(jì)算都是矩陣-矩陣乘加運(yùn)算[1]，而矩陣計(jì)算在傳統(tǒng)馮·諾伊曼型計(jì)算系統(tǒng)中運(yùn)行會產(chǎn)生龐大的數(shù)據(jù)訪存需求，這將導(dǎo)致計(jì)算能...

一、引言高強(qiáng)度飛秒激光在介質(zhì)中傳輸時(shí)，在多種非線性效應(yīng)的共同作用下，可以克服衍射極限進(jìn)行自引導(dǎo)傳輸，并產(chǎn)生等離子體通道。這一現(xiàn)象被稱為飛秒激光成絲。憑借鉗制光強(qiáng)高、傳輸距離遠(yuǎn)、可在復(fù)雜大氣環(huán)境中穿行的優(yōu)勢，飛秒激光成絲在遠(yuǎn)程大氣污染監(jiān)測方面展現(xiàn)出巨大的優(yōu)勢。光絲激光雷達(dá)技術(shù)可以實(shí)現(xiàn)大氣多物態(tài)、多組分同步監(jiān)測，包括對金屬、鹽氣溶膠、氣體、液體、生物成分等的監(jiān)測，有望彌補(bǔ)傳統(tǒng)大氣污染探測激光雷達(dá)的不足。面向大氣污染遠(yuǎn)程探測的應(yīng)用需求，提高探測信號的強(qiáng)度及信噪比對光絲激光雷達(dá)技術(shù)發(fā)...

如何獲得高質(zhì)量、高精度的激光是激光技術(shù)基礎(chǔ)研究和應(yīng)用研究中廣受關(guān)注的課題，而人工智能算法正是實(shí)現(xiàn)激光光束質(zhì)量預(yù)測和調(diào)控的有效手段。針對現(xiàn)有簡單仿真模型對復(fù)雜光學(xué)系統(tǒng)預(yù)測能力不足的問題，哈爾濱工業(yè)大學(xué)劉國棟團(tuán)隊(duì)將深度神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)與Frantz-Nodvik方程相結(jié)合，提出了一種優(yōu)于傳統(tǒng)擬合方法的大功率ICF激光系統(tǒng)中主放大器輸出能量預(yù)測新方法（圖1）。國防科技大學(xué)周樸團(tuán)隊(duì)不僅利用深度學(xué)習(xí)技術(shù)實(shí)現(xiàn)了少模光纖激光器光束傳播因子M2的準(zhǔn)確預(yù)測，還通過深度學(xué)習(xí)網(wǎng)絡(luò)補(bǔ)償和優(yōu)化算法消除了高功率...

研究背景高功率飛秒激光在太赫茲產(chǎn)生、阿秒脈沖產(chǎn)生和光學(xué)頻率梳等科研領(lǐng)域和工業(yè)領(lǐng)域有著重大應(yīng)用價(jià)值。基于傳統(tǒng)塊狀增益介質(zhì)的鎖模激光器在高功率下受到熱透鏡效應(yīng)的限制，目前輸出的最大功率在20W左右。薄片激光器利用多通泵浦結(jié)構(gòu)，將泵浦光多次反射至厚度為百微米量級的片狀增益介質(zhì)上，以實(shí)現(xiàn)高效率的泵浦吸收。極薄的增益介質(zhì)結(jié)合背向冷卻技術(shù)，大大減小了熱透鏡效應(yīng)與非線性效應(yīng)的影響，可實(shí)現(xiàn)更高功率的飛秒脈沖輸出。結(jié)合克爾透鏡鎖模技術(shù)的薄片振蕩器，是目前獲取脈沖寬度為百飛秒量級的高平均功率激光...

研究背景正如沒有相同的兩片葉子一樣，世界上也沒有一模一樣的兩個(gè)細(xì)胞。細(xì)胞作為生命的最小單位，承載著許多絢麗生命現(xiàn)象的發(fā)生。每個(gè)細(xì)胞都是無二的，異質(zhì)性是細(xì)胞的天然特性之一，看似相同的一群細(xì)胞，其內(nèi)部有可能存在著本質(zhì)的差別。研究單個(gè)細(xì)胞可以很好的認(rèn)識到細(xì)胞異質(zhì)性，更好的對疾病進(jìn)行解讀。單細(xì)胞分析對細(xì)胞異質(zhì)學(xué)、遺傳代謝、基因工程領(lǐng)域及毒性檢測方面的研究具有重要意義，而單細(xì)胞分析的前提是捕獲單個(gè)細(xì)胞并形成單細(xì)胞陣列。目前，常用的細(xì)胞捕獲方法大多數(shù)與微流控技術(shù)相結(jié)合，主要包括單光束激光...

研究背景光電探測器是一類具有代表性的光電器件，可根據(jù)各種原理將光信號轉(zhuǎn)換為電信號，在高速光通信、航空航天、深空探測、環(huán)境監(jiān)測等領(lǐng)域具有廣泛應(yīng)用。根據(jù)光電探測器的工作波長，分為寬帶光電探測器和窄帶光電探測器。寬帶光電探測器波長范圍覆蓋紫外，紅外和可見光區(qū)域，主要應(yīng)用在多色光探測和成像方面，窄帶光電探測器可用于光學(xué)成像、通信和生物傳感等方面。金屬納米顆粒的表面等離激元共振效應(yīng)（SPR）是由入射電磁波誘導(dǎo)金屬納米顆粒共振產(chǎn)生的，對入射波長敏感性高，基于金屬納米顆粒的鈣鈦礦光電探測器...

研究背景雙光子激光直寫是一種新興的微納加工手段。該技術(shù)利用飛秒激光使光刻膠在激光焦點(diǎn)位置發(fā)生雙光子聚合，特征尺寸可達(dá)百納米級，結(jié)合壓電位移臺或激光掃描器件可實(shí)現(xiàn)高精度任意三維結(jié)構(gòu)制備。目前，該技術(shù)已被廣泛應(yīng)用在微納光學(xué)、材料、生命科學(xué)、微流控、微機(jī)械、集成光學(xué)等多個(gè)重要領(lǐng)域。多光束并行刻寫技術(shù)可有效提升刻寫速度，是雙光子激光直寫技術(shù)進(jìn)一步提升與發(fā)展的重要途經(jīng)，有望實(shí)現(xiàn)高精度、大尺寸結(jié)構(gòu)的高速加工。然而目前的并行刻寫技術(shù)在產(chǎn)生方式、刻寫策略以及拼接精度方面還有不少問題，需要不斷...