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測定土的抗剪強度是定量計算土壤流失量以及合理利用與管理土地資源的重要前提條件之一。原位測定坡面表層土壤抗剪強度的方法不僅能夠實現原位、原狀條件下測定，而且考慮了順坡剪切方向與土壤剪切面位置的影響，是一種更加科學、客觀、準確的測定方法。該方法應用條件寬泛，所用設備儀器重量輕、尺寸小、安全穩定、成本低廉，操作簡單易行，極具推廣應用價值。

發明了一種能減輕農業面源污染的排水溝過水堰。其特征是：過水堰由砂石過濾層、組合式污水生態凈化裝置和透水混凝土堰組成，組合式污水生態凈化裝置設置在砂石過濾層與透水混凝土堰之間，其中組合式污水生態凈化裝置由生物濾床和固著藻類反應槽組成。砂石過濾層設置在過水堰迎水面的首端，過水堰設置在排水溝的過流斷面內，過水堰的高度與排水溝日常水位高程相等。

本發明公開了一種紅外大景深面陣成像探測芯片，包括面陣紅外折射微透鏡、面陣非制冷紅外探測器和驅控預處理模塊。面陣非制冷紅外探測器位于面陣紅外折射微透鏡的焦面處，包括多個陣列分布的子面陣非制冷紅外探測器。每個子面陣非制冷紅外探測器包括數量和排布方式相同的多個陣列分布的光敏元，面陣紅外折射微透鏡包括多個陣列分布的單元紅外折射微透鏡，每單元紅外折射微透鏡與一個子面陣非制冷紅外探測器對應。本發明的紅外大景深面陣成像探測芯

對相變過程接觸面瞬時溫度分布的非接觸式全域測量，有助于掌握相變過程的溫度分布特征和傳熱特性。 目前，常見的非接觸式、全域測溫方法是紅外測溫技術，但存在儀器測試段需要由紅外輻射能夠穿透的特殊材料制作，并且空間分辨率低、易受環境輻射影響、價格昂貴等缺點。項目組采用溫敏漆測溫技術開發相變過程接觸面瞬時溫度分布測量系統。溫敏漆測溫基于熒光的溫度猝滅機理，以探針分子作為光學傳感器，當探針分子收到一定波長的光激發后，會發射出特定波長的熒光，探針分子的發光量子效率隨溫度升高而降低。通過CCD相機配合發射波長的濾光片，捕獲到的發光強度與溫度有關，通過測量發光強度可以實現對表面溫度的瞬時全域測量。

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近日，北京大學物理學院馬仁敏研究員課題組實驗發現了拓撲能帶反轉光場限制效應，將拓撲態的利用由拓撲邊緣態擴展至拓撲體態，并基于此實現了一種高性能的拓撲體態激光器。這種新型激光器具有垂直出射、高方向性、小體積、低閾值、窄線寬、單橫模、單縱模和高邊模抑制比等優異特性。相關工作被《Nature Nanotechnology》雜志以標題 “A high-performance topological bulk laser based on band-inversion-induced reflection” 進行長文報道。 激光器的發明加深了人們對光與物質相互作用的認識，并對現代科學與技術的發展起到了巨大的推動作用。至激光器發明以來，激光微型化始終是一個重要的研究方向。半導體激光器因為易于電泵浦和規模生產與集成等優點，是激光微型化的首要選擇。經過幾十年的發展，半導體激光器的微型化已經取得了巨大的成就。尤其是具有垂直出射特性的垂直腔面發射激光器（VCSEL），目前已有數以百億計的該型激光器被廣泛應用于數據通訊、激光雷達、人臉識別、數據存儲與醫療手術等領域。圖1：拓撲體態激光器原理和示意圖。(a) 用于構造能帶反轉的拓撲態和拓撲平庸態光子晶體示意圖。(b) 實驗中發現能帶反轉可用來實現光場的反射和限制。(c) 垂直發射拓撲體態激光器示意圖。拓撲體態激光器出射方向垂直于光學腔反饋平面。 馬仁敏研究員與合作者提出并實現了一種新型垂直發射激光器—拓撲體態激光器。這種新型激光器直徑只有數微米，具有良好的垂直發射方向性, 窄線寬，單橫模、單縱模，能夠在室溫下以千瓦每平方厘米閾值穩定工作，單模輸出邊模抑制比超過36 dB。這些性能與商業化激光二極管相當，根據IEEE以及相關工業標準，指標滿足多數應用領域需求。 該類激光器的實現有賴于實驗中發現的一種新型光反射和限制機制：能帶反轉光場限制效應。圖1給出了能帶反轉光場限制效應和基于其實現拓撲體態激光器的原理和示意圖：實驗中首先通過對二維光子晶體進行變形操作，分別獲得了具有拓撲態和拓撲平庸態的能帶結構；相較于拓撲平庸態，拓撲態的光子晶體能帶結構中發生偶極子和四極子能帶間的能量反轉；實驗和理論計算發現頻率靠近能帶邊緣的光場雖然在拓撲態和拓撲平庸態中都可以自由傳播，但是在兩者的界面處會發生能帶反轉引起的光場發射；該能帶反轉引起的光場反射和限制效應僅發生在布里淵區中心附近，越靠近布里淵區中心，光場反射和限制越有效，使得利用該類型反射機制構建的拓撲體態激光器具有單橫模、單縱模、面內反饋、垂直出射等優異特性。圖2：拓撲體態激光器件與性能。(a-b) 拓撲體態激光器諧振腔（a）和拓撲界面處（b）的電鏡圖。（c）隨功率變化的光譜。（d）激射光譜。（e）激射實空間近場分布。（f）激射角分辨遠場分布。 能帶反轉光場反射和限制效應為激光物理提供了一種新穎的激光模式選擇和出射光場調控機制。基于該原理構建的新型拓撲激光器各項性能均達到了可商業化應用的水平（圖2）。新的光場反射和限制機制將拓撲態的利用由拓撲邊緣態擴展至拓撲體態，同時該原理可以拓展到電子學、聲學和聲子學等領域。 該工作發表于Nature Nanotechnology (DOI: 10.1038/s41565-019-0584-x)，馬仁敏研究員為論文通訊作者；北京大學博士后邵增凱、博士生陳華洲和王所為共同第一作者；其他作者包括北京大學博士生冒芯蕊、楊振乾、訪問學生王少雷，以及日本國立材料研究所教授胡曉，學生王星翔。這項工作得到國家自然科學基金委、科技部、北京市自然科學基金、人工微結構和介觀物理國家重點實驗室、量子物質科學協同創新中心等的支持。

激光發射的光打到被測工件的表面，散射回來的光被透鏡匯聚到光電接收器上。被測物體的位置發生變化時，光電接收器上光點的位置也會發生變化，由此檢測到物體位置的變化。現已開發兩種，分別成功應用于靜態測量和動態測量。 主要功能和技術指標： 非接觸式測量，適用于任何非鏡面的粗糙表面物體的檢測；測量范圍可以根據用戶要求選擇，從10mm~200mm；測量誤差小于0.5%。 傳感器目前已成功應用于輪對幾何參數自動測量系統、非接觸式靜態軌道測量小車、軌檢車等。已制造100套以上。

一、成果簡介： 激光平地控制技術設備除了應用于 北方旱田平整外，還可用于水田平整，能夠有效地改善水田表面微地形，提高水田土地平整度。該設備可適合我國南部、東南部等有大面積水稻種植區的地區，一般用于水田(直播或者插秧)種植前的土地平整作業。 本研究成果的核心技術設備是30cm激光接收器，更適合于水田地勢波動較大的情況。本研究成果包括激光發射器、激光接收器和高程控制器。由接收器負責接收由激光發射器發射的激光信號，通過光電轉換將