成果简介： 现代化奶牛养殖业中奶牛场污粪回收一直是制约奶牛养殖业发展的关键技术之一，特别是大型奶牛养殖场，每天奶牛的污粪回收问题十分突出。本设备是国家十一五支撑计划---“奶牛场粪污回收系统技术与设备”的研究成果之一，它是自主创新设计的一种新型奶牛场污粪回收设备，主要由动力驱动系统、钢丝绳传动系统、刮粪板系统、驱动奶牛离开粪道机构等部分组成。该清粪机设备的主要特点：设备清粪效率高，整机结构简单，制造工艺性好，使用和维修方便；动力驱动系统，原理新颖、结

本发明提供一种流场实时精确测量系统及方法。系统，包括示 踪粒子发生器、图像处理子系统和 PIV 测量子系统，示踪粒子发生器设置在待测流场上游，图像处理子系统采集流场中示踪粒子图像，传 递给 PIV 测量子系统。方法，根据前一次测量，计算空间分辨率调整 信息和时间分辨率调整信息，调整查询窗口参数和图像采集速度，在 后一次测量时，根据调整后的图像采集速度采集流场粒子图像，对该 幅图像和上幅图像，采用调整后的查询窗口参数，通过粒子图像测速 方法获得当前全流场速度矢量。本发明提供的流场实时精确测量系统 及方

一种流场图像预处理方法及其系统，属于图像预处理方法及装 置，针对目前流场测量中预处理占据时间较长的问题，提高流场图像 预处理效率。本发明的流场图像预处理方法包括均值化步骤、图像拉·113·伸步骤、噪声判断步骤、去除固定噪声步骤、构造二值化均值图像步 骤和掩模操作步骤。本发明的流场图像预处理系统，包括输入以太网 口、以太网输入控制芯片、数字信号处理器、同步动态随机存储器、 动态存储芯片、带电可擦可编程只读存储器、输出以太网口及以太网 输出控制芯片。本发明体积和功耗均较小，能

自由物理空间中实现空气悬浮3D显示一直是人们的梦想，曾无 数次出现在科幻片中，高质量的3D空气悬浮成像是3D显示技术实现 的难点也是科学家孜孜以求的目标。市场现有的空气成像技术方 案，均有亮度低、分辨率低、尺寸小、离屏距离小、观看眩晕等问 题，不能提供逼真舒适的视觉体验。 班度科技通过创造性地提出“空间光场积分”原理，模拟真实3D 场景的漫散射光场分布方式，控制携带信息的光在空间交汇融合形 成实像散射光分布，利用逆向光线追迹的方法积分计算得到光学模 组面型分布，进而完成光线在自由空间中的重聚焦，突破了离屏深 度、观看视角、悬浮图像的空间分辨率等“卡脖子”技术瓶颈。可实 现直接和悬浮在空气中的3D影像进行交互，可将3D场景直接推送到 空中，实现多层次空间的构建及呈现，提高观看者的认知和分析能 力，并带来前所未有极富冲击力的视觉体验。同时，这种成像方式 由于打通了虚拟与真实场域的界限实现了完整融合，符合人的认知 习惯的平滑过渡，更容易被受众接受并由此产生自发交互行为，带 来全新的交互方式。

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近日，北京大学物理学院马仁敏研究员课题组实验发现了拓扑能带反转光场限制效应，将拓扑态的利用由拓扑边缘态扩展至拓扑体态，并基于此实现了一种高性能的拓扑体态激光器。这种新型激光器具有垂直出射、高方向性、小体积、低阈值、窄线宽、单横模、单纵模和高边模抑制比等优异特性。相关工作被《Nature Nanotechnology》杂志以标题 “A high-performance topological bulk laser based on band-inversion-induced reflection” 进行长文报道。 激光器的发明加深了人们对光与物质相互作用的认识，并对现代科学与技术的发展起到了巨大的推动作用。至激光器发明以来，激光微型化始终是一个重要的研究方向。半导体激光器因为易于电泵浦和规模生产与集成等优点，是激光微型化的首要选择。经过几十年的发展，半导体激光器的微型化已经取得了巨大的成就。尤其是具有垂直出射特性的垂直腔面发射激光器（VCSEL），目前已有数以百亿计的该型激光器被广泛应用于数据通讯、激光雷达、人脸识别、数据存储与医疗手术等领域。图1：拓扑体态激光器原理和示意图。(a) 用于构造能带反转的拓扑态和拓扑平庸态光子晶体示意图。(b) 实验中发现能带反转可用来实现光场的反射和限制。(c) 垂直发射拓扑体态激光器示意图。拓扑体态激光器出射方向垂直于光学腔反馈平面。 马仁敏研究员与合作者提出并实现了一种新型垂直发射激光器—拓扑体态激光器。这种新型激光器直径只有数微米，具有良好的垂直发射方向性, 窄线宽，单横模、单纵模，能够在室温下以千瓦每平方厘米阈值稳定工作，单模输出边模抑制比超过36 dB。这些性能与商业化激光二极管相当，根据IEEE以及相关工业标准，指标满足多数应用领域需求。 该类激光器的实现有赖于实验中发现的一种新型光反射和限制机制：能带反转光场限制效应。图1给出了能带反转光场限制效应和基于其实现拓扑体态激光器的原理和示意图：实验中首先通过对二维光子晶体进行变形操作，分别获得了具有拓扑态和拓扑平庸态的能带结构；相较于拓扑平庸态，拓扑态的光子晶体能带结构中发生偶极子和四极子能带间的能量反转；实验和理论计算发现频率靠近能带边缘的光场虽然在拓扑态和拓扑平庸态中都可以自由传播，但是在两者的界面处会发生能带反转引起的光场发射；该能带反转引起的光场反射和限制效应仅发生在布里渊区中心附近，越靠近布里渊区中心，光场反射和限制越有效，使得利用该类型反射机制构建的拓扑体态激光器具有单横模、单纵模、面内反馈、垂直出射等优异特性。图2：拓扑体态激光器件与性能。(a-b) 拓扑体态激光器谐振腔（a）和拓扑界面处（b）的电镜图。（c）随功率变化的光谱。（d）激射光谱。（e）激射实空间近场分布。（f）激射角分辨远场分布。 能带反转光场反射和限制效应为激光物理提供了一种新颖的激光模式选择和出射光场调控机制。基于该原理构建的新型拓扑激光器各项性能均达到了可商业化应用的水平（图2）。新的光场反射和限制机制将拓扑态的利用由拓扑边缘态扩展至拓扑体态，同时该原理可以拓展到电子学、声学和声子学等领域。 该工作发表于Nature Nanotechnology (DOI: 10.1038/s41565-019-0584-x)，马仁敏研究员为论文通讯作者；北京大学博士后邵增凯、博士生陈华洲和王所为共同第一作者；其他作者包括北京大学博士生冒芯蕊、杨振乾、访问学生王少雷，以及日本国立材料研究所教授胡晓，学生王星翔。这项工作得到国家自然科学基金委、科技部、北京市自然科学基金、人工微结构和介观物理国家重点实验室、量子物质科学协同创新中心等的支持。

激光发射的光打到被测工件的表面，散射回来的光被透镜汇聚到光电接收器上。被测物体的位置发生变化时，光电接收器上光点的位置也会发生变化，由此检测到物体位置的变化。现已开发两种，分别成功应用于静态测量和动态测量。 主要功能和技术指标： 非接触式测量，适用于任何非镜面的粗糙表面物体的检测；测量范围可以根据用户要求选择，从10mm~200mm；测量误差小于0.5%。 传感器目前已成功应用于轮对几何参数自动测量系统、非接触式静态轨道测量小车、轨检车等。已制造100套以上。

一、成果简介： 激光平地控制技术设备除了应用于 北方旱田平整外，还可用于水田平整，能够有效地改善水田表面微地形，提高水田土地平整度。该设备可适合我国南部、东南部等有大面积水稻种植区的地区，一般用于水田(直播或者插秧)种植前的土地平整作业。 本研究成果的核心技术设备是30cm激光接收器，更适合于水田地势波动较大的情况。本研究成果包括激光发射器、激光接收器和高程控制器。由接收器负责接收由激光发射器发射的激光信号，通过光电转换将