探索一种监测典型草原草场退化的新方法--结合群落样方调查资料和卫星遥感数据（TM）

大范围、实时、准确地监测典型草原地区草场退化或健康状况对于草原生态系统的保育、农牧业的可持续性发展具有非常重要的意义。比起传统的群落学研究方法，遥感技术对于监测大尺度的植被状况具有无可争议的优越性，并且已经被广泛引入监测植被覆盖变化的研究中。本项研究系统地分析、综述了过去用非遥感手段对放牧和草场退化的关注和研究，介绍了遥感技术应用于植被研究的理论基础、主要途径（植被指数）、有关领域的研究进展。特别是本文提出草场退化状况或整体健康状况可以由基干相互独立的层面表示，而过去监测植被变化主要依赖的NDVI等植被指数只能监测草原植被的个别层面（总量层）。 本文以草场放牧退化比较典型的内蒙古锡林河流域为研究对象，在进行了大量的野外样方调查的基础上，提出一种结合群落样方调查和遥感技术的监测草场健康状况的新方法。本文引入主成份分析方法（PCA），从包含12个反映群落各方面信息的变量中提取出3个有特定生态学意义的主成份，并进一步对其进行分析组合，得出一个能比较敏感、全面反映群落健康状况的新指标-草场健康指数（GHI）。 从6波段的植被光谱反射数据中比较理想地提取出2个主成份：可见光因子和红外光因子。表征群落总量、放牧退化的主成份和GHI与样方光谱反射值有相当的相关性，由此得到GHI与可光、红外光因子的回归模型。 应用此模型到卫星遥感数据（TM），得到GHI影像，并与同一数据的NDVI影像作对比研究，发现GHI在反映放牧等人为干扰对草原植被的影响效应方面比NDVI有明显的优点。此外，GHI影像对植被分布格局，特别是斑块结构有更好的显示效果。应用GHI到历史TM数据，对所研究地域的植被覆盖变化、农牧业的变迁模式等进行了定性研究。研究还发现有较长放牧史的过度放牧区的植被类型没有沿牧压梯度的规律性分布，而是呈随机斑块分布模式。

Fabrication of test structures for 4×4 InP/InGaAsP integrated optical matrix

A novel optical switching matrix measuring 1×2 mm2 in size is fabricated. The switching matrix is composed of waveguides, four 1×4 multimode interference (MMI) splitters, 32 total internal refraction mirrors and four 4×1 MMI combiners with the extremely compact size of 1×2 mm2. This integrated device are assessed and loss contribution measured from test structure is presented.

Process development on the monolithic fabrication of an ultra-compact 4×4 optical switch matrix on InP/InGaAsP material

We have fabricated an ultra-compact 4×4 optical matrix on InP/InGaAsP material. 1×4 MMI couplers and TIR mirrors are employed to produce a compact 1×2 mm2 device. A CH4/H2/O2 RIE dry etch process has been used to realize two-level dry etching: deep-etch for both the MMI couplers and the mirrors and shallow-etch for the rest of the routing waveguides. It was found that a metal/dielectric bilayer mask is essential for multi-dry-etch processes and high profile verticality. We have found a Ti intermediate mask for the deep-etch process which is removable by SF6 dry-etch before the following shallow process. Dry-etch removal of the intermediate mask is necessary to protect the deep-etched mirror sidewall.

现代黄河三角洲湿地景观变化及其对水禽生境的影响

本文研究的开展主要源于国家海洋局海洋公益性行业科研专项经费项目“渤海典型区域的海洋多过程数据整合研究”课题支撑。在湿地日益退化丧失的全球背景下，本文选择沉积年代较轻、生态环境比较脆弱，且当前人类活动不断加剧的现代黄河三角洲为研究区，采用1999、2001、2004和2008年的Landsat5 TM遥感影像，选择丹顶鹤和黑嘴鸥为指示物种，结合野外实地调查和历史数据资料的整理和分析，以及黄河三角洲自然保护区对鸟类的监测记录结果，开展现代黄河三角洲湿地景观变化及其对水禽生境的影响研究。 论文的主要研究结果如下： 1、建立了服务于黄河三角洲湿地水禽生境保护的湿地景观分类体系 在系统分析研究区域湿地水禽生活习性和生态分布特征的基础上，从鸟类生境选择的概念出发，建立了服务于黄河三角洲湿地水禽生境保护的湿地景观分类体系。该分类体系一共分为4级，其中，第三级分类系统下天然湿地的划分是从鸟类选择的“大生境”角度出发，即根据区域地表类型，进一步将海洋/海岸湿地和内陆三角洲湿地划分成浅海水域、潮间淤泥滩、潮沟、河口水域、潮间盐沼、河流湿地和沼泽湿地7类。而第四级分类系统下天然湿地的划分则是从鸟类选择的“小生境”（即对水、食物、隐蔽物、干扰等的需求）角度出发，并按照水文和典型植被类型，进一步将天然湿地的三级类型划分为碱蓬沼泽、芦苇沼泽、柽柳灌丛沼泽等33类。 2、系统研究了现代黄河三角洲湿地景观格局的动态变化和影响因素 根据景观生态学理论，选取用于分析的景观格局指数，并从湿地景观类型的组成特征变化、面积变化、形状特征变化、空间配置特征变化四个方面分析在黄河断流前到其恢复正常行水至今的时间里三角洲湿地景观格局的动态变化，研究结果表明：在1999~2008年的9年间，天然湿地构成了现代黄河三角洲景观的主体，约占研究区域景观总面积的65%~75%，决定了该地区湿地的主要结构和功能。但随着人类对土地资源利用方式的不断改变和强度的提高，天然湿地景观呈萎缩退化趋势，9年内共减少338.44 km2，约占研究区景观总面积的8.90%。与此同时，盐田、养殖池塘等人工湿地和耕地等非湿地面积不断扩张，人工湿地面积增加量约为242.08km2，约占研究区景观总面积的6.37%，非湿地面积增加量约为96.36 km2，约占研究区景观总面积的2.53%。从一些重要的景观指数的计算结果来看，研究区域整体景观斑块数量呈增加趋势，平均斑块大小随之减小，景观边界密度大小、聚集度指数也呈下降趋势，表明从1999到2008年研究区域整体景观被边界分割的程度加深，整体景观中的斑块在空间分布上隔离程度加重，开始由大片连续分布向小块离散分布转变，景观的破碎化程度加重。 湿地景观格局变化的驱动机制分析表明，影响研究区湿地景观变化的主要因素包括三个方面，即：黄河水沙条件的驱动力、湿地自身演替驱动力和人为驱动力。在1999~2008年的9年间，黄河虽然恢复正常行水，不再断流，但入海泥沙量的明显减少使得除现行河口处沙嘴继续向海缓慢延伸外，黄河三角洲总体上处于侵蚀状态。湿地自身的演替主要体现在湿地由裸露淤泥质滩涂向发育典型湿地植物群落的顺向演替，以及发育有典型湿地植物群落的湿地向裸露淤泥质滩涂逆向演替两个方面。在1999~2008年间9年里，湿地顺向发育演替面积约130.64 km2，而逆向发育演替面积约为99.51 km2。人类活动一直以来都是影响黄河三角洲湿地景观变化不可忽视的营造力。大规模的滩涂围垦和养殖、农业用地的不断开垦和扩张，以及密集的油田开发活动不仅缩减了原本生长着芦苇茅草等植物的天然湿地资源，而且加重了三角洲湿地景观的破碎程度。 3、在整个研究区域尺度上深刻分析了丹顶鹤和黑嘴鸥潜在生境的适宜性 根据黄河三角洲自然保护区关于鸟类的监测记录资料，在深入分析湿地水禽生活习性和分布特征的基础上，选择丹顶鹤和黑嘴鸥为指示物种，从鸟类生境选择自身的特征出发，确定地表类型、水、食物、隐蔽物和干扰为影响两种鸟类类群进行生境选择的因素，并构建生境适宜性评价模型，在整个研究区域尺度上对两种鸟类类群的潜在生境进行适宜性评价和动态变化分析。研究结果表明，在不考虑居民地、油田作业用地和道路等干扰因子对生境产生的破碎化效应影响时，适宜丹顶鹤和黑嘴鸥生存的生境类型在1999~2008年间占研究区整体景观总面积的比重均在30%以上，其中天然湿地约占适宜生境类型面积的95%，可利用的人工湿地比重极小，但呈缓慢增加趋势，且由于可利用的天然湿地生境类型的逐年减少使得适宜两种鸟类类群的生境类型总面积总体上呈萎缩趋势。在考虑居民地、油田作业用地和道路等干扰因子对生境产生的破碎化效应影响时，适宜丹顶鹤和黑嘴鸥生存的生境类型在1999~2008年间占研究区域整体景观总面积的百分比由之前接近40%下降到20%以下，面积减少量均在600 km2以上。 4、系统分析了研究区湿地景观变化对水禽生境的影响 从研究区湿地景观基质的面积变化、形状和空间邻接关系变化、破碎化等三个方面分析了研究区湿地景观变化对丹顶鹤和黑嘴鸥两种鸟类类群生境的影响，结果表明，湿地景观基质中天然湿地的变化与丹顶鹤、黑嘴鸥适宜生境的大小和空间分布密切相关。在1999~2008年间，随着天然湿地面积的减少，适宜以上两种鸟类类群的生境面积也随之减少，两者呈正相关关系；在1999~2008年间，研究区天然湿地和人工湿地景观基质整体的形状指数均在1.0附近，表明湿地景观基质整体上的边缘效应较小，但建设用地、农林用地等非湿地景观与丹顶鹤和黑嘴鸥适宜生境类型中的主导类型——潮间淤泥滩、潮间盐沼和沼泽湿地等三种景观类型的频繁邻接，对于保护两种鸟类类群十分不利，应积极采取相应的措施加强保护力度；在1999~2008年间，研究区景观整体，以及湿地景观基质结构的破碎化，导致鸟类可利用的天然湿地和人工湿地景观内部斑块之间的连接程度下降，从而使得丹顶鹤、黑嘴

Active-passive 44 SOA-based switch with integrated power monitoring

The first monolithically integrated 44 switch with power monitoring function using on-chip PIN photodiodes is reported. Using 10Gb/s signals, under active power control an IPDR of 12dB for a 1dB power penalty is achieved. © 2012 OSA.

Tm-doped fiber laser mode-locked by graphene-polymer composite

We demonstrate mode-locking of a thulium-doped fiber laser operating at 1.94 μm, using a graphene-polymer based saturable absorber. The laser outputs 3.6 ps pulses, with ∼0.4 nJ energy and an amplitude fluctuation ∼0.5%, at 6.46 MHz. This is a simple, low-cost, stable and convenient laser oscillator for applications where eye-safe and low-photon-energy light sources are required, such as sensing and biomedical diagnostics. © 2012 Optical Society of America.

Carbon nanotubes: carbon nanotube based high resolution holograms (adv. Mater. 44/2012).

By using carbon nanotubes as the smallest possible scattering element, light can be diffracted in a highly controlled manner to produce a 2D image, as reported by Haider Butt and co-workers on page OP331. An array of carbon nanotubes is elegantly patterned to produce a high resolution hologram. In response to incident light on the hologram, a high contrast and wide field of view "CAMBRIDGE" image is produced.

Demonstration of cascaded operation of active-passive integrated 4×4 SOA switches with on-chip monitoring for power control and energy consumption optimization

Cascaded 4×4 SOA switches with on-chip power monitoring exhibit potential for lowpower 16×16 integrated switches. Cascaded operation at 10Gbit/s with an IPDR of 8.5dB and 79% lower power consumption than equivalent all-active switches is reported © 2013 OSA.