作者单位
摘要
1 青岛理工大学山东增材制造工程技术研究中心,山东 青岛 266520
2 西北工业大学分析测试中心,陕西 西安 710072
3 西北工业大学凝固技术国家重点实验室,陕西 西安 710072
4 沈阳航空航天大学机电工程学院,辽宁 沈阳 110136
研究了DD6镍基单晶高温合金在不同功率下重熔区内部杂晶的形成机制。碳化物的形成导致固液界面塌陷,进而诱导杂晶的形成;熔池顶部杂晶的产生主要与温度梯度、固液界面的迁移速率有关。激光功率升高导致温度梯度降低,进而诱导柱状晶向等轴晶转变(CET);转向枝晶交汇处杂晶的产生是由枝晶交汇处的温度梯度比其他地方小以及温度梯度方向改变引起的。热应力数值模拟结果表明:低激光功率下的热输入可以有效提高温度梯度并有效降低残余应力水平,有利于抑制单晶修复过程中杂晶的形成。该研究可为单晶修复过程中杂晶的抑制提供理论和实验支撑。
镍基单晶高温合金 杂晶 单晶修复 激光重熔 
中国激光
2024, 51(10): 1002320
作者单位
摘要
1 沈阳航空航天大学机电工程学院,辽宁 沈阳 110136
2 沈阳航空航天大学航空制造工艺数字化国防重点学科实验室,辽宁 沈阳 110136
在对K4169合金母材进行修复前采用不同的工艺进行热处理,以获取两类不同的显微组织,然后对比分析了母材的显微组织分和力学性能,并系统研究了修复试样热影响区液化裂纹的敏感性和产生机制。研究结果显示:在均匀化固溶时效条件下,母材主要由Laves相、δ相以及碳化物组成,修复试样母材与热影响区的平均显微硬度分别为220 HV和210 HV,修复试样的抗拉强度、屈服强度和延伸率分别为870.7 MPa、618.9 MPa和7.7%,断裂位置位于母材。在均匀化热等静压固溶时效条件下,母材主要由δ相以及碳化物组成;修复试样中存在裂纹,裂纹分布在母材一侧,横截面上裂纹的平均长度可达0.68 mm,最大裂纹长度为0.72 mm;热影响区液化裂纹的发生与母材的组织成分、晶粒度密切相关。相较之下,均匀化热等静压固溶时效合金修复试样母材与热影响区的平均硬度都较低,分别为210 HV和200 HV,Laves相和δ相的含量对母材和热影响区的显微硬度均有影响,抗拉强度和屈服强度分别降低了20.3%和38.4%,但延伸率有所升高,断裂位置在热影响区。两种试样都未断在修复区,这是因为修复区的晶粒更细,产生了细晶强化作用。
激光技术 激光沉积修复 K4169合金 修复前热处理 开裂机理 力学性能 
中国激光
2024, 51(10): 1002322
作者单位
摘要
1 沈阳航空航天大学机电工程学院,辽宁 沈阳 110136
2 沈阳航空航天大学航空制造工艺数字化国防重点学科实验室,辽宁 沈阳 110136
3 航空工业沈阳飞机设计研究所,辽宁 沈阳 110035
为进一步提高铝基复合材料的强度与韧性,避免强韧性倒置关系,通过在铝基体中加入不同体积分数与尺寸的钛合金骨架结构,制备出强韧性可调控的仿竹纤维Al-Ti复合结构。研究发现:钛合金强化骨架与铝合金基体界面间发生了扩散反应,形成了致密的冶金结合,界面内析出相为钛铝金属间化合物。与传统铝基复材相比,复合结构铝基复合材料抗压强度高达380~1085 MPa,形成一体化微/宏观“高强-高韧”纤维状复合结构。对微观变形机制进行研究:高强度化合物的析出有效阻止了异质界面内裂纹萌生、扩展。同时高分辨下观察发现,界面内析出的Ti3Al相变形后在晶粒内部形成了有效的变形孪晶,提升了界面内高、低模量析出相间协调变形能力,是复合结构增强-增韧的主要机制。
激光技术 增材制造 仿生结构 Al-Ti复合结构材料 微/宏观强韧性调控 
中国激光
2024, 51(10): 1002312
Author Affiliations
Abstract
1 School of Biomedical Engineering (Suzhou), Division of Life Sciences and Medicine, University of Science and Technology of China Hefei 230041, P. R. China
2 Suzhou Institute of Biomedical Engineering and Technology, Chinese Academy of Sciences, Suzhou, Jiangsu 215163, P. R. China
Light-sheet fluorescence microscopy (LSFM) has been widely used to image the three-dimensional (3D) structures and functions of various millimeter-size bio-specimen such as zebrafish. However, the sample adsorption and scattering cause shading of the light-sheet illumination, preventing the even 3D image of thick samples. Herein, we report a continuous-rotational light-sheet microscope (CR-LSM) that enables simultaneous 3D bright-field and fluorescence imaging. With a high-accuracy rotational stage, CR-LSM records the outline projections and the fluorescent images of the sample at multiple rotation angles. Then, 3D morphology and fluorescent structure were reconstructed with a developed algorithm. Using CR-LSM, zebrafish’s whole-fish contour and blood vessel structures were obtained simultaneously.
Light-sheet microscope zebrafish blood vessels morphology 
Journal of Innovative Optical Health Sciences
2024, 17(2): 2350022
作者单位
摘要
1 青岛理工大学山东增材制造工程技术研究中心,山东 青岛 266520
2 西北工业大学凝固技术国家重点实验室,陕西 西安 710072
3 沈阳航空航天大学机电工程学院,辽宁 沈阳 110136
高频窄脉冲电解加工技术能有效提高加工精度和表面质量,在镍基高温合金等难加工金属材料的精密制造方面有着广泛的应用。然而,对于微观组织极不均匀的激光定向能量沉积构件,其加工质量尚不清晰,尤其是采用无水电解液时。以激光定向能量沉积Inconel 718合金为研究对象,采用频率为30~100 kHz、占空比为30%~80%的高频窄脉冲电流以及饱和NaCl乙二醇电解液进行射流电解加工实验。结果表明:沉积态Inconel 718合金组织由γ基体相、Nb偏析区与枝晶间相(主要为γ/Laves共晶相)组成;在10.50 A/cm2的电流密度下,加工区表面粗糙度随脉冲频率的增加而增大,且脉冲频率为30 kHz时表面粗糙度最小(Ra=1.562 μm),加工精度最高;表面粗糙度随占空比的增加先减小后增大,占空比为50%时表面粗糙度最小,占空比为60%时加工精度最高;而在直流模式下,表面粗糙度随电流密度的增大而降低,且电流密度为10.50 A/cm2时,表面质量最优(Ra=0.526 μm),这是由于高电流密度更容易诱导表面“过饱和盐膜”的形成,从而有效抑制选择性溶解,降低表面粗糙度。但在加工精度方面,高频窄脉冲电流模式的加工定域性较好。最后,基于“盐膜”理论和双电层模型,揭示了高频窄脉冲电流模式下沉积态Inconel 718合金的微区阳极溶解机理,为提高激光增材制造镍基高温合金射流电解加工表面质量提供了理论支撑和实验依据。
激光技术 激光定向能量沉积 Inconel 718镍基高温合金 射流电解加工 表面完整性 加工精度 
中国激光
2024, 51(10): 1002318
作者单位
摘要
西安邮电大学通信与信息工程学院(人工智能学院),陕西 西安 710121
核方法在机器学习中有广泛的应用。量子计算与核方法结合,可以有效解决经典核方法中当特征空间变大时计算成本随之增加的问题。研究表明,基于核方法构建的最小化量子电路可以可靠地在含噪声的中型量子设备上执行。目前已提出的一些基于量子核方法的分类器在充分映射数据以及电路架构等方面仍存在一定的缺陷。因此,提出了一种基于多项式核函数的紧凑型量子分类器。首先通过引入多项式核函数,提升了非线性数据的分类迭代速率,从而提升了分类效率;在此基础上进一步提出紧凑型振幅编码,将量子态相对应相位的数据标签编码。相比于已有的量子核方法分类器,所提模型的量子电路的编码位数可以从5个量子比特减少到3个量子比特,而且,所提模型将已有方法中的双量子位测量简化为单量子位测量。此外,该模型在测量阶段的量子电路参数达到了最优方差,可以有效节省计算资源开销。实验仿真表明,所提分类器模型中的期望值更接近理论值,且获得了更高的分类精度,同时该模型具有较低的纠缠度,有效降低了整个准备工作的开销。
量子信息处理 核方法 紧凑型振幅编码 纠缠度 
激光与光电子学进展
2024, 61(9): 0927002
张一凡 1,2李辉 1,2杨光 2,*
作者单位
摘要
1 中国科学技术大学生物医学工程学院,江苏 苏州 215163
2 中国科学院苏州生物医学工程技术研究所江苏省医用光学重点实验室,江苏 苏州 215163
光片显微镜由于具有强大的光学层切能力、较快的成像速度和较低的光损伤,成为三维成像的重要工具。光片显微镜通常利用两个垂直放置的物镜分别进行照明和成像,这带来了对样品的空间限制并禁用了高数值孔径的成像物镜。以倾斜平面照明和微镜微器件反射技术为代表的单物镜光片显微技术突破上述限制,展示出在高分辨率和体积高速成像方面的优势,并且可与超分辨显微术等多种技术结合,在近年来取得了巨大发展。介绍单物镜光片显微成像技术的原理、关键性能的提升和其在生物医学的应用。
生物光学成像 光片显微镜 三维成像 荧光显微镜 
激光与光电子学进展
2024, 61(6): 0618014
Guang Yang 1,3Lingbo Xu 1,3Can Cui 1,*Xiaodong Pi 2,3,**[ ... ]Rong Wang 2,3,***
Author Affiliations
Abstract
1 Key Laboratory of Optical Field Manipulation of Zhejiang Province, Department of Physics, Zhejiang Sci-Tech University, Hangzhou 310018, China
2 State Key Laboratory of Silicon and Advanced Semiconductor Materials & School of Materials Science and Engineering, Zhejiang University, Hangzhou 310027, China
3 Institute of Advanced Semiconductors & Zhejiang Provincial Key Laboratory of Power Semiconductor Materials and Devices, Hangzhou Innovation Center, Zhejiang University, Hangzhou 311200, China
Molten-alkali etching has been widely used to reveal dislocations in 4H silicon carbide (4H-SiC), which has promoted the identification and statistics of dislocation density in 4H-SiC single crystals. However, the etching mechanism of 4H-SiC is limited misunderstood. In this letter, we reveal the anisotropic etching mechanism of the Si face and C face of 4H-SiC by combining molten-KOH etching, X-ray photoelectron spectroscopy (XPS) and first-principles investigations. The activation energies for the molten-KOH etching of the C face and Si face of 4H-SiC are calculated to be 25.09 and 35.75 kcal/mol, respectively. The molten-KOH etching rate of the C face is higher than the Si face. Combining XPS analysis and first-principles calculations, we find that the molten-KOH etching of 4H-SiC is proceeded by the cycling of the oxidation of 4H-SiC by the dissolved oxygen and the removal of oxides by molten KOH. The faster etching rate of the C face is caused by the fact that the oxides on the C face are unstable, and easier to be removed with molten alkali, rather than the C face being easier to be oxidized.
Journal of Semiconductors
2024, 45(1): 012502
Author Affiliations
Abstract
1 State Key Laboratory of Precision Spectroscopy, East China Normal University, Shanghai 200062, China
2 Collaborative Innovation Center of Extreme Optics, Shanxi University, Taiyuan 030006, China
Optical clock networks have distinct advantages for the dissemination of time/frequency, geodesy, and fundamental research. To realize such a network, the telecom band and optical atomic clocks have to be coherently bridged. Since the telecom band and optical atomic clocks reside in a distinct spectral region, second-harmonic generation is usually introduced to bridge the large frequency gap. In this paper, we introduce a new method to coherently link a 1550 nm continuous wave laser with a Ti:sapphire mode-locked laser-based optical frequency comb. By coupling the 1550 nm continuous wave laser light and the Ti:sapphire comb light together into a photonic crystal fiber, nonlinear interaction takes place, and new comblike frequency components related to the 1550 nm laser frequency are generated in the visible region. Consequently, we can detect beat notes between two combs in the visible region with a signal-to-noise ratio of more than 40 dB in a resolution bandwidth of 300 kHz. With this signal, we realize an optical frequency divider for converting the frequency of optical clocks in the visible region to the telecom band at 1.55 μm. An out-of-loop measurement shows that the additional noise and uncertainty induced in optical frequency conversion are 5×10-18 at 1 s averaging time and 2.2×10-19, respectively, which are limited by the uncompensated light path fluctuation but fulfill precision measurement using state-of-the-art optical clocks.
Photonics Research
2024, 12(2): 350
作者单位
摘要
1 海军工程大学, 武汉 430000
2 中国人民解放军92218部队, 广州 510000
针对新型舰炮**与先进制导弹药的技术特点, 提出了融合普通弹药与防空导弹优点的制导炮弹拦截空中目标的思路, 构建了防空制导炮弹的杀伤空域数学模型。根据防空制导炮弹外弹道的特点进行外弹道建模; 基于外弹道模型, 分析杀伤区、发射区的影响因素, 建立杀伤区、发射区的数学模型; 构建了零航路捷径的垂直杀伤区数值模型, 设计了一种快速生成不同航路捷径上垂直杀伤区数值模型算法; 并针对具体实例进行了数值化仿真分析。仿真实例分析表明, 随着目标航路捷径的增大, 炮弹的垂直杀伤区范围逐渐减小, 构建的防空制导炮弹杀伤空域模型合理有效, 对防空制导炮弹的作战使用具有较大的应用价值。
防空制导炮弹 外弹道模型 杀伤区 发射区 数值模型 air defense guided projectile exterior ballistic model killing zone launch zone numerical model 
电光与控制
2023, 30(11):

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