1 苏州大学物理科学与技术学院，江苏 苏州 215006
2 山东师范大学物理与电子科学学院，山东 济南 250358
回顾了光场相干与偏振联合调控的研究进展，重点介绍了具有特殊空间相干结构的二维部分相干矢量光束的表征、合成及在复杂环境中的鲁棒传输特性；结合纳米光子学的发展，将二维部分相干矢量光束推广到了三维部分相干矢量光场，给出了三维部分相干矢量光场的相干与偏振表征，分析了部分相干紧聚焦矢量光场中的三维偏振结构，包括偏振维度、三维非寻常偏振态、自旋角动量结构等。研究表明相干性在赋予了矢量结构光场新颖自由度的同时，导致了二维矢量光束的鲁棒传输特性以及紧聚焦矢量光场新型三维偏振结构。
部分相干光场 矢量光场 光场调控 相干与偏振 光场相干结构调控 光学学报
2024, 44(10): 1026007
1 首都师范大学 物理系，北京 100048
2 北京理工大学 光电学院，北京 100081
3 北京芯宸科技有限公司，北京 100029
4 北京航天计量测试技术研究所，北京 100076
伴随着6G 通信的发展，雷达遥感、检测成像等多个领域向太赫兹频段拓展，获取材料在该频段的介电常数显得愈发重要。本文基于NR 迭代法提取了太赫兹频率下样品的复介电常数，分析了迭代法的初值选取对提取结果的影响。在325~500 GHz 频段(Y 频段)搭建了一套由矢量网络分析仪(VNA)、扩频模块和四抛物面镜组成的8f 准光系统，实现散射参数S 2 1 的自由空间测量。由电磁波传输模型推导出复介电常数与S 2 1 之间的关系式， 利用迭代法提取出了特氟龙(Teflon)、丙烯腈-丁二烯-苯乙烯共聚物(ABS)和聚甲基丙烯酸甲酯(PMMA)样品的复介电常数谱，与其他文献报道的结果一致，验证了系统和方法的有效性。
复介电常数 矢量网络分析仪 迭代法 太赫兹 自由空间法 complex permittivity Vector Network Analyzer iterative method terahertz free space method 太赫兹科学与电子信息学报
2023, 21(6): 759
1 广东工业大学材料与能源学院，广州 510080
2 中国科学技术大学材料科学与工程系，合肥 230026
钠金属负极由于其理论比容量高(1 165 mA·h·g-1)、氧化还原电势低(-2.71 V vs.标准氢电极)和成本低，被认为是超越锂离子电池技术的理想候选材料。然而钠金属负极在实际应用中表现出钠枝晶生长和体积膨胀，导致其Coulomb效率低、循环寿命短等问题，这限制了其进一步发展。针对这些问题，研究者进行了大量工作，发现降低钠金属负极局部电流密度、增加钠成核位点、适当构建集流体孔隙缓解体积膨胀等手段，可以有效提高钠金属负极的循环稳定性。为此，本综述讨论了钠金属负极的主要问题；总结归纳了电沉积钠金属负极集流体的改性策略，包括三维集流体设计，掺杂、缺陷工程，晶种引入，缓冲层修饰；最后对高安全、高比能钠金属电池的未来发展提出展望。
钠金属电池 钠金属负极 集流体 sodium metal battery sodium metal anode current collector
非饱和状态下混凝土的冻融破坏与饱和状态混凝土的破坏机理和损伤形态有着很大的不同。为了探究冻融环境下非饱和水泥基材料的吸水性能和微结构的劣化, 设置了?傆b10 ℃~4 ℃、?傆b20 ℃~4 ℃、?傆b30 ℃~4 ℃、?傆b40 ℃~4 ℃ 4个冻融循环制度, 探究非饱和水泥净浆在不同最低冰冻温度影响下的吸水特性, 之后对单面浸水非饱和水泥净浆进行最低?傆b40 ℃的冻融循环作用23次, 并对距离水面不同高度处的试样进行微结构分析。结果表明: 非饱和水泥净浆的吸水率随着冻融循环次数的增加而增大, 冰冻温度越低, 吸水率越大, 表明冷吸作用越大; 经历同样冻融循环次数后, 距离水面越近的部位表现出孔隙率越大、微裂纹体积分数越大, 其中小孔含量较少、大孔含量明显增大, 即距离水面越近冻融损伤越严重。
非饱和水泥净浆 冻融循环 吸水性 微结构 unsaturated cement paste freeze-thaw cycle water absorption microstructure
1 长春理工大学 光电工程学院，吉林 长春 130022
2 吉林省计量科学研究院 吉林省计量测试仪器与技术重点实验室，吉林 长春 130103
医用硬性内窥镜作为诊治医疗器械，其畸变直接影响医生对手术位置判断的准确性，因此内窥镜相对百分畸变的测量是一个亟需解决的问题。设计了一种基于图像处理的相对百分畸变检测系统，通过CCD相机采集校准靶板图像，对内窥镜视轴和目标靶板的板面进行垂直校准后，更换畸变靶板采集图像，计算机将得到的图像进行滤波、感兴趣区域提取和尺寸统计，最终获得相对百分畸变。以30°腹腔内窥镜为测量模型，实验得到设计的校准系统在待测内窥镜全视场70%位置所测量的相对百分畸变值优于未垂直校准系统2.2%。结果表明，系统的检测结果一致性较高，且准确度高于未垂直校准系统。
计量学 检测系统 图像处理 相对百分畸变 metrology detection system image processing relative percent distortion
1 南京航空航天大学 机电学院，江苏南京2006
2 北京航天计量测试技术研究所，北京100076
为了减小多源跨尺度点云数据尺度与数据量上的差异，提出了一种基于小波变换的点云多尺度分解方法。对细节丰富的小尺度点云数据进行多尺度分解，以及尺度分解在跨尺度点云数据配准中的应用进行研究。首先，对小尺度点云进行栅格建模，建立全局点云二值表达函数。根据离散小波变换理论，对栅格点云进行多次的三维小波分解，利用小波尺度函数的低通特性，保留低频信息来获取原始小尺度点云的近似尺度数据。然后，基于面维数和差体维数差表征与原始数据的相似度，确定有效的小波分解级数。最后，将各级分解得到的点云数据与大尺度点云数据进行精确配准，并将配准关系应用于原始点云，提高跨尺度点云的配准精度。实验结果表明：本文提出的多尺度分解方法能够对数据进行有效分解，应用于某航空发动机叶片多尺度测量中，将显微测量的局部气膜孔小尺度点云数据与整体叶片结构光数据配准，配准精度提升了61.36%。该分解方法应用于叶片边缘与栅格零件多尺度测量中，配准精度分别提升了48.59%，43.86%。所提的点云多尺度分解方法能够有效分解小尺度点云数据，大幅提升跨尺度数据的配准精度。
多尺度分解 小波变换 体维数 面维数 点云配准 multi-scale decomposition wavelet transform body dimension area dimension point cloud registration
1 江西省放射性地学大数据技术工程实验室, 江西南昌 330013
2 江西省核地学数据科学与系统工程技术研究中心, 江西南昌 330013
3 放射性地质与勘探技术国防重点学科实验室, 江西南昌 330013)
为解决多种数据类型兼容的并行采集困难、接入计算机串口资源匮乏、采集数据传输误码率高等诸多问题, 设计并实现了多串口映射 TCP端口(MSMTPS)的多种核辐射数据类型连续并行采集系统。采用以太网实现核辐射数据采集系统与计算机的数据交互, 系统由 STM32F103处理器与 W5500以太网芯片构成, 具有多个串口同时与以太网口交互的能力。为接收不同辐射数据的串口分配队列缓冲区, 使多个串口与同一个 TCP端口映射, 基于 TCP端口与上位机建立连接, 实现多类串口与单网络端口双向快速传输。测试使用 3个串口, 分别以 0.5 s,1 s,5 s时间间隔发送, 各发送 498 bytes,499 bytes,499 bytes数据, 连续发送 10 min。结果显示系统传输稳定, 无误码, 符合设计要求。
多串口映射 TCP端口 异构数据 连续采集 Multiple Serial ports Mapped TCP ports heterogeneous data continuous acquisition 太赫兹科学与电子信息学报
2022, 20(10): 1095
1 济南大学前沿交叉科学研究院，济南 250022
2 山东大学晶体材料研究所，济南 250100
传统光催化是光照射半导体催化剂时经表面光电耦合产生的载流子对有机污染物降解。这种外通光光催化模式使得光的利用率低、催化剂易失效、回收利用困难、难以实现连续水处理，制约了其在环保中的应用。本研究提出利用光的波导传输与界面耦合原理，通过在非晶光导纤维表面组装四氧化三锡纳米片，实现光的收集、传输及向纳米晶中注入，和内通光模式的光催化，从根本上解决上述问题。实验证明了四氧化三锡/光导纤维具有增强的光催化性能。这一研究首次提出光催化为目的非相干光波导传输和内通光光催化，拓宽了光波导理论并提出新的光催化反应机制，具有重要理论价值和巨大的工业应用前景。
光催化 四氧化三锡 光导纤维 降解 通光模式 photocatalysis tin oxide optical fiber photodegradation light pass mode
长春理工大学光电工程学院，吉林 长春 130022
针对传统硬性工业内窥镜在炉窑内部监测视野小、分辨能力低和工作距离短的问题，设计一种大靶面、长工作距的高清工业内窥镜。采用一体化设计思路，设计内容包含广角像方远心物镜系统和对称式消像差棒镜中继系统。所设计的高清工业内窥镜的光学数为6、视场角为103°、光学长度为1040 mm、光学外径不大于26 mm、靶面对角线长度为16 mm、系统像方远心度不大于1.8°，且调制传递函数不小于0.2@160 lp/mm。实验结果显示，所设计的工业内窥镜在40 cm至无穷远范围内可清晰成像，并且在5 m远处可分辨10 mm的线对宽度，角分辨率为8.73 C/（°）。该内窥镜的设计优势：系统的接收器靶面尺寸大，物方分辨率高；对称式消像差棒镜中继系统的延展性好，光通量高；物像以远心的形式衔接，光线传播平滑，像面照度均匀。
光学设计 工业内窥镜 中继系统 F数 光学学报
2022, 42(22): 2222001
1 内蒙古工业大学土木工程学院, 呼和浩特 010051
2 内蒙古自治区土木工程结构与力学重点实验室, 呼和浩特 010051
为提高土-膨润土(SB)隔离屏障的渗透性及其对苯酚的吸附效果, 制备一种聚丙烯酰胺改良土-膨润土(PSB)。研究聚丙烯酰胺掺量、苯酚浓度、干湿作用、冻融作用对PSB隔离屏障渗透系数的影响及对苯酚的吸附效果, 并从微观层次揭示其作用机理。结果表明: 苯酚浓度对PSB隔离屏障渗透系数没有影响; 干湿作用下PSB隔离屏障渗透系数增加但仍保持在同一个数量级, 而冻融作用下隔离屏障渗透系数增大1~2个数量级; 聚丙烯酰胺可使干湿、冻融作用下隔离屏障的渗透系数有所降低,即可有效抑制干湿、冻融的破坏作用; 掺加0.7%(质量分数)聚丙烯酰胺的PSB隔离屏障对苯酚的吸附率可达69%以上, 相比SB隔离屏障吸附率约提高50%, 且随着苯酚污染液浓度增加, 吸附率逐渐提高。该研究可为苯酚污染的隔离与封闭提供理论依据与参数支持。
土-膨润土 聚丙烯酰胺 渗透系数 吸附率 孔隙结构 干湿作用 冻融作用 soil-bentonite polyacrylamide permeability coefficient adsorption rate pore structure dry-wet cycle freez-thaw cycle
