1 中国科学院空间应用工程与技术中心,北京 100094
2 中国科学院大学,北京 100094
激光通信是近年深空探测领域的研究热点之一。深空激光通信采用脉冲位置调制(PPM)提升通信能量效率,并使用单光子探测器以高效地接收信号。其中,超导纳米线单光子探测器(SNSPD)被广泛认可是最优选择之一。本文分析了SNSPD的死时间和抖动特性,以及高速脉冲信号的拖尾现象,对基于PPM-SNSPD调制探测方式的深空激光通信产生的影响,并计算了SNSPD在该体系下的光子计数特性。基于分析,提出一种偏移补偿保护时隙PPM符号同步算法。相较普通的保护时隙同步算法,所提算法能有效减少PPM-SNSPD体系下的同步误差,提升系统误码率。
自由空间光通信 深空激光通信 脉冲位置调制 单光子探测器 激光与光电子学进展
2024, 61(7): 0706012
1 安徽大学物质科学与信息技术研究院,安徽 合肥 230601
2 中国科学院合肥物质科学研究院通用光学定标与表征技术重点实验室,安徽 合肥 230031
定标自动化水平与像点提取精度是光学遥感卫星在轨几何定标效率及精度提升的关键因素。提出一种以轻小型、自动化的反射点源为地面控制点的高精度像点提取方法,匹配参数化模型拟合获取点源像点坐标,并利用有理函数模型进行精度验证。在轨实验结果初步表明,与模板匹配法等常规方法相比,反射点源法提取的像点坐标精度优于0.05 pixel,经有理函数模型验证,像点定位精度优于0.05 pixel。反射点源不仅能够实现高精度的像点提取,还能够实现光学遥感卫星在轨几何辐射综合定标,对提高我国遥感测绘精度和定标自动化水平有重要意义。
几何定标 像点提取 反射点源 精度验证 有理函数模型
1 Department of Physics, College of physics and Electronic Engineering, Northeast Petroleum University, Daqing 163318, Heilongjiang , China
2 Department of Physics, College of Electrical Engineering, Suihua University, Suihua 152000, Heilongjiang , China
We present a theoretical study of the one-dimensional modulational instability of a broad optical beam propagating in a biased photorefractive crystal with both linear and quadratic electro-optic effects (Kerr effect) under steady-state conditions. One-dimensional modulational instability growth rates are obtained by treating the space-charge field equation globally and locally. Both theoretical reasoning and numerical simulation show that both the global and local modulational instability gains are governed simultaneously by the strength and the polarity of external bias field and by the ratio of the intensity of the broad beam to that of the dark irradiance. Under a strong bias field, the results obtained using these two methods are in good agreement in the low spatial frequency regime. Moreover, the instability growth rate increases with the bias field, and the maximum instability growth occurs when ratio of light intensity to dark irradiance is 0.88.
nonlinear optics photorefractive effects spatial soliton modulational instability 激光与光电子学进展
2024, 61(5): 0519001
1 宁波大学信息科学与工程学院,浙江 宁波 315211
2 宁波大学医学院,浙江 宁波 315211
3 宁波市海曙区第二医院,浙江 宁波 315099
4 宁波大学附属第一医院,浙江 宁波 315000
在检测侧面脊柱关键点时,由于受到器官遮挡的影响,以往的热图回归方法难以区分不同椎骨上的关键点,容易出现关键点与对应椎骨的匹配错误。为了解决这个问题,提出了一个新的单阶段侧面脊柱关键点检测方法,该方法同时预测关键点热图和关键点匹配线索(椎骨中心热图和关键点offset),利用匹配线索建立关键点与对应椎骨的匹配关系。为了提升匹配效果,提出几何感知特征增强模块,通过提取关键点特征增强椎骨中心的特征表达。此外,利用加权损失函数缓解关键点热图和椎骨中心热图中正负样本比例失衡问题。实验结果表明,所提方法的平均检测误差为8.84,相较于性能第二的方法精度提升36%。
医用光学 关键点检测 卷积网络 可变形卷积 脊柱侧弯 激光与光电子学进展
2024, 61(4): 0417001
1 武汉理工大学 资源与环境工程学院, 武汉 430070
2 金堆城钼业股份有限公司 矿山分公司, 陕西 714102
随着现场混装乳化炸药的广泛应用, 露天爆破施工中存在着堵塞物渗入乳化炸药, 间接改变堵塞长度, 降低爆破效果的情况。为研究露天爆破堵塞物对混装乳化炸药影响, 先后开展了填塞模拟试验、数值模拟试验及现场爆破试验。首先, 采用4种常用孔径的PVC管模拟炮孔, 使用钻孔岩屑模拟炮孔堵塞, 系统研究了填塞过程中炸药药柱顶部岩屑渗入炸药情况; 其次, 借助LS-DYNA软件进行单孔爆破数值模拟, 通过观察测点的应力值变化, 探究了药柱顶部混入堵塞物对爆炸威力产生的影响; 最后, 以金堆城露天台阶爆破为工程背景, 在装药过程中设置物理隔离改善堵塞工艺, 通过对比物理隔离前后的爆破效果分析堵塞物对混装乳化炸药的影响。结果表明: 在乳化炸药填塞过程中, 药柱顶部首先出现炸药上溢现象, 在填装完成后受重力影响岩屑逐渐渗入乳化炸药, 且随着孔径的增大, 相同时间内岩屑的渗入长度不断增大; 数值模拟结果表明, 不同监测点位的应力值均有所下降, 堵塞物的渗入降低了顶部炸药的爆炸威力; 对现场爆破后的顶部岩石进行块度分析发现, 对比常规装药过程, 采取堵塞隔离措施后, 爆区内岩石主要块度分布从20~40 cm降低为0~20 cm, 且超过60 cm的岩石占比由6.13%降低至1.81%。综上, 堵塞物渗入对乳化炸药的威力及爆破效果影响显著, 通过采取物理隔离手段分离堵塞物与炸药可以有效改善爆破效果。
堵塞长度 混装乳化炸药 爆破块度 数值模拟 现场试验 stemming length mixed emulsion explosive blasting fragmentation numerical simulation field test
中国电子科技集团公司 第二十六研究所, 重庆 400060
针对非标准尺寸的晶块和晶圆在倒角过程中存在崩边、崩缺等问题, 该文通过设计并排式组合夹具和真空吸附盘组件将产品固定, 同时设计45°和弧形刀具, 然后采用单一直线和正偏移路径进行加工。实验结果表明, 与传统的倒角工艺相比, 优化能大幅度地降低倒角过程中产生的崩边、崩缺等问题, 不合格率从14.78%降低到3.09%, 有利于批量生产。
晶体 倒角工艺 崩边 崩缺 批量生产 crystal chamfering process edge collapse crash volume production
Author Affiliations
Abstract
1 Institute of Applied Physics and Computational Mathematics, Beijing 100094, China
2 Laser Fusion Research Center, China Academy of Engineering Physics, Mianyang, Sichuan 621900, China
3 HEDPS, Center for Applied Physics and Technology, and College of Engineering, Peking University, Beijing 100871, China
The first laser–plasma interaction experiment using lasers of eight beams grouped into one octad has been conducted on the Shenguang Octopus facility. Although each beam intensity is below its individual threshold for stimulated Brillouin backscattering (SBS), collective behaviors are excited to enhance the octad SBS. In particular, when two-color/cone lasers with wavelength separation 0.3 nm are used, the backward SBS reflectivities show novel behavior in which beams of longer wavelength achieve higher SBS gain. This property of SBS can be attributed to the rotation of the wave vectors of common ion acoustic waves due to the competition of detunings between geometrical angle and wavelength separation. This mechanism is confirmed using massively parallel supercomputer simulations with the three-dimensional laser–plasma interaction code LAP3D.
Matter and Radiation at Extremes
2023, 8(5): 055602
1 濮阳职业技术学院机电与汽车工程学院, 河南 濮阳 457000
2 河南工学院车辆与交通工程学院, 河南 新乡 453000
为研究激光功率对锡基巴氏合金熔覆层组织和性能的影响, 利用800 W、1 000 W、1 200 W激光功率在20钢表面制备锡基巴氏合金熔覆层。利用金相显微镜(OW)、扫描电子显微镜(SEM)、能谱仪(EDS)、X射线衍射仪(XRD)、摩擦磨损试验机分别对熔覆层的组织形貌、结合区形貌、摩擦学性能进行研究。结果表明, 随着激光功率的增大, 熔池的温度升高, 冷却速率降低, 硬质点颗粒SnSb的颗粒粒径随激光功率的升高逐渐增大。当激光功率较低时, SnSb颗粒尺寸较小, 分布均匀。随着激光功率的升高, SnSb相尺寸增加, 数量减少, 降低了熔覆层的硬度和耐磨性。当激光功率为800 W时, 熔覆层的显微硬度最大, 为35.7 HV, 平均摩擦因数为0.257, 磨损机制为磨粒磨损和表面疲劳磨损。
激光熔覆 激光功率 巴氏合金 耐磨性 laser cladding laser power Babbitt alloy wear resistance
碱激发材料和矿物掺合料是2种重要的替代硅酸盐水泥的胶凝材料。由于这2种胶凝材料的原材料前驱体一般来自于工业固废,因此被认为是低碳环保的新型绿色胶凝材料。这2种胶凝材料的性能往往取决于其前驱体的溶解活性。本文首先从基础的矿物溶解动力学基本理论出发,综述了硅铝酸盐溶解的理论。其中,反应级数和活化能是表征材料溶解性能最重要的2个参数。此外,还综述了温度、碱度和机械研磨对粉煤灰和偏高岭土的溶解动力学的研究进展。
溶解动力学 粉煤灰 偏高岭土 缩核模型 dissolution kinetics fly ash metakaolin shrinking core model