1 华东交通大学轨道交通基础设施性能检测与保障国家重点实验室，江西 南昌 330013
2 浙江师范大学浙江省城市轨道交通智能运维技术与装备重点实验室，浙江 金华 321005
研究所设计Fe基和Co基合金激光熔覆层的组织结构及海水环境下摩擦磨损行为，用于解决地铁ER9车轮钢表面防护与修复问题。采用激光熔覆技术在ER9车轮钢表面制备Fe基合金涂层和Co基合金涂层，利用扫描电子显微镜(SEM)、能谱仪(EDS)和X射线衍射仪(XRD)对比分析了两种熔覆层的微观组织结构、物相及化学元素组成，利用往复摩擦试验机考察了其在海水环境下的摩擦学性能。结果表明：在海水环境下的滑动摩擦中，车轮钢基体表面覆盖了大面积腐蚀产物且呈现出大量平行于滑动方向的沟槽。而在两种熔覆涂层中，铁基合金涂层主要由α-Fe、(Fe,Ni)和Cr7C3等固溶体组成，平均硬度(约638.8 HV)相当于基体(284.8~293.2 HV)的2.21倍，摩擦因数约为0.270，磨损率为9.64×10-5 mm3/(N·m)，磨损机制以轻微磨粒磨损为主，同时伴有腐蚀磨损。钴基合金涂层的结晶相主要是FeNi3相、γ-Co相和Cr23C6相，平均硬度(约467.9 HV)是基体约1.62倍，摩擦因数约为0.225，磨损率为3.06×10-5 mm3/(N·m)，磨损机制主要为轻微氧化磨损。
激光熔覆 海水 铁基合金涂层 钴基合金涂层 微观组织 摩擦磨损 laser cladding seawater iron-based alloy coating cobalt-based alloy coating microstructure friction and wear
1 华东交通大学轨道交通基础设施性能检测与保障国家重点实验室，江西 南昌 330013
2 浙江师范大学城市轨道交通智能运维技术与装备重点实验室，浙江 金华 321005
为提高ER9车轮材料的表面强度和耐蚀耐磨性，延长车轮的服役寿命，本团队选择在激光熔覆中应用最广泛的铁基、镍基和钴基三种自熔性合金粉末为熔覆材料，在ER9车轮钢表面进行激光熔覆试验。通过相关试验评价熔覆层的微观组织、力学性能、摩擦磨损性能和耐蚀性。结果表明：车轮钢表面激光熔覆层的显微组织均为枝晶组织和共晶组织，且组织致密均匀，与基体实现了良好的冶金结合。熔覆层的硬度显著提升，镍基合金熔覆层具有良好的拉伸强度和冲击韧性，断口呈韧性断裂特征；钴基和铁基合金熔覆层的断裂方式为脆性断裂，力学性能差异不明显。相较于基体，熔覆层具有较低的摩擦因数、磨损率与更优的耐蚀性，其中钴基合金熔覆层的硬度较高（显微硬度相比基体提高了72.8%），耐磨性最优（摩擦因数为0.31，磨损量为4 mg和磨痕深度为10.70 μm），耐蚀性最好（阻抗值比基体高2个数量级）。镍基熔覆层磨损面较为粗糙且磨损率较大，减磨效果不佳，硬度和强度较弱；尽管相比铁基涂层，钴基涂层的耐磨性和耐蚀性显示出了一定优势，但前者的工程成本较低，综合效果更好。
激光技术 车轮材料 激光熔覆 合金粉末 微观组织 力学性能 耐磨性 耐蚀性
Author Affiliations
Abstract
1 Wuhan National Laboratory for Optoelectronics, Huazhong University of Science and Technology, Wuhan 430074, China
2 Institute of Semiconductors, Chinese Academy of Sciences, Beijing 100038, China
3 e-mail: chizheung@hust.edu.cn
4 e-mail: lizhy@semi.ac.cn
Graphene resting on a silicon-on-insulator platform offers great potential for optoelectronic devices. In the paper, we demonstrate all-optical modulation on the graphene–silicon hybrid waveguides (GSHWs) with tens of micrometers in length. Owing to strong interaction between graphene and silicon strip waveguides with compact light confinement, the modulation depth reaches 22.7% with a saturation threshold down to 1.38 pJ per pulse and a 30-μm-long graphene pad. A response time of 1.65 ps is verified by a pump–probe measurement with an energy consumption of 2.1 pJ. The complementary metal-oxide semiconductor compatible GSHWs with the strip configuration exhibit great potential for ultrafast and broadband all-optical modulation, indicating that employing two-dimensional materials has become a complementary technology to promote the silicon photonic platform.
Photonics Research
2020, 8(4): 04000468
燕山大学 信息科学与工程学院 河北省特种光纤与光纤传感重点实验室, 河北 秦皇岛 066004
显微热成像系统可观测、记录分析细微目标的温度变化过程, 在需要细微热分析的诸多方面有着广泛的发展前景。由于设备加工及工作过程中存在误差, 影响微扫描系统的精度, 使得微扫描系统扫描过程中偏离标准位置, 故采集得到的四幅低分辨力图像会存在误差, 最终影响显微热成像系统高分辨力图像的重建质量。为尽可能降低微扫描误差, 文章提出了基于局部梯度插值与预处理相结合的微扫描误差修正技术, 通过进行模拟仿真和实验证实该技术可以降低系统微扫描误差, 提高系统的空间分辨力。
显微热成像系统 微扫描 微扫描误差 空间分辨力 thermal microscope imaging system micro-scanning micro-scanning error spatial resolution
燕山大学信息科学与工程学院河北省特种光纤与光纤传感重点实验室， 河北 秦皇岛 066004
显微热成像系统可对物体细微温度分布进行显微检测。研制了光学微扫描显微热成像系统，但机械振动、机械加工等产生的误差会导致微扫描系统产生误差，由微扫描系统采集的4幅低分辨率图像的微位移位置不是标准的正方形，使得由这些带有误差的图像直接插值得到的图像重建质量下降，因此需降低微扫描系统的误差。基于微扫描原理和图像插值方法，提出一种由非标准2×2微扫描图像获得标准2×2微扫描图像的微扫描误差修正方法。仿真和实验结果表明，所提方法能有效减小微扫描误差，进而提高光学微扫描显微热成像系统的空间分辨率。所提方法还可以应用到其他光电成像系统中，以提高系统空间分辨率。
图像处理 显微热成像系统 过采样重构 空间分辨率 光学微扫描 激光与光电子学进展
2018, 55(5): 051103
1 烽火藤仓光纤科技有限公司, 武汉 430073
2 武汉邮电科学研究院 光纤通信技术和网络国家重点实验室, 武汉 430074
介绍了一种大有效面积单模光纤的数值设计分析与PCVD(等离子体化学气相沉积)制备工艺, 该光纤的有效面积达到133 μm2, 同时在1 550 nm处衰减系数优化到0.183 dB/km, 弯曲损耗优化至0.45 dB/圈(弯曲半径7.5 mm)。在双偏振DFT-S CO-OFDM 4QAM/16QAM(4进制/16进制正交振幅调制的离散傅里叶变换扩展相干光正交频分复用)调制信号下, 对该光纤在100 Gbit/s和400 Gbit/s系统的误码率和Q值等传输性能进行了验证。结果表明, 该光纤能有效改善最佳入纤功率和非线性效应, 可使传输距离提升30%, 能有效优化400 Gbit/s传输系统, 并且在FTTx领域有着广泛的应用前景。
大有效面积 400 Gbit/s系统 低损耗 光纤 光纤到户 large effective area 400 Gbit/s system low loss optical fiber FTTH
1 光纤通信技术和网络国家重点实验室， 湖北 武汉 430074
2 烽火通信科技股份有限公司， 湖北 武汉 430074
首先介绍了G.657单模光纤制造技术的演进情况，然后提出采用“三步法”制造G.657弯曲不敏感单模光纤的工艺技术，设计并制造出两种类型的弯曲不敏感单模光纤。其中，G.657A2光纤在弯曲半径为7.5 mm时，1 550和1 625 nm波长的弯曲损耗分别为0.063和0.136 dB，1 383和1550 nm波长的衰减系数分别为0.272和0.188 dB/km；G.657B3光纤在弯曲半径为5 mm时，1 550和1 625 nm波长的弯曲损耗分别为0.067和0.122 dB，1 383和1 550 nm波长的衰减系数分别为0.276和0.182 dB/km。测试结果表明，该“三步法”预制棒技术能够生产出高抗弯、低损耗的小弯曲半径单模光纤，该光纤的关键技术指标均优于ITU-T国际标准。
光纤 弯曲不敏感 三步法 预制棒 制造 工艺 optical fiber bend-insensitive three-step method preform manufacture process
1 光纤通信技术和网络国家重点实验室，湖北 武汉430074
2 烽火通信科技股份有限公司，湖北 武汉430074
通过对G.657小弯曲半径单模光纤的市场分析,得出了以下结论:目前G.657光纤用量占中国整个单模光纤用量的2.3%，其需求量还会随着FTTH（光纤到户）的发展而不断增长。鉴于此，文章详细研究了G.657光纤国际、国内标准的演进情况。ITUT G.657新标准将光纤的模场直径调大为（8.6~9.5)±0.4 μm,且增加了G.657光纤1 383 nm波长的衰减要求,要求其衰减≤0.40 dB/km;减小了光纤1 310 nm波长的衰减系数,即从0.50减小到0.40 dB/km;希望我国相关企业能够根据国际标准的变化及时调整研发与生产方案,以适应市场的需求。
单模光纤 市场 技术标准 弯曲不敏感 SMF market technical standard bendinginsensitive
1 光纤通信技术和网络国家重点实验室, 湖北 武汉 430074
2 烽火通信科技股份有限公司, 湖北 武汉 430074
为了开发适合FTTH(光纤到户)应用的抗弯曲光纤, 设计并制备了一种12孔的空气石英复合微结构光纤。该光纤具备良好的抗弯曲特性, 并与G.652D光纤具有良好的兼容性, 在弯曲半径为2.5 mm的情况下, 1 550 nm弯曲附加损耗＜0.10 dB, 与G.652D单模光纤的熔接损耗＜0.15 dB。
微结构光纤 光纤到户 抗弯曲 micro-structured optical fiber FTTH anti-bending
1 光纤通信技术和网络国家重点实验室，湖北 武汉 430074
2 烽火通信科技股份有限公司，湖北 武汉 430074
开发了一种高性能PMF(保偏光纤)的制造工艺，并制备出包层直径为80 μm的细径高性能PMF。试验结果表明，该光纤具有优良的全温(－50～85 ℃)偏振串音性能，光纤全温偏振串音变化典型值为3.232 dB，具有良好的抗弯曲性能和良好的端面研磨性。
保偏光纤 光纤陀螺 特种光纤 制备 应用 PMF fiber-optic gyroscope specialty fiber fabrication application
