采用中空激光光内送粉技术,在异形基面上成形平顶薄壁结构。针对在不平整异形面上采用传统等高分层存在扫描起始端搭接缺陷、效率低等问题,提出了一种随形分层的方法:利用在一定范围内熔覆层高度与扫描速度之间、熔覆层宽度与离焦量之间的线性关系,采用分段变速以达到分段变熔高的方法使基底低点变高,从而在异形基面上逐渐堆积出平顶结构。检测结果表明:基面与层间实现了冶金结合,成形的薄壁墙顶面基本平整,最大绝对误差在0.2 mm左右,尺寸误差在8%以内;成形区域的组织致密均匀,无明显的气孔、裂纹等缺陷,显微硬度为685~720 HV。

针对三光束光内送丝熔覆工艺的温度场进行研究,并对其工艺参数进行优化。建立了三光束光源的热源模型,利用ANSYS软件对熔池的温度场进行仿真,并结合工艺实验分析了离焦量、激光功率和扫描速度等工艺参数对熔覆层形貌的影响。仿真及实验结果表明:离焦量对熔覆层高度的影响较大,且会影响稀释区的形貌特征,激光功率主要影响熔覆层的稀释率,扫描速度对熔覆层高度的影响较大,扫描方向的改变对熔覆层稀释区有一定的影响;在离焦量为-2 mm、激光功率为1500 W、扫描速度为5 mm/s的条件下进行熔覆实验,得到的熔覆层平整光滑,无明显的熔覆缺陷,熔覆层组织为马氏体,硬度为411 HV,硬度的分布较为均匀。

As important components of air pollutant, volatile organic compounds (VOCs) can cause great harm to environment and human body. The concentration change of VOCs should be focused on in real-time environment monitoring system. In order to solve the problem of wavelength redundancy in full spectrum partial least squares (PLS) modeling for VOCs concentration analysis, a new method based on improved interval PLS (iPLS) integrated with Monte-Carlo sampling, called iPLS-MC method, was proposed to select optimal characteristic wavelengths of VOCs spectra. This method uses iPLS modeling to preselect the characteristic wavebands of the spectra and generates random wavelength combinations from the selected wavebands by Monte-Carlo sampling. The wavelength combination with the best prediction result in regression model is selected as the characteristic wavelengths of the spectrum. Different wavelength selection methods were built, respectively, on Fourier transform infrared (FTIR) spectra of ethylene and ethanol gas at different concentrations obtained in the laboratory. When the interval number of iPLS model is set to 30 and the Monte-Carlo sampling runs 1000 times, the characteristic wavelengths selected by iPLS-MC method can reduce from 8916 to 10, which occupies only 0.22% of the full spectrum wavelengths. While the RMSECV and correlation coefficient (Rc) for ethylene are 0.2977 and 0.9999ppm, and those for ethanol gas are 0.2977 ppm and 0.9999. The experimental results show that the iPLS-MC method can select the optimal characteristic wavelengths of VOCs FTIR spectra stably and effectively, and the prediction performance of the regression model can be significantly improved and simplified by using characteristic wavelengths.

从麦克斯韦方程出发，推导了长周期光栅耦合器在折射率、增益、损耗复合调制下完整的耦合理论模型。在此基础上，详细分析了该复合调制长周期光栅耦合器直通与交叉臂间的功率耦合和多波长滤波特性。结果表明，当增益/损耗调制与折射率调制作用相等时，复合调制长周期光栅耦合器具有单向非互易的功率耦合特性，而且随着多波长复用信号输入光纤和输入方向的不同，具有不同的上下话路滤波特性。在增益调制作用下，满足相位匹配条件的信号不仅可有效地耦合到交叉臂下话路输出，还能得到明显的放大；但当损耗调制时，直通与交叉臂中的信号功率均保持各自的初值，而且不再具备波长选择滤波能力。

基于失配光纤耦合器的波长特性，从理论上详细分析了两芯间隔d，两芯之间的失配度Δβ及耦合区长度z对其光谱特性的影响。结果表明，当Δβ和d较小时光纤耦合器可以成为梳状滤波器。Δβ主要影响梳状滤波器的消光比，z和d在两芯子匹配的情况下主要影响峰值波长位置和间隔。通过将一根两芯间隔d=12 μm的单模双芯光纤(TCF)的一个芯子熔接在两根单模光纤(SMF)之间，实验制得基于双芯光纤耦合器的全光纤型梳状滤波器，其消光比可达25 dB，插入损耗为3.1 dB。通过使用不同长度的TCF获得了不同的峰值波长间隔，并使用波长为248 nm的紫外光对其峰值波长和消光比进行了调节。

A low-cost, compact, and lossless temperature sensor based on a twin-core fiber (TCF) is demonstrated and manufactured by splicing two single-mode fibers to the ends of a TCF. The extinction ratio of the comb transmission spectrum is bigger than 15 dB, and the temperature sensitivity of the coupling angle is –0.02 rad/(oC.m) at –30–90 oC and –0.032 rad/(oC.m) at 90–175 oC. Finite element method is used to calculate the supermodes of the TCF, and the result agrees well with the experiment.

锥形光纤是直径沿轴向逐渐变化的一种光纤。使用broyden迭代结合打靶法求解了基于熔融拉锥光纤布拉格光栅(FBG)的耦合模方程，数值分析了光纤轴向上的锥度对FBG光谱的影响。与未拉锥的均匀FBG相比，锥形光纤的FBG光谱向短波长处漂移，光谱带宽增大。由于纤芯束缚光场能力变弱，光谱的峰值反射率和透射深度均减小。锥度越大，这种现象越明显。实验中使用拉锥方法制作锥形光纤，通过在相同拉锥长度的情况下改变拉锥速度得到不同锥度的光纤，研究了锥形光纤损耗与拉锥速度的关系。使用波长为248 nm的紫外激光和周期为537 nm的均匀掩模板在所制作的锥形光纤写入布拉格光栅，研究了不同锥度光纤对光栅光谱的影响。实验结果与理论分析结果基本吻合。

在失配光纤耦合器的一个光纤上写入布拉格光栅构成的光栅辅助耦合器，对光栅处于耦合区中的位置不敏感，性能稳定，具有非干涉型器件的优点。通过改进的熔融拉锥工艺，利用康宁SMF-28和光敏光纤制作了具有均匀耦合区的耦合器，使用波长为248 nm的紫外激光在均匀耦合区的光敏光纤上写入布拉格光栅，实验获得了最大反射率为15 dB,透射深度4 dB,带宽为0.1 nm的窄带光栅辅助耦合器，能够满足密集波分复用(DWDM)系统的需求；并详细地分析了耦合区非均匀性对下话路特性的影响；将制成的器件在10 Gb/s的光纤传输系统中进行下话路测试，比较背靠背眼图与使用光栅辅助耦合器下话路后的眼图，结果表明其具有很好的滤波性能。