1 天津大学机械工程学院，天津 300072
2 天津大学机械工程学院机构理论与装备设计教育部重点实验室，天津 300072
3 清华大学机械工程系摩擦学国家重点实验室，北京 100084
4 清华大学精密/超精密制造装备与控制北京市重点实验室，北京 100084
激光电解复合加工是将激光加工与电化学加工相结合的复合加工方法，可用于加工硬质导电材料，具有加快电化学溶解速率、避免重铸层和提高表面质量等优势。笔者提出了一种管电极耦合激光电解复合加工工艺，利用设计的管电极实现了激光能量与电化学能量在管电极内部的同轴传导以及在加工间隙处的可控耦合，所提工艺适用于高品质超大深径比小孔的加工。基于激光与电化学能量在加工间隙处的可控调节，提出了以激光加工为主导和以电化学加工为主导的耦合作用机制。通过分析激光辐照区温升对电解质电导率、电流密度、液相传质和电化学溶解速率的影响，以及电解产生的气泡和杂质等对激光能量的影响，建立了激光电解复合加工的材料去除模型，并进行了初步的激光电解复合加工仿真分析与实验研究。
激光技术 电解加工 理论模型 耦合机制 高深径比 深孔 中国激光
2024, 51(16): 1602402
1 天津工业大学控制科学与工程学院天津市电气装备智能控制重点实验室，天津 300387
2 国家管网集团东部原油储运有限公司，江苏 徐州 221008
3 哈尔滨工程大学动力与能源工程学院，黑龙江 哈尔滨 150001
可调谐二极管激光吸收光谱（TDLAS）技术在测量过程中不可避免地会受到光学条纹、探测器噪声和电路噪声等干扰，导致输出结果波动较大。使用Kalman滤波器对测量结果进行后处理可有效提高TDLAS系统的测量精度和抗干扰能力。重点对Kalman滤波算法中的测量噪声协方差与过程激励噪声协方差的比值g进行了研究。从滤波器输出结果的波动和输出响应时间两个维度入手，通过赋予二者不同的权重得到滤波器的综合效果评价指标R，综合研究了R-g关系，得出了最佳g值为27。同时，仿真验证了Kalman滤波比平滑滤波和扩张状态滤波在抗干扰和稳定性方面的优势。将参数优化后的Kalman滤波器用于TDLAS逃逸氨检测中，体积分数为的NH3的浓度、体积分数为的NH3的浓度、H2O的浓度、温度的测量精度分别提高了3.54、3.48、3.00、2.80倍。
光谱学 调谐激光吸收光谱 Kalman滤波 测量精度 参数优化 光学学报
2022, 42(18): 1830001
1 西安邮电大学 电子工程学院，陕西 西安 710121
2 西安理工大学 理学院，陕西 西安 710048
本文提出了一种以环烯烃共聚物（Cyclic Olefin Copolymer，COC）为基底的超低损耗高双折射空芯反谐振太赫兹光子晶体光纤，该光纤的包层由两组（共六个）无节点嵌套管组成。采用时域有限差分法（Finite Difference Time Domain method，FDTD）结合完美匹配层（Perfectly Matched Layer，PML）边界条件对其导波特性进行分析。仿真结果表明，在0.8~1.35 THz范围内，总传输损耗小于0.1 dB/m，双折射大于2.12×10-5，色散为±0.027 ps/THz/cm。在1.12 THz处，最低总传输损耗仅为0.543×10-2 dB/m，双折射值为2.06×10-4。同时，分析了该光纤的弯曲性能，表明在y方向，当弯曲半径超过19 cm时，弯曲损耗小于0.1 dB/m，具有良好的弯曲性能。
空芯反谐振光纤 太赫兹 高双折射 低损耗 Hollow-core anti-resonant fiber terahertz high birefringence low loss
1 天津大学机械工程学院，天津 300072
2 天津大学机械工程学院机构理论与装备设计教育部重点实验室，天津 300072
微夹持器是微操作系统的重要组成部分。作为微操作系统末端执行器，微夹持器钳口端面在工作过程中容易出现磨损、吸附杂质、结冰或结霜等问题，而且目前微夹持器大多是一体化加工而成，整体更换将造成资源浪费。本文设计了一种可拆卸式微夹持器，利用中心波长为1064 nm的纳秒激光器，在执行操作的钳口端面上加工出粗糙的微纳结构，使用无毒害的硬脂酸溶液浸泡改性，获得仿生超疏水表面。通过电化学实验，测试了仿生超疏水表面在酸、盐和碱环境中的耐腐蚀性能，通过自清洁、抗结冰和抗菌实验测试了该表面的防污、防冻和防菌性能。实验结果表明：仿生超疏水表面能够有效抵抗酸、盐和碱环境中的腐蚀，具有良好的防腐性能；有效防止灰尘、水滴和细菌等杂质粘附于钳口端面，保证钳口端面的清洁与卫生；在低温环境中，有效防止端面结霜或结冰，使微夹持器能够在恶劣环境中正常工作。
激光技术 表面加工 仿生超疏水表面 微夹持器 耐腐蚀 自清洁 抗结冰 抗菌 中国激光
2022, 49(10): 1002602
采用两步水热法在导电玻璃(FTO)上制备了WO3/NiWO4复合薄膜。通过XRD, SEM表征了WO3/NiWO4复合薄膜的组成结构及微观形貌, 利用UV-Vis、光电流测试、光电催化测试和交流阻抗测试分析了WO3/NiWO4复合薄膜的光电性能。结果表明: WO3/NiWO4复合薄膜相较于WO3薄膜具有更好的光吸收特性、光电流密度和光电催化活性, 其中水热反应3h的WO3/NiWO4复合薄膜的光电化学性能最佳。WO3/NiWO4-3h在1.4V(vs.Ag/AgCl)时的光电流密度为1.94mA/cm2, 光电催化210min对亚甲基蓝溶液的降解效率为57.1%。交流阻抗图谱表明WO3/NiWO4薄膜的电荷转移电阻小于WO3薄膜, 光电化学性能更优。
复合薄膜 光电流 光电催化 WO3 WO3 NiWO4 NiWO4 composite film photocurrent photoelectrocatalysis
1 上海复旦微电子集团股份有限公司, 上海 200433
2 复旦大学 专用集成电路与系统国家重点实验室, 上海 201203
安全性评估是密码芯片设计中的重要环节。传统的安全性分析方法主要包括泄漏评估和侧信道攻击,但是这些方法需要采集大量功耗曲线,对时间和采集设备都有较高要求。提出了利用芯片仿真波形进行安全性分析,并基于此设计了一种仿真安全分析软件。实验结果表明,仿真波形分析能够快速检测出加解密运算过程中出现的信息泄漏,且仿真分析需要的曲线条数与实际侧信道攻击需要的功耗曲线条数存在定性关系。与之前的安全分析技术相比,该方法主要应用于数字前端设计阶段,对硬件设备没有要求,可以极大节省时间和成本。
密码芯片 仿真波形分析 侧信道攻击 泄漏评估 cryptographic chip simulation waveform analysis side channel attack leak assessment SM4 SM4
1 中国空间技术研究院 钱学森空间技术实验室，北京00094
2 南京大学 国际地球系统科学研究所，江苏南京1003
3 北京市遥感信息研究所，北京100011
4 北京信息科技大学，北京100192
为了实现偏振成像系统的小体积、低延时和快速目标检测，利用动态视觉传感器对动态场景灵敏度高、成像速度快的特点，提出了基于动态视觉传感器的偏振探测方法。从动态视觉传感器的对比度灵敏度出发，结合光学偏振原理，从理论上证明了基于动态视觉传感器偏振探测方法的可行性。设计并搭建了实验系统，由转台载着偏振片快速转动，由于视场内景物的反射光具有不同的偏振特性，经过旋转偏振片后发生明暗变化，动态视觉传感器快速捕捉变化并成像，系统采用嵌入式GPU（Graphics Processing Unit）控制并实时显示成像。实验结果表明：偏振系统对视场内的偏振度灵敏度为0.148，目标轮廓清晰，并具有良好的可视性。该系统弥补了传统偏振成像装置体积大、成像速度慢的不足，为基于偏振图像的目标检测等应用奠定了基础。
偏振成像 动态视觉 快速图像获取 成像系统 polarization imaging dynamic vision fast image acquisition imaging system 光学 精密工程
2021, 29(12): 2754
红外与激光工程
2021, 50(10): 20200446
Author Affiliations
Abstract
1 CAS Key Laboratory of Quantum Information, University of Science and Technology of China, Hefei 230026, China
2 Information and Navigation College, Air Force Engineering University, Xi’an 710077, China
Remarkable achievements have been witnessed in free-space quantum key distribution (QKD), which acts as an available approach to extend the transmission range of quantum communications. The feasibility of transmitting qubits through the free-space channel with the aid of moving platforms like satellites, aircraft, unmanned aerial vehicles (UAVs) has been verified. In view of the limited working time and resource consumption of the satellite-based QKD and the last-mile challenges of connecting satellite nodes with terrestrial networks, the airborne QKD is expected to provide flexible and relay links for the large-scale integrated network. This paper reviews the recent significant progress of QKD based on aircraft or UAVs, highlights their critical techniques, and prospects the future of airborne quantum communications.
quantum communication airborne quantum key distribution Chinese Optics Letters
2021, 19(12): 122702
