Author Affiliations
Abstract
1 Faculty of Electrical Engineering and Computer Science, Ningbo University, Ningbo 315211, China
2 College of Electrical and Electronic Engineering, Wenzhou University, Wenzhou 325035, China
3 College of Science and Technology, Ningbo University, Ningbo 315211, China
4 Laboratory of Infrared Materials and Devices, The Research Institute of Advanced Technologies, Ningbo University, Ningbo 315211, China
5 Department of Information Science and Electronics Engineering, Zhejiang University, Hangzhou 310027, China
A polarization-insensitive mode-order converting power splitter using a pixelated region is presented and investigated in this paper. As TE0 and TM0 modes are injected into the input port, they are converted into TE1 and TM1 modes, which evenly come out from the two output ports. The finite-difference time-domain method and direct-binary-search optimization algorithm are utilized to optimize structural parameters of the pixelated region to attain small insertion loss, low crosstalk, wide bandwidth, excellent power uniformity, polarization-insensitive property, and compact size. Experimental results reveal that the insertion loss, crosstalk, and power uniformity of the fabricated device at 1550 nm are 0.57, -19.67, and 0.094 dB in the case of TE polarization, while in the TM polarization, the relevant insertion loss, crosstalk, and power uniformity are 0.57, -19.40, and 0.11 dB. Within a wavelength range from 1520 to 1600 nm, for the fabricated device working at TE polarization, the insertion loss, crosstalk, and power uniformity are lower than 1.39, -17.64, and 0.14 dB. In the case of TM polarization, we achieved an insertion loss, crosstalk, and power uniformity less than 1.23, -17.62, and 0.14 dB.
integrated optics optical waveguide polarization-insensitive property mode-order converting power splitter Chinese Optics Letters
2024, 22(3): 031301
Author Affiliations
Abstract
1 Faculty of Electrical Engineering and Computer Science, Ningbo University, Ningbo 315211, China
2 College of Electrical and Electronic Engineering, Wenzhou University, Wenzhou 325035, China
3 College of Science and Technology, Ningbo University, Ningbo 315300, China
4 Laboratory of Infrared Materials and Devices, The Research Institute of Advanced Technologies, Ningbo University, Ningbo 315211, China
5 Department of Information Science and Electronics Engineering and Cyrus Tang Center for Sensor Materials and Applications, Zhejiang University, Hangzhou 310027, China
A flexible-grid mode- and wavelength-selective switch which comprises counter-tapered couplers and silicon microring resonators has been proposed, optimized, and demonstrated experimentally in this work. By carefully thermally tuning phase shifters and silicon microring resonators, mode and wavelength signals can be independently and flexibly conveyed to any one of the output ports, and different bandwidths can be generated as desired. The particle swarm optimization algorithm and finite difference time-domain method are employed to optimize structural parameters of the two-mode (de)multiplexer and crossing waveguide. The bandwidth-tunable wavelength-selective optical router composed of 12 microring resonators is studied by taking advantage of the transfer matrix method. Measurement results show that, for the fabricated module, cross talk less than , an extinction ratio larger than 17.41 dB, an in-band ripple lower than 0.79 dB, and a 3-dB bandwidth changing from 0.38 to 1.05 nm are obtained, as the wavelength-channel spacing is 0.40 nm. The corresponding response time is measured to be 13.64 µs.
integrated optics optical waveguide mode- and wavelength-selective switch Chinese Optics Letters
2024, 22(1): 011301
1 宁波大学信息科学与工程学院，浙江 宁波 315211
2 温州大学电气与电子工程学院，浙江 温州 325035
提出一种相变材料辅助的非易失性硅基偏振不敏感1×2模式光开关，该器件包括偏振分束单元、偏振合束单元、定向耦合结构单元、偏振不敏感交叉波导以及模式转换单元。通过调谐相变材料的晶态与非晶态，可实现偏振不敏感的多模光开关功能。利用粒子群智能算法和时域有限差分法对所提出的器件进行优化并分析其性能。仿真结果表明，在1535~1569 nm波长范围内：输入TE0模式时，所设计器件的插入损耗小于1.37 dB，串扰小于-13.12 dB；输入TM0模式时，所设计器件的插入损耗小于1.61 dB，串扰小于-17.39 dB。
集成光学 硅基光子学 模式光开关 偏振不敏感 非易失性 光学学报
2023, 43(11): 1113001
为了改善1Cr5Mo耐热钢焊接接头拉伸力学性能，利用CO2激光对其进行了表面改性处理，通过拉伸试验考察了激光热处理对拉伸性能的影响。利用扫描电镜观察了焊接接头的断裂形式和断口形貌，并用能谱仪分析了激光热处理前后试样表面化学元素的组成，讨论了残余应力和残余奥氏体对拉伸性能的影响。结果表明，激光热处理前后试样的拉伸断口均为韧性断裂，激光热处理后断裂性能有所提高；激光热处理试样表面产生晶粒细化和残余压应力的强化层，其屈服强度和抗拉强度分别提高了3.4%和13.7%，拉伸性能得到进一步提高；激光热处理试样的残余奥氏体含量有所降低，导致焊接接头的断面收缩率下降了18.61%，而延伸率基本不变，其均匀变形能力有所增强。
拉伸性能 激光热处理 1Cr5Mo耐热钢 焊接接头 tensile property laser heat treatment(LHT) 1Cr5Mo heat-resistant steel welded joint
常州大学 机械工程学院, 江苏 常州 213016
利用阴极弧离子镀在Cr12MoV钢表面制备了TiAlCN涂层，通过扫描电镜(SEM)、能量分散光谱法（EDS）、X射线衍射术（XRD）等手段分析了TiAlCN涂层的表面界面形貌、化学元素分布和物相特性，并对其界面结合机理进行了探讨。结果表明，Al原子第一电离能低于Ti原子，容易从靶材上气化电离出来沉积在基体上，使得涂层中Al元素含量较高；涂层中TiN、AlN和AlTiN为硬质相，其中涂层中高含量的Al原子有利于提高抗磨损性能，无定形C原子有利于降低摩擦系数；Ti、Al、C、N等原子在涂层中产生富集现象，在结合界面处发生扩散，是形成冶金结合的主要机制。 另外，用划痕法测得涂层界面结合强度为76.9 N，具有较高的抗剥落能力。文中的结果为TiAlCN涂层在冷作模具表面改性处理中的应用提供了实验基础。
TiAlCN涂层 阴极弧离子镀 线扫描 面扫描 结合强度 TiAlCN coating cathodic arc ion plating line scanning plane scanning bonding strength
1 常州大学机械工程学院, 江苏 常州 213016
2 江苏省大型重载齿轮传动工程技术研究中心, 江苏 常州 213012
3 常州大学材料科学与工程学院, 江苏 常州 213164
用CO2激光对40CrNiMo高强度钢表面进行淬火强化处理，进行了拉拉疲劳对比试验，采用Locati法求出激光淬火前后试样的疲劳极限。通过电子扫描显微镜观察了疲劳断口形貌，分析了激光淬火对40CrNiMo疲劳强度的影响机理。结果表明，激光淬火后试样表面形成强化层、马氏体和残余压应力，使40CrNiMo疲劳强度明显增加，由调质处理时的626 MPa提高到715 MPa，疲劳强度提高了14.2%。调质处理试样疲劳裂纹源萌生在试样表层，而激光淬火后试样疲劳裂纹源萌生于试样次表层，其扩展至断裂的过程较为缓慢。晶粒细化和残余压应力是疲劳强度提高的主要机制。
激光技术 激光淬火 疲劳强度 断口形貌 中国激光
2013, 40(11): 1103005
利用激光冲击波对X80管线钢焊接接头表面进行了强化处理，通过拉伸实验对激光冲击处理前后焊接接头试样拉伸力学性能进行了分析，用扫描电镜和能谱分析仪观察了其断口形貌与化学成分组成，并对其断裂机理进行了探讨。实验结果表明，原始状态的X80管线钢焊接接头具有连续屈服特征，无明显的屈服平台，延伸率比较高，拉伸断口出现明显的分层开裂；激光冲击处理后X80管线钢焊接接头的强度并未得到加强，韧窝尺寸与深度变大，其断裂拉伸性能得到改善。
激光技术 激光冲击处理 X80管线钢 焊接接头 慢拉伸试验 断口形貌 中国激光
2011, 38(11): 1103007
利用激光冲击波对X70管线钢焊接接头进行强化处理，进行了低温冲击韧性试验，分析了激光冲击处理后显微组织的有效晶粒度，用扫描电镜观察断口形貌，研究激光冲击处理对X70管线钢焊接接头冲击韧性的影响机制。结果表明，激光冲击处理后X70管线钢焊接接头获得了均匀细小的铁素体晶粒，具有优异的冲击韧性；原始状态冲击断口为脆化特征。激光冲击处理经激光冲击处理后试样断口呈现韧化特征，改善了X70管线钢焊接接头的低温冲击性能，有利于提高管线钢使用的安全性。
光学制造 X70管线钢 焊接接头 冲击试验 断口形貌 光学学报
2011, 31(s1): s100511
1 江苏工业学院低维材料微纳器件与系统研究中心, 江苏 常州 213016
2 江苏大学机械工程学院, 江苏 镇江 212013
3 上海工程技术大学机械工程学院, 上海 201620
4 江苏省镇江市出入境检验检疫局, 江苏 镇江 212013
利用激光热应力效应建立了一种检测软质涂层结合强度的装置, 分析了激光热应力作用下残余应力表征涂层界面结合强度的原理与方法, 可对软质涂层进行检测。结果表明, 激光热应力作用下涂层残余应力发生变化, 可用节点残余应力作为界面结合状况的检测信号来表征界面结合强度; 激光热应力检测软质涂层界面结合强度方法可替代传统拉伸法, 实现实时在线检测涂层界面结合强度。
激光技术 激光热应力 结合强度 涂层 残余应力
1 江苏大学材料科学与工程学院, 江苏 镇江 212013
2 江苏工业学院 江苏省油气储运技术重点实验室, 江苏 常州 213016
3 江苏工业学院机械工程系, 江苏 常州 213016
利用CO2激光对火焰喷涂制备的Ni-WC复合涂层进行了重熔实验,通过扫描电镜(SEM)观察了其重熔后表面形貌,测试了含有不同WC体积分数样品重熔前后的涂层显微硬度,并分析了WC含量对涂层组织及耐磨性的影响。实验结果表明,火焰喷涂制备的涂层气孔随着WC颗粒含量增大而增多,经激光重熔后气孔明显减少;激光重熔后的涂层显微硬度比火焰喷涂的涂层显微硬度提高约20%,WC体积分数为6%时涂层显微硬度达到最大值;激光重熔处理后的涂层耐磨性随着WC含量的增加而增大,WC体积分数为6%时,其耐磨性达到最佳值。
激光技术 火焰喷涂 激光重熔 耐磨性 体积分数
