1 复旦大学图书馆中华古籍保护研究院, 上海 200433
2 复旦大学图书馆特藏与数字化部, 上海 200433
3 复旦大学化学系, 上海 200433
延安是中国共产党领导革命的中心和战略总后方, 是革命的红色摇篮。 延安时期出版了大量具有历史、 文化以及教育意义的红色文献, 这些红色文献记载了中国共产党波澜壮阔的发展历程, 也反映了延安时期不断发展的科技生产水平与独特的制浆造纸工艺, 具有重要的研究价值。 然而, 延安时期出版的红色文献虽距今不到百年时间, 但其保存现状不容乐观, 普遍存在纸张老化、 焦脆易碎等问题, 大量文献急需科学检测与修复保护, 以延长其保存寿命。 目前, 针对延安时期红色文献的检测研究仍存在较大空白。 考虑到红色文献的珍贵性与特殊性, 应当尽可能选择无损检测方法对其分析检测。 基于衰减全反射-傅里叶变换红外光谱法(ATR-FTIR), 以木素1 510 cm-1处特征峰与纤维素1 030 cm-1处特征峰的强度作为定量依据, 建立了造纸原料与红色文献纸张中木素相对含量的无损检测方法。 通过检测不同碱强度与碱浓度处理后的构皮、 苦竹与杨木的木素含量, 考察了制浆过程中碱处理条件对造纸原料脱木素程度的影响, 同时体现了红外光谱法测定木素相对含量的普适性。 以复旦大学图书馆藏的76册延安时期红色文献为研究对象, 分析了红色文献的纸张木素含量与纸张pH值以及纸张氧化度的相互关系。 结果表明, 木素相对含量高于25%的红色文献, 其纸张pH集中在3~4之间且纸张氧化度较高, 文献整体保存状况堪忧; 而木素相对含量低于25%的红色文献, 其纸张氧化度与酸度较低, 文献整体保存情况较好。 以上结果验证了红外光谱无损检测法用于延安时期红色文献木素含量分析的可行性, 并结合纸张氧化度与酸度数据提出了纸张木素含量的合适范围, 为制浆造纸中植物原料的脱木素过程提供参考。 拓展了红外光谱法在红色文献无损检测中的应用范围, 以期为延安时期红色文献的修复与保护研究提供科学依据。
延安时期 红色文献 无损检测 红外光谱 木素含量 Yan'an period Red literature Non-destructive testing Infrared spectroscopy Lignin content 光谱学与光谱分析
2022, 42(10): 3097
1 北京工业大学激光工程研究院, 北京 100022
2 96658部队202分队, 北京 100094
激光二极管阵列(LDA)的出射光束空间分布不均匀，发散角大，难以直接用于端面抽运的固体激光器中，需要对LDA输出光束进行整形耦合。用Zemax光学设计软件设计出一款适合端面抽运全固态激光器的耦合系统,该耦合系统由快轴准直镜与透镜导管组成。着重研究了透镜导管的耦合效率与透镜导管特征参数之间的关系，并通过光线追迹得出最佳耦合系统参数。设计的透镜导管长22 mm，输入面尺寸为12 mm(快轴)×9 mm(慢轴)，输出面尺寸为3.5 mm×3.5 mm，输入端球面曲率半径为14 mm。该系统耦合效率可达90.7%，距输出端1 mm处的光束发散角为0.38 mrad(快轴)与0.02 mrad(慢轴)，可使抽运光和固体激光器振荡光达到良好的光束匹配效果。
激光器 全固态激光器 透镜导管 耦合系统 光束追迹 激光与光电子学进展
2016, 53(10): 101404
1 北京工业大学激光工程研究院，北京 100124
2 96658部队202分队，北京 100094
3 96618部队50分队,北京 100085
针对二次聚光器结构复杂、加工工艺难度大、成本高的问题，结合实际工程应用，设计了应用于密集矩阵式聚光模组的二次微棱镜，用Solidworks建立了三维模型，借助Zemax光学模拟仿真手段，对二次微棱镜的倾角和高度等重要参数进行了优化仿真，结果表明当二次微棱镜高度为5 mm、上底面边长为7 mm、工作面倾角为67.38°时，太阳能电池接收的太阳辐射能量最大，达到最大值2.466 9 W，与不带二次微棱镜接收能量1.876 0 W相比，提高了31%，该二次微棱镜对提高聚光模组效率作用显著。
光学设计 二次微棱镜 密集矩阵 聚光模组 optical design secondary microprism dense matrix concentrating photovoltaic module 红外与激光工程
2015, 44(12): 3645
1 北京工业大学 激光工程研究院, 北京 100124
2 北京工业大学 应用数理学院, 北京 100124
3 中国人民解放军96658部队, 北京 100094
针对国内大功率半导体激光光纤耦合存在的问题, 设计了光纤耦合聚焦系统, 研制了5 kW光纤耦合半导体激光器。比较了常见圆光斑光纤耦合与半导体激光方光斑光纤耦合的区别; 对国产阵列型半导体激光堆栈, 采用光束质量均匀化、偏振合束、多波长合束多路耦合等方式增加能量, 将激光耦合进芯径为800 μm, 数值孔径(NA)为0.2的传能光纤中, 实现了光纤耦合半导体激光输出光功率5 109 W, 光纤耦合效率85.69%, 系统整体电光转换效率49.48%; 在聚焦镜焦距为250 mm时其激光功率密度达到2×105 W/cm2, 可以用于金属的表面重熔、合金化、熔覆和焊接等领域。该激光器除了传能光纤外, 其余部件均为为国产和自主研发, 对我国国产高功率光纤耦合半导体激光器的开发具有重要的推动作用。
激光加工 半导体激光器 光纤耦合 激光焊接 激光熔覆 laser processing diode laser fiber coupling laser welding laser cladding
1 北京工业大学激光工程研究院, 北京 100124
2 96658 部队202 分队, 北京 100094
聚光光伏模组中，二次光学元件对增加太阳能电池接收到的入射光能量，提高聚焦光斑均匀性和增大菲涅耳透镜接收角具有重要作用。设计了一种用于聚光光伏模组的全反射式二次光学元件，用Solidworks软件建立了三维模型，结合实际工程应用，借助Zemax软件光学模拟仿真手段，对二次光学元件的倾角和高度等重要参数进行了优化。并制作了不同参数的二次光学元件，配合菲涅耳透镜、太阳能电池，搭建了实物聚光发电单元，在太阳模拟器下进行I-V 性能测试，结果表明当二次光学元件高度为6 mm，上圆直径为7 mm时，太阳能电池的输出功率达到最大值720 mW，与不加二次光学元件相比，输出功率提高了16%。说明该二次光学元件对提高聚光模组效率作用显著。
光学设计 二次光学元件 优化 聚光模组
1 中国石油大学胜利学院，山东 东营 257097
2 中国石油大学(华东)，山东 青岛 266580
为了减少熔覆开裂，提高熔覆质量，本文采用一定光束间距的并联双光束激光对铸铁表面进行熔覆，建立熔覆过程三维热力耦合模型，分析双光束激光熔覆热/力特征变化。计算结果表明，双光束激光在提高熔覆效率的同时，相邻两熔道彼此进行预热与缓冷，减小了激光熔覆过程中急剧升温与冷却产生的巨大温度梯度，降低熔层和结合区的残余应力水平，进而达到抑制裂纹产生的效果。1 800 W-1 400 W功率组合、光束间距为12.5 mm是较为理想的参数组合。
双光束激光熔覆 热力耦合 温度场 应力场 dual-beam laser cladding thermo-mechanical coupling temperature field stress field
中国石油大学(华东)机电工程学院，山东 青岛 266580
建立了激光熔覆同轴送粉喷嘴的载气-粉末两相流场计算模型，三维模型考虑了进粉管和粉末腔对粉末输送的影响。分析了三维状态的载气分布情况，揭示了粉末在不同粉末腔结构的同轴送粉喷嘴内碰撞与运动规律，以及粉末喷射汇聚情况;针对可调式同轴送粉喷嘴的调节性能进行了分析，依据分析设计了一种可调式同轴送粉喷嘴。计算结果表明，改变粉腔直径、高度及内壁倾角长度对粉末离开喷嘴后的发散程度略有影响，对粉末汇聚稳定后的浓度和粉末焦点半径影响较小;调节同轴送粉喷嘴的锥体相对位置，可以实现粉末焦点相对激光束的垂直位置调节。
激光熔覆 同轴送粉喷嘴 粉末流场 可调式结构 laser cladding coaxial powder nozzle powder flow field adjustable structure
1 北京工业大学 激光工程研究院，北京 100124
2 第二炮兵装备研究院，北京 100085
针对当前曲面菲涅尔透镜普遍存在的加工工艺复杂、面型精度难于控制、制作成本较高等问题，在研究非等厚型平板菲涅尔透镜设计方法的基础上，提出一种中心透镜为球面、外侧环带为倾斜面的等厚型平板菲涅尔透镜的设计方法，给出了具体的设计实例，并进行了建模和光学仿真，模拟结果表明: 该菲涅尔透镜设计的光学效率达到90.7%。
光学设计 菲涅尔透镜 等厚型 平板 高倍聚光光伏 optical design Fresnel lens equal-thickness flat plate high concentrating photovoltaic
