1 1. 西南交通大学 力学与航空航天学院, 成都 611756
2 2. 西南交通大学 材料科学与工程学院, 成都 610031
3 3. 北京理工大学 先进结构技术研究院, 北京 100081
闪烧是近些年广受关注的一种电场辅助烧结技术。本文介绍了闪烧的起源与发展, 并对闪烧的基本特征进行了分析。在闪烧孕育与引发过程的研究方面, 发现了孕育阶段的非线性电导特征和电化学黑化现象, 提出了氧空位主导的缺陷机制; 在闪烧阶段的快速致密化研究方面, 提出了电场作用导致的缺陷产生和运动会在粉体颗粒间产生库仑力, 有利于烧结前期的致密化过程, 同时发现闪烧致密化过程中还伴随着金属阳离子的快速运动; 在闪烧阶段的晶粒生长和微结构演变方面, 发现了试样温度沿电流方向呈非对称分布, 试样中间位置的晶界迁移率明显提高, 提出电化学缺陷对微观结构有重大影响。基于上述研究成果, 本团队利用电场作用下出现的低温快速传质现象, 发展了陶瓷闪焊技术, 实现了同种陶瓷/陶瓷、陶瓷/金属, 甚至异种陶瓷/陶瓷之间的快速连接; 发展了陶瓷闪烧合成技术, 不仅实现了典型氧化物陶瓷的快速合成, 而且实现了高熵陶瓷和具有共晶形貌的氧化物陶瓷的快速合成; 发展了氧化物陶瓷的电塑性成形技术, 初步实现了氧化锆陶瓷低温低应力下的快速拉伸和弯曲变形。本文最后总结了闪烧机理研究面临的挑战, 并从焦耳热效应和非焦耳热效应两方面展望了闪烧的发展方向, 期望对闪烧技术在国内的发展有所裨益。
闪烧 焦耳热 缺陷 连接 合成 成形 综述 flash sintering Joule heating defect joining synthesis forming review
北京理工大学先进结构技术研究院，北京 100081
采用固相法制备不同摩尔Ba、Sr、Ca、Mg配比的BaO-SrO-CaO-MgO-Al2O3-SiO2 (BSCMAS)陶瓷材料，研究多组元陶瓷的制备工艺、显微结构及其抗CMAS腐蚀性能。结果表明：通过调控MgO的含量，在1 400 ℃条件下制备了Ba0.3Sr0.3Ca0.35Mg0.05Al2Si2O8 (B0.3S0.3C0.35M0.05AS)单相多组元陶瓷材料。在1 250、1 300 ℃和1 350 ℃对B0.3S0.3C0.35M0.05AS进行CMAS腐蚀实验，相比于Ba0.5Sr0.5Al2Si2O8材料，B0.3S0.3C0.35M0.05AS表现出更好的抗CMAS腐蚀性能，这是由于多组元阳离子的迟滞扩散效应减缓了Ba、Sr与Ca、Mg的相互扩散，并快速形成钙长石腐蚀过渡层阻挡Ba、Sr的流失，进而显著改善了材料的抗CMAS腐蚀性能。
多组元材料 固溶体 环境障涂层 迟滞扩散 multi-component materials solid solution environmental barrier coatings sluggish diffusion
1 1.西北工业大学 超高温结构复合材料重点实验室, 西安710072
2 2.中国燃气涡轮研究院, 成都 610500
3 3.北京理工大学 先进技术结构研究院, 北京 100081
高熵陶瓷作为新型材料, 较大的构型熵赋予其独特的性能, 其中高熵过渡金属碳化物有望成为高超声速飞行器热防护系统的备选材料。相比于单组元碳化物陶瓷, 高熵化的单相陶瓷在综合性能上有较大地提高。目前, 高熵过渡金属碳化物陶瓷的研究还处于初始阶段, 关于高熵过渡金属碳化物的成分设计和理论分析还缺少足够的研究支撑。另外, 如何制备高纯度高熵过渡金属碳化物还需要进一步探索。在高熵过渡金属碳化物陶瓷的性能方面, 还缺少深入的研究。本文针对高熵陶瓷的理论设计和制备方法展开综述, 详细介绍了高熵过渡金属碳化物的力学、热导及抗氧化性能的研究进展, 并指出了高熵过渡金属碳化物陶瓷在超高温陶瓷领域存在的科学问题, 展望了高熵过渡金属碳化物陶瓷未来的发展方向。
高熵过渡金属碳化物陶瓷 构型熵 力学性能 热导性能 抗氧化性能 综述 high-entropy transition metal carbide configurational entropy mechanical property thermal conductivity oxidation-resistance review
复旦大学通信科学与工程系电磁波信息科学教育部重点实验室, 上海 200433
可见光大气传输系统面临的主要问题在于由大气湍流引起的光强闪烁和来自日光及其他照明设备的强背景光干扰，为了克服大气湍流造成的信道衰落效应及强背景光带来的噪声干扰问题，对室外可见光通信(VLC)强背景光大气湍流信道进行了建模。在接收端采用分集接收技术，在相同的发射功率下提高系统误码率(BER)性能。构建了在强背景光大气湍流信道模型下基于强度检测脉冲位置调制(PPM)方式的室外长距离可见光分集接收系统模型，在几十微瓦功率背景光噪声下，实现了800 Mb/s PPM 信号的仿真系统传输。基于此系统分别研究对比了最大比合并(MRC)、等增益合并(EGC)、选择性合并(SC)3 种分集合并方式的误码率性能。结果表明，在相同的发射功率下，误码率性能提升最大的是MRC，其次是EGC，SC 最差。以7%前向纠错码(FEC)误码门限作为参考，MRC 能显著降低对LED 发射功率的要求，并且随着分集支路个数的增多，分集效果越好。
大气光学 可见光通信 脉冲位置调制 信道建模 分集接收 大气湍流
Author Affiliations
Abstract
1 Key Laboratory for Information Science of Electromagnetic Waves, Ministry of Education, Department of Communication Science and Engineering, Fudan University, Shanghai 200433, China
2 National Engineering Research Center for Broadband Networks and Applications, Shanghai 200433, China
Carrierless amplitude and phase (CAP) modulation is generating increasing interest for short-reach optical communications. Polarization multiplexing (PolMux) is a good way to improve the CAP system’s data rate further with the limited bandwidth of electrical devices. In this Letter, we experimentally demonstrate a 56 Gb/s direct-detection PolMux CAP system over a 15 km fiber link for the first time, to our best knowledge. Two-band CAP modulation with different modulated orders for each band is employed. An optical filter at the receiver is utilized to realize the polarization separation. No extra digital signal processing for polarization-dependent distortion is required.
060.4080 Modulation 060.4230 Multiplexing 060.2330 Fiber optics communications Chinese Optics Letters
2015, 13(8): 080602
Author Affiliations
Abstract
Key Laboratory for Information Science of Electromagnetic Waves (MoE), Fudan University, Shanghai 200433, China
We propose a two-cascaded, constant-resistance, symmetrical bridged-T amplitude equalizer for a high-speed visible light communication (VLC) system. With the pre-equalization circuit, the 3 dB bandwidth of the VLC system can be extended from 12 to 235 MHz using a commercially available phosphorescent white light-emitting diode (LED), a blue filter, and a low-cost PIN photodiode. The data rate is 1.20 Gbit/s, exploiting 16-quadrature amplitude modulation-orthogonal frequency-division multiplexing with a 300 MHz modulation bandwidth over 50 cm of free-space transmission under the pre-forward error correction limit of 3.8×10 3. To our knowledge, this is the highest 3 dB bandwidth and the highest data rate ever achieved by using a pre-equalization circuit and white LED in a VLC system.
060.2605 Free-space optical communication 060.4080 Modulation 070.4340 Nonlinear optical signal processing Chinese Optics Letters
2015, 13(10): 100602
复旦大学信息学院通信科学与工程系, 上海 200433
相干且频率锁定的正交多载波光源产生技术在光通信领域有着诸多应用,能广泛用于微波光子学、全光信号处理以及波分复用(WDM)技术和正交频分复用(OFDM)技术.互联网数据业务的快速增长使得超宽带大容量骨干网传输技术越来越受到世界各国的重视,而要实现Tb/s超大容量传输,目前使用的最主要的方法是光的波分复用(WDM)或正交频分复用(OFDM)技术.作为实现光WDM或OFDM的一项关键技术,相干和频率锁定的正交多波长光源技术引起了国内外各大科研机构的强烈关注.介绍了国内外多载波技术的现状以及多载波产生的多种方案,并对每一个方案进行了对比分析,为未来的研究提供了一些参考.
相干 频率锁定 多波长光源 波分复用 正交频分复用 超大容量传输 coherent frequency-locked multi-carrier light source wavelength division multiplexing(WDM) orthogonal frequency division multiplexing(OFDM) high-capacity transmission
1 哈尔滨工业大学 航天学院, 黑龙江 哈尔滨 150001
2 黑龙江省工业技术研究院, 黑龙江 哈尔滨 150001
提出了一种工件台宏动三自由度建模方法以解决光刻机工件台宏动部分在X和Y方向的运动耦合问题并实现它的超精密长行程微米精度的跟踪定位。该建模方法将X方向电机的偏转角度作为被控对象并且在模型中包含了耦合效应对X方向运动的影响。基于此模型提出了一种自适应神经网络控制策略, 该策略采用径向基函数(Radial Basis Function, RBF)神经网络对模型参数信息及外界非线性扰动进行实时在线估计, 以减小未建模动态、电机齿槽力波动、端部效应、摩擦等扰动对控制系统性能的影响。通过对控制策略的理论推导和稳定性分析, 保证了闭环控制系统的收敛性。最后在光刻机工件台上进行了S曲线跟踪定位试验, 验证了宏动三自由度建模方法和控制策略的效果。试验结果显示: X和Y方向的位置跟踪误差均小于3 μm, X方向电机偏转角度小于1 μrad, 满足工件台宏动部分跟踪定位精度的要求。
光刻机 宏动工件台 三自由度建模 自适应神经网络 lithographic system long-stroke wafer stage three degrees of freedom modeling adaptive neural network
复旦大学信息学院通信科学与工程系, 上海 200433
无载波幅度相位调制(Carrierless Amplitude and Phase, CAP)是超高速短距离光通信系统中的一种备选的方案,由于其成本低、频谱效率高、功耗小等优点,近年来越来越受到研究人员的关注。基于MATLAB与VPI联合仿真,探究10G/40G速率CAP系统中关键参数对系统性能的影响,包括数字滤波器滚降系数、滤波器抽头数,通过仿真找出最优系统参数值,同时对时钟偏移带来的影响也做了研究,以期为以后设计短距离CAP光通信系统有所帮助。
无载波幅度相位调制 数字滤波器 滚降系数 抽头数 时钟偏移 carrierless amplitude and phase modulation digital filter roll-off factor number of taps clock offset
复旦大学通信科学与工程系, 电磁波信息科学教育部重点实验室, 上海 200433
LED替代白炽灯和日光灯用于照明已经成为明显的趋势。LED可以同时用于照明与通信的特点,使得可见光通信(VLC)成为了近年来国内外研究的热点。由于其具有无辐射、抗电磁干扰、频谱使用无需授权等优势,VLC已成为下一代高速无线接入的新兴技术。目前VLC发展的主要挑战在于LED有限的调制带宽限制了VLC系统的传输速率。针对这一瓶颈,从VLC系统多维复用方式出发,详细介绍了波分复用、频分复用、偏振复用和空分复用四种复用技术,实现多路复用信号并行传输,从而有效提升系统的传输容量。通过对这四种技术原理和性能的分析与讨论,验证了多维复用技术在提升VLC系统传输容量上的可行性,表明了其在VLC系统中广泛的应用前景。
可见光通信 波分复用 频分复用 偏振复用 空分复用 visible light communication wavelength division multiplexing frequency division multiplexing polarization division multiplexing space division multiplexing
