1 江苏大学机械工程学院，江苏 镇江 212013
2 重庆大学机械传动国家重点实验室，重庆 400044
激光定向能量沉积（LDED）是受损大型关键构件几何特征修复和性能强化的典型修复技术，但其目前仍面临残余应力、孔洞和裂纹等问题。激光冲击强化（LSP）为解决以上问题提供了新思路。笔者以H13钢粉作为待沉积粉末，采用LDED技术对受损的45钢基体进行修复；然后利用LSP后处理强化LDED修复层，以解决传统LDED修复材料的质量问题。结果表明：随着LDED激光功率增大，H13钢修复层的晶粒逐渐细化，渗碳体溶解，耐磨性提升；LSP后处理会使修复层近表层的晶粒明显细化，显著降低LDED修复试样的摩擦因数，进一步提升其耐磨性。最后，笔者系统揭示了LDED+LSP激光复合再制造工艺诱导的微观组织演化（晶粒细化和渗碳体溶解）及其增强修复层耐磨性的机制。
激光技术 激光定向能量沉积 激光冲击强化 激光复合再制造 微观组织 耐磨性 中国激光
2024, 51(16): 1602202
1 陕西科技大学 电子信息与人工智能学院西安 710021
2 陕西循天广播技术有限公司咸阳 712000
设计了一种改进型射频功率源输出功率控制系统，解决了现有射频功率源使用中存在的输出功率稳定性与控制精度不足等问题，预期将应用于中国聚变工程实验堆（China Fusion Engineering Test Reactor，CFETR）负离子源中性束系统（Negative Ion Based Neutral Beam Injection System，NNBI）。采用ARM+CPLD双核设计的软、硬件分离控制结构，保障输出功率控制算法运行效率；采用数字化信号控制方法，实现输出功率的高精度控制；通过精确采样射频功率源实际输出功率和闭环功率控制方法设计，实现输出功率的高稳定性控制。对射频功率源样机进行输出功率控制系统模拟负载测试，结果表明：在额定输出功率为50 kW时，输出功率的控制精度高于0.1%、稳定性波动小于0.5%、人机交互软件功能完善。该方案预期可以搭配阻抗匹配网络满足CFETR NNBI射频功率源对输出功率控制的性能要求。
射频功率源 功率控制 双核控制 数字化控制 闭环控制 RF power source Power control Dual core control Digital control Closed-loop control
1 重庆邮电大学 光电工程学院,重庆 400060
2 电子科技大学 电子薄膜与集成器件国家重点实验室,成都 610054
3 中国电子科技集团公司 第五十八研究所, 江苏 无锡 214035
对高压SOI pLDMOS器件总剂量辐射效应进行了研究。分析了不同偏置条件下器件击穿电压的退化机理,并使用TCAD在不同氧化层界面引入固定陷阱电荷,仿真了电离辐射总剂量效应。结果表明,总剂量辐射在FOX和BOX引入辐射陷阱电荷QBOX和QFOX。QFOX增加了漏极附近横向电场,降低了埋氧层电场,使击穿位置由体内转到表面,导致击穿电压退化。QBOX降低了埋氧层电场,降低了埋氧层压降,导致击穿电压退化。
总剂量辐射 击穿电压 辐射陷阱电荷 total-ionizing-dose effect SOI pLDMOS SOI pLDMOS BV radiation trap charge
中国原子能科学研究院核物理研究所，北京 102413
为了增强相对论飞秒激光与固体靶相互作用下太赫兹波的产生，提出了前端锥形开口的纳米丝靶结构，并通过胞中粒子法(Particle-In-Cell)数值模拟，研究了该结构对太赫兹波产生的影响，还与普通结构的纳米丝靶所产生的太赫兹波结果进行了对比。结果显示，前端锥形开口的纳米丝靶结构能够明显增强太赫兹波的产生，在探测点位置得到了比普通纳米丝靶中的太赫兹波电场强3倍的结果。最后详细分析了不同靶型结构影响太赫兹波产生的物理因素，发现不同靶型结构通过影响入射激光的吸收与反射，进而影响靶后超热电子的能量与数目。上述研究结果将有助于推动强场太赫兹波领域的发展，为实验研究提供方案和数据支撑。
激光技术 太赫兹波 微结构靶 飞秒激光 胞中粒子法数值模拟 激光等离子体
1 盐城师范学院物理与电子工程学院, 江苏省智能光电器件与测控工程研究 中心, 江苏 盐城 224002
2 江苏省大气探测激光雷达技术军民融合创新平台, 江苏 盐城 224002
马赫-曾德尔干涉仪 (MZI) 具有光学能量利用率高、便于视场展宽等优点, 在光学滤波、鉴频等方面具有广泛的应用。然而, 在实际应用中 MZI 频谱会受到各种因素的影响而导致性能下降。从理论上导出了在考虑入射光发散角 2θ0 和谱宽 Δν 的影响下, MZI 干涉频谱的理论表达式, 并定量分析了其对 MZI 频谱的影响。结果表明: MZI 的光程差 l 越大, 其频谱受 Δν 的影响越显著, l 与入射光波长 λ 比值越大, 其频谱受 θ0 的影响越显著; 当 λ=355 nm, l=3 cm时 (第 1 种情形), Δν=10 GHz 和 θ0=4.5 mrad 将分别使条纹对比度 K 降至 2.8% 和 16.3%； 当 λ=532 nm, l=59 cm 时 (第 2 种情形), Δν=0.5 GHz 和 θ0=1.25 mrad 将分别使 K 降至 3.2% 和 15%。 为减小发散角的影响, 从理论上进一步研究了棱镜式视场展宽技术。结果表明: 若补偿棱镜厚度 d 和折射率 n 满足 d=nl/(n-1), 对应第 1 种情形, θ0=50 mrad 时 K 仍高于 93.1%，θ0=70 mrad 时 K 将降至 33.3%; 在第 2 种情形下, θ0=25 mrad时 K 仍高于94.0%, θ0=35 mrad 时 K 将降至 37.6%。若 d 依据不同 θ0 取不同最优值时，在第 1 种情形下, θ0=70 mrad 时 K 仍高于 92.1%; 而在第 2 种情形下, θ0=35 mrad 时 K 仍高于 94.4%。
光谱学 马赫-曾德尔干涉仪 光束发散角 谱宽 视场展宽 条纹对比度 spectroscopy Mach-Zehnder interferometer beam divergence angle spectral linewidth field-widening fringe contrast
针对轨道炮电枢出炮口时拉弧问题，提出了一种基于分流器形式的炮口电弧抑制方案。以固体电枢为研究对象，采用Simulink软件根据发射器与消弧装置的电气参数建立含有炮口消弧装置的发射系统仿真模型，目的是通过对消弧装置电气参数不同阻抗值的仿真计算，实现消弧装置电气参数与发射系统电气参数的最佳匹配，达到降低消弧支路对电枢出炮口速度的影响，同时有效地抑制炮口电弧。由于与消弧装置串联的电枢前方轨道阻抗在消弧支路阻抗中占比很大，通过消弧装置阻抗电阻、电感优化调整，实现电枢在膛内运动起始阶段，消弧支路的阻抗远大于电枢支路的阻抗，发射电流大部分都流过电枢，保证了电枢的加速运动。随着电枢向炮口方向运行，消弧支路阻抗快速减小，同时在磁通压缩作用下，消弧支路中电流快速增加，电枢支路电流减小，但由于电枢前后方磁场对其都是推进作用，电枢出炮口速度基本不受影响，保持较高的系统效率；电枢出炮口后，消弧支路的阻抗小于电弧的阻抗值，建立合理的电弧快速消引条件，消弧支路电流远大于电枢上电流，发射系统的剩余能量可通过消弧装置释放，降低炮口拉弧对发射性能的影响。经过消弧装置的电阻和电感多参数值的计算与分析，最后确定与文中发射系统匹配的消弧装置电阻约为1 mΩ，电感约为0.1 μH。结合发射装置结构，设计出的消弧装置电阻为1.32 mΩ，电感为0.124 μH，在搭建的发射系统仿真模型中对其进行了充电电压3 kV等级的发射仿真计算，在充电电压3 kV的发射能量等级下进行了消弧发射试验，仿真结果与试验结果具有较好的一致性，消弧效果良好。
电磁轨道炮 炮口拉弧 炮口消弧装置 消弧电阻 消弧电感 electromagnetic rail gun muzzle arc drawing muzzle arc suppression device arc extinguishing resistance arc suppression inductance 强激光与粒子束
2021, 33(2): 025002
强激光与粒子束
2020, 32(1): 011014
1 天津理工大学电气电子工程学院， 天津 300384
2 光电器件与通信技术教育部工程研究中心， 天津 300384
提出了一种可在铌酸锂上利用光刻及钛扩散方法实现高阶可调谐的布拉格波导光栅结构，并对其相关特性进行了分析。分析了占空比、光栅阶数、波导宽度差及外加电压对高阶布拉格波导光栅反射谱特性的影响。结果表明,折射率调制度、最大反射率与零值带宽均随占空比呈周期性变化，中心波长随占空比的增加向长波方向漂移。在各阶光栅均取最佳占空比时，折射率调制度最大;随着光栅长度的增大，最大反射率增大而零值带宽减小。随着波导宽度差的增大，最大反射率及零值带宽均增大，中心波长向长波方向漂移。当外加电压增加时，反射谱谱线形状几乎不变化，中心波长会向长波方向漂移，且呈线性增长趋势。
光栅 光通信 高阶可调谐布拉格波导光栅 光刻 钛扩散 铌酸锂 激光与光电子学进展
2017, 54(6): 060502
1 天津理工大学 计算机与通信工程学院, 天津市薄膜电子与通信器件重点实验室
2 教育部通信器件与技术工程研究中心 天津 300384
设计了一种基于LiNbO3的长周期波导光栅可调谐耦合器.该耦合器利用长周期光栅的独有特性将输入波导的导模经包层模耦合至输出波导导模.由于LiNbO3的电光效应, 波导光栅芯层与包层的有效折射率随外加电压变化, 从而耦合器的谐振波长及耦合效率可由外加电压调谐.分析了光栅周期与耦合器的长度对耦合器带宽和耦合效率调谐范围的影响, 以及波导尺寸对谐振波长调谐灵敏度的影响.结果表明光栅周期越短, 耦合器长度越长, 则耦合器的带宽越窄, 耦合效率调谐范围也越大.此外, 谐振波长调谐灵敏度随波导宽度的增加而减小, 而波导厚度对谐振波长调谐灵敏度的影响可以忽略.对光栅周期为94 μm、长度为3.52 cm的耦合器进行仿真, 结果表明, 谐振波长灵敏度为26.2 pm/V, 3 dB带宽可达4.5 nm, 当外加电压从0变化到200 V时, 谐振波长变化5.24 nm, 耦合效率可在1到0.15之间进行调谐.
波导光栅 可调谐 耦合器 电光效应 Waveguide grating Tunable Coupler LiNbO3 Lithium niobate Electro-optic effect
天津理工大学计算机与通信工程学院天津市薄膜电子与通信器件重点实验室教育部通信器件与技术工程研究中心, 天津 300384
对基于相位掩模法的高阶布拉格(Bragg)波导光栅的特性进行了研究, 不同阶数Bragg波导光栅的谐振波长均随饱和系数的增大而增大。综合考虑光栅阶数、相位掩模板衍射效率及饱和系数对Bragg波导光栅折射率调制幅度的影响, 当Bragg波导光栅阶数为2, 且饱和系数为0.67时折射率调制幅度达到最大, 此时Bragg波导光栅的最大反射率最大, 零值带宽最大。随着光栅长度的增大, 最大反射率增大, 零值带宽减小。波导光栅的饱和系数随写入光强与刻写时间乘积的增大而增大, 当此乘积为160 s·W/cm2时饱和系数为0.67, 因此可以通过控制写入光强与刻写时间使饱和系数达到最优。
光通信 高阶布拉格波导光栅 相位掩模法 饱和系数 激光与光电子学进展
2017, 54(1): 010603
