1 景德镇陶瓷大学材料科学与工程学院，景德镇 333403
2 清华大学材料学院新型陶瓷与精细工艺国家重点实验室，北京 100084
3 娄底市安地亚斯电子陶瓷有限公司，娄底 417000
采用活化Mo-Mn法和活性金属钎焊（AMB）工艺对Al2O3陶瓷进行金属化处理，分别研究了两种金属化工艺的界面形貌、新相的形成及显微结构的演变，并测试了Al2O3/Cu的力学性能和气密性。研究表明：采用活化Mo-Mn法的封接界面处出现玻璃相的迁移，形成了立方相MnAl2O4，可以提高封接强度。AMB工艺中活性元素Ti与Al2O3反应依次形成厚度为0.64 μm的TiO和1.03 μm的Cu3Ti3O。各层间热膨胀系数（CTE）的差异给钎焊接头提供了良好的热弹性相容性且降低了残余应力。活化Mo-Mn法的封接强度(（60.2±7.7） MPa)比AMB工艺(（43.1±6.9） MPa)高，但在气密性方面两者并无明显差别(均在2.3×10-11 Pa·m3·s-1左右)。
陶瓷-金属封接 Al2O3/Cu界面 活化Mo-Mn法 AMB工艺 金属化 封接性能 ceramic-metal sealing Al2O3/Cu interface activated Mo-Mn method AMB process metallization sealing performance
1 齐鲁工业大学（山东省科学院），山东省科学院激光研究所，山东 济南 250104
2 山东省农产品贮运保鲜技术重点实验室，山东 济南 250103
3 国家农产品现代物流工程技术研究中心，山东 济南 250103
相比传统监测手段，光纤传感器具有灵敏度高、本质绝缘性高、抗电磁干扰能力强等优势，但基于光纤布拉格光栅的湿度传感器易受温度和应力影响，存在湿度测量误差大、稳定性差等问题。针对这些问题，提出了一种单光栅半涂覆温湿度传感器的制备方法。首先，在光栅的一半栅区上涂覆湿敏材料，另外一半栅区为裸光栅。然后，对裸光栅的反射光谱峰值曲线进行高斯拟合，建立环境温度与中心波长λ的函数关系。最后，分析了光栅反射光谱曲线和峰值功率围成的面积S与不同环境湿度的关系，建立面积S与环境相对湿度的函数模型，并采用温湿度发生器对传感器进行测试。实验结果表明，在10%RH~90%RH（%RH为相对湿度）范围内，该传感器具有较好的重复性，湿度监测灵敏度为2.95/%RH，响应时间为6.6 min，满足仓储等行业对温湿度的监测需求，为相关领域的温湿度监测提供了一种新的解决方案。
光栅 温湿度 光谱曲线 高斯拟合 光谱面积 激光与光电子学进展
2022, 59(7): 0705001
Author Affiliations
Abstract
1 Guangdong Provincial Key Laboratory of Nanophotonic Functional Materials and Devices, Guangzhou 510006, China
2 School of Electronics and Information Technology, Sun Yat-sen University, Guangzhou 510275, China
Vortex optical communication has been a hot research field in recent years. A key step is mode recognition in the orbital angular momentum (OAM) free-space optical (FSO) communication system. In this article, we propose an OAM mode recognition method based on image recognition technology, which uses the interferogram between the vortex beam and the Gaussian beam to identify the OAM mode. In order to resist the influence of atmospheric turbulence on the recognition accuracy, we added a Gaussian smoothing filter into the recognition process. Moreover, we used random phase screens to generate interferogram sets at distances of 1 km and 2 km. The verification result shows that the proposed scheme produces high identification accuracy for the distorted optical field. The average accuracy can reach 100% and 87.78% under the conditions of medium- and strong-turbulence levels, respectively. It is anticipated that these results might be helpful for improving the reliability of the OAM-FSO communication system in the future.
Chinese Optics Letters
2022, 20(2): 020601
1 武汉职业技术学院, 湖北 武汉 430074
2 广西电力职业技术学院, 广西 南宁 530001
为解决复杂背景中难以有效提取场景文本的问题, 提出了一种基于多特征检测与支持向量回归的图像文本提取方案。为有效区分文本与非文本边缘, 基于图像边缘, 提取场景中三个文本特征。将得到的三个文本特征进行多尺度融合, 利用文本融合特征检测候选文本边界, 有助于检测不同大小的文本, 提高对不同类型的图像退化的鲁棒性。对于每个检测到的候选文本边界, 根据邻域窗口中的像素来估计每个像素的局部阈值, 利用局部阈值自适应分割提取候选字符。引入支持向量回归模型对文本像素与图像背景精确分离, 消除非文本边界, 提取真实字符和单词。实验表明: 与当前文章提取技术相比, 所提方法具有更好的鲁棒性, 能适用各种变化的复杂场景文本提取, 具有更优的Precision-Recall曲线与F测量值。
文本提取 支持向量回归 多特征检测 局部阈值 文本边界 图像边缘 text extraction support vector regression multi-feature detection local threshold text boundary image edge
1 山东省光纤传感技术重点实验室, 山东 济南 250103
2 山东省科学院激光研究所, 山东 济南 250103
3 山东省计量科学研究院, 山东 济南 250014
设计了一种新型的矿用光纤光栅风速传感器, 利用差压原理实现风速转化, 由波纹管、等强度悬臂梁和双光纤光栅组成差分敏感机构, 并通过算法进一步进行温度补偿, 有效克服了温度交叉敏感问题, 提高了应变测量的灵敏度。文中推导了光纤光栅中心波长变化量与风速的关系, 同时对敏感机构进行了水压模拟试验, 得到传感器敏感机构的灵敏度为0.703 pm/Pa, 与理论值具有很好的吻合度; 对风速传感器样机进行风洞试验测试, 结果表明风速在0.2~20 m/s的情况下, 传感器测量误差可基本控制在±0.3 m/s以内, 并具有良好的线性关系。
风速传感 差压原理 光纤光栅 差分敏感机构 wind speed sensing differential pressure principle fiber Bragg grating differential sensitive archite 红外与激光工程
2018, 47(4): 0422002
山东省光纤传感技术重点实验室 山东省科学院激光研究所, 山东 济南 250103
管道泄漏引发的负压波信号及其沿管道衰减程度与管道工况、长度及泄漏孔直径等因素有关。针对传统负压波监测方法定位精度低、可靠性差等问题, 提出了一种光纤负压波管道泄漏监测方法。由泄漏负压波在管道中传播规律, 通过提高传感器布设密度, 降低信号衰减强度, 得到了更清晰的负压波下降沿拐点信息。根据泄漏点所在传感器区间不同, 提出了自适应负压波波速数值计算方法。在实验室分别对光纤与传统负压波泄漏监测方法进行对比分析, 实验结果显示, 在泄漏量为管道总运输量5%的工况下, 光纤监测法泄漏定位误差小于1.6%, 较传统的监测方法能获得更高的管道泄漏监测灵敏度及定位精度, 具有更加广阔的应用前景。
管道泄漏 负压波 光纤传感 波速矫正 pipeline leak negative pressure wave optical fiber sensing velocity correction 红外与激光工程
2017, 46(7): 0722002
1 青藏高原冰冻圈观测研究站, 冰冻圈科学国家重点实验室, 中国科学院寒区旱区环境与工程研究所, 甘肃 兰州 730020
2 中国科学院大学, 北京 100049
3 贵州省农业科学院贵州省草业研究所, 贵州 贵阳 550006
植被在陆地碳循环和气候系统中发挥着重要作用, 近几十年来众多研究集中于分析植被生长状况的动态变化。 拥有大面积高海拔区域的青藏高原是“世界的第三极”, 其植被生长状况对全球变暖现象十分敏感。 而由光谱的可见光红波段和近红外波段反演产生的NDVI, 则是监测植被生长状况的最有效工具之一。 通过一元线性回归模型, 在青藏高原地区利用2000年到2014年的MODIS资料将GIMMS NDVI数据集从1982到2006年的时间序列扩展至2014年。 相比已有的研究, 因考虑了尺度变化引起的残差, NDVI扩展数据集的精度得到进一步提高。 该方法可以为今后不同NDVI数据集耦合提供一种新的思路。 利用1982年到2014年的NDVI新数据集可以发现以下结果: 青藏高原植被生长季的生长存在明显的增长趋势（0.000 4 yr-1, r2=0.585 9, p<0.001）, 春、 夏和秋季的增长率分别为0.000 5（r2=0.295 4, p=0.001）, 0.000 3（r2=0.105 3, p=0.065）和0.000 6（r2=0.436 7, p<0.001）。 因高原植被生长, 促进该区域碳积累效应, 故青藏高原植被在1982到2014年间是一个稳定的碳吸收区。 结合高原温度和降水资料分析植被生长状况增长的原因, 虽二者都具有增长趋势, 不过生长季及春、 夏和秋季的NDVI变化状况同温度的相关性显著高于降水。 在空间分布上, 各区域植被增长趋势同温度、 降水变化都具有明显的空间异质性。
植被变化 青藏高原 温度 降水 Vegetation change Qinghai-Tibet plateau NDVI NDVI Temperature Precipitation
西南民族大学 电气信息工程学院, 信息材料四川省重点实验室,成都 610041
采用溶胶-凝胶法在玻璃基片上制备了纯ZnO薄膜和高浓度Cu掺杂的Co, Cu共掺ZnO (Zn0.90CoxCu0.1-xO, x=0.01,0.03,0.05)薄膜。扫描电镜观察到无论是纯ZnO还是掺杂ZnO薄膜表面都有均匀分布的颗粒, 但是在Cu含量较高时均匀性更好。X射线衍射揭示所有样品都具有纤锌矿结构, 但是Cu掺杂量的增加使晶格常数略有减小, 而晶粒尺寸却略有增大。XPS测试结果表明样品中Co离子的价态为+2价和+3价, Cu离子的价态为+2价和+1价共存。室温光致发光测量在所有样品中均观察到较强的紫外发光峰、蓝光双峰和较弱的绿光发光峰。
ZnO薄膜 溶胶-凝胶 共掺杂 光致发光 ZnO thin films sol-gel doping photoluminescence
1 南京大学电子科学与工程系, 江苏 南京 210093
2 海军工程大学通信工程系, 湖北 武汉 430033
基于等效介质理论, 描述了金属/介质多层薄膜周期结构的各向异性, 提出了分析这种结构光传输特性的理论方法, 研究了不同取向薄膜结构的光学性能。通过理论分析和基于有限元方法的全波电磁仿真后发现, 在不考虑损耗的情况下, 通过调整金属/介质多层薄膜周期结构中的材料参数、薄膜结构取向, 能使得垂直入射的TE波和TM波的透射效果有很大差异, 说明该结构具有光极化调控特性。根据这一光极化调控特性, 设计了由碳化硅和二氧化硅薄膜的组合结构, 成功构造了10.6 μm红外波段的光极化分离器。金属/介质多层薄膜结构光极化调控特性对于光学器件中极化分离和极化变换的实现提供了一条新的途径。
薄膜 极化分离器 等效介质理论 金属/介质多层薄膜 各向异性
大连理工大学 三束材料改性国家重点实验室,辽宁 大连 116024
用含Cn+和H+、加速电压250 kV、脉冲宽度70 ns、束流密度160 A/cm2的强流脉冲离子束辐照DZ4合金,辐照次数分别为2,5,10,15.实验结果表明:辐照后样品的表面出现了熔坑,多次脉冲辐照后样品的表面熔坑边缘模糊甚至消失.近表面存在厚1～2 μm的重熔层,晶粒较细,晶界模糊;熔坑周围富集Cr和Mo等元素;强流脉冲离子束辐照处理后DZ4合金的耐腐蚀性能明显提高,腐蚀速率下降,这是由于辐照减弱了由于晶界和晶粒本体的成分差异而引起的晶界腐蚀;同时离子束辐照后的DZ4合金在高温氧化时更容易形成一层连续的保护性氧化物,其主要成分是致密的Al2O3,使得DZ4合金的耐高温氧化性能也有所改善.
强流脉冲离子束 DZ4镍基高温合金 耐腐蚀性能 耐高温氧化性能 辐照 强激光与粒子束
2006, 18(12): 2082
