1 中国科学院金属研究所师昌绪先进材料创新中心,辽宁 沈阳 110016
2 中国科学技术大学材料科学与工程学院,辽宁 沈阳 110016
激光选区熔化GH4169合金粉末的循环使用可以显著降低制备成本、缩短生产周期。但是,利用循环使用的合金粉末,通过激光选区熔化技术成形的部件在组织、缺陷、性能行为上均存在差异。研究了不同循环使用次数下GH4169合金粉末的组织、缺陷及粒径分布等特征对成形件热处理态组织和相分布、拉伸行为及变形机制的影响。分析了循环使用后的粉末形貌和粒径分布、热处理试样的断口形貌、断口纵剖面组织和断口附近透射组织特征,详细阐述了拉伸断裂方式和强韧化机制。结果表明:粉末多次循环使用后平均粒径由30.45 μm逐渐增大至41.80 μm;表面愈加粗糙,流动性由14.85 s/50 g增加到18.62 s/50 g,较差的流动性导致热处理试样出现孔洞缺陷;合金拉伸强度(50~100 MPa)下降,力学性能受损;而断裂方式和变形机制不受影响。热处理态合金析出了纳米尺寸的块状碳化物、短棒状δ相、Laves相以及γ″和γ′强化相,拉伸过程中有效的钉扎位错提升了合金性能,使合金在室温和650 ℃下的最大抗拉强度分别达到1430 MPa和1205 MPa,优于或接近已报道的锻造、铸造和增材制造GH4169合金。研究结果为激光选区熔化GH4169合金的粉末循环使用和拉伸变形机制分析提供了参考。
增材制造 激光选区熔化 GH4169合金 粉末特性 组织演变 拉伸行为 中国激光
2024, 51(10): 1002310
等离子体相对论微波发生器(PRMG)可以产生宽带高功率微波输出,同时又具有良好的频率可调谐性,因此在雷达、通信、电子对抗和物体探测等诸多领域均具有良好的应用前景。PRMG通常采用加载环形等离子体束的圆柱波导作为其波束互作用区,工作模式为慢等离子体波TM01模(下称P-TM01模)。P-TM01模的色散特性及其变化规律对PRMG输出性能有着重要影响。利用全电磁粒子模拟程序对加载环形等离子体束的圆柱波导中P-TM01模的色散特性和场分布进行了粒子模拟和分析,获得等离子体束密度np、径向厚度Δrp和径向位置rp以及外加引导磁场强度Bz和波导半径rw等参数对P-TM01模的色散特性和场分布的影响规律。主要研究结果包括:(1)一定范围内,np 和Δrp的变化对色散特性影响较大,rp,Bz和rw的变化对色散特性影响较小。值得关注的是,由于波导中环形等离子体束的存在,随着波导半径rw的增加,相同纵向波数kz对应的P-TM01模的频率没有降低而是略有提高。因此,在实际应用时,可以适当加大波导径向尺寸以提高器件功率容量;适当降低磁场,则有利于提高器件的紧凑性。(2)P-TM01模的纵向电场的方向不随径向位置变化,径向电场的方向在等离子体束内外两侧相反,外侧的场分布与同轴波导中TEM模相似。(3)主要物理参数变化时,场分布基本特点不会改变。但随着纵向模式数N和kz相应增加,电场能量向等离子体束收拢,不利于波束相互作用和电磁场的耦合输出。因此为了PRMG的高效运行,束波互作用的共振点最好落在kz相对较小的区域。上述研究结果对PRMG的设计和优化具有一定的理论参考价值。
等离子体相对论微波发生器 慢等离子体波 色散特性 场分布 粒子模拟 plasma relativistic microwave generator slow plasma wave dispersion characteristic field distribution particle simulation 强激光与粒子束
2024, 36(4): 043030
强激光与粒子束
2024, 36(4): 043013
提出一种基于三芯结构空芯反谐振光纤的太赫兹耦合器。采用有限元分析法对太赫兹光纤的模式特性进行分析,并基于耦合理论得到其耦合特性曲线。仿真结果表明,三芯结构模式具有比单芯结构更低的传输损耗,其耦合长度可通过改变纤芯间隔和隔离包层管的间隙进行调节。采用长度为223.2 mm的三芯结构空芯光纤可以实现插入损耗小于3.5 dB、带宽达到0.52 THz的宽带、均匀分束。
光学器件 空芯太赫兹光纤 反谐振 模式耦合 损耗特性 带宽分析
1 广东石油化工学院理学院,广东 茂名 525000
2 佛山科学技术学院机电工程与自动化学院,广东 佛山 528225
3 长春理工大学理学院,吉林 长春 130022
表面增强拉曼散射(SERS)技术在痕量检测等领域中具有重要的作用,制备周期性微纳结构,构建表面等离子体耦合体系,是当前实现高性能SERS基底的主要方法之一。鉴于传统周期性微纳制备技术成本高、效率低等不足,提出了激光干涉诱导向前转移(LIIFT)技术,利用三光束LIIFT制备周期性Ag微点结构,并分析了结构基底的SERS特性。研究结果表明:基于LIIFT技术可以实现Ag微点结构的大面积、高效制备,并且通过调节三光束干涉光场周期,可以实现对Ag纳米颗粒的可控制备。最后,以典型食品添加剂罗丹明B(RhB)为检测对象,验证了Ag微点结构的SERS特性。该研究表明LIIFT技术是一种高效制备SERS芯片的有效途径,在食品、环境及生物工程等领域中具有潜在的应用价值。
激光技术 激光干涉光刻 激光诱导向前转移 Ag微点结构 表面增强拉曼散射特性 中国激光
2024, 51(16): 1602406
1 中国信息通信研究院,北京 100088
2 长飞光纤光缆股份有限公司,武汉 430074
【目的】文章面向光纤研发制造和光系统开发,结合单模光纤的衰减来源对G.652.D单模光纤衰减谱的数值特性和光纤衰减谱特性矩阵进行研究,以分析优化光纤衰减谱模型的数学表达方式,提升对光纤衰减谱的数字化建模能力。
【方法】ITU-T G.650.1(2020)标准给出了通过谱衰减模型法计算G.652.D单模光纤衰减谱的样例矩阵。文章结合光纤衰减来源分析论证了谱衰减模型法可以对应4个波长的衰减谱特性矩阵近似计算得到光纤衰减谱且误差较低的原因,结合衰减来源计算得到形式优化的衰减谱特性矩阵,并对1 000个样本光纤的衰减谱测试数据进行验算分析。
【结果】文章主要研究结果包括:(1)在G.652.D光纤的衰减谱特性矩阵对应波长与光纤的主要衰减来源有良好对应关系时,谱衰减模型法能够以较小的误差近似计算光纤衰减谱;(2)结合光纤衰减来源计算了G.652.D单模光纤的衰减谱特性矩阵,该矩阵在形式上相比仅由数据计算得到的特性矩阵更能够反映光纤的衰减机理;(3)对样本光纤衰减谱测试数据的验算分析验证了新矩阵可以同样以较小的误差有效地计算光纤样本的衰减谱。
【结论】文章研究得出,谱衰减模型法能够用于近似计算光纤衰减谱的原因是,衰减谱特性矩阵的对应波长与光纤的主要衰减来源有良好的对应关系,结合衰减来源可以计算优化特性矩阵,新矩阵能够反映光纤的衰减机理并经验算可以同样以较小误差有效地计算光纤样本的衰减谱。
光纤 G.652 衰减谱 特性矩阵 数字化 optical fibre G.652 spectral attenuation characterizing matrix digitalization 光通信研究
2024, 50(2): 22007901
1 西安航空职业技术学院 人工智能学院,西安 710089
2 西安理工大学 自动化与信息工程学院,西安 710048
3 兰州理工大学 计算机与通信学院,兰州 730050
4 西安工业大学 电子信息工程学院,西安 710021
5 西安工程大学 电子信息学院,西安 710600
在光通信领域,激光器及其调制带宽、调制速率对无线光通信至关重要。对半导体激光器信号的调制方式主要有内调制和外调制两种。这两种调制技术具有各自的特点,适用于光纤通信中的不同领域,都是当前重要的研究热点。内调制激光器又称为直接调制激光器,因其具有高速传输以及低成本的特点,成为目前应用在第五代移动通信技术(5G)前传和数据中心中的高性价比光源。而外调制激光器不存在光源附加的Chirp,所以可以有效地克服光纤色散造成的复合二次差拍(CSB)失真。文章在回顾通信激光器及其调制技术发展历程的基础上,介绍了西安理工大学在该领域所做的工作以及取得的主要进展。针对半导体激光器发生非线性失真的内外因素进行讨论,仿真响应特性各参数、线性化补偿方法以及功率控制系统对光发射器件输出光源的作用,并分析了温度的起伏对激光器和调制器件输出功率产生的影响。采用折射率椭球基本理论和数值分析,分别在纵向和横向调制下,讨论出射光强随温度的变化趋势。结果表明,纵向调制下出射光光强随温度的变化趋势只与铌酸锂(LN)晶体折射率的变化有关;横向调制下出射光光强随温度的变化趋势不仅要受到晶体折射率的影响,还要受到晶体尺寸及其膨胀系数的影响,因此可以利用特殊尺寸的晶体来提高电光调制器的温度稳定性。
无线光通信 激光器 直接调制 外调制 响应特性 optical wireless communication laser direct modulation external modulation response characteristic 光通信研究
2024, 50(2): 22004801