空军工程大学信息与导航学院通信系统教研室，陕西 西安 710077
卫星弹性光网络（SEON）具有容量大、抗干扰能力强和资源管控灵活等优点，是卫星互联网重要的发展方向。路由和频谱分配（RSA）问题是SEON的核心关键问题之一，针对SEON中的RSA问题，提出了一种基于路径状态感知的动态路由和频谱分配算法（PIV-SSA），PIV-SSA算法由分段频谱分配（SSA）算法和基于路径影响值的路由选择（PIV）算法组成，在SSA算法中，根据业务所需要的传输速率来分配不同位置的频谱资源，在PIV算法中，基于SSA算法预分配频谱结果，综合考虑频谱资源消耗、链路频谱状态和路径存活时间等因素来选择最佳传输路径。仿真实验结果表明，在不同负载强度下，相较于经典的KSP-FF算法，PIV-SSA算法在网络阻塞率上平均降低了4.60%以及在网络频谱利用率上平均提高了4.78%。
卫星互联网 卫星弹性光网络 路由和频谱分配 分段频谱分配 路径影响值 激光与光电子学进展
2024, 61(7): 0706014
1 华能陇东能源有限责任公司，甘肃 庆阳 744500
2 西安热工研究院有限公司，西安 710000
3 西北电力设计院，西安 710000
【目的】由于数据中心网络的高速发展，对高速率、大容量数据中心光传输系统的性能研究也极为迫切，单载波400或600 Gbit/s传输将逐渐成为下一代通信网络主流的传输速率，当前人们对400 Gbit/s传输系统在数据中心网络中应用的研究较为广泛，而对600 Gbit/s传输系统的详细研究较少。
【方法】为了满足数据中心通信容量日益增长的需求，文章基于单载波600 Gbit/s速率下一代数据中心弹性光网络（EON）传输系统，对影响传输系统的传输距离和频谱利用效率问题进行了详细的理论分析和实验研究。
【结果】分析表明，单载波最大入纤光功率决定传输系统的最大传输距离，而传输系统的频谱利用效率与传输通道带宽有关，同时对单载波600 Gbit/s EON传输系统进行实验研究，实验通过对比不同入纤光功率与系统Q因子和纠前误码率的关系，以及不同通道数3 dB通道滤波带宽与系统Q因子的关系，证实系统传输距离和频谱利用效率分别与最佳入纤光功率和滤波带宽有关，并且实验表明，600 Gbit/s传输系统最佳单波入纤光功率和最佳滤波带宽分别为＋4 dBm和77 GHz，此时系统传输距离最远，频谱利用效率最高。并且在此实验数据下实现了600 Gbit/s传输系统48 h无误码长期稳定运行，这说明该入纤光功率和带宽可有效延长和提高600 Gbit/s通信系统的传输距离和频谱利用率。
【结论】对于600 Gbit/s速率EON传输系统存在一个最佳入纤功率和滤波带宽，使得系统在不引起明显光纤非线性代价和通道串扰情况下传输距离最远，带宽利用率最大，文章提出的600 Gbit/s传输系统最佳入纤光功率和滤波带宽对600 Gbit/s传输系统的工程建设具有非常有意义的参考作用。
高速通信 入纤功率 弹性光网络 频谱效率 high-speed communication incident power EON spectral efficiency 光通信研究
2024, 50(1): 22004101
为了有效解决纤芯中的串扰问题并降低网络阻塞率，提出了一种自适应阈值和频谱优先（AT-SF）算法，采用纤芯分组的方式使每组中的纤芯不相邻，将典型的7 芯光纤分成3 组,第三组纤芯的优先级在业务到达过程中是可变的；同时，AT-SF 算法引入了频隙（FS）阈值参数，将大于FS 阈值的业务分配在第一、第二或者第三组纤芯上，小于等于FS 阈值的业务只分配在第三组纤芯上。分别在NSFNET、USNET 网络中进行了仿真实验，对比了首次匹配（FF）、三维资源分配（3D-RA）、路径优先（aW-PF）、共轭梯度频谱优先（CG-SF）算法性能。仿真结果表明，与其它算法相比，AT-SF 算法在网络处于高负载状态时能获得更好的阻塞率和串扰性能。
空分复用弹性光网络 串扰 频隙阈值 space division multiplexing elastic optical networ
南京邮电大学 通信与信息工程学院，南京 210003
为了提高弹性光网络的性能，提出一种时频域及阻塞门限联合触发的周期碎片整理(PDT-TFDBT)策略，该策略在触发条件方面采用改进碎片化指数的阻塞延迟触发机制，减少未阻塞时进行无效整理的负载量；在整理顺序方面综合考虑业务的时域和频域特征，合理分配业务的重构顺序，同时引入启发式深度学习辅助的路由及频谱分配(DKA-RSA)算法。仿真结果表明，PDT-TFDBT策略不仅可以减少重构业务数量和频谱碎片，而且进一步降低了业务阻塞率，提高了频谱利用率。
弹性光网络 路由选择 频谱分配 碎片整理 触发门限 elastic optical network, routing, spectrum assignm
国家计算机网络与信息安全管理中心河南分中心，郑州 450000
针对光网络资源分配中频谱资源利用率不高的问题，提出了一种改进的深度Q网络(DQN)强化学习算法。该算法基于ε-greedy策略，根据动作价值函数和状态价值函数的差异来设定损失函数，并不断调整ε值，以改变代理的探索率。通过这种方式，实现了最优的动作值函数，并较好地解决了路由与频谱分配问题。此外，采用了不同的经验池取样方法，以提高迭代训练的收敛速度。仿真结果表明：改进DQN强化学习算法不仅能够使弹性光网络训练模型快速收敛，当业务量为300 Erlang时，比DQN算法频谱资源利用率提高了10.09%，阻塞率降低了12.41%，平均访问时延减少了1.27 ms。
弹性光网络 改进深度Q网络强化学习算法 资源分配 elastic optical network, improved reinforcement le
1 西南科技大学 a.环境与资源学院
2 b.工程材料与结构冲击振动四川省重点实验室, 绵阳 621010
为了评估爆炸堵孔装置的堵塞效果, 将装有导爆索的爆炸堵孔装置放入模拟炮孔中进行爆炸实验, 然后通过万能试验机对其进行单轴压缩脱模实验。结果表明: 爆炸堵孔装置与孔壁贴合后的抗压强度为26.5~35 MPa, 抗剪强度为3.07~3.4 MPa, 远大于常规炮泥的抗剪强度(0.09 MPa)。将爆炸堵孔装置用于隧道爆破直眼掏槽眼中, 并对原有的孔网参数进行优化, 结果显示: 在保证掏槽进尺的情况下, 掏槽眼孔数相对于优化前减少了35%, 而且炮孔的间距也相应增大, 有利于降低相邻掏槽孔贯穿的风险, 从而有效提高施工效率。因此, 将爆炸堵孔装置与炮泥联合使用, 可大幅增强炮孔堵塞效果, 从而防止爆生气体过早逸出, 延长爆生气体在炮孔内的作用时间, 进而充分发挥爆生气体的气楔破岩作用, 并有效增强爆生气体的抛掷作用, 对保证隧道直眼掏槽爆破效果具有重要意义。
地下爆破 堵孔 聚氨酯弹性体 抗剪强度 直眼掏槽 爆生气体 underground blasting stemming polyurethane elastomer shear strength burn cut detonation gas
1 1.武汉大学 土木建筑工程学院, 武汉 430072
2 2.中国科学院 上海硅酸盐研究所, 上海 200050
铁电陶瓷的力学性能直接决定了其加工性能和铁电器件的可靠性。目前, 无论是实验还是理论报道的压电陶瓷材料的断裂韧性都与30年前的报道接近, 限制了压电器件在高可靠性要求的情况下的应用。本研究试图揭示可用于优化铁电陶瓷断裂性能的参数。利用单轴压缩方法、裂纹尖端张开位移(Crack-tip opening displacement, COD)技术和单边V型缺口梁(Single-side V-notch beam, SEVNB)技术分别测定三种典型PZT陶瓷的应力-应变曲线、本征断裂韧性和长裂纹断裂韧性。结果表明, 本征断裂韧性与材料的杨氏模量正相关, 说明提高铁电体的杨氏模量是提高其本征韧性的有效途径。长裂纹断裂韧性与本征韧性和非本征铁弹性畴变/相变增韧有关, 说明优化铁电陶瓷的铁弹翻转行为可以改善其非本征效应。软掺杂PZT相较于硬掺杂PZT具有较低的矫顽应力和较高的残余应变, 呈现较强的铁弹性翻转和较高的屏蔽韧性; 在不同PZT材料中观察到的断裂模式也被认为与材料不同的铁弹性翻转行为有关, 软PZT陶瓷呈现沿晶断裂, 铁弹性翻转较弱的硬PZT呈现穿晶断裂。综上所述, 优化铁电材料的杨氏模量和铁弹翻转行为有望提升其断裂韧性。
锆钛酸铅 裂纹尖端断裂韧性 铁弹性畴翻转 单边V型缺口梁 lead titanate zirconate crack-tip fracture toughness ferroelastic domain switching single-edge V-notch beam
为研究单晶硅超精密切削特性, 采用纳米压痕仪配合Berkovich金刚石压头对单晶硅<100>晶面进行纳米压痕与纳米划痕实验。纳米压痕实验分别以10、30 和50 mN载荷将压头压入单晶硅表面, 发现30 mN载荷下载荷-位移曲线产生微小波动, 而在50 mN载荷下发生“pop-out”现象, 说明材料此时有突然的应力变化并有脆性破坏发生, 预测了单晶硅脆塑转变的临界载荷略小于30 mN。开展变载荷纳米划痕实验, 用0~100 mN的载荷刻划单晶硅表面, 根据载荷-位移曲线观察到单晶硅在变载荷刻划中分为弹塑性去除和脆性去除阶段。弹塑性去除阶段, 载荷-位移曲线波动平稳, 而脆性去除阶段曲线波动较大, 得到单晶硅脆塑转变的临界载荷为27 mN, 临界深度为392 nm。通过恒载荷纳米划痕实验, 在塑性加工域内分别以5、10和20 mN的恒载荷刻划单晶硅表面, 并通过扫描电子显微镜(SEM)观察恒载荷划痕后的单晶硅表面形貌, 分析刻划数据发现切削力和弹性回复率随着载荷的增加而增大, 摩擦系数则先增大后减小。因此单晶硅超精密切削加工应选择合理的载荷, 并充分考虑弹性回复的影响。
单晶硅 超精密切削 纳米压痕 纳米划痕 脆塑转变 切削力 弹性回复率 摩擦系数 monocrystalline silicon ultra precision cutting nanoindentation nanoscratch brittle-plastic transition cutting force elastic recovery rate friction coefficient
南京邮电大学电子与光学工程学院、柔性电子（未来技术）学院，江苏 南京 210023
为了吸纳业务的不确定性并将业务网络灵活高效地映射到数据中心的物理网络中，研究了弹性光数据中心网络中业务模型为软管模型的动态虚拟数据中心映射问题。首先建立了软管虚拟机在弹性光数据中心网络中的映射模型，然后提出了基于虚拟拓扑图的虚拟机放置算法（VT-VMPA）。VT-VMPA首先将软管模型转化为管道模型，再由业务量最大化原则寻找核心虚拟机。然后按照业务量降序，将满足资源约束条件且与核心虚拟机相连的虚拟机合并成簇，以减少簇映射到服务器后的通信带宽需求。最后将构成簇集按跳距自适应和最短路径原则映射到弹性光数据中心网络的服务器和光路上。仿真结果显示，该算法与其他算法相比，平均带宽消耗减少了21%、阻塞率减少了27%、时间平均收益提高了117%。这表明该算法能够降低网络带宽资源的消耗、提高网络映射率。
光通信 弹性光网络 软管模型 虚拟网络映射 虚拟机放置 激光与光电子学进展
2023, 60(17): 1706003
