1 西北工业大学物理科学与技术学院，陕西 西安 710072
2 军事科学院国防科技创新研究院，北京 100071
奇异点是非厄米系统中的奇点，由两个或多个特征值及其相应的特征向量同时简并产生。超表面是在亚波长尺度上构建的二维人工电磁材料，其结构和性能的人工可设计性为研究非厄米现象提供了新的途径。本文首先介绍了非厄米系统和奇异点的基本理论并概述了奇异点的最新研究进展，之后介绍了超表面奇异点太赫兹传感的研究进展，最后总结了奇异点传感仍然存在的问题，并展望其发展趋势。
超表面 奇异点 太赫兹 传感 激光与光电子学进展
2024, 61(3): 0316003
1 中国计量大学光学与电子科技学院，浙江 杭州 310018
2 中国科学院空天信息创新研究院，北京 100094
3 中国科学院大学光电学院，北京 100049
激光诱导损伤阈值（LIDT）是光学元件发展中不可或缺的一项重要指标，提高其测量结果的准确性仍是当前人们致力于研究的方向。基于蒙特卡罗法提出了一种损伤测试点优化分配方法，以提高LIDT拟合结果的准确性。针对测试样品有限的辐照测试面积及辐照光斑大小，模拟了一种非线性简并缺陷损伤模型，对不同通量水平下测试点变化对拟合LIDT结果的影响进行了敏感性分析。根据设定的损伤模型参数建立模型生成相关损伤数据，通过控制变量法对每次指定通量水平处的测试点数进行变更，在其余通量处测试点数不变的情况下，采用蒙特卡罗法对所有损伤数据进行多次模拟计算，绘制拟合结果均方根误差和测试点的关系曲线图。计算其相应测试点数对损伤阈值拟合结果标准差的敏感性。从而以此敏感性为权重对各通量下的测试点进行更合理的分配。结果表明，该敏感性权重法的拟合结果的标准差为0.272 J/cm2，相比于标准平均分配方法的标准差0.395 J/cm2减小了约31%。
激光诱导损伤阈值 蒙特卡罗 敏感性分析 非线性拟合 激光与光电子学进展
2023, 60(23): 2312004
为了改善铝/钢连接性能, 采用激光技术通过调整工艺参数获得了拉伸强度达到铝母材40％的不等厚铝/钢对焊接头, 并对接头焊缝组织、界面化合物、力学性能展开了分析。结果表明, 焊接速率为1.8 m/min、激光向钢侧偏置0.3 mm、离焦量为0 mm、激光功率为3.0 kW时, 接头抗拉强度达到38 MPa; 保持其它焊接参数不变, 离焦量为-2 mm时, 接头抗拉强度进一步提升至57.7 MPa, 焊缝截面形状由酒杯状变为束腰状, 熔合线更加整齐, 附近裂纹、气孔缺陷明显减少; 焊缝界面区域物相衍射与能谱分析表明, 沿熔合线垂直方向生长的化合物为脆韧程度不尽相同的FeAl、FeAl3、Fe2Al5和Fe2CrAl、Fe3Al; 接头整体拉伸断裂模式为脆性断裂, 断口表面部分位置连接强度较好, 呈凹陷状, 检测发现Fe3Al。此研究结果在提升车身铝/钢连接处性能、车身减重以及节能减排方面具有重要现实意义。
激光技术 不等厚铝/钢 激光焊接 铁-铝化合物 微观组织 力学性能 laser technique unequal thickness aluminum/steel laser welding iron aluminum compound microstructure mechanical property
1 长春理工大学机电工程学院，吉林 长春 130022
2 内蒙古第一机械集团有限公司，内蒙古 包头 014032
高氮钢焊缝中氮含量是影响其力学性能的重要因素。为解决高氮钢焊接时氮含量下降导致焊缝力学性能恶化的问题，以12 mm厚高氮钢板为对象开展激光-电弧复合焊接试验，通过改变焊接填充材料研究了氮含量对焊缝组织和力学性能的影响。结果表明：使用含氮焊丝可以有效补充焊缝中的氮损失，含氮焊丝的焊缝氮含量较高，在焊缝激光区，采用两种焊丝获得的焊缝氮含量均随着激光功率增加而增大。两种焊丝获得的焊缝组织均为奥氏体+少量铁素体。采用不锈钢焊丝获得的焊缝抗拉强度随激光功率增加而增大，采用含氮焊丝获得的焊缝抗拉强度随着激光功率增加呈先增大后减小的趋势，最大抗拉强度达953 MPa，焊缝断口均呈典型的韧性断裂特征。采用两种焊丝获得的焊缝冲击性能差异较大，冲击断口均具有明显韧性断裂特征。
高氮钢 激光-电弧复合焊 氮含量 力学性能 high nitrogen steel laser arc hybrid welding nitrogen content mechanical property
1 山东高速青岛公路有限公司, 青岛 266061
2 中交四航工程研究院有限公司, 水工构造物耐久性技术交通运输行业重点实验室, 广州 510230
本文通过对暴露长达10年的表面涂层混凝土试件和青岛市胶州湾大桥实体结构进行涂层粘结强度、氯离子浓度等测试, 对涂层应用在混凝土结构上的长期防护效果进行了研究。结果表明: 在冰冻海水环境暴露10年后, 大气区、浪溅区和水变区混凝土表面涂层的粘结强度均超过1.5 MPa, 符合现行规范要求; 在浪溅区和大气区环境下, 涂层对海工混凝土的长期防护效果较好, 但在水变区环境下涂层的防护效果相对较差; 有涂层混凝土试件的表观氯离子扩散系数与无涂层混凝土在水变区环境下已无明显差别; 大桥实体结构中有涂层混凝土的表面氯离子浓度较无涂层混凝土降低了2.3~3.9倍, 且涂层对于实体结构的抗氯离子长期侵蚀效果稍弱于小尺寸混凝土试件。
冰冻海水环境 涂层 海工混凝土 暴露试验 结构检测 粘结强度 氯离子 frozen seawater environment coating marine concrete exposure experiment structure test bonding strength chloride ion
中国计量大学 光学与电子科技学院， 浙江 杭州 310018
Y3Al5O12∶Ce3+(YAG∶Ce3+)荧光玻璃由于光谱中缺少红绿光成分，难以满足高显色激光照明的应用需求。本研究工作基于钇铝石榴石结构荧光材料宽光谱、高光效及高稳定的特性，选用绿色发光Y3(Ga,Al)5O12∶Ce3+(YAGG∶Ce3+)和橙色发光(Y,Gd)3Al5O12∶Ce3+(GdYAG∶Ce3+)荧光材料作为荧光玻璃中的荧光组分，获得了具有较高显色性能的荧光玻璃材料。详细研究了制备温度、荧光粉和玻璃粉的比例、YAGG∶Ce3+ 和GdYAG∶Ce3+ 荧光粉的比例以及样品厚度对其性能的影响。通过制备工艺及材料组分的优化，YAGG∶Ce3+/GdYAG∶Ce3+ 荧光玻璃样品在蓝色激光激发下的显色指数(Ra)可以达到79.7，相比YAG∶Ce3+ 荧光玻璃提升了13.7%左右。具有最优Ra的荧光玻璃样品的发光饱和阈值为1.63 W/mm2，此时样品的发光效率可以达到163.14 lm/W，可应用于激光照明领域实现白光照明品质的提升。
激光照明 钇铝石榴石 荧光玻璃 高显色 laser lighting yttrium aluminum garnet phosphor-in-glass high color-rendering
中国计量大学 光学与电子科技学院， 浙江 杭州 310018
高性能荧光转换材料的开发是激光照明技术发展的关键，由于荧光材料会受到高功率激光的激发，因此必须具有高导热性能及优良的高温稳定性。荧光玻璃薄膜材料由于其优异的综合性能，在激光照明显示领域表现出了良好的应用前景。传统Y3Al5O12∶Ce3+(YAG∶Ce3+)荧光玻璃薄膜由于显色性能较差，难以满足高品质激光照明应用的需求。氮化物荧光材料La3Si6N11∶Ce3+由于结构的特性，表现出比YAG∶Ce3+更宽的发光光谱和更好的热猝灭性能。本工作针对高显色激光照明的应用需求，在镀有光学薄膜(蓝光透过)的高导热蓝宝石基板上制备了La3Si6N11∶Ce3+(LSN∶Ce3+)荧光玻璃薄膜，并研究了合成温度、荧光粉与玻璃粉的比例(PtG比)、薄膜厚度以及蓝光透过光学薄膜对最终样品发光性能的影响。通过工艺优化，在800 ℃条件下获得了综合性能优异的LSN∶Ce3+荧光玻璃薄膜(PtG比为1∶1，厚度为50 μm)，样品可承受最大功率密度为12.73 W/mm2蓝色激光的激发，发光效率可以达到157.6 lm/W。此外，LSN∶Ce3+荧光玻璃薄膜显色指数Ra相比YAG∶Ce3+提高了9%左右，达到了74.9，在高显色、高功率激光照明领域表现出良好的应用前景。
荧光玻璃薄膜 激光照明 蓝光透过膜 蓝宝石基板 phosphor-in-glass(PiG) film laser lighting blue-pass(BP) optical film sapphire substrate
长春理工大学机电工程学院，吉林 长春 130022
采用Nd:YAG激光器进行TC4钛合金与50钢异种材料激光焊接，研究了接头的裂纹扩展与焊缝的微观组织以及物相成分。结果表明，裂纹类型及位置与工艺参数有关。裂纹在焊缝中以穿晶的方式进行扩展，接头断裂为脆性断裂。焊缝中有高碳马氏体的形成，高碳马氏体有中脊存在。焊缝中的Ti-Fe相为TiFe、TiFe2金属间化合物，并且TiFe数量多于TiFe2。高碳马氏体与TiFe、TiFe2金属间化合物的高硬度以及差的韧性与塑性是裂纹萌生与扩展的主要原因。
异种材料 激光焊接 穿晶扩展 高碳马氏体 金属间化合物 dissimilar materials laser welding transgranular extension high carbon Martensite intermetallic compounds
