殷博 1,2薛常喜 1,2李闯 1,2
作者单位
摘要
1 长春理工大学 光电工程学院,吉林 长春 130022
2 长春理工大学 先进光学设计与制造技术吉林省高校重点实验室,吉林 长春 130022
碳化钨合金因其具有高硬度、高耐磨性和高化学稳定性等优点,成为精密玻璃模压模具材料的首选。为了提高碳化钨合金模芯超精密磨削加工的表面质量,基于WC-6%Co碳化钨合金的物理特性,利用Abaqus建立磨削工艺仿真模型,分析了磨削深度、进给速度、砂轮转速及工件转速对WC-6%Co碳化钨合金磨削加工后表面粗糙度的影响规律,并讨论了磨削碳化钨合金的合理工艺参数范围。采用Taguchi法开展优化实验研究,确定出磨削碳化钨合金的最优工艺方案,在该方案指导下,完成了碳化钨合金的非球面模芯超精密磨削实验。最终得到的碳化钨合金模芯的表面粗糙度平均值为3.379 nm,验证了优化方案的有效性。
超精密磨削 表面粗糙度 工艺优化 有限元仿真 碳化钨合金 ultra-precision grinding surface roughness process optimization finite element simulation tungsten carbide alloy 
红外与激光工程
2023, 52(7): 20220898
宋鹏 1白杨 2杨超 1李闯 1[ ... ]郭杰 1
作者单位
摘要
1 长春理工大学 光电工程学院,吉林 长春 130022
2 中国科学院长春光学精密机械与物理研究所,吉林 长春 130033
大口径离轴非球面反射镜进行高精度车削过程中,由离心力引起的微米级面形误差变得尤为重要。为了减小离轴非球面反射镜在车削过程中受离心力变形而引起的面形误差,对离轴非球面铝合金反射镜开展了单点金刚石车削工艺研究。通过分析离心力产生机理,构建了抑制离心力坐标变换加工模型;利用有限元仿真的方法优化了坐标变换的平移位移和旋转角度,最后基于优化结果对口径320 mm的RSA6061铝合金离轴非球面反射镜进行车削实验,获得了面形精度为RMS 0.198λ(λ=632.8 nm)的离轴非球面铝合金反射镜,验证了该优化加工方法的有效性。上述优化方式能够显著提高单点金刚石车削加工大口径离轴非球面反射镜的加工精度。
光学制造 离轴非球面 离心力误差 金刚石车削 optical manufacturing off-axis aspheric surface centrifugal force error diamond turning 
红外与激光工程
2023, 52(7): 20220888
陈津平 1,2刘悦 1,2李闯 1,2宋鹏 1,2薛常喜 1,2,*
作者单位
摘要
1 长春理工大学光电工程学院,吉林 长春 130022
2 长春理工大学先进光学设计与制造技术吉林省高校重点实验室,吉林 长春 130022
为了减小玻璃模压工艺中硫系玻璃衍射光学元件的面形误差,对衍射结构的填充效果和衍射光学元件的应力进行研究。建立了局部衍射结构有限元仿真分析模型,分析了模压温度、模压速度、摩擦系数等因素对衍射结构填充效果和应力的影响,并在仿真结果的指导下进行实验研究,实验结果表明衍射结构的填充效果和应力对面形均有影响,衍射结构填充得越充分、应力越小,成型透镜的面形精度越高,最终得到的成型透镜面形误差为0.3053 μm,表面粗糙度Ra为2.95 nm。
光学设计 模压成型 衍射结构 有限元仿真 应力 填充 
光学学报
2023, 43(8): 0822024
Author Affiliations
Abstract
1 School of Physical Science and Technology, Ningbo University, Ningbo 315211, China
2 Digital Industry Research Institute, Zhejiang Wanli University, Ningbo 315100, China
3 Centre for Nano Optics, University of Southern Denmark, DK-5230 Odense M, Denmark
The widespread use of multifunctional metasurfaces has started to revolutionize conventional electromagnetic devices due to their unprecedented capabilities and exceedingly low losses. Specifically, geometric metasurfaces that utilize spatially varied single-celled elements to impart arbitrary phase modulation under circularly polarized (CP) waves have attracted more attention. However, the geometric phase has intrinsically opposite signs for two spins, resulting in locked and mirrored functionalities for the right-handed and left-handed CP beams. Additionally, the demonstrated geometric metasurfaces so far have been limited to operating in either transmission or reflection modes at a single wavelength. Here, we propose a double-layered metasurface composed of complementary elliptical and reversal ring resonator structures to achieve simultaneous and independent control of the reflection and transmission of CP waves at two independent terahertz frequencies, which integrates three functions of reflected beam deflection, reflected Bessel beam generation, and transmitted beam focusing on the whole space. The high efficiency and simple design of our metasurface will open new avenues for integrated terahertz metadevices with advanced functionalities.
terahertz metasurface spin multiplexing trifunction full space dual band 
Chinese Optics Letters
2023, 21(2): 020002
作者单位
摘要
1 中煤科工集团 沈阳设计研究院, 沈阳 110168
2 沈阳建筑大学, 沈阳 110168
为探究爆炸粒子算法(PBM)在近场爆炸问题中的适用性, 分别采用PBM法及任意拉格朗日-欧拉算法(ALE&S-ALE), 开展AL-6XN不锈钢板近场爆炸的仿真模拟。结合T Brvik的试验结果, 对比了ALE、S-ALE和PBM方法的计算精确度和运算效率; 采用PBM算法对不同爆心距的钢板近场爆炸工况进行仿真计算, 分析了粒子总数和粒子个数比对PBM算法计算精度的影响; 通过对150 mm爆心距、球状C4炸药近场爆炸场景进行仿真, 分析了不同算法运算时效占比规律。结果表明:不同工况下PBM算法得到的钢板挠度最大误差为20%, 离散系数0.12, 优于ALE和S-ALE算法; 相同的网格划分, PBM算法运算用时仅为ALE和S-ALE算法的十分之一; 粒子总数一定时, 粒子数量比越接近粒子质量比或粒子个数比一定, 粒子总数越多, PBM算法精度越高, 模拟效果越好。
近场爆炸 数值模拟 模拟方式 任意拉格朗日-欧拉算法 PBM算法 near field blast numerical simulation simulation mode Arbitrary Lagrange-Euler Particle Blast Method 
爆破
2022, 39(1): 0029
作者单位
摘要
江苏大学机械工程学院,江苏 镇江 212013
采用激光冲击压印技术制备具有多级沟槽微织构的疏水性铜箔表面。首先通过激光标刻制备具有多级沟槽特征的微模具,然后通过激光冲击压印技术将微模具上的多级沟槽微织构复制到工件表面。研究了冲击次数、软膜厚度对工件多级沟槽微织构疏水表面的表面形貌、静态接触角的影响。结果表明:当冲击次数从1次增加到7次、软膜厚度从300 μm减少至100 μm时,工件表面复制微织构的程度逐渐变大,同时表面的静态接触角增大,疏水性增强。通过对工件微织构表面元素及其成分的测量发现,采用激光冲击压印技术制备的具有多级沟槽微织构疏水表面在空气、水以及质量分数3.5% NaCl溶液中放置21天后,仍保持为疏水性,体现出该工艺制备的疏水表面具有良好的时效性。
激光技术 激光冲击压印 沟槽微织构 疏水性 时效性 
激光与光电子学进展
2022, 59(17): 1714006
隋博 1,2霍富荣 1,2,*李闯 1,2杨超 1,2薛常喜 1,2
作者单位
摘要
1 长春理工大学光电工程学院,吉林 长春 130022
2 长春理工大学先进光学设计与制造技术吉林省高校重点实验室,吉林 长春 130022
为减小模芯的制造误差对模压成型的衍射光学元件(DOEs)光学性能的影响,对具有曲面基底衍射微结构表面的微晶铝合金模芯开展了单点金刚石车削(SPDT)工艺研究。基于遮挡效应和散射效应分析模芯制造误差对DOEs衍射效率的影响,建立刀具半径和刀具偏转角与衍射效率之间的数学关系模型,提出提高加工精度的优化方法。在该方法的指导下进行了衍射光学模芯车削实验,并对比预期衍射效率与实验结果。结果表明:采用该优化方法选择工艺参数能够减小模芯制造误差对衍射效率的影响,提高DOEs的光学性能,为SPDT衍射光学模芯制作提供参考。
测量 衍射微结构 金刚石车削 模芯 衍射效率 工艺参数 
光学学报
2022, 42(13): 1312004
作者单位
摘要
1 长春理工大学光电工程学院, 吉林 长春 130022
2 上海航天控制技术研究所, 上海 201109
为了提高单点金刚石车削CaF2衍射光学元件(DOE)的表面质量和衍射效率,首先基于Beckman标量散射理论和有效面积法,建立了表面粗糙度误差和表面轮廓误差对衍射效率影响的数学模型。然后,结合CaF2的车削特性和DOE的结构特点,优化了CaF2 DOE的车削模型。同时,给出了不同工艺条件下半圆金刚石刀具的最佳车削位置和最优刀具半径,实现了对CaF2 DOE表面粗糙度的控制。最后,在该优化模型的指导下,获得了表面粗糙度为3.4 nm、阴影区域宽度为28.7 μm的高表面质量的CaF2 DOE,验证了所提优化车削模型的可靠性。所提车削模型对提高包含CaF2 DOE折-衍混合光学系统的成像质量具有重要意义。
衍射 CaF2衍射光学元件 表面粗糙度误差 表面轮廓误差 衍射效率 
光学学报
2021, 41(22): 2205001
作者单位
摘要
沈阳建筑大学 土木工程学院, 沈阳110168
采用3D打印方法开发光纤光栅应变传感器,建立裸光纤光栅传感器、3D打印封装层、被测基体三者之间的应变耦合传递的分离式模型,推导光纤光栅传感器与被测基体的应变传递关系,分析夹持式3D打印光纤光栅应变传感器应变传递率的影响因素,包括封装层弹性模量、封装层厚度、黏结长度。研究结果表明平均应变传递率与封装层弹性模量和黏结长度呈正相关,与封装层厚度呈负相关。研究成果对夹持式光纤光栅应变测量、误差修正和传感器设计,以及3D打印技术封装光纤布拉格光栅的可行性具有参考意义。
光纤传感器 3D打印方法 应变传递耦合机理 封装技术 夹持式光纤光栅传感器 Fiber optics sensors Three dimensions printing method Strain transfer coupling mechanism Packaging technology Clamped fiber Bragg grating sensor 
光子学报
2021, 50(9): 0906002
作者单位
摘要
1 沈阳建筑大学土木工程学院, 辽宁 沈阳 110168
2 青岛理工大学土木工程学院, 山东 青岛 266033

为解决建筑结构不均匀沉降监测问题,设计了一种基于等强度梁的新型双光纤光栅静力水准仪,以连通器原理作为基本理论,分析了静力水准仪的传感原理,得出两个光纤光栅的波长变化值的和与沉降变化量呈线性函数关系。水准仪主要包括圆筒容器、连杆、圆柱形浮漂、等强度悬臂梁、光纤光栅和底部支座等构件,在水管连接处使用了防漏液连接装置。基于标定实验数据对双光纤光栅静力水准仪进行静态特性分析,得到的灵敏度为15.765 pm·mm -1,线性度误差为2.959%,迟滞性误差为0.375%,重复性误差为1.744%,相关系数均在0.99以上,静态误差为3.455%,该方法所得结果符合土木工程结构健康监测的要求,其适用于多种结构的不均匀沉降长期远程监测。双光纤光栅静力水准仪具有方便拆卸、可重新组装的优点,并且能够自行消除温度变化和液体液面高度变化造成的误差,提高不均匀沉降监测的准确性。将双光纤光栅静力水准仪应用到建筑监测中,证实了其监测不均匀沉降的能力。

光纤光学 光纤光栅 不均匀沉降 静力水准仪 结构健康监测 
光学学报
2021, 41(14): 1406005

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