1 钢铁研究总院有限公司，北京 100081
2 北京钢研高纳科技股份有限公司，北京 100081
3 北京工业大学材料与制造学部，北京 100124
激光粉末床熔融（LPBF）技术具有成形精度高、表面粗糙度低、成形件性能优异等特点，是目前金属增材制造领域中应用最广泛的一种成形技术。其中，铺粉过程作为LPBF技术的关键环节，粉末床铺粉质量对铺粉致密度及成形件性能具有重要影响，基于此，本文综述了LPBF技术中铺粉致密度的影响因素。首先，总结了粉末床铺粉质量的表征评价方法，如图像分析法、X射线原位监测法和取样器法等。在此基础上，从粉末特征和铺粉工艺出发，分别阐述了粉末粒度、粉末形貌、粉末制备方法、粉末再循环及铺粉工艺参数对粉末床铺粉致密度的影响规律。其中，粉末的粒度分布和形貌是影响铺粉致密度关键因素，较宽的单峰分布和粗细颗粒混合的双峰分布有利于提高粉末堆积密度。粉末的形貌越接近球形，粉末流动性越好，越有利于提升粉末铺展性和铺粉均匀性。粉末堆积密度和铺粉均匀性共同作用将提升粉末床铺粉致密度和成形样品的致密度。铺粉工艺条件的变化可以影响粉末床的铺粉质量及密度，其中控制合理的铺粉速度、选用滚筒类型的刮刀和增大基体的粗糙度将进一步提升粉末床的铺粉致密度。最后，本文对进一步提升粉床的铺粉致密度的方法和技术进行了展望。
激光技术 激光粉末床熔融 铺粉致密度 粉末粒度 粉末形貌 离散元模拟 成形缺陷 激光与光电子学进展
2024, 61(5): 0514009
1 中国飞行试验研究院, 陕西 西安 710089
2 中国科学院 长春光学精密机械与物理研究所, 吉林 长春 130000
针对直升机光电系统激光照射精度评估问题,提出一种利用短波红外相机监测激光照射光斑实现计算照射精度的方法。利用合适像元尺寸、波段和灵敏度的红外探测器,合适焦距、视场角的镜头,3m×3m十字靶标和摄像机搭建测试环境,实现机载光电系统激光照射光斑摄像监测与数据记录。根据该监测设备摄取的激光光斑监测视频图像,应用数据处理方法解算出机载光电系统的激光照射精度,并在飞行试验中进行了应用,切实可行。
机载光电系统 激光照射精度 激光光斑监测设备 airborne optoelectronic system laser irradiation accuracy laser spot monitoring equipment
西安理工大学自动化与信息工程学院，西安市无线光通信与网络研究重点实验室，陕西 西安 710048
考虑大气湍流及电解调模块相位噪声对光通信系统性能的影响，基于低密度奇偶校验（LDPC）编码设计了一种自适应概率整形（PS）的实用自由空间光通信编码调制方案，实现以比特度量解码速率为目标函数的速率自适应，采用启发式算法求解M元正交幅度调制（M-QAM）信号星座点概率质量函数（PMF）分布的最优问题。结果表明：在弱湍流与相位噪声的联合影响下，概率整形正交幅度调制（PS-16-QAM）在最优概率分布下的比特度量解码速率比均匀分布16-QAM下更逼近香农容量。当湍流强度一定时，相位噪声增大对低信噪比下选取的PS分布影响更大，当前向纠错译码前的误码率为时，提出的PS方案与均匀分布编码调制系统相比最高可获得4.8 dB的整形增益。
光通信 自由空间光通信 湍流衰落 相位噪声 概率整形 速率自适应 光学学报
2023, 43(24): 2406004
1 西安工业大学建筑工程学院，西安 710021
2 西安市军民两用土木工程测试技术与毁损分析重点实验室，西安 710021
3 中国五冶集团有限公司，成都 610063
为研究青藏高原环境条件下不同纤维混凝土的抗冻耐久性及冻融损伤演化规律，本研究依托西藏那曲地区某混凝土道路工程，对普通纤维混凝土(NC)、冲磨纤维混凝土(CM)以及膨胀纤维混凝土(PZ)进行了冻融循环试验和相关力学测试，在试验研究的基础上，提出了适用于高原低气压环境下的冻融损伤模型。研究结果表明，从冻融循环试验结果来看，冲磨纤维混凝土(CM)抗冻耐久性最佳，三种纤维混凝土抗冻耐久性排序为CM＞NC＞PZ。针对本文建立的冻融损伤模型和基于该模型的抗折强度预测方程，采用青藏高原地区某高速工程项目的高寒引气混凝土测试数据进行了验证，冻融后的抗折强度试验值与预测值变化趋势相近且基本吻合。因此，本文建立的青藏高原抗折强度冻融损伤模型是合理且可行的。
青藏高原地区 外加剂 纤维混凝土 现场试验 抗冻耐久性 损伤模型 Tibet Plateau area admixture fiber concrete field test frost resistance durability damage model
1 北京航空航天大学 仪器科学与光电工程学院 精密光机电一体化教育部重点实验室，北京009
2 季华实验室 智能机器人工程研究中心，广东佛山5800
在室内实例物体目标检测中，传统深度学习需要大量人工标注的训练样本进行网络训练，费时费力，为此提出并实现了一种采用奇异值分解（Singular Value Decomposition，SVD）和协同训练的半监督实例级目标检测网络SVD-RCNN。挑选关键样本进行人工标注并预训练SVD-RCNN，以确保其获取更多先验知识，采用基于SVD的收敛-分解-微调策略，在SVD-RCNN中得到两个较强独立性的检测器以满足协同训练的要求，最后提出一种自适应的自标注策略，获得高质量的自标注及检测结果。在多个室内实例数据集上对该方法进行测试，在GMU数据集上只需人工标注199个样本，均值平均精度（mean Average Precision，mAP）达到了79.3%，相较于需标注3 851个样本的全监督Faster RCNN的81.3% mAP仅下降了2%。消融实验及系列实验证明了本文方法的有效性和普适性，本文提出的方法仅需人工标注5%的训练数据，即可达到与全监督学习相当的实例级目标检测精度，有利于智能机器人高效识别不同实例物体的实际应用。
计算机视觉 目标检测 半监督学习 自标注 computer vision object detection semi-supervised learning self-labeling 光学 精密工程
2023, 31(13): 2000
模拟分析了在不同入射泵浦光半径下MgO∶PPLN晶体的热分布，考虑晶体在工作时中心轴线附近产生的温度升高现象，引入晶体升温参数t，分析优化了晶体温度调谐曲线。实验中研究了MgO∶PPLN光参量振荡（OPO）的逆转换现象，分析了腔镜的参量光反射率和最佳泵浦超阈值倍数的关系，讨论了晶体长度对OPO光-光转换效率的影响。通过优化实验，在温度范围为30~190 ℃内，测得信号光波长连续变化区间为1568.9~1659.8 nm，当泵浦功率为1.12 W、脉冲重复频率为15 kHz、温度为90 ℃时，得到最大平均功率为110 mW、波长为1595 nm的近红外激光输出。
光参量振荡 温度调谐 光-光转换效率 逆转换 激光与光电子学进展
2023, 60(13): 1316022
1 国防科技大学前沿交叉学科学院，湖南 长沙 410073
2 国防科技大学南湖之光实验室，湖南 长沙 410073
3 国防科技大学脉冲功率激光技术国家重点实验室，湖南 长沙 410073
阵列探测器单元间的串扰是影响探测效果的重要因素，研究探测器的串扰机理及其抑制措施有助于优化探测器性能。针对激光辐照线阵HgCdTe探测器实验中的串扰现象，使用COMSOL Multiphysics有限元仿真软件建立了激光辐照探测器的三维仿真模型，通过模拟芯片内载流子浓度分布、光电流和电场，揭示了电学串扰的产生机理，并针对该器件提出了沟槽隔离的抑制串扰措施。研究结果表明：光生载流子沿线阵排列方向的横向扩散是造成被辐照像元附近像元串扰的直接因素，但对距离辐照区域较远的像元影响较小；公共P极电压降低是导致距离辐照区域较远的像元产生响应的根本原因。此外，仿真结果验证了提出的沟槽隔离措施对电学串扰具有显著的抑制效果。
探测器 HgCdTe 电学串扰 串扰机理 沟槽隔离
1 南昌大学工程建设学院, 南昌 330031
2 江西中恒地下空间科技有限公司, 南昌 330052
3 南昌大学建筑与设计学院, 南昌 330031
为解决咬合桩施工现场超缓凝混凝土的制备问题, 探究缓凝剂的作用机理, 采用白糖和葡萄糖酸钠按质量比7∶3配制复合缓凝剂, 对比一次搅拌和二次搅拌工艺, 制备超缓凝混凝土。采用抗压抗折一体化试验机、环境扫描电子显微镜（ESEM）、总有机碳分析仪和等温量热仪测试分析超缓凝混凝土的力学性能、微观形貌、吸附量和水化性能。结果表明, 混凝土的凝结时间随着缓凝剂掺量的增加而延长。当缓凝剂掺量为0.38%（质量分数）时, 一次搅拌组初、终凝时间分别为31 h和46 h, 二次搅拌组初、终凝时间分别为34 h和50 h; 当缓凝剂掺量为0.50%（质量分数）时, 一次搅拌组初、终凝时间分别为61 h和78 h, 二次搅拌组初、终凝时间分别为65 h和84 h。两种掺量下, 混凝土56 d抗压强度均达到40 MPa以上, 满足两种工况的施工要求。采用二次搅拌工艺制备超缓凝混凝土有助于进一步延长混凝土的凝结时间, 改善混凝土拌合物的流动性, 但会略微降低混凝土的抗压强度。不同缓凝剂在水泥颗粒表面的吸附能力强弱顺序为: 葡萄糖酸钠>白糖-葡萄糖酸钠>白糖>白糖-葡萄糖酸钠后掺。缓凝剂的掺入起到降低水化放热, 抑制水泥水化的作用, 从而延长混凝土的凝结时间。
超缓凝混凝土 复合缓凝剂 咬合桩 二次搅拌 吸附量 水化热 super-retarding concrete composite retarder bite pile secondary stirring adsorption amount hydration heat
西南交通大学信息科学与技术学院，四川 成都 610031
针对下一代光接入网，提出了一种基于功率域非正交多址的扩容无源光网络方案。传统的功率域非正交多址网络基于信道估计函数，采用串行干扰消除（SIC）算法进行解调和恢复，需要精确的信道估计，存在差错传播效应。针对该问题，提出了基于修正卷积神经网络（CNN）的信号接收方案，利用大量数据独立拟合各用户信道函数，打破了SIC解调算法中用户间的依赖链，提升了系统的传输性能和公平性。结果表明，在扩容功率域非正交多址无源光网络中，相比传统SIC解调算法，基于修正CNN的接收方案对远端用户（传输60 km）和近端用户（传输20 km）的传输性能可分别提升约0.5 dB和1.7 dB，且其公平性指数更接近1。
光通信 功率域非正交多址 卷积神经网络 串行干扰消除 扩容无源光网络 激光与光电子学进展
2022, 59(13): 1306006
长春理工大学, 高功率半导体激光国家重点实验室, 吉林 长春 130022
以面发射分布反馈(SE-DFB)半导体激光器为研究对象,基于耦合模理论,通过耦合系数表征器件的出光特性,研究二阶光栅对器件出光特性的调控作用。使用时域有限差分法(FDTD)进行光栅的结构仿真和参数优化,在器件衬底部位引入分布布拉格反射镜(DBR)协同光栅调控出光特性,以980 nm波段半导体激光器为例,重点研究DFB光栅占空比、DFB光栅周期长度、DFB光栅刻蚀深度、DFB光栅倾角、DBR反射镜占空比、DBR反射镜材料折射率、DBR反射镜周期介质层数对光栅耦合系数的综合影响,得到优化的光栅参数,为后续器件设计与制备提供理论依据。
激光器 半导体激光器 耦合系数 表面发射 布拉格光栅
