1 广州大学物理与材料科学学院，广东 广州 511442
2 东莞材料基因高等理工研究院，广东 东莞 523808
采用激光选区熔化（SLM）技术在H13模具钢顶部沉积了一种新型3D打印模具钢材料AM40，通过扫描电镜（SEM）和电子背散射衍射（EBSD）等方法，研究了热处理对AM40/H13双金属结构材料微观组织演变及其力学变形行为的影响。结果表明：沉积态AM40/H13双金属材料界面无裂纹缺陷，AM40侧呈现增材制造特有的Marangoni熔池特征，以及细小的胞状和柱状结构的马氏体组织，H13侧为粗大奥氏体组织，界面存在明显的组织不均匀性。经过1000 ℃淬火+560 ℃回火热处理后，熔池特征消失，H13侧形成均匀的板条马氏体，消除了界面晶粒尺寸和取向差的不均匀性，且界面处的元素扩散宽度增加60 μm。沉积态AM40/H13界面硬度为642 HV，高于AM40（529 HV）和H13（202 HV）。热处理消除了AM40/H13硬度的不均匀性，使整体平均硬度为480 HV。热处理后，AM40/H13双金属的抗拉强度从沉积态的644 MPa提高到1436 MPa，强度介于AM40和H13之间，断裂位置从沉积态的H13侧变为AM40侧，界面保持较高的强度和塑性。
激光技术 激光选区熔化 双金属结构 热处理 连接界面 微观组织 拉伸性能 中国激光
2024, 51(16): 1602304
1 沈阳航空航天大学机电工程学院，辽宁 沈阳 110135
2 中国科学院沈阳自动化研究所，辽宁 沈阳 110016
3 中国科学院机器人与智能制造创新研究院，辽宁 沈阳 110169
4 航空工业沈阳飞机工业（集团）有限公司，辽宁 沈阳 110850
针对目前激光选区熔化难以直接成形大尺寸、高强度铝合金构件的问题，对定向能量沉积（DED）连接激光选区熔化成形Al-Mg-Sc-Zr合金的工艺进行研究，分析缺陷分布的位置、形貌以及对力学性能的影响，对比分析定向能量沉积参数以及超声外场辅助下连接试样的微观组织、元素分布和力学性能，并通过热等静压进一步提升力学性能。结果表明：缺陷主要分布在基材与连接区交界的熔合区，密集气孔聚集导致熔合区硬度远低于连接区和基材的硬度，并使整体拉伸性能弱化。在75~150 J/mm2激光能量密度范围内，随能量密度增大，致密度和抗拉强度均提升。采用3000 W激光功率、5 mm/s扫描速率、3.7 g/min送粉速率，得到最高的熔合区硬度、连接区致密度以及抗拉强度，分别为90 HV、90.83%、203.38 MPa。超声外场辅助会促进Al3（Sc，Zr）强化相的析出并细化晶粒，且能够有效减少气孔的数量和缩小气孔的尺寸。超声后试样的综合力学性能得到显著提升，熔合区硬度为95 HV，致密度为93.06%，抗拉强度为292 MPa，较未加超声时分别提高了5%、2.4%和44%。超声后采用热等静压的后处理方法，可使综合力学性能得到进一步提升，熔合区硬度为160 HV，致密度为99.99%，抗拉强度为405.71 MPa，较未热等静压时分别提高了68.4%、7.4%和38.9%。
光学设计 定向能量沉积 连接 Al-Mg-Sc-Zr合金 超声外场辅助 力学性能 热等静压
1 中国科学院长春光学精密机械与物理研究所，吉林 长春 130033
2 中国科学院光学系统先进制造技术重点实验室，吉林 长春 130033
3 长春长光精瓷复合材料有限公司，吉林 长春 130033
碳化硅陶瓷具有力学和热学综合性能优势，已广泛应用于光学/精密结构构件的制造。综述了应用于天/地基先进光电系统领域的碳化硅陶瓷制备技术国内外现状，对比分析了常压烧结、反应烧结、气相转化/沉积三种已获得工程化应用的致密化技术，以及预制体成型技术和材料性能调控方法；介绍了碳化硅陶瓷的增材制造技术，及其应用于光学/精密结构构件制备的进展；总结了超大口径、超高复杂度碳化硅陶瓷的连接技术。阐述了不同应用场景对碳化硅陶瓷的性能需求及其面临的挑战，展望了碳化硅陶瓷制备技术的发展趋势。
光学材料 碳化硅陶瓷 光学/精密结构构件 致密化技术 增材制造 连接技术
南京理工大学 材料科学与工程学院, 新型显示材料与器件工信部重点实验室, 南京 210094
钙钛矿发光二极管(PeLEDs)具有优异的光电特性, 在显示应用中表现出巨大的发展潜力。红、绿和蓝单色PeLEDs的研究已经取得了突破性的进展, 但是三色钙钛矿共同电致发光的研究始终迟滞不前。本研究在不同钙钛矿之间引入具有空穴/电子产生和传输能力的中间连接层(ICL), 实现了蓝绿双色和红绿蓝三色发光中心共同电致发光。一方面, ICL可以抑制不同钙钛矿之间的离子交换和能量转移; 另一方面, ICL具有电荷产生和输运功能, 能够确保不同发光中心获得足够的载流子实现独立发光。进一步改变空穴传输层(NPB)的厚度可以调控蓝绿双色发光中心之间的能量均衡分布, 当NPB厚度为40 nm时，器件表现出最大外量子效率(External Quantum Efficiency, EQE)为0.33%。红绿蓝钙钛矿共同电致发光器件的最大EQE达到0.5%。本工作首次报道了红绿蓝三色钙钛矿共同电致发光, 并为钙钛矿多色发光中心共同电致发光提供了具有参考性的策略, 推动了钙钛矿在显示应用中的发展进程。
钙钛矿发光二极管 多色发光中心 中间连接层 载流子分布调控 perovskite light-emitting diodes multicolor emission centers intermediate connection layer carrier distribution regulation 光子学报
2023, 52(12): 1210004
1 西南交通大学信息科学与技术学院, 四川成都 610000
2 南方科技大学电子与电气工程系, 广东深圳 518055
3 香港中文大学电子工程系, 香港沙田 999077
在现代无线通信中, 无源互调是影响通信信号传输质量的重要因素。双音互调测试能够有效衡量无源器件的非线性特性, 却无法准确预测出器件在宽带信号激励下的非线性失真。因此本文提出了一种基于正态分布的宽带信号激励下的射频连接器无源互调特性分析方法。通过双音互调测试, 建立射频连接器无源非线性传输数学模型, 并将基于正态分布的等效宽带信号作为非线性传输模型的激励源进行模拟仿真。结果表明, 宽带无源互调功率分布与宽带信号功率分布相同, n阶宽带无源互调带宽为原宽带信号带宽的 n倍, 宽带信号的无源互调产物相较于双音测试信号有所增强, 且信号的信噪比下降, 说明宽带信号在传输过程中受到的干扰更加严重。电路仿真和数值计算呈现出良好的一致性, 证明了本分析方法的有效性。
同轴连接器 宽带信号 无源互调 非线性器件 coaxial connector broadband signal Passive Intermodulation nonlinear device 太赫兹科学与电子信息学报
2023, 21(7): 882
1 北方民族大学 计算机科学与工程学院，宁夏银川75002
2 北方民族大学 图像图形智能处理国家民委重点实验室，宁夏银川75001
3 宁夏医科大学 医学信息与工程学院，宁夏银川750004
针对人工智能辅助骨折部位治疗时由于骨折部位通常伴随着出血等症状，不同体位所拍摄的CT影像存在较大差异，骨折部位大小不一，以及受到出血部位以及周围组织的干扰，骨折部位的特征提取不充分、骨折部位检测精度不高的问题，设计了一种3M-YOLOv5网络来检测下颌骨骨折部位。在特征提取网络中采用密集模块，利用密集连接特性提高网络的特征提取能力；采用局部全局注意力模块来提取CT影像的全局信息；构造一个轻量化的多尺度密集块，以较少的参数量提取骨折部位的多尺度特征；在特征增强网络中设计跨维度双向特征融合模块，使得特征图的高度、宽度以及通道之间有所交互，同时引入可训练的权重来平衡不同尺度特征图的融合重要性。为了验证3M-YOLOv5网络的有效性，在自建数据集上进行消融实验和对比实验。实验结果表明，在置信度阈值取0.5时，3M-YOLOv5网络的mAP值、F1值、召回率、精确率分别为99.17%，99.06%，98.81%和99.32%。所提出的下颌骨骨折CT影像检测网络能够较好地检测出影像中的骨折部位，辅助医生制定治疗方案。
目标检测 下颌骨骨折 YOLOv5 跨维度注意力 密集连接神经网络 target detection mandibular fracture YOLOv5 cross dimension attention densely connected neural network 光学 精密工程
2023, 31(21): 3178
1 华信咨询设计研究院有限公司，杭州 310014
2 中国移动通信集团湖北有限公司，武汉 430000
【目的】光交叉连接（OXC）技术解决了光传送网（OTN）系统电交叉能力不足的部分问题以及固定光分插复用器（FOADM）/可重构光分插复用器（ROADM）板卡间复杂的手工连纤和调度不灵活问题。文章研究了如何在OTN城域网（MAN）中引入OXC技术提升网络的灵活性，并解决了OXC过于集中带来的一些网络安全问题。
【方法】文章介绍了OXC技术的优势，综述了现网OTN系统的架构以及承载业务的安全配置模式。通过建立各种OXC应用模型，比较分析了各类模型的灵活性和安全性等。
【结果】在现网中进行测试，并总结各类模型评价指标，找出了最优的应用方案。
【结论】文章创新地提出了一种基于OXC的全光MAN建设模型以促进OXC技术的应用发展，加强算力间的调度能力，形成算网一体化新型基础设施，为用户提供了低时延、高可靠、端到端的算力连接。
全光城域网 光传送网 光交叉连接 可重构光分插复用器 固定光分插复用器 all-optical MAN OTN OXC ROADM FOADM
1 辽宁科技大学计算机与软件工程学院, 辽宁 鞍山 114051
2 辽宁科技大学电子与信息工程学院, 辽宁 鞍山 114051
多光谱图像比常见的三通道图像能够携带更多的数据信息来表示颜色, 因此大大提高了存储与传输此类信息所需要的难度。 为了解决以上问题, 研究人员提出一种将多光谱数据在存储与传输前进行压缩, 并在使用时通过过渡连接空间(ICS)对压缩数据进行重建, 而过渡连接空间决定了转换的效果。 Derhak等［JIST, 50: 53-63, 2006］提出了一种名为LabPQR的6个维度的ICS。 这个空间的前三个维度是给定光谱r在指定光观察环境(用加权表矩阵H表示)下的三刺激值向量t, 后三个维度是同色异谱黑rb在由主成分分析获得的同色异谱黑空间前三个基向量(记为矩阵B)下的组合系数tPQR。 同色异谱黑rb由基于三刺激值t的光谱分解式rb=r-Mt给出, 这里的映射矩阵M为熟知的“R-矩阵”, 同色异谱黑空间是由光谱图像数据或独立反射率训练集对应的所有同色异谱黑构成。 重建的反射率rp=Mt+BtPQR。 该研究提出一个改进的LabPQR过渡连接空间, 记为MLabPQR。 两者之间的差别就在于光谱分解式中的映射矩阵M的选取。 该方法选取M为“Wiener估计矩阵”。 Wiener估计矩阵不仅依赖于光环境H, 而且还依赖于训练光谱数据, 因此期望通过Wiener估计矩阵更能反映出光谱图像的光谱特性, 从而提高反射率重建精度。 使用NCS光谱反射率数据和一幅光谱图像作为测试样本, 分别用Munsell反射率数据集和测试样本集作为训练样本。 采用均方根误差(RMSE)和拟合优度系数(GFC)为重建光谱精度指标, 以CIELAB色差为色度精度指标对本方法进行综合评估, 并与现有的LabPQR、 LabRGB、 XYZLMS和LabW2P ICSs进行比较。 比较结果表明, 该研究的新ICS不论从光谱精度还是色度精度都优于其他ICSs。 因此新方法对光谱反射率压缩及跨媒体多光谱图像再现等相关领域有着重要的应用价值。
过渡连接空间 光谱压缩重建 维纳估计 均方根误差 拟合优度系数 Interim connection space Spectral compression and reconstruction Wiener estimation Root mean square error (RMSE) Goodness of fit coefficient (GFC) 光谱学与光谱分析
2023, 43(11): 3347
