多余物引起航天、航空产品发生故障的案例有很多。红外探测器多余物的动态位移，会导致瞬时闪现的圆形影像故障，干扰红外弱小目标检测识别与跟踪；或者碰撞焦平面阵列产生无效像元，影响热成像系统的最小可分辨温差和作用距离。通过分步拆卸查找故障器件内的可排除宏观微粒，运用扫描电镜检测识别多余物，梳理制造过程和使用过程中出现多余物的来源和产生过程，提出必须从生产源头预防和控制多余物的途径和方法。力学和光学分析计算表明，宏观微粒破坏成像光束在焦平面上的光强分布，它位移掠过视场的时间小于 50 ms，线度小于 1 mm衍射现象显著，圆形影像大多发生在夫琅禾费衍射区域，线度 10.m大小的多余物靠近焦平面阵列产生菲涅耳衍射斑。
质量控制 过程方法 多余物 红外探测器 杜瓦瓶 quality control, process method, redundant object,
1 冶金工程与资源综合利用安徽省重点实验室(安徽工业大学), 安徽 马鞍山 243002 冶金工程与资源综合利用安徽省重点实验室(安徽工业大学), 安徽 马鞍山 243002 School of Civil and Environmental Engineering, Queensland University of Technology, Brisbane, QLD 4000, Australia
2 冶金工程与资源综合利用安徽省重点实验室(安徽工业大学), 安徽 马鞍山 243002
3 School of Civil and Environmental Engineering, Queensland University of Technology, Brisbane, QLD 4000, Australia
4 冶金工程与资源综合利用安徽省重点实验室(安徽工业大学), 安徽 马鞍山 243002 冶金工程与资源综合利用安徽省重点实验室(安徽工业大学)
5 安徽工业大学建筑工程学院, 安徽 马鞍山 243032
水泥中的硫酸盐含量过高会带来后期体积膨胀的风险。 采用纳米TiO2和纳米SiO2对含有CaSO3·0.5H2O的半干法烧结烟气脱硫灰改性, 以纳米改性半干法烧结烟气脱硫灰为混合材制备固废型纳米高硫水泥, 解决混合材中CaSO3·0.5H2O含量高带来的耐久性不良问题。 根据固废型纳米高硫水泥的安定性、 标准稠度用水量, 凝结时间以及抗压强度等性能的发展变化规律, 确定了各组分的掺量配比和制备参数。 采用LPSA分析了原材料的粒径分布区间, 采用接触角测量仪分析了硬化浆体的浸润性能, 采用XRD分析了原料及硬化浆体的矿物成分, 采用FTIR分析了原料及硬化浆体的组织结构的变化规律, 采用SEM分析了原料及硬化浆体的微观形貌。 结果表明, 半干法烧结烟气脱硫灰的粒径分布区间为0.31~127.38 μm比水泥颗粒粒径分布区间更宽、 粒度更细, 能够优化水泥的级配范围。 半干法烧结烟气脱硫灰的加入对水泥水化起到一定的缓凝作用, 延长了凝结时间, 掺量较大会带来同龄期硬化浆体抗压强度的降低。 纳米SiO2与纳米TiO2的加入能够降低高硫水泥体系的标准稠度用水量, 提高其抗压强度。 3 Wt%的纳米TiO2与2 Wt%的纳米SiO2协同改性能够有效稳定半干法烧结烟气脱硫灰中的CaSO3·0.5H2O, 进一步激发半干法烧结烟气脱硫灰的潜在活性, 提高水泥硬化浆体的力学性能。 改性后固废型纳米高硫水泥28 d的抗压强度为64.72 MPa比未改性的高硫水泥提高了83%, 比纯水泥提高了16%。 纳米改性后, 润湿边角增大向疏水转变, 有利于耐久性的提高; XRD分析结果显示水化产物中类AFm’含量很低, 降低了膨胀的风险; FTIR分析结果显示水化产物中Ca(OH)2中含有的—OH的伸缩振动峰增强, 进一步提高了硬化浆体的抗化学侵蚀能力; SEM分析结果显示水化产物质地均匀, 组织缺陷少。 纳米TiO2与纳米SiO2协同改性半干法烧结烟气脱硫灰可以稳定其中含有余有的硫酸盐、 亚硫酸盐, 制备出高性能固废型纳米高硫水泥, 有利于降碳减碳, 节能环保。
半干法脱硫灰 胶凝材料 纳米改性 亚硫酸盐 微观结构 Semi-dry flue gas desulfurization Cementing material Nano-modification Sulfite Microstructure 光谱学与光谱分析
2023, 43(6): 1974
吉林大学 电子科学与工程学院 集成光电子学国家重点实验室, 长春 130012
射频信号的监测具有广泛的应用前景, 文章提出了一种基于DSP的微波光子射频信号监测系统。该系统由前端微波光子信号接收部分和后端信号处理部分组成, 射频信号经光学下变频处理得到中频信号, 经过ADC模数转换后在DSP上应用快速傅里叶变换(FFT)算法完成对接收信号的频谱分析。实验测试结果表明, 该系统可以完成对射频信号的监测, 频率测量误差小于0.25MHz, 动态范围为55dB, 灵敏度为-30dBm。此外, 为了进一步验证, 应用天线进行手机信号的接收实现了对手机信号通信频段的实时监测。
微波光子 射频信号监测 DSP DSP microwave photon FFT FFT radio frequency signal monitoring
1 安徽工业大学建筑工程学院, 安徽 马鞍山 243032
2 冶金减排与资源综合利用教育部重点实验室(安徽工业大学), 安徽 马鞍山 243032
建筑能耗占我国总能耗的30%以上, 利用建筑自身的被动调节性能提高其热湿调节性能, 是实现建筑节能的重要举措。 以癸酸、 棕榈酸制备相变温度在人体舒适度范围内的癸酸-棕榈酸复合相变材料, 采用癸酸-棕榈酸复合相变材料, 硅酸四乙酯, 钛酸丁酯作为原材料制备具有热湿调节, 空气净化功能的癸酸-棕榈酸/SiO2@TiO2光催化相变微胶囊(简称D-T微胶囊)有利于建筑节能, 改善室内空气品质。 研究分析了去离子水用量(去离子水与硅酸四乙酯物质的量比), pH值, 癸酸-棕榈酸复合相变材料的用量(癸酸-棕榈酸复合相变材料与硅酸四乙酯的物质的量比), 钛酸丁酯的用量(钛酸丁酯与硅酸四乙酯物质的量比)以及钛酸丁酯的滴加速度五个影响因素对D-T微胶囊的粒径、 物质组成、 形貌以及空气净化、 热湿调节性能的影响。 激光粒度分析结果表明去离子水用量和钛酸丁酯用量对D-T微胶囊的粒径分布有重要影响。 过水体系能够有效分散T-D微胶囊, 防止其团聚； 适量的钛酸丁酯水解产生的TiO2包裹在癸酸-棕榈酸@SiO2表面, 从而影响D-T微胶囊的粒径。 扫描电镜结果显示, 过多的癸酸-棕榈酸复合相变材料用量会造成相变材料的泄露； 过快的钛酸丁酯滴加速度影响其水解反应速度, 造成TiO2的团聚。 X-射线衍射(XRD)分析结果显示, pH值是生成具有光催化性能的锐钛矿相TiO2的关键因素。 因此, 当控制去离子水与硅酸四乙酯的物质的量比为90∶1, pH值为2, 癸酸-棕榈酸复合相变材料用量为0.5, 钛酸丁酯用量为0.8, 控制钛酸丁酯的滴加速度为20 min完成时可以获得形貌、 粒径完整和物相稳定的D-T微胶囊。 D-T微胶囊经过6 h对气态甲醛降解试验, 其对甲醛的降解率能够达到67.87%； 在18~23 ℃之间有明显的相变温度平台, 平台的持续时间约为300 s； 当相对湿度为84.34%时, 平衡含湿量达到0.181 9 g·g-1, 同时相对湿度为32.78%~84.34%之间的湿容量为0.161 3 g·g-1。
相变微胶囊 光催化 热湿调节 空气净化 甲醛 Phase change microcapsule Photocatalytic Heat-humidity adjust Air purification Formaldehyde 光谱学与光谱分析
2023, 43(4): 1306
1 吉林大学 电子科学与工程学院 集成光电子学国家重点实验室, 长春 130012
2 中水东北勘测设计研究有限责任公司, 长春 130012
光载超宽带技术因兼具超宽带信号大带宽、传输速率高等优点和光纤传输的远距离传输、损耗小等优势而在近年来备受关注。文章提出一种基于微波光子技术产生超宽带(UWB)信号的系统, 该方案基于非线性PM-IM转换, 产生一阶超宽带信号, 然后又用平衡光电探测器(BPD)和光延迟线构建延迟线滤波器对其进行一阶差分, 产生了符合美国联邦通信委员会(FCC)掩膜要求的二阶超宽带信号。系统最终产生的二阶超宽带信号的频谱具有大约5.4GHz的中心频率和4.3GHz的10dB带宽。另外, 还提出了一种基于直接序列-二进制相移键控调制(DS-BPSK), 并使用卷积编码进行信道编码, 然后使用啁啾布拉格光栅对信号进行色散补偿的信号处理技术。通过Opti-system软件进行仿真验证, 在前向纠错门限为3.8×10-3时, 接收机灵敏度提升了约5.5dBm, 有效降低了误码率, 提升了光载超宽带系统的传输性能。
微波光子技术 超宽带信号产生 误码率 microwave photonics UWB signal generation DS-BPSK DS-BPSK bit error rate
Author Affiliations
Abstract
1 State Key Laboratory on Integrated Optoelectronics, College of Electronic Science and Engineering, Jilin University, Changchun 130012, China
2 Big Data and Network Management Center, Jilin University, Changchun 130012, China
3 Changchun Automotive Test Center Co., Ltd., Changchun 130012, China
We obtain the enhanced stimulated Brillouin scattering (SBS) by adding the optimized Bragg grating to an As2S3 chalcogenide half suspended-core rectangle waveguide. The half suspended-core waveguide grating is characterized by the period of 344.67 nm and the refractive index modulation depth of 0.000 1. Through simulation experiments, the obtained Brillouin gain is 58.5 dB and the 3 dB bandwidth can reduce to 7.8 MHz. The half suspended-core waveguide structure can decrease the size of the chip while the periodic structure can enhance the slow light effect, so we have improved the integration of the waveguide and enhanced SBS by combining these two advantages.
光电子快报（英文版）
2022, 18(3): 143
辽宁工程技术大学材料科学与工程学院，辽宁 阜新 123000
1 辽宁工程技术大学材料科学与工程学院，辽宁 阜新 123000
2 辽宁工程技术大学矿业学院，辽宁 阜新 123000
以天然硅酸盐矿物还原制备硅负极材料，即可以继承天然矿物结构来提高硅材料的电化学性能，又具有低成本的特点。以天然埃洛石铝热还原的产物为原料，沥青为碳源，采用简单的蒸发溶剂的方法制备了硅碳复合材料。结果表明：硅是以直径为30 nm左右的纳米管形式存在，碳层均匀地包覆在硅纳米管上，使得硅碳复合材料的直径增大，碳层厚度约为7 nm，碳以无定形结构存在，碳包覆还导致比表面积下降。电化学测试表明，与硅纳米管相比，当包覆碳含量(质量分数)为15%时电化学性能最好，首次充放电容量分别为1 387.8 mA瘙簚h/g和1 615.7 mA瘙簚h/g，首次Coulombic效率达到85.9%。不但保持住了硅纳米管的首次充放电效率，循环性能得到大幅度提升，与硅纳米管的循环200次容量保持率38%相比，包覆碳含量为15%的循环200次容量保持率提高了45.8%。包覆碳含量为15%的硅/碳复合材料的500次循环后比容量为1 065.6 mA瘙簚h/g。容量保持率为76.8%。
埃洛石 硅/碳复合材料 硅纳米管 锂离子电池 负极材料 halloysite silicon/carbon composite silicon nanotube lithium-ion battery anode material
西安交通大学 物理学院 物质非平衡合成与调控教育部重点实验室 陕西省量子光学与光电量子器件重点实验室，西安 710049
偏振在光与物质相互作用中扮演着重要的角色。过去几十年里，绝大多数研究工作都基于偏振单一且均匀分布的标量光场。近年来，随着光场产生与操控技术的不断发展，空间偏振非均匀分布的矢量光场逐渐引起人们的关注。矢量光场具有多维可调控的自由度以及独特的焦场属性，在经典与量子通讯、光学操控和显微成像等领域具有重要的研究价值与广泛的应用前景。矢量光场与物质相互作用的研究不仅丰富了人们对光场矢量特性的认识，也推动了基于不同介质实现光场调控的新发展。原子介质对光场偏振具有较高的敏感性，容易形成原子极化，并且具有更多的调控自由度，是探索矢量光场特性与实现矢量光场调控的理想平台。本文回顾了近年来矢量光场与原子介质相互作用的研究进展，重点介绍了原子介质与矢量光场在空间极化调控、相干调控、频率转换和非线性传输等研究领域的相关工作，并对该领域的未来发展趋势进行了展望。
矢量光场 原子介质 各向异性 量子相干 四波混频 Vector beam Atomic medium Anisotropy Quantum coherence Four-wave mixing 光子学报
2022, 51(10): 1026001
辽宁工程技术大学材料科学与工程学院，辽宁 阜新 123000
纳米材料的形貌可以影响其电化学性能，设计形貌和尺寸可控、导电性良好的金属氧化物纳米结构是将其应用于电化学超级电容器等储能器件的一个挑战。采用共沉淀法制备了不同聚乙烯吡咯烷酮(PVP)添加量的NiMn2O4电极材料，研究了表面活性剂PVP的添加量(0、0.2、0.4、0.8 g)对NiMn2O4微观形貌及电容性能的影响。结果表明：随着PVP添加量的增加，所制备的NiMn2O4的微观形貌由团聚的颗粒状变为疏松的团絮状和细粉末状。当PVP添加量为0.4 g时，NiMn2O4的电容性能最佳，在电流密度为1 A/g时比电容为1 464 F/g。添加量为0.8 g时由于过量的PVP在清洗过程中容易造成残留，在电化学测试过程中，实际参与氧化还原反应的活性物质NiMn2O4的量相对减小，导致NiMn2O4-0.8的比电容降低，在电流密度为1 A/g时的比电容为1 010 F/g。
表面活性剂 锰酸钴 微观形貌 超级电容性能 surfactant manganese acid cobalt microstructure supercapacitor performance
