1 武汉科技大学, 省部共建耐火材料与冶金国家重点实验室, 武汉 430081
2 浙江父子岭特种耐火有限公司, 浙江湖州 313108
3 浙江自立新材料股份有限公司, 浙江绍兴 312300
4 江苏晶鑫新材料股份有限公司, 江苏扬州 225265
为了探究不同来源板状刚玉的使用性能差异, 从而通过对原料的针对性选择实现耐火制品的长寿化应用。以不同碱度的钢包渣为侵蚀介质对 3种不同显微结构特征的板状刚玉骨料进行侵蚀实验, 揭示了不同显微结构对板状刚玉骨料抵抗熔渣侵蚀过程中界面反应的影响, 明确了高碱度与低碱度环境下的优势孔隙结构与作用机制。研究表明: 由于气孔簇结构的数量与侵蚀过程中的氧化铝溶解量成正比, 在高碱度条件下 (CaO和 SiO2质量比大于 4), 渣料界面会生成二铝酸钙 (CA2)及六铝酸钙(CA6)的复合层状结构, 起到一定的保护作用, 复合层的厚度与气孔簇的数量成反比；在低碱度条件下 (CaO和 SiO2质量比约等于 1), 圆形孔隙结构特点导致熔渣内生成大量 CA6细晶结构, 抗侵蚀效果较差, 而少量的气孔簇结构导致在骨料表面形成 CA6沉积层并生成更大尺寸 CA6晶体桥接区域, 从而抵抗熔渣侵蚀。
板状刚玉 孔隙结构 钢包渣 作用机理 tabular alumina pore structure ladle slag erosion mechanism
1 北京科技大学新材料技术研究院，北京 100083
2 中国科学院高能物理研究所核探测与核电子学国家重点实验室，北京 100049
3 东莞中子科学中心，广东 东莞 523800
采用高能电子辐照结合真空退火，在金刚石内部形成氮空位色心。对比研究了辐照与退火前后金刚石宏观颜色变化及内部缺陷转变，讨论了不同辐照剂量和真空退火温度对氮空位产率的影响规律。结果显示，氮空位色心浓度随着辐照剂量的增加呈现先升高后降低的趋势，这是由于辐照剂量越高则空位更容易形成空位簇，空位簇在退火过程中不能形成氮空位色心。氮空位色心浓度随退火温度的升高逐渐增加，在800~900 ℃区间达到饱和，当温度继续升高时，氮空位色心浓度反而下降，这源于辐照过程产生的间隙原子在高温下与氮空位的相互作用。
光学器件 氮空位色心 金刚石 电子辐照 退火 光学学报
2022, 42(13): 1316001
北京科技大学新材料技术研究院，新金属材料国家重点实验室，北京 100083
化学气相沉积(CVD)技术的发展使得金刚石优异的综合性能得以充分发挥，在诸多领域获得应用，并有可能实现跨越式的发展。色心使得金刚石量子加速器初步显示了巨大可行性，包括紫外激光写入窗口等诸多应用场景将金刚石的光、电、热和力学综合优势发挥到了极致，超宽禁带金刚石半导体应用将很快实现，金刚石的散热应用也在不断拓展。本文在总结CVD金刚石的制备方法和性能特点的基础上，根据金刚石的本征特点和应用领域，将其分为量子级、电子级、光学级、热学级和力学级五类，对各类金刚石的研究和应用状况进行了详细阐述，进一步明晰CVD金刚石目前的发展状态，对研判其未来发展趋势有重要意义。
化学气相沉积 金刚石 色心 超宽禁带 散热 超硬材料 chemical vapor deposition diamond color center ultra-wide bandgap heat dissipation superhard material
1 中北大学 仪器与电子学院, 太原 030051
2 山西职业技术学院, 太原 030006
设计了一种新型的宽频微带天线, 天线基本结构为回字形, 在两个正方环主辐射贴片之间通过四个长方形辐射贴片进行连接。天线基板材质选用玻璃纤维环氧树脂复合材料, 大小为30mm×45mm, 厚度为1.6mm。天线结构采用电路板印制工艺进行图形化, 参考地印制于基板背部。借助Ansoft HFSS 13.0进行仿真, 在1~8GHz范围内进行扫频, 结果显示其可用频段为2.1~4.3GHz, 相对带宽为68%。给出了天线反射系数、电压驻波比、输入阻抗和增益方向图的仿真结果, 分析了结构参数对天线辐射性能的影响, 实际测量与仿真结果基本一致。
微带天线 宽频带 micro-strip antenna broadband HFSS HFSS
1 北京工业大学 信息学部，北京0024
2 航空工业北京航空精密机械研究所， 北京100076
为了实现对离轴抛物面等非回转对称、不规则复杂曲面零件的金刚石超精密车削成型。本文提出了一种基于PMAC时基控制的离轴抛物面加工方法。论文首先依据平移旋转方程对工件的坐标进行转换，然后根据时基控制原理计算控制参数，最后通过分析刀具的运动过程进行了工艺试验。实验结果表明，在主轴转速96 r·min-1时，切削深度0.005 mm，刀具进给率1 mm·min-1等切削参数进行加工时，成功地获得面形精度2 µm，粗糙度Ra为0.02的离轴抛物面。该方法不仅适用于离轴抛物面的加工，还适用于其它回转对称、不规则的自由曲面的超精密加工。
离轴抛物面 快速伺服刀架 PMAC 时基控制 off-axis paraboloid fast servo tool PMAC time based control
1 上海大学特种光纤与光接入网重点实验室，上海 200444
2 上海大学特种光纤与先进通信国际合作联合实验室，上海 200444
硅锗合金在非平衡条件下凝固时容易出现成分偏析，光纤制备过程带来的成分分布不均匀问题会导致很高的光纤损耗。利用CO2激光对半圆柱硅棒和锗棒拼接法制备的硅锗芯石英包层光纤进行热处理，研究不同处理条件对纤芯成分分布的影响。实验结果表明，在激光扫描方向上的边缘区域可形成连续的富硅硅锗合金，并且越靠近该边缘区域，纤芯的成分分布越均匀。本研究为制备和优化硅锗芯光纤，实现纤芯均匀的成分分布提供了方法。
光纤光学 硅锗芯光纤 光纤材料 激光热处理 成分偏析 富硅均匀区 激光与光电子学进展
2021, 58(3): 0306001
吉林大学超分子结构与材料重点实验室, 理论化学研究所, 吉林 长春 130012
五氟苯酚(PFP)、 五氟苯甲酸(PFBA)与联吡啶(BP)利用溶剂缓慢挥发的方法制得BP/PFP和BP/PFBA两种共晶, 并获得其晶体结构。 结合密度泛函理论模拟对这两种共晶的红外和拉曼光谱进行解析。 红外光谱证明两种共晶内部存在氢键作用。 拉曼光谱表明BP/PFBA共晶内部的氢键强于BP/PFP。 此外, 结合红外、 拉曼及晶体结构数据可知, 在BP/PFP共晶中同时存在氢键和π—π相互作用。 弱相互作用的差异导致其共晶的结构上的差异。 该研究对进一步理解共晶结构和性质以及指导共晶设计具有一定的研究意义。
共晶 红外 拉曼 氢键 Co-crystal Infrared Raman Hydrogen bond 光谱学与光谱分析
2020, 40(5): 1393
Author Affiliations
Abstract
1 National Information Optoelectronics Innovation Center, China Information and Communication Technologies Group Corporation (CICT), Wuhan 430074, China
2 State Key Laboratory of Optical Communication Technologies and Networks, China Information and Communication Technologies Group Corporation (CICT), Wuhan 430074, China
3 Accelink Technologies Co., Ltd., Wuhan 430205, China
4 State Key Laboratory of Superlattices and Microstructures, Institute of Semiconductors, Chinese Academy of Sciences, Beijing 100083, China
5 Center of Material Science and Optoelectronics Engineering, University of Chinese Academy of Sciences, Beijing 100049, China
6 e-mail: xxiao@wri.com.cn
7 e-mail: qinan@semi.ac.cn
We demonstrate the optical transmission of an 800 Gbit/s () pulse amplitude modulation-4 (PAM-4) signal and a 480 Gbit/s () on–off-keying (OOK) signal by using a high-bandwidth (BW) silicon photonic (SiP) transmitter with the aid of digital signal processing (DSP). In this transmitter, a four-channel SiP modulator chip is co-packaged with a four-channel driver chip, with a measured 3 dB BW of 40 GHz. DSP is applied in both the transmitter and receiver sides for pre-/post-compensation and bit error rate (BER) calculation. Back-to-back (B2B) BERs of the PAM-4 signal and OOK signal are first measured for each channel of the transmitter with respect to a variety of data rates. Similar BER performance of four channels shows good uniformity of the transmitter between different channels. The BER penalty of the PAM-4 and OOK signals for 500 m and 1 km standard single-mode fiber (SSMF) transmission is then experimentally tested by using one channel of the transmitter. For a 200 Gbit/s PAM-4 signal, the BER is below the hard-decision forward error correction (HD-FEC) threshold for B2B and below the soft-decision FEC (SD-FEC) threshold after 1 km transmission. For a 120 Gbit/s OOK signal, the BER is below SD-FEC threshold for B2B. After 500 m and 1 km transmission, the data rate of the OOK signal shrinks to 119 Gbit/s and 118 Gbit/s with the SD-FEC threshold, respectively. Finally, the 800 Gbit/s PAM-4 signal with 1 km transmission is achieved with the BER of all four channels below the SD-FEC threshold.
Photonics Research
2020, 8(11): 11001776
1 厦门大学航空航天学院, 福建 厦门 361102
2 福建省传感技术高等学校重点实验室, 福建 厦门 361102
3 厦门市普识纳米科技有限公司, 福建 厦门 361102
4 厦门大学化学化工学院, 福建 厦门 361102
食品安全问题一直是社会和广大群众关注的焦点问题, 食品安全现状较为严峻, 因此实现食品中有害物质的快速检测具有重要的实际意义。 合成色素是一种常见的食品添加剂, 然而合成色素的超标添加和非法添加依旧是食品安全中的重要问题之一, 极大地危害人民群众的身体健康和食品工业的健康发展。 常见的合成色素检测方法, 均存在耗时长、 费用高等缺点, 不适应于合成色素的实时监测和快速筛查。 为克服传统方法的缺点, 提出利用表面增强拉曼光谱检测技术对合成色素进行检测, 该方法具有检测速度快、 检测灵敏度高等优点, 能够达到现场实时检测的目的。 此外, 由于拉曼检测方法往往依赖于复杂的样品前处理操作, 而常见的固相萃取技术一般依赖于人工操作, 过程复杂且耗时较长, 严重影响食品快速检测效率。 因此, 开发了一种全自动固相萃取装置, 通过设计嵌入式硬件电路系统及其软件, 精确控制蠕动泵流速和多路阀门开关实现了活化、 上样、 淋洗、 洗脱四个步骤的全自动操作和参数控制, 从而达到食品样品的全自动快速固相萃取。 在实验部分, 配制不同专利蓝V浓度的果汁饮料, 然后利用该装置对果汁中的专利蓝V进行前处理, 对萃取柱填料和萃取中各个步骤的时间和试剂进行了合理的选择, 利用表面增强拉曼光谱检测技术成功地检测了合成色素中的专利蓝V。 实验结果表明, 所研制的自动固相萃取装置对比传统手工萃取, 每个样品节省了近一半的萃取时间(10 min降为5 min)且能够同时处理5个样品, 萃取时间稳定不易受人为因素影响, 从而极大地提高了萃取效率和稳定性。 此外, 通过自动萃取获得的样品, 对比手工萃取操作, 因其受外界干扰相对较小, 能够得到更强的拉曼光谱信号(约增强50%), 获得了满意的萃取效果。 对不同浓度的专利蓝V样品的结果显示, 该方法能够实现检出质量浓度在0.5 mg·L-1水平, 可有效满足现场监测需求。 具有快速、 方便、 灵敏度高等特点。
专利蓝V 表面增强拉曼光谱 自动固相萃取 快速检测 Patent blue V Surface-enhanced Raman spectroscopy Automatic solid phase extraction Fast detection 光谱学与光谱分析
2019, 39(10): 3205
1 中南大学湘雅医院耳鼻咽喉头颈外科, 湖南 长沙 410008
2 中南大学湘雅医院耳鼻咽喉重大疾病研究所湖南省重点实验室, 湖南 长沙 410008
为了比较喉癌组织及癌旁组织拉曼光谱的差别，得出其各自的特点和规律，建立了喉癌诊断模型；收集2014年10月-2015年8月在中南大学湘雅医院耳鼻咽喉头颈外科进行手术切除的54例喉癌样本和56例癌旁样本，样本统一处理后进行拉曼光谱检测，收集原始光谱数据进行预处理和统计学分析。结果表明：喉癌组织比癌旁组织的的平均拉曼光谱强度更大，且喉癌组织存在稳定的拉曼峰群；喉癌组与癌旁组的t检验结果显示，在波数为150~1859 cm-1、1864~1872 cm-1、1890~1898.5 cm-1、1900~1924 cm-1、1964~1968 cm-1、1993~1998.5 cm-1和2010.5~3476 cm-1的波段内，两组样本有统计学差异（显著性水平p＜0.05）；利用主成分分析-线性判别分析（PCA-LDA）法选取差异波段进行分析，提取3个显著性差异主成分，将其作为LDA的输入，计算判别函数系数，并建立判别模型，判别模型对样本的预测具有较好的特异度和灵敏度，分别为80.4%和87.0%；利用受试者工作特征（ROC）曲线法对喉癌诊断模型进行评价，曲线下面积为0.877；喉癌组织和癌旁组织的拉曼光谱存在较明显且稳定的差异，利用多元统计分析的方法建立的判别模型具有较好的可靠性；拉曼光谱具有在分子水平上为喉癌提供无损、实时诊断与检测的潜能。
光谱学 分子诊断 拉曼光谱 喉癌 主成分分析-线性判别分析 激光与光电子学进展
2017, 54(11): 111701
