1 东南大学 移动通信全国重点实验室，南京 210096
2 网络通信与安全紫金山实验室，南京 211111
光纤通信与大容量高频无线通信深度融合是未来第六代移动通信（6G）的核心技术底座，对于构建“沉浸式通信、泛在连接、通信人工智能（AI）一体化”等6G典型场景具有重要意义。文章梳理了优化光纤无线融合传输系统架构和提升频谱效率的主流技术及其实现方案，对研发团队在这些方面取得的部分进展进行了总结。首先，面向新一代沉浸式通信的大容量需求，借助商用数字相干光模块（DCO），提出了一种“光纤－无线－光纤”一体融合传输系统新型架构，率先完成了光子太赫兹100/200/400 GbE实时无线传输通信实验，最高实现了2×240.558 Gbit/s的线路速率；其次，面向覆盖范围广和灵活部署的应用场景，将数字副载波复用（DSCM）技术引入光纤无线融合接入系统，文章设计并搭建出同时支持最多32路固定宽带接入和32路W波段毫米波无线接入的点对多点（P2MP）100 Gbit/s相干无源光网络（PON），能够灵活调整速率且便于后续迭代升级；最后，面向通信AI一体化需求，提出了一种基于似然感知的矢量量化（VQ）变分自编码器（VAE），基于AI技术对光纤无线融合通信系统进行端到端优化，在无需太赫兹功率放大器的情况下，成功演示了净速率为366.4 Gbit/s的双偏振（DP）2×2多输入多输出（MIMO）太赫兹信号6.5 m无线传输和20 km标准单模光纤（SSMF）传输。上述技术在未来6G典型场景中具有巨大的应用潜力，此外，文章还从大容量、长距离、集成化和智能化等方向对超100 Gbit/s光纤无线融合传输技术进行了展望。
光纤无线融合传输 数字副载波复用 无源光网络 端到端智能星座整形 integrated fiber-wireless transmission DSCM PON end-to-end intelligent constellation optimization 光通信研究
2024, 50(1): 23016001
1 1.上海理工大学 材料与化学学院, 上海200093
2 2.中国科学院 上海硅酸盐研究所, 高性能陶瓷和超微结构国家重点实验室, 上海 200050
3 3.中国科学院 上海硅酸盐研究所, 结构陶瓷与复合材料工程研究中心, 上海 200050
SiCf/SiC陶瓷基复合材料在航空航天领域具有广阔的应用前景, 其界面层设计是研究重点。研究表明, 复合界面层可以有效提升陶瓷基复合材料的抗氧化性能, 但其对材料力学性能及损伤机制的影响尚不明确。本研究利用化学气相渗透法(CVI)制备得到具有BN及(BN/SiC)3复合界面层的小复合材料, 探究了复合界面层对SiCf/SiC复合材料失效机制的影响。基于两种力学加载实验结合声发射探测分析了两种界面层小复合材料的损伤过程。实验结果表明, 利用CVI制备的小复合材料界面结构清晰, 基体致密。两类小复合材料均具有SiCf/SiC陶瓷基复合材料的典型力-位移曲线, 不同界面层小复合材料损伤过程具有不同的力声特征。通过两类力学加载试验的声发射特征能够有效分析小复合材料各阶段损伤发展情况。本实验中BN及(BN/SiC)3复合界面层SiCf/SiC小复合材料最大承受载荷分别为139和160 N, 复合界面层小复合材料中的多层界面具有更强的偏转裂纹能力, 降低裂纹延伸至纤维的速度, 进而提高材料的力学性能。
复合界面层 小复合材料 单调拉伸 损伤分析 声发射 multilayered interfaces minicomposite monotonic tensile damage analysis acoustic emission
1 青岛理工大学, 土木工程学院, 青岛 266520
2 海洋环境混凝土技术教育部工程研究中心, 青岛 266520
3 中建八局第四建设有限公司, 青岛 266101
韧性城市构筑需要更多高强、高韧的混凝土基础设施, 现有钢纤维增强混凝土(SFRC)细观力学模型与断裂性能模拟研究仍存在挑战。本文借助Python软件对Abaqus前处理二次开发, 建立了SFRC三维细观模型, 全局插入内聚力单元模拟骨料与混凝土基体之间的界面, 研究钢纤维体积率VSF、混凝土基体强度、骨料粒径对SFRC单轴压缩断裂性能的影响。结果表明: VSF在0%~2.0%时, VSF越大, SFRC抗裂性能越好, 且残余应力更大; VSF为20%时, SFRC应力较未加入钢纤维混凝土提高了60.64%; 当基体强度增加时, SFRC的韧性也随之提高, C60、C80混凝土所对应的最大应力值与C40混凝土相比分别提高了66.48%、91.39%, SFRC的应力-步长曲线在弹性阶段变得更陡峭; 骨料粒径在5~7 mm时, 随着骨料粒径的增加, SFRC的抗裂性能显著增强。显然将分散、不定向的韧性钢纤维加入脆性混凝土基体中可有效增强混凝土设施的抗震韧性和抗裂性能。
混凝土 细观模型 钢纤维增强混凝土 内聚力单元 抗裂性能 界面韧性 concrete mesoscopic model steel fiber reinforced concrete cohesive unit rupture resistance interfacial toughness
1 上海理工大学材料与化学学院，上海 200093
2 中国科学院上海硅酸盐研究所，上海 200050
CaO-SiO2-P2O5体系生物玻璃微球在骨修复材料领域具有应用前景。适量铈离子可赋予生物玻璃抗氧化、抗炎、促血管生成等功能特性。通过喷雾干燥法制备了不同铈离子含量的生物玻璃(Ce-BG)微球粉体材料，研究了Ce含量对Ce-BG微球的物相组成、降解性能以及体外生物活性的影响。结果表明：Ce-BG微球表面光滑，球形度高，元素分布均匀；BG微球中添加Ce会生成CePO4及CeO2相，且随Ce含量提高，Ce-BG微球降解速率变慢，降解产物引起环境pH值升高逐渐减缓。Ce与Ce+Ca的摩尔比为0.03:1.00的Ce-BG微球浸泡在Tris-HCl缓冲液中7 d后pH值最低。不同Ce含量的Ce-BG微球都具有良好的体外诱导磷灰石沉积的能力。
生物玻璃 铈 喷雾干燥 微球 bioglass cerium spray drying microspheres
Author Affiliations
Abstract
1 Key Laboratory for Information Science of Electromagnetic Waves (MoE), Fudan University, Shanghai 200433, China
2 Purple Mountain Laboratories, Nanjing 211111, China
3 Beijing University of Posts and Telecommunications, Beijing 100876, China
4 Xi’an University of Posts and Telecommunications, Xi’an 710121, China
The terahertz photonics technique has bright application prospects in future sixth-generation (6G) broadband communication. In this study, we have experimentally demonstrated a photonics-assisted record-breaking net bit rate of 417 Gbit/s per wavelength signals delivery in a fiber-wireless converged communication system supported by advanced digital-signal-processing (DSP) algorithms and a polarization multiplexing-based multiple-input multiple-output (MIMO) scheme. In the experiment, up to 60 GBaud (480 Gbit/s) polarization-division-multiplexing 16-ary quadrature-amplitude-modulation (PDM-16QAM) signals are transmitted over 20 km fibers and 3 m wireless MIMO links at 318 GHz with the bit error rate (BER) under . It is the first demonstration to our knowledge of signals delivery exceeding 400 Gbit/s per wavelength in a photonics-assisted fiber-wireless converged MIMO communication system.
terahertz photonics technique fiber-wireless converged communication digital signal processing THz-band photonics-assisted technique Chinese Optics Letters
2023, 21(7): 073901
1 南京航空航天大学材料科学与技术学院，江苏 南京 210016
2 中国电子科技集团有限公司第四十九研究所，黑龙江 哈尔滨 150000
根据惠更斯原理搭建了一台可分别测量晶体折射率各向异性的实验装置，并在室温至1200 ℃的温度范围内采用光位移法间接测定了蓝宝石在445 nm波长下的寻常光折射率no和非寻常光折射率ne，计算得到相应的热光系数为1.5793×10-4 K-1和1.5517×10-4 K-1。此外，基于第一性原理计算了蓝宝石的折射率等光学参数，相应的折射率变化规律与实验相近。实验与计算的结合验证了蓝宝石高温折射率数据的可靠性，为蓝宝石材料的开发应用和相关器件的性能优化设计提供了有效参考。
材料 光学设计与制造 蓝宝石 高温光学 光位移法 第一性原理
1 东南大学移动通信国家重点实验室, 江苏南京 210096
2 网络通信与安全紫金山实验室, 江苏南京 211111
3 复旦大学信息科学与工程学院, 上海 200433
随着 5G的移动互联及物联网相交织等新型业务的蓬勃发展, 对未来通信系统传输容量、传输速度以及误码率等要求愈来愈高。介于毫米波与远红外光之间的太赫兹频段兼有微波和光波的特性, 具有低量子能量、大带宽、良好的穿透性。近年来太赫兹通信系统成为研究热点之一, 但太赫兹无线通信存在视距传播以及较大路径损耗缺点, 太赫兹无线和有线融合传输则兼具两者优点。本文分析了光子太赫兹信号产生、光子太赫兹无线链路传输和光子太赫兹光纤链路传输过程中涉及的器件和技术, 重点介绍了太赫兹有线传输的研究现状, 并通过基于强度调制直接检测实现 1.485 GBaud 350 GHz的 1m太赫兹光纤有线实时传输视频实验, 展现了太赫兹有线传输巨大的发展潜力。
太赫兹通信 太赫兹产生 太赫兹光纤 太赫兹有线传输 terahertz communication terahertz wave generation terahertz optical fiber terahertz wired transmission 太赫兹科学与电子信息学报
2023, 21(1): 22
1 1.上海理工大学 材料与化学学院, 上海 200093
2 2.中国科学院 上海硅酸盐研究所 高性能陶瓷与超微结构国家重点实验室, 上海 200050
生物活性陶瓷骨修复材料虽然具有优异的成骨性能, 但缺乏抗氧化应激的能力, 妨碍骨修复进程。本研究以β相磷酸三钙(β-TCP)粉体为原料, 采用LiCl-KCl熔盐体系, 以六水合氯化钴(CoCl2·6H2O)为钴源, 利用熔盐法制备出含钴氯磷灰石(Co-MS-TCP)。通过Co-MS-TCP粉体清除过氧化氢(H2O2)分析了含钴氯磷灰石的抗氧化能力; 通过细胞活性、胞内活性氧(ROS)含量变化评价了材料的细胞相容性和细胞水平抗氧化性能。结果表明, 熔盐处理β-TCP粉体能够制备含钴氯磷灰石, 钴含量随CoCl2·6H2O加入量增加而增大; H2O2清除能力随氯磷灰石中钴含量的增加而增强, 6 h内对H2O2的清除率可达90%以上。细胞实验证实, 含钴氯磷灰石具有良好的细胞相容性和抗氧化性能, 1.5 mg·mL-1加3% Co盐的MS-TCP (3%Co-MS-TCP)即可保证软骨细胞和骨髓间充质干细胞存活率大于85%, 并且3% Co-MS-TCP可有效清除H2O2, 使得细胞内ROS含量显著降低。因此, 通过熔盐法制备含钴生物活性陶瓷是实现抗氧化应激的一种有效途径, 这也为开发催化活性高、生物相容好的功能化生物活性陶瓷提供了新的策略。
生物活性陶瓷 熔盐法 钴 抗氧化 bioactive ceramics molten salt method cobalt anti-oxidation
1 1.上海理工大学, 材料与化学学院, 上海 200093
2 2.中国科学院 上海硅酸盐研究所 高性能陶瓷与超微结构国家重点实验室, 上海 200050
为了清除皮肤肿瘤手术切除后的残余肿瘤细胞并促进皮肤伤口愈合, 开发一种具有肿瘤治疗和促进皮肤伤口愈合功能的水凝胶具有重要意义。本研究以水合硅酸钙纳米线为基体材料, 以NaCl和KCl为熔盐介质, CuSO4•5H2O为铜源, 采用熔盐法制备了含铜硅酸钙(Cu-CS)纳米棒, 并将其复合到海藻酸钠水凝胶得到Cu-CS纳米棒复合水凝胶(Cu-CS/SA)。实验结果表明, 随着铜盐添加量增大和熔盐处理温度升高, Cu-CS纳米棒的Cu含量逐渐上升, 但其催化过氧化氢(H2O2)生成羟基自由基(•OH)的性能呈现先升高后下降的趋势; 在3%铜盐添加量和熔盐处理温度700 ℃条件下所制备的3Cu-CS纳米棒具有最佳的催化性能, Cu元素均匀地分布在纳米棒表面, 其价态为+2价, 且Cu元素的含量极低, 仅为0.61%。细胞实验发现Cu-CS纳米棒含量不超过20%的复合水凝胶具有良好的生物相容性, 并且Cu- CS/SA水凝胶在模拟肿瘤微环境条件下能催化H2O2生成高细胞毒性的•OH, 进而实现化学动力学治疗肿瘤的效果, 同时还能促进血管内皮细胞和成纤维细胞的增殖和迁移。因此, Cu-CS纳米棒复合水凝胶有望用于皮肤肿瘤术后治疗。
熔盐法 含铜硅酸钙纳米棒 水凝胶 化学动力学治疗 皮肤伤口愈合 molten salt method copper-incorporated calcium silicate nanorods hydrogel chemodynamic therapy skin wound healing
1 东南大学移动通信国家重点实验室, 江苏南京 210096
2 紫金山实验室普适通信研究中心, 江苏南京 211111
太赫兹通信技术以其丰富的频谱资源已成为未来 6G移动通信实现“通信全频谱”的关键候选技术。由于结构简单、易集成、低成本和低功耗等独有优势, 基于包络检波方式的非相干光子辅助太赫兹通信系统受到研究者们的广泛关注与青睐。本文在总结非相干光子辅助太赫兹通信系统的结构、特点及其涉及的关键技术的基础上, 介绍了近几年来国内外有关太赫兹包络检波器和基于包络检波器的非相干光子辅助太赫兹通信系统的研究现状和突出成果。此外, 还对基于幅度调制和基于同相正交 (IQ)调制的非相干光子辅助太赫兹通信系统分别进行了详细的论述, 并比较了各自的优缺点。最后, 展望了未来面向 6G的非相干光子辅助太赫兹通信系统及其关键器件的发展方向。
太赫兹通信 包络检波 非相干 terahertz communication envelope detection incoherent 6G 6G 太赫兹科学与电子信息学报
2022, 20(9): 927
