1 电子科技大学 电子科学与工程学院
2 先进毫米波技术集成攻关研究院
3 电子科技大学 先进毫米波技术集成攻关研究院
4 信息与通信工程学院, 四川成都 611731
与广泛应用的以微波为代表的无线系统和以光纤为代表的有线系统相比, 太赫兹除了其特殊的频谱特性外, 人们期待太赫兹频段用于无线系统能突破微波系统的带宽限制, 实现可与光纤系统相媲美的大带宽, 并具有无线系统的灵活性和智能化。但如何实现宽带、智能以及具有较远作用距离的太赫兹系统, 面临极大的挑战性。本文介绍了光电融合智能太赫兹的体系架构, 重点讨论了基于光电融合的太赫兹源、接收检测、阵列天线以及太赫兹光电混频器等关键技术的国内外研究进展与进一步发展方向, 以期解决单纯的电子学方式或光子学方式存在的难以克服的瓶颈限制。
太赫兹 光电融合 超宽带通信 体系架构 terahertz photonic-electronicconvergence ultrawidebandcommunications system architecture 太赫兹科学与电子信息学报
2023, 21(4): 482
1 太原工业学院 自动化系
2 太原工业学院 智能检测与控制工程(技术)研究中心， 太原 030008
研究了一种具有高灵敏度、小尺寸的四端梁结构的压阻式加速度计。利用有限元软件对不同悬臂梁、质量块尺寸的结构建立模型，并对该结构进行了灵敏度与应力分析、模态分析，以及动态响应分析。仿真研究结果表明，在50kg量程内，传感器轴向灵敏度达到7.40μV/g，横向灵敏度为0.33%，线性度为0.06%，响应时间为20.3μs，固有频率为111.2kHz。抗冲击性能能达到334000g，可以满足高g值环境下的测试需求，同时该研究为研制高性能传感器提供了一种准确且高效的仿真方法。
压阻 高g值加速度计 有限元仿真 piezoresistive high g accelerometers finite element simulation
1 桂林理工大学材料科学与工程学院，桂林 541004
2 桂林理工大学广西工业废渣建材资源利用工程技术研究中心，桂林 541004
3 桂林理工大学有色金属矿产勘查与资源高效利用协同创新中心，桂林 541004
4 桂林鸿程矿山设备制造有限责任公司，桂林 541002
为探明二元固废间的协同胶凝作用，本文研究了不同配合比条件下钢渣-赤泥-水泥基复合砂浆的力学性能，并采用水化热、XRD、TG-DTG、SEM等手段来表征复合砂浆的水化特征及微观形貌。研究结果表明：与纯水泥组相比，单掺30%(以下均为质量分数)钢渣会抑制浆体的水化反应，从而降低砂浆的力学性能，而在单掺30%钢渣的基础上复掺适量的赤泥可以有效降低钢渣对砂浆力学性能的负面影响。其中，当钢渣掺量为15%、赤泥掺量为15%时，复合砂浆的28 d抗折强度和28 d抗压强度均最高，分别为6.8和39.8 MPa，与单掺30%钢渣组相比，复合砂浆的28 d抗折强度和28 d抗压强度分别提高了11.5%和20.6%，这主要是因为掺入的赤泥不仅起到物理填充作用，而且为钢渣的水化反应提供了良好的碱性环境，促进钢渣参与水化反应，生成更多的钙矾石和水化硅酸钙凝胶，改善砂浆的微观结构。
钢渣 赤泥 力学性能 水化特征 水化产物 微观形貌 孔结构 steel slag red mud mechanical property hydration characteristic hydration product microscopic morphology pore structure
1 山东大学晶体材料国家重点实验室，晶体材料研究院，济南 250100
2 山东省工业技术研究院，济南 250100
蓝宝石单晶光纤结合了蓝宝石单晶熔点高、物理化学性能稳定的性能特点和光纤长径比大的结构优势，在高温传感、辐射探测等领域得到了广泛的研究。本文通过激光加热基座(LHPG)法成功制备出高质量蓝宝石单晶光纤，其最小直径为50 μm，具有极高的柔韧性。在此基础上系统研究了晶体取向、晶体直径、退火温度等因素对蓝宝石单晶光纤应力分布及力学性能的影响规律，所制备的蓝宝石单晶光纤抗拉强度超过3 000 MPa，展现出了优异的力学性能。
单晶光纤 蓝宝石光纤 单晶生长 激光加热基座法 光纤应力 抗拉强度 single crystal fiber sapphire crystal fiber single crystal growth laser-heated pedestal growth method fiber stress tensile strength
1 1.中国科学院 上海硅酸盐研究所, 上海201899
2 2.上海交通大学 ISFA协同创新中心, 上海200240
Bi12GeO20晶体是一种多功能光电材料, 在可见光范围内具有高速光折变响应, 以及良好的压电、声光、磁光, 旋光和电光等性能。目前, 提拉法生长Bi12GeO20晶体, 存在生长成本高、晶锭形状不规则、生长产率低、晶体光学质量差和有效晶体截面小等问题。本研究率先采用改进的坩埚下降法, 在铂金坩埚和空气气氛中生长大尺寸Bi12GeO20晶体。通过各种分析测试方法研究生长获得的Bi12GeO20晶体中宏观缺陷的形态、分布和成分构成, 探讨了晶体生长过程中主要宏观缺陷的形成过程和成因。坩埚下降法生长的Bi12GeO20晶体存在两种主要宏观缺陷：枝蔓状和管状包裹体。其中, 枝蔓状包裹体与铂金溶蚀后的析晶相关, 而管状包裹体与铂金析出、接种界面不稳定性和温度波动有关。本研究提出了消除坩埚下降法生长晶体中宏观缺陷的技术途径, 通过降低生长控制温度、缩短高温熔体保持时间和优选籽晶等措施, 可重复地生长光学质量良好、55 mm× 55 mm× 80 mm的大尺寸Bi12GeO20晶体, 显著提升晶体的光学透过性能。
Bi12GeO20晶体 坩埚下降法 宏观缺陷 晶体生长 Bi12GeO20 crystal vertical Bridgman method macroscopic defect crystal growth
中国工程物理研究院激光聚变研究中心，四川 绵阳 621900
在电子产业、航空航天、医药、汽车、微机电器件等领域，精密微孔是器件、功能部件上的重要结构单元。当前超短脉冲激光精密微孔制备缺乏高稳定、体积小、低成本的旋切加工系统。针对一百到几百微米尺寸的精密微孔加工需求，设计了一种基于扫描振镜的超短脉冲激光旋切制孔光学系统，并对系统的反射像和公差进行了分析。通过采用摄远结构设计和对称设计，大幅缩短了系统镜头总长，设计结果为加工孔径范围100~400 μm，最大加工深径比10∶1。搭建了基于扫描振镜的超短脉冲激光旋切制孔光学系统，对制孔效果进行了实验验证，制孔结果显示，基于扫描振镜的超短脉冲激光旋切制孔光学系统能实现高精度的微孔制备。
超短脉冲激光 旋切制孔 微孔 镜头 摄远结构 公差分析 光学学报
2023, 43(14): 1422003
强激光与粒子束
2023, 35(6): 065006
针对目前基于数字微镜（Digital Micromirror Device，DMD）的光谱模拟中，光谱模拟单元具有不同偏态性质且存在非线性调制等特点，提出了一种适用于多种色温调制的基于模糊PID控制的恒星光谱模拟方法。构造了DMD工作矩阵、光谱调制权重矩阵、光谱分布函数矩阵以及目标光谱矩阵，建立了基于DMD的光谱模拟数学模型；然后，研究了基于遗传算法优化BP神经网络的光谱分布函数拟合算法，在400~800 nm的峰值波长内实现了光谱分布函数拟合；提出了一种基于模糊PID控制的光谱模拟算法，选择模糊集合与隶属度函数，制定了模糊推理以及解模糊化规则。仿真分析了模糊PID控制器性能，结果表明与PID控制相比，模糊PID控制的超调量减小90.7%，调节时间缩短了69.4%。最后，实验验证了3 000~11 000 K色温光谱分布曲线的模拟精度，结果表明：光谱模拟误差优于±4.21%；相较于PID控制，模糊PID控制在3 000，6 500以及11 000 K色温的最大光谱模拟精度分别提高了2.31倍，1.71倍和2.02倍。所提出的方法可以进一步提升光谱模拟精度，为高精度星敏感器的地面标定提供理论与技术基础。
光谱模拟 模糊控制 遗传算法 数字微镜 BP神经网络算法 spectral simulation fuzzy control genetic algorithm digital micromirror BP neural network algorithm 光学 精密工程
2023, 31(11): 1619
1 长春理工大学光电工程学院，吉林 长春 130022
2 吉林省光电测控仪器工程技术研究中心，吉林 长春 130022
3 光电测控与光信息传输技术教育部重点实验室，吉林 长春 130022
4 吉林大学仪器科学与电气工程学院，吉林 长春 130012
5 空军航空大学，吉林 长春 130022
6 长春市琬逸科技应用有限公司，吉林 长春 130022
针对目前“扫描式”反射光场测量系统依赖复杂机械装置、测量效率低以及“照相式”反射光场测量系统测量角度范围小等问题，提出一种基于超广角成像的粗糙面反射光场测量方法。分析了粗糙面反射光场测量原理，优化设计了折反射超广角成像光学系统，实现了天顶角范围0~54°的周视反射光场测量；校准了反射光场测量系统的空间关系与光场强度，校准后反射光场测量最大相对误差为4.12%，周视反射光场测量平均相对误差最大为2.06%；通过模拟Labsphere Permaflect-80漫反射板、WhiteOptics-DF60漫反射板和美国ACA镜面铝板3种粗糙面的反射光场测量结果，证明了所提表面反射光场测量方法的可行性，丰富了粗糙表面反射光场的测量手段，为对材料表面光学反射特性与损伤等的测量、模拟与重构提供了研究基础与技术支撑。
双向反射分布函数 超广角成像 反射光场 粗糙表面 光学学报
2023, 43(11): 1112002
1 长春理工大学光电工程学院，吉林 长春 130022
2 吉林省光电测控仪器工程技术研究中心，吉林 长春 130022
3 光电测控与光信息传输技术教育部重点实验室，吉林 长春 130022
4 吉林大学仪器科学与电气工程学院，吉林 长春 130012
5 空军航空大学飞行训练基地第二训练团，吉林 长春 130022
针对目前标准散射体定标存在定标时间长、定标后通用性差、定标结果无法溯源到气象光学视程（MOR）定义等问题，提出了一种可溯源至MOR定义的标准散射体定标方法，确定了一种标准散射体多角度同步定标光学系统架构，优化设计了照明光学系统与光场测量光学系统。照明光学系统的均匀性为98.53%，发散角为1.48°；光场测量光学系统的散射角度测量范围为20°~50°，散射角度分辨率为1°，周视角度分辨率为2°。研究了一种基于先验光场分布的定标系统能量校准方法，利用标准朗伯散射体仿真定标系统的能量校准误差，其中散射角度为31°时周视平均相对误差最大，为2.28%。据此，基于理想2700 K色温白炽灯的光谱分布仿真验证了可溯源至MOR定义的标准散射体定标方法的定标精度。结果表明：标准朗伯散射体散射角度20°~50°所表征的MOR量值范围为6.54~45.74 m，符合世界气象组织对MOR的定义，最大绝对误差为-2.41 m，优于国际民航组织规定的前向散射仪测量精度要求的1/10，为可溯源至MOR定义的标准散射体定标提供理论基础和技术支持。
测量 气象光学视程 标准散射体 散射光场 定标精度 能量校准误差 中国激光
2023, 50(10): 1004003
