1 中国地质大学 机械与电子信息学院，武汉 430074
2 中国信息通信科技集团有限公司 光纤通信技术和网络全国重点实验室，武汉 430074
【目的】高速无源光接入网络中存在光纤色散、非线性损伤和带宽限制等问题，导致传统强度调制和直接检测技术的功率预算损失较高，难以满足高速无源光接入网络的要求。
【方法】为了更好地提升强度调制和直接检测光接入系统的速率和性能，文章在Volterra判决反馈均衡器（VDFE）的基础上，研究了基于递推最小二乘估计（RLS）算法的VDFE-RLS信道均衡方法。该均衡器采用RLS算法对其中的抽头系数进行更新。该均衡器包含了一、二、三阶Volterra级数，其中一阶Volterra级数对线性损伤进行补偿，二阶和三阶Volterra级数能够对非线性损伤进行补偿。文章将该均衡器应用于经过20 km传输后的单波长为200 Gbit/s的O波段强度调制和直接检测技术的下行光接入系统中。
【结果】实验结果表明，RLS算法相比传统的最小均方（LMS）算法在均衡器中表现出来的性能更好。此外，VDFE-RLS可以实现>29 dB的功率预算。VDFE-RLS相比于传统的基于Volterra的前馈均衡器（VFFE），当VDFE-RLS和VFFE-RLS均衡器长度相同时，可以实现2.2 dB功率预算的提升。当VDFE-RLS的均衡器长度为VFFE-RLS的一半时，前者相比后者仍可以提升0.5 dB的功率预算。
【结论】文章所述系统相比其他传统系统在能够缩短均衡器长度的同时，能提高系统的功率预算，还能最终恢复出准确度较高的信号。
Volterra判决反馈均衡器 递推最小二乘估计 Volterra级数 自适应滤波算法 VDFE RLS Volterra series adaptive filtering algorithms 光通信研究
2024, 50(1): 23013601
1 苏州大学沙钢钢铁学院，江苏 苏州 215021
2 江苏省新能源汽车用金属结构材料绿色制备与资源再生工程研究中心，江苏 苏州 215021
3 东北大学轧制技术及连轧自动化国家重点实验室，辽宁 沈阳 110819
4 无锡锐科光纤激光技术有限责任公司，江苏 无锡 214000
发展新能源汽车是我国从汽车大国迈向汽车强国的必由之路，是应对气候变化、推动绿色发展的战略举措。近年来，作为新能源汽车制造的重要结构材料，车用铝合金性能的不断提升给后续的焊接加工带来了全新的挑战。与传统弧焊热源相比，激光-电弧复合热源具有诸多优势，为抑制铝合金焊接缺陷并提升焊接接头系数提供了新途径。较为全面地总结了近年来国内外学者在铝合金焊接缺陷（如软化、气孔）等形成及调控方面的研究进展，分析了现有研究工作中存在的问题并给出了激光-电弧复合焊接铝合金未来的研究方向，旨在为后续研究及应用提供参考。
激光技术 激光-电弧复合焊接 铝合金 软化 气孔 力学性能
1 长春理工大学光电工程学院，吉林 长春 130022
2 长春理工大学空间光电技术国家地方联合工程研究中心，吉林 长春 130022
针对无人机（UAV）平台间激光通信的信道建模问题，提出了一种摆镜式激光通信终端指向误差的求解方法，在指向误差服从Hoyt分布的基础上，综合考虑大气效应得到了联合信道概率密度函数表达式，讨论了不同湍流强度和不同抖动方差下通信链路的性能，并对指向误差模型进行了数值仿真和实验研究。结果表明：当激光通信终端的方位和俯仰指向误差角分别符合均值为0、标准差为0.4°和0.05°的正态分布时，指向误差角符合Hoyt分布。本文所提出的模型更贴近真实系统的指向误差，可以为构建无人机的天地一体化通信网络和组网通信提供前期理论基础，具有一定的实际参考价值。
光通信 无人机 摆镜式激光通信终端 指向误差 Hoyt分布 信道建模 中国激光
2023, 50(11): 1106004
1 浙江泰仑电力集团有限责任公司送变电工程分公司，浙江 湖州 313099
2 国网浙江省电力有限公司湖州供电公司，浙江 湖州 313000
3 国网电力科学研究院武汉南瑞有限责任公司，湖北 武汉 430074
4 华中科技大学材料科学与工程学院，湖北 武汉 430074
针对7075-T6铝合金10 mm中厚板开展了激光扫描焊试验和模拟研究，通过X射线无损检测以及熔池流动模拟，探究激光扫描焊接对焊缝气孔的抑制规律。试验结果表明，随着扫描频率和扫描振幅的增加，焊缝气孔率有降低趋势。分析不同扫描频率下的模拟结果发现，高频扫描下由于匙孔叠加会产生“大匙孔”结构，此结构相较低频扫描下的细长匙孔来说更加稳定，更不容易坍塌形成气泡；同时光束扫描增加了熔池宽度，增大了气泡逸出的概率。分析不同扫描振幅下的模拟结果发现，大振幅显著降低了匙孔的深度，从而降低了匙孔的深宽比，增强了匙孔的稳定性；同时增大振幅进一步扩大了熔池的宽度，增大了气泡逸出概率，进而降低了焊缝中的气孔率。
激光焊接 激光扫描 气孔 数值模拟 laser welding laser scanning porosity numerical simulation
1 西南林业大学机械与交通学院，云南 昆明 650224
2 苏州大学沙钢钢铁学院，江苏 苏州 215021
3 苏州大学高性能金属结构材料研究院，江苏 苏州 215021
4 无锡锐科光纤激光技术有限责任公司，江苏 无锡 214174
采用激光-CMT复合焊接工艺（CMT，冷金属过渡）对2 mm厚400 MPa级Al-Mg-Si-Cu合金进行焊接，研究了激光功率对焊接接头宏观形貌及组织性能的影响。研究表明：激光功率达到3.6 kW时可获得全熔透焊接接头，随着激光功率的增加，熔宽不断增加而焊缝余高有所降低。熔宽增加和余高降低使得焊缝稀释率增加，焊缝中硅元素含量降低。随着激光功率的增加，焊缝中烧损的镁元素增加，镁元素含量亦有所降低。焊缝中镁和硅元素含量的降低导致固溶强化效果减弱。随着激光功率的增加，全熔透焊缝的硬度逐渐降低。密集气孔的存在进一步恶化了焊缝性能，导致拉伸过程中焊缝处的断裂。焊接接头抗拉强度亦呈不断降低的趋势，在激光功率为3.6 kW时，焊接接头的平均硬度和抗拉强度分别达到基材的65%（85 HV）和64%（271 MPa）。
1 长春理工大学光电工程学院，吉林 长春 130022
2 长春理工大学机电工程学院，吉林 长春 130022
3 长春理工大学空间光电技术国家与地方联合工程研究中心，吉林 长春 130022
包含章动、自适应光学以及精跟踪功能的复合激光通信系统的光路复杂，环境温度改变时多光轴的一致性较难保证，导致波前校正基准、跟踪零位偏移，严重影响通信链路的建立。为解决以上问题，对系统进行了一体化设计，提出了针对多光轴复杂光路的光轴一致性的分析方法，建立了多反射镜误差传递模型。经过计算可得：在10~30 ℃的环境温度范围内，精跟踪支路与通信支路间、通信发射支路与通信接收支路间、精跟踪支路与自适应光学支路间同轴度误差优于143.77 μrad、27.38 μrad和131.66 μrad。在实验室中进行30 ℃温度拉偏实验，实验结果表明：光轴实际偏转角度与仿真结果之间的误差优于13%。随后进行了楼宇间的1 km激光通信实验（环境温度28 ℃），成功实现稳定通信。
光通信 多光轴一致性 仿真分析 刚体位移 误差传递模型 光学学报
2022, 42(18): 1806002
1 江苏大学物理与电子工程学院, 江苏 镇江 212013
2 深圳大学物理与光电工程学院, 广东 深圳 518061
为满足临床检验等领域对快速获取形态信息的需求,提出了一种仅需2幅相位图的三维形态快速重建算法。该算法从2幅正交相位图中分别获取样品在相应入射光正投影面上的结构边界,通过建立、解算这2组正交的二维数据间的关联得到样品亚结构轮廓的三维坐标和平均折射率,进而给出各亚结构物理厚度的定量分布,实现样品三维结构重建。通过仿真和实验对具有不同结构特征的样品进行了三维形貌重建,实验结果验证了所提算法的有效性和普适性。
测量 相位测量 亚结构轮廓 平均折射率 三维形貌 光学学报
2021, 41(23): 2312006
1 长春理工大学 机电工程学院，吉林 长春 130022
2 长春理工大学 空间光电技术国家地方联合工程研究中心，吉林 长春 130022
3 长春理工大学 光电工程学院，吉林 长春 130022
针对空间碎片探测与测距复合系统地面验证演示实验中，工作环境10~30 ℃、光学基台的尺寸限制（不超过450 mm×400 mm）以及光学望远镜尾部安装导致重心远离安装面的问题，提出了空间碎片探测与测距复合系统光学望远镜的设计。使用ANSYS有限元分析软件对光学望远镜建立了有限元模型，针对环境温度10~30 ℃、尾部安装状态下、光轴方向和垂直光轴方向1 g （g=9.8 m/s2）重力加速度工况下进行了分析。分析结果表明：光学望远镜整机一阶模态为133 Hz动态刚度较好，重力为光轴方向时主次镜间距最大变化量0.01 mm，重力为垂直光轴方向时主次镜间距最大为0.007 mm，光学望远镜系统波像差RMS值为λ/15，次镜最大倾角1.93″，具有较好的力、热稳定性，可以满足光学天线装校、检测以及外场实验验证过程中的指标要求。在光学望远镜装校完成后，使用ZYGO干涉仪对其像质进行检测，在重力垂直于光轴方向、环境温度10、20、30 ℃条件下进行检测，结果显示：系统波像差RMS值分别为0.097λ、0.075λ及0.1λ，整机光学望远镜系统波像差RMS值在最低温与最高温度时均优于λ/10均满足系统使用要求。
空间碎片 测距与成像复合系统 光学望远镜 仿真分析 space debris ranging and imaging compound system optical telescope simulation analysis 红外与激光工程
2021, 50(7): 20200464
1 内蒙古师范大学 物理与电子学院, 内蒙古 呼和浩特 010022
2 内蒙古自治区功能材料物理与化学重点实验室, 内蒙古 呼和浩特 010022
采用高温固相一步法合成了新型荧光粉Sr3(BN2)2（以下简写为SBN）。采用 X 射线衍射、扫描电子显微镜、荧光分光光度计对荧光粉的相组成、形貌和发光性能进行表征。讨论了SBN荧光粉的缺陷发光机理和长余辉特性。结果表明, 所制备的样品SBN晶体为立方晶系Im-3m。在紫外区域有较宽的激发带, 发射光谱峰值位于525 nm, 半峰宽为3 334 cm-1。SBN荧光粉材料存在本征缺陷, 在基质中形成了Sr的空位, 在光激励下形成发光中心。进一步的余辉衰减曲线与热释光曲线也证实, 该材料存在固有缺陷, 其余辉时间约10 s。变温光谱显示, 当温度达到150 ℃时, 荧光强度是室温初始强度的43%, 优于稀土掺杂硼氮化物衰减到10%的结果。SBN荧光粉具有合成工艺简单、结构稳定、紫外波段激发获得长余辉绿光发射等优异性能, 在LED发光器和指示方面具有潜在的应用前景。
缺陷发光材料 长余辉 发光机理 Sr3(BN2)2 Sr3(BN2)2 defective luminescent material long afterglow luminescence mechanism
