北京智慧能源研究院 先进输变电技术国家重点实验室, 北京 102200
介绍了一种在JFET区域采用浅槽N型重掺杂降低器件比导通电阻与开启损耗的1 200 V碳化硅平面栅MOSFET器件。采用浅槽结构设计, 减小了器件栅源电容CGS及栅漏电容与栅源电容比值CGD/CGS, 降低了器件的开启损耗。浅槽下方采用的N型重掺杂使得器件反型层沟道压降明显提高, 使器件获得了更低的比导通电阻。仿真结果表明, 相比于平面栅MOSFET器件, 开启损耗降低了20%; 相比于平面栅MOSFET与分裂栅MOSFET, 器件比导通电阻分别减小了14%和17%。
Miller 电容 分裂栅 MOSFET 4H-SiC MOSFET 4H-SiC MOSFET, Miller capacitance, split gate MOSF
1 北京应用物理与计算数学研究所，北京 100094
2 北京神秘谷科技有限公司，北京 100086
针对激光雷达探测中复杂目标姿态获取困难、目标与光斑真实耦合情况难获取等问题，提出了一种基于GPU编程的激光束照射复杂目标图像实时生成新方法。基于现代图形硬件的GPU编程技术和帧缓存对象特性，该算法以每个平面光源矩阵为观察者，在光源空间坐标系中渲染当前场景并将渲染结果记录到内存纹理中，然后在世界坐标中将光源观察到的结果复原和映射到模型上，可以实现实时映射渲染。采用深度缓存原理、纹理映射原理和OSG文件读写插件，即可正确获取模型每个三角面片顶点上的光源辐照度、顶点位置及面片法线等信息。经测试，该算法普适性强、能够读取多种格式三维文件，适应于均匀或非均匀面光源，对系统图形硬件的要求很低，能够满足两个面光源准实时性计算需求，可以准实时得到模型被照射面片所属部件、被照射三角面片顶点、法线信息以及三角面片顶点接收到的辐照强度值。该算法可为激光照明、识别探测等提供参考和依据。
帧缓存对象 深度缓存 面光源 复杂目标 实时映射计算 frame buffer object deep cache surface light source complex target real-time mapping 强激光与粒子束
2023, 35(10): 101004
1 输变电装备技术全国重点实验室（重庆大学电气工程学院），重庆 400044
2 中国石化集团重庆川维化工有限公司，重庆 401254
基于空芯反谐振光纤设计搭建了光纤增强拉曼光谱检测平台，实现了95%的激光耦合效率；提出CCD和小孔协同降噪方法，使信噪比提高约6倍；相比于未使用光纤时，信噪比提高约270倍。基于单一标准浓度气体分析，确定了用于气体定性的特征拉曼谱峰及标定模型并建立了过程气体定量分析模型，实现了CH4裂解制备C2H2过程气体现场样本的同时检测分析，主要成分包含H2、CO、CO2、CH4、C2H2、C2H6和C2H4。各气体同时最小检出限分别达到6.3、26.6、1.2、2.2、4.2、3.9、9.1 μL/L?bar，各气体含量分别为560 588.51 μL/L、230 678.21 μL/L、33 107.65 μL/L、56 086.77 μL/L、77 945.56 μL/L、1 307.19 μL/L、1 823.55 μL/L，各气体浓度与色谱仪标定值相符，检测误差低于4.95%。该方法为CH4裂解制备C2H2控制提供了重要的途径。
拉曼光谱 过程气体 空芯反谐振光纤 降噪 Raman spectroscopy Process gases Hollow-core anti-resonance fiber Noise reduction
1 中国矿业大学深部岩土力学与地下工程国家重点实验室, 徐州 221116
2 国家原子能机构高放废物地质处置创新中心, 北京 100029
3 核工业北京地质研究院, 北京 100029
超细水泥的发明主要是为了解决因普通水泥颗粒粒径较大无法有效注入微细裂缝的难题。超细水泥兼具普通水泥的耐久性好和化学浆材的流动性高的优点, 成为水泥基材料由传统材料转向高新技术材料发展的重要开端, 在工程中受到广泛使用。本文回顾和总结了近20年来国内外学者对于超细水泥研究所取得的主要进展, 对比分析了干磨法和湿磨法制作超细水泥的生产工艺及其优缺点; 比较了超细水泥区别于普通水泥的流动性、体积稳定性和力学性能; 总结了粉煤灰和矿粉等掺料的加入对超细水泥浆液的性能影响, 并在此基础上, 对超细水泥在加固和封堵技术中的应用进行了总结, 旨在为超细水泥的生产工艺、基本性能以及相关工程应用提供相关参考。
超细水泥 生产工艺 工程性能 掺料改性 加固技术 封堵技术 superfine cement production technology engineering performance admixture modification reinforcement technology plugging technology
1 中国科学院长春光学精密机械与物理研究所，吉林 长春 130033
2 激光与物质相互作用国家重点实验室，吉林 长春 130033
3 中国空间技术研究院 钱学森空间技术实验室，北京 100094
针对高轨抵近威胁在轨自主感知问题，总结归纳了地球同步轨道空间态势感知计划的发展历程、平台情况、轨道特性、任务操控、总体指标；分析了GSSAP (Geosynchronous Space Situational Awareness Program)卫星的抵近观测成像模式，提炼出绕飞成像、掠飞成像在轨运行模式，深入研究了近年来GSSAP卫星两行轨道数据，结合我国高轨卫星的轨道信息，挖掘出GSSAP对我国高轨卫星的数十次潜在的抵近侦察活动；基于实测数据分析了GSSAP-4抵近实践-20卫星的整个过程，计算出二者的相对距离、太阳相位角等信息，在距离为10~133 km、太阳相位角为44.67°~134.37°的条件下，对GSSAP的光电载荷进行了成像效果仿真。结果表明：GSSAP对我国GEO (Geosynchronous Orbit)卫星执行了多次抵近监视，在口径为500 mm，F数为10，像元间距为6.5 μm，像素规模为1024×1024，积分时间为20 ms时，GSSAP在顺光观测条件下，可以对目标进行高分辨率的精细化成像，能够看清目标的细节信息，对我国GEO高价值资产带来严重威胁。
高轨态势感知 GSSAP卫星 抵近观测 绕飞成像 掠飞成像 太阳相位角 geosynchronous situational awareness GSSAP satellite close-in observation fly-around imaging fly-by imaging solar phase angle 红外与激光工程
2023, 52(4): 20220759
1 杭州海康威视数字技术股份有限公司海康威视研究院，浙江 杭州 310051
2 浙江大学计算机科学与技术学院，浙江 杭州 310058
全息近眼显示系统受到空间光调制器（SLM）空间带宽积的限制，光学扩展量一般较小，在保持适当视场（FOV）时容易出现眼盒较小的情况，使得用户观察到的图像容易出现缺失。基于二维表面浮雕光栅（SRG）和光波导的扩瞳作用，在适当FOV下，实现了眼盒的二维连续扩展。基于随机梯度下降算法，利用计算全息显示系统生成目标图像，利用目镜将之准直，再利用耦入光栅将其耦合进光波导内。利用光线在光波导内传播时遇到耦出光栅后部分光会被耦合出射、部分光继续传播的特性，系统在两个维度上对光束宽度进行了拓展，实现了扩展的眼盒。该系统与RGB彩色激光照明和SLM时分复用结合时可以实现彩色显示。实验证实，该方案实现了在38.6° FOV和20 mm的出瞳距下，大小为8 mm×6 mm的扩展眼盒，可有效解决用户观察到的图像易缺失的问题。
全息 计算全息 近眼显示 光波导 扩展眼盒 光瞳扩展
北京服装学院 材料设计与工程学院, 智能可穿戴与特种功能纺织品研究院, 服装材料研究开发与评价北京市重点实验室, 北京 100029
石墨烯因其优异的导电性、优越的柔韧性和环境稳定性, 在可穿戴电子纺织品领域发挥了重要作用。本工作通过丝网印刷技术分别将自制的石墨烯浆料和复合热致变色油墨印在聚酯织物的正反面, 构筑了一种石墨烯基绿-黄可逆电热致变色织物。采用SEM、XRD以及FTIR等分析了织物的结构性质和变色原理, 采用红外热成像仪及全色差色度仪研究了织物的热学以及变色性能。结果表明：石墨烯电热致变色织物厚度约为250 μm, 在12 V电压下逐渐加热超过45 ℃, 焦耳热主要通过热传导至变色层, 结晶紫内酯的闭开环实现绿-黄可逆变色, 其变色响应时间约为15 s, 褪色响应时间约为27 s。石墨烯电热致变色织物经历30°~180°的弯曲角度后, 电压-电流曲线保持稳定。经200次加热/冷却循环后, 性能未发生明显衰退。本研究成功制备了颜色在绿-黄之间变化、响应迅速、循环性能良好的可逆电热致变色织物：石墨烯膜‖聚酯织物‖热致变色膜, 在**伪装和可穿戴显示领域有一定的应用前景。
电热致变色织物 石墨烯 热致变色微胶囊 可穿戴显示 electro-thermochromic fabric graphene thermochromic microcapsules wearable display
以萤石尾矿和废玻璃为主要原料，硅酸钙为添加剂，采用烧结法制备微晶玻璃。利用X射线衍射仪、扫描电子显微镜等对微晶玻璃的析晶特性和微观形貌进行表征，利用Image Pro Plus统计晶粒的尺寸和数量，利用Factsage软件对不同配比下微晶玻璃制备过程中的物相和高温液相量的变化进行表征，并对微晶玻璃的抗折强度和耐酸碱性能进行测试。结果表明：通过废玻璃引入磷元素，可制备出主晶相为氟磷灰石(Ca5P3O12F)的微晶玻璃，且烧成温度范围宽，在1 060~1 180 ℃均可得到表现良好的微晶玻璃；随着添加剂硅酸钙配比的提高，主晶相种类并未改变，但氟磷灰石晶粒细化，有利于提升微晶玻璃的机械性能；当萤石尾矿质量分数为30%、废玻璃质量分数为60%、硅酸钙质量分数为10%时，制备的微晶玻璃具有良好的强度和耐酸碱性能。本研究设计的微晶玻璃为萤石尾矿的回收利用提供了新途径，对降低微晶玻璃生产成本和促进固废资源循环经济的发展具有重要的现实意义和经济效益。
萤石尾矿 废玻璃 微晶玻璃 氟磷灰石 烧结温度 抗折强度 耐酸碱性能 fluorite tailing waste glass glassceramics fluorapatite sintering temperature flexural strength acid and alkali resistance
1 广东海洋大学 电子与信息工程学院, 广东 湛江524000
2 广东海洋大学深圳研究院 科技发展中心, 广东 深圳518120
3 南方科技大学工学院 电子与电气工程系, 广东 深圳518055
可见光通信(Visible light communication,VLC)作为无线通信领域中与无线射频通信互补的一种空间通信技术, 近年来吸引了众多研究人员的关注。除了通信链路的电路设计、调制模式之外, 调制带宽是照明光源能否实现高质量VLC的关键因素。区别于传统有机LED、聚合物LED及以GaN/InGaN为代表的无机LED等照明光源, 量子点LED(QLED)具备响应速度快、色纯度好、发光效率高、可同时用于光致发光和电致发光等优势, 是一种理想的用于可见光通信的固态光源器件。然而, 目前对QLED用于VLC的调制带宽机理研究较少, 尤其是针对多色QLED以及电致发光QLED。本文从量子点的光转换机制出发, 系统综述了不同QLED的调制机理, 并对光致发光和电致发光QLED调制带宽的限制因素进行了总结和分析, 为QLED在VLC中的应用提供了理论依据。
可见光通信 发光二极管 量子点 调制带宽 visible light communication light-emitting diode quantum dot modulation bandwidth
1 成都飞机工业(集团)有限责任公司，四川 成都 610073
2 南京航空航天大学材料科学与技术学院，江苏 南京 210016
3 江苏省高性能金属构件激光增材制造工程实验室，江苏 南京 210016
激光增材制造铝合金构件室温及高温力学性能对于提升其在航空航天等领域的服役稳定性至关重要。本文研究了成形方式对激光粉末床熔融(LPBF)AlSi10Mg构件室温压缩性能、高温拉伸性能、高周疲劳性能和室温裂纹扩展速率等力学性能的影响规律。结果表明：水平方式成形试样(拉伸、压缩、疲劳等载荷平行于试样铺粉方向)具有更优的压缩性能，表现出更优异的抗压强度及屈服强度(分别为201.0 MPa与251.3 MPa)；在高温拉伸试验中，不同成形方向试样的抗拉强度及屈服强度随着试验温度升高(从100 ℃升至175 ℃)均呈下降趋势，而延伸率均逐渐升高，且水平方式成形试样的拉伸性能均优于垂直方式成形试样(载荷垂直于试样铺粉方向)。垂直方式成形AlSi10Mg合金试样经历107循环周次的中值疲劳强度为151.25 MPa，疲劳寿命约为2.1×105周次，疲劳裂纹扩展门槛值为0.981 MPa·m1/2。
激光技术 激光增材制造 激光粉末床熔融 高温力学性能 疲劳强度 疲劳裂纹扩展速率
