为增强42CrMo钢表面硬度及耐磨性,利用半导体激光器在基体表面制备了质量分数分别为0、10%、20%、30%及40% nano-WC粉末的Ni60增强涂层。采用OM、SEM、EDS、XRD对试样的微观组织与相成分进行表征,利用数显显微硬度计和高温摩擦磨损试验机进行力学性能及摩擦磨损性能测试。结果表明,nano-WC增强Ni60涂层表面成形良好。增强涂层的组织形貌呈条状、树枝状、鱼骨状、块状和粒状;物相以奥氏体Ni-Fe相为主,nano-WC一部分保留下来,一部分形成了W2C新相;涂层中还生成有Cr23C6、M6C、Cr7C3复合碳化物及CrB和NiW等复杂化合物。nano-WC增强涂层的显微硬度最大可达1256 HV0.2,比Ni60合金涂层提高了约50%。增强涂层的最小磨损体积为1.29mm 3,仅为Ni60合金涂层的1/7;增强涂层平均摩擦系数可低至0.275,而Ni60合金涂层平均摩擦系数为0.530,降低了约48%。摩擦磨损研究表明nano-WC增强涂层磨损机制主要为黏着磨损,同时还伴有轻微的磨粒磨损。

为提高17-4PH不锈钢的耐水蚀性能, 利用激光熔覆方法在其表面制备了Stelite6合金涂层。研究了涂层的微观组织形貌、相组成以及元素扩散行为, 分析了涂层的硬度分布和耐水蚀性能。结果表明, Stellite6涂层微观组织由平面晶、胞状和柱状晶、树枝晶以及等轴晶组成, 物相组成包括面心立方(FCC)结构的γ-Co固溶体和M23C6、Cr7C3、CoCx等, Fe、Co元素在基体和涂层间的扩散明显。Stellite6涂层的最高硬度为561 HV, 平均硬度约为基材的1.4倍。多道多层熔覆时, 搭接区存在软化现象, 横向硬度分布出现周期性波动。在压力为80 Mpa、温度为80 ℃、水流冲蚀时间为30 h的条件下, 基材表面发生了严重的材料破坏, 而Stellite6涂层表面基本保留了初始形貌, 涂层的耐水蚀性能相比基材的有了显著提高。

全光交换网的高吞吐量和信道利用率要求全光缓存器具有大的动态延迟范围。建立了基于平行排列3×3光纤耦合器的双环耦合全光缓存器(DLOB)的分析模型。分析了限制DLOB延迟范围的各个因素。分析发现,通过级联DLOB,可以实现大动态延迟范围。实验验证级联型DLOB的可变延迟范围达到1-9999 T,延迟粒度为25 ns,输出信号的误码率低于10-9。得到理论模型与分析方法对其他基于半导体光放大器(SOA)光开关的反馈式光学处理结构同样具有借鉴作用。

提出了一种基于平行排列3×3耦合器的双环结构全光缓存器(DLOB)的级联方案,分析了单级和级联结构的缓存原理及读写方式,通过分析半导体光放大器(SOA)的噪声性能,得到光缓存器输出性能主要由读写操作阶段注入的控制光功率及SOA的工作电流决定的结论,提出了在反馈式光缓存器中实现单级多圈和多级缓存的可能性,并搭建了一个两级的缓存系统,实验验证两级级联各缓存9圈时,输出信号光的功率几乎没有减少,信噪比(SNR)下降不到4 dB。理论分析和实验都表明,级联型光缓存器能够实现从纳秒级到毫秒级的缓存,可以满足未来光包交换(OPS)发展的需要。

基于半导体光放大器(SOA)的交叉增益调制效应(XGM)，提出了几种由基本逻辑与门构成的全光组合逻辑，包括一位比较器、带控制端口的2线－1线优先编码器、2线－4线译码器、2选1选择器，介绍了它们的基本结构、工作原理和真值表。利用扩展端口可进行多个组合逻辑级联，从而实现多端口、多位全光组合逻辑，如两个2线－1线优先编码器级联可实现4线－2线信号编码。结果表明基于SOA的XGM实现全光组合逻辑，原理简单、响应速度快、易于实现，是未来光子集成的一个重要发展内容。

分析了基于平行排列3×3耦合器的双环结构全光缓存器的原理,提出了4种全光缓存器的读写方法：正相光脉冲控制法,反相光脉冲控制法,正相电脉冲控制法和反相电脉冲控制法,介绍了0.89 π相移的调节方法,构建了一个环长63 m的光缓存器的实验系统,实验不仅验证了4种读写方法,而且结果表明,当缓存圈数超过20圈时,反相光脉冲控制法是唯一可行的方法,实验还发现使用光脉冲控制法时,为了抑制噪声需要提高控制激光器的偏置电流,使控制光的直流分量在500 μW～1 mW之间,或者注入不同于信号光和控制光的直流光。使用电脉冲控制法时,也必须注入直流光来抑制噪声。