1 国防科技大学前沿交叉学科学院，湖南 长沙 410073
2 国防科技大学南湖之光实验室，湖南 长沙 410073
3 国防科技大学高能激光技术湖南省重点实验室，湖南 长沙 410073
1 武汉理工大学材料科学与工程学院, 武汉 430070
2 武汉理工大学硅酸盐建筑材料国家重点实验室, 武汉 430070
3 武汉船舶职业技术学院, 武汉 430070
本文研究了不同种类的含硫酸盐固废对硅酸盐水泥水化的影响, 测试了含硫酸盐固废水泥力学性能、凝结时间、线性膨胀率随SO3含量变化的规律, 采用化学结合水、XRD和SEM等测试手段揭示了不同含硫酸盐固废对硅酸盐水泥水化的影响机理。结果表明, 随SO3含量增加, 含硫酸盐固废水泥胶砂抗折强度和抗压强度均先增大后减小, 初凝时间和终凝时间均呈增加趋势并在SO3含量达到一定值后增加速度放缓, 线性膨胀率均不断增大。由于不同的含硫酸盐固废的硫酸盐存在形式不同, 硫酸盐溶出的速率也有差别, 与水泥中铝酸三钙反应生成钙矾石(或单硫型水化硫铝酸钙)的速率和数量也不同, 相同龄期下的水化程度也不同, 因此不同的含硫酸盐固废对水泥力学性能、凝结时间和线性膨胀率等性能的影响存在一定差异。
含硫酸盐固废 钙矾石 单硫型水化硫铝酸钙 力学性能 凝结时间 线性膨胀率 水化机理 sulfate-containing solid waste ettringite monosulfoaluminate hydrate mechanical property setting time linear expansion rate hydration mechanism
1 国防科技大学前沿交叉学科学院，湖南 长沙 410073
2 国防科技大学试验训练基地，陕西 西安 710106
3 国防科技大学南湖之光实验室，湖南 长沙 410073
4 国防科技大学高能激光技术湖南省重点实验室，湖南 长沙 410073
高功率光纤激光是当前我国激光科学技术领域的前沿热点，而稀土掺杂的有源光纤是高功率光纤激光器的核心器件。与常规有源光纤不同，多折射率层有源光纤的纤芯和包层之间增加了一个或多个辅助折射率层，展现出了特殊的模场特性，有望进一步提升高功率光纤激光的输出功率。利用传统方法分析不同结构参数下多折射率层有源光纤的模场特性时，通常需要耗费较长的时间求解麦克斯韦方程组。笔者首次引入机器学习算法来预测多折射率层有源光纤的模场特性。该方法仅需要数据空间中0.1%的样本，就可以学习多折射率层有源光纤结构参数与其模场特性之间的复杂映射关系，进而实现无须求解麦克斯韦方程组的快速精准预测。该方法的平均预测误差小于0.6%，预测速度相比传统方法提升了约7000倍，为多折射率层有源光纤的模场特性分析提供了新思路。
光纤光学 人工智能 机器学习 光纤激光 有源光纤 多折射率层光纤 模场特性 中国激光
2023, 50(11): 1101013
1 武汉理工大学硅酸盐建筑材料国家重点实验室, 武汉 430070
2 武汉理工大学材料科学与工程学院, 武汉 430070
3 中铁十局集团第二工程有限公司, 郑州 450003
随着固废资源化利用成为当下研究的热点, 近年来采用固体废弃物制备蒸压加气混凝土的研究成果层出不穷。但固体废弃物由于种类繁多, 特点不一, 对蒸压加气混凝土的干密度和抗压强度等关键性能的影响规律和影响机理并不明晰, 亟需进行归纳总结。本文首先从基体和孔结构两方面分析归纳了影响蒸压加气混凝土干密度和抗压强度的主要因素, 之后从固体废弃物做硅质材料、钙质材料和发气材料三个方面分析了其对蒸压加气混凝土干密度和强度的影响规律和影响机理, 最后总结了当前研究中存在的问题并对未来的研究方向进行了展望。
蒸压加气混凝土 固体废弃物 硅质材料 钙质材料 发气材料 autoclaved aerated concrete solid waste siliceous material calcareous material gas forming material
森林防火的关键是通过火灾实时监测系统有效预测森林各区域的火灾风险。通过分析无人机在森林防火中的应用，提出了一种基于无人机的森林火灾实时监测中波红外相机系统。该系统的焦距为75 mm，工作波段为37~48 m，F数为20，可匹配像元尺寸为12 m×12 m的1280×1024元制冷型中波红外焦平面阵列探测器。在光学设计中采用3种红外光学材料（硅、硒化锌和锗）的组合，并引入3个偶次非球面。通过优化设计实现了光学被动无热化功能。设计结果表明，在-60~100℃温度范围内，空间频率417 lp/mm处各视场的调制传递函数(Modulation Transfer Function, MTF)均大于或接近04，成像质量良好。这种中波红外系统的成像质量与分辨率高，视场范围大，具有宽温度范围的自适应性，结构紧凑且易装调，在森林防火领域有着广泛的应用前景。
大面阵 光学被动无热化 中波红外 森林防火 large-format passive optical athermalization MWIR forest fire prevention
1 武汉理工大学,硅酸盐建筑材料国家重点实验室,武汉 430070
2 武汉理工大学,材料科学与工程学院,武汉 430070
3 武汉理工大学,硅酸盐建筑材料国家重点实验室,武汉 43007
为了提高抹灰砂浆的强度和体积稳定性，研究了水泥用量和灰渣比(循环硫化床(CFB)飞灰和CFB炉渣的质量比)对CFB灰渣抹灰砂浆2 h稠度损失率、抗压强度和体积稳定性的影响，并采用扫描电子显微镜、X射线能谱仪和X射线衍射仪对砂浆的微观形貌、元素分布和物相组成进行测试表征。结果表明,当水泥用量为5%、8%、12%(质量分数)时，CFB灰渣抹灰砂浆分别达到抹灰砂浆M10、M15、M20的强度等级。当胶凝材料用量一定时，随着水泥用量增大，砂浆2 h稠度损失率减小;当水泥用量一定时，随着灰渣比增大，砂浆2 h稠度损失率增大，膨胀效应减弱。CFB灰渣抹灰砂浆中生成的膨胀性钙矾石有效填充了颗粒之间的孔隙，从而提高砂浆的强度和体积稳定性。
CFB飞灰 CFB炉渣 抹灰砂浆 灰渣比 抗压强度 体积稳定性 微观结构 CFB fly ash CFB slag plastering mortar ash-slag ratio compressive strength volume stability microstructure
武汉理工大学硅酸盐建筑材料国家重点实验室, 武汉 430070
以钛矿渣为主要原料, 采用熔融法制备CaO-MgO-Al2O3-SiO2系微晶玻璃, 通过综合热分析仪、X射线衍射仪和扫描电子显微镜分析了SiO2含量对钛矿渣微晶玻璃的基础玻璃稳定性及晶化行为的影响。结果显示: 以原渣制备微晶玻璃时, 其基础玻璃结构不稳定, 易析出钙钛矿晶体, 随着SiO2含量的增加, 基础玻璃趋于稳定, 析晶温度上升, 热处理后析晶程度更高, 显微结构更加致密, 因而强度更高。通过加入辅助原料石英粉来调节SiO2含量, 当SiO2含量为40%(质量分数)时, 可以制备出具有稳定玻璃体、晶相仅为透辉石、抗弯强度为82.1 MPa的微晶玻璃, 其钛矿渣掺量在80%(质量分数)以上, 具有重要的经济与社会效应。
钛矿渣 微晶玻璃 玻璃稳定性 晶化行为 抗弯强度 透辉石 titanium slag glass-ceramics glass stability crystallization behavior bending strength diopside
Author Affiliations
Abstract
College of Advanced Interdisciplinary Studies, National University of Defense Technology, Changsha 410073, China
We found the beam quality factor M2 of the fundamental mode as a function of wavelength is U-shaped in the working photonic bandgap (PBG) of an all-solid PBG fiber (AS-PBGF) for the first time, to the best of our knowledge, and our simulation results also match well with the phenomenon. The normal band that is near the high-frequency edge of the third PBG integrates the lowest M2 and single-mode operation simultaneously, while the other two edge regions suffer from anomalous variation of M2 versus wavelength. The general applicability of this finding can be further extended to other PBGs and also other representative structures in the AS-PBGF field.
all-solid photonic bandgap fiber beam quality factor U-shaped curve photonic bandgap Chinese Optics Letters
2022, 20(1): 010602
随环境温度变化红外镜头会产生热离焦现象, 一般定焦红外光学系统可通过多种红外材料组合或引入衍射面来实现光学被动式无热化设计, 而变焦红外光学系统大多是通过移动透镜组来实现机械主动式无热化设计。文中根据光学变焦原理和光学被动式无热化原理, 提出一种变焦光学被动式无热化设计方法, 并采用该方法设计了一种大相对孔径双视场无热化长波红外光学系统。该系统焦距为 25/50 mm(变倍比为 2:1), 工作波段为 8～12.m, F数为 0.9, 可匹配 640×512, 像元为 17.m×17.m的非制冷红外焦平面阵列探测器。光学设计中采用 3种红外光学材料(硫系玻璃 HWS6、硒化锌和锗)组合, 并引入 3个偶次非球面, 实现变焦无热化设计。设计结果表明: 该系统在宽温度范围内具有良好的成像效果和温度自适应性, 在空间频率 30 lp/mm处, －50℃～80℃温度范围内各视场 MTF均大于 0.3。该红外光学系统结构简单、工艺良好, 在红外车载领域有着广泛应用前景。
变焦系统 光学被动无热化 硫系玻璃 大相对孔径 zoom system passive optical athermalization chalcogenide glass large relative aperture
朱雯青 1,2,3汤心溢 1,3,*张瑞 1,2,3陈潇 1,2,3苗壮 1,2,3
1 中国科学院上海技术物理研究所，上海 200083
2 中国科学院大学，北京 100049
3 中国科学院红外探测与成像技术重点实验室，上海 200083
由于红外与可见光图像特征差异大，并且不存在理想的融合图像监督网络学习源图像与融合图像之间的映射关系，深度学习在图像融合领域的应用受到了限制。针对此问题，提出了一个基于注意力机制和边缘损失函数的生成对抗网络框架，应用于红外与可见光图像融合。通过引入对抗训练和注意力机制的思想，将融合问题视为源图像和融合图像对抗的关系，并结合了通道注意力和空间注意力机制学习特征通道域和空间域的非线性关系，增强了显著性目标特征表达。同时提出了一种边缘损失函数，将源图像与融合图像像素之间的映射关系转化为边缘之间的映射关系。多个数据集的测试结果表明，该方法能有效融合红外目标和可见光纹理信息，锐化图像边缘，显著提高图像清晰度和对比度。
图像融合 生成对抗网络 边缘损失 注意力机制 image fusion generative adversarial network edge-based loss function attention mechanism
