吉林大学电子科学与工程学院，吉林 长春 130012
飞秒激光直写光波导是实现三维光子集成芯片（PIC）的重要技术手段。PIC集成度的提升受弯曲波导曲率半径的限制。为了实现大曲率低损耗弯曲波导的飞秒激光直写，提出多次激光修饰增强波导芯层与包层折射率对比度的方法来优化芯层的横截面折射率分布。在20 mm曲率半径下，实现S型弯曲波导低至0.64 dB/cm的弯曲损耗。该方法在降低弯曲波导损耗方面拥有巨大潜力，对于提升PIC的集成度具有重要意义。
光学制造 光波导 飞秒激光直写 大曲率 弯曲损耗 截面控制 中国激光
2024, 51(16): 1602403
1 中国科学技术大学 国家同步辐射实验室，合肥 230029
2 中国科学技术大学 核科学技术学院，合肥 230029
针对太赫兹直线加速器，开发了基于EPICS分布式系统的横向截面尺寸测量系统。该系统采用束斑检测器完成束斑到光斑的转换，并通过远心镜头将光斑成像到CCD相机，完成对光斑图像的采集，之后基于ADAravis将相机采集的图像数据汇入到EPICS数据库。由于暗电流以及环境辐射的影响，在采集到的图像中会存在椒盐噪声，因此使用卷积神经网络（CNN）对图像中的椒盐噪声进行抑制，最后对图像进行高斯拟合计算出束流截面尺寸。实验结果表明，CNN可以有效地消除椒盐噪声，并且系统的分辨率达到15.8 μm，满足系统设计要求。
EPICS ADAravis 束流截面测量 机器学习 卷积神经网络 EPICS ADAravis beam profile measurement machine learning convolutional neural network 强激光与粒子束
2024, 36(3): 034004
NECP-SARAX是西安交通大学核工程计算物理实验室开发的先进反应堆中子学分析系统，近些年基于CEFR、PHENIX、SUPERPHENIX、JOYO MK-I、ZPR和ZPPR等反应堆开展了程序的验证与确认工作，计算结果表明：NECP-SARAX在快堆堆芯物理特性分析具有良好的性能。同时，利用上述反应堆中的燃料组件和控制棒组件，初步展现了截面计算程序TULIP在快谱问题计算分析上的精确性，但是仍然缺乏系统性地验证与确认。为了确认TULIP程序对于不同类型快谱问题的适用性，从国际临界安全基准评估项目中选取了147组临界实验装置进行计算分析，发现对于带有厚反射层的实验装置，TULIP程序计算keff和蒙特卡罗程序计算值的偏差超过10-2。以HMF021-002实验装置构造均匀两核素问题展开研究，中等质量核素在非共振区表现出类似共振波动状的散射截面，对于使用大量结构材料的快谱系统，其非共振区类似共振波动截面的自屏效应变得不可忽略。针对此现象，对TULIP程序的共振计算策略和非共振区计算方法进行优化，采用超细群（Ultra Fine Group，UFG）的共振计算方法，对中等质量核素高装载量情况下非共振区类似共振波动状截面的自屏效应进行处理，改进程序后相应实验装置计算偏差降低到3×10-3内，数值结果表明，改进后的TULIP程序对于快谱系统具有良好的计算分析能力。
TULIP程序 ICSBEP基准题 中等质量核素 非共振区 类似共振状的截面 TULIP code ICSBEP benchmark Intermediate-weight nuclide Nonresonance energy Resonance-like cross section
1 河北工业大学 理学院，天津 300401
2 河北工业大学 先进激光技术研究中心，天津 300401
3 河北省先进激光技术与装备重点实验室，天津 300401
文中基于量子阻抗洛伦兹振子（Quantum Impedance Lorentz Oscillator, QILO）模型，研究了含芴二茂铁衍生物的单、双、及三光子吸收特性。首先，理论推导并给出了用有效量子数、电子电量及质量和玻尔半径等微观量表示的该振子四、五阶非线性效应参量的计算参考公式。在此基础上，利用QILO模型，通过拟合取代基为R=NO2的含芴二茂铁衍生物分子线性吸收光谱，得到了其在400 nm峰值附近的电子跃迁前后的有效量子数，并进一步推算了该分子的双、三光子吸收截面。数值计算结果显示：该化合物分子在793 nm波长附近的双光子吸收截面为 $0.49\times {10}^{-20}\;{\mathrm{c}\mathrm{m}}^{4} \cdot {\mathrm{G}\mathrm{W}}^{-1}$，在1 260 nm和1 314 nm附近的三光子吸收截面分别为 $2.01 \times {10}^{-25}\;{\mathrm{c}\mathrm{m}}^{6}\cdot{\mathrm{G}\mathrm{W}}^{-2}$、 $1.00\times {10}^{-25}\;{\mathrm{c}\mathrm{m}}^{6} \cdot {\mathrm{G}\mathrm{W}}^{-2}$，与实验结果均吻合较好。文中结果说明：QILO模型可以较好地描述以NO2作为取代基的含芴二茂铁衍生物的单、双、及三光子的吸收特性。根据QILO模型的“依据介质的线性吸收光谱可以估算其多光子吸收截面”的特点，该模型或许能为寻找具有大的双、三光子吸收截面的材料提供一种可供参考的理论分析方法，降低研究多光子过程的综合实验成本。
非线性光学 Lorentz振子 量子阻抗 非线性效应参量 分子多光子吸收截面 nonlinear optics Lorentz oscillator quantum impedance nonlinear effect parameter molecular multiphoton absorption cross-section 红外与激光工程
2023, 52(12): 20230410
辽宁工程技术大学 爆破技术研究院，阜新 123000
为分析不同单位面积炸药量及不同截面应力下的钢筋混凝土立柱爆破后破坏特征及应变演化规律，以弹性力学理论为基础，利用自主研制的单轴惯性动载力学模型试验系统对12个钢筋混凝土立柱进行爆破试验。当钢筋混凝土立柱上部截面应力为0 MPa时对应单位面积炸药量为0.11 kg/m2、0.23 kg/m2、0.27 kg/m2; 上部截面应力为2 MPa时对应单位面积炸药量为0.13 kg/m2、0.18 kg/m2、0.23 kg/m2;上部截面应力为3 MPa时对应单位面积炸药量为0.18 kg/m2、0.23 kg/m2、0.32 kg/m2; 上部截面应力为4 MPa时对应单位面积炸药量为0.13 kg/m2、0.18 kg/m2、0.23 kg/m2，并且运用数值仿真模拟软件对不同截面应力影响爆破效果进行模拟分析。定义纵向中轴线破碎距离来描述立柱爆破后的破碎范围，通过理论推导、现场试验及数值模拟软件分析不同影响因素下的中轴线破碎距离及应变演化规律得出：随着截面应力的增加，越接近中轴线的耦合切向应力越大，与加载方向垂直的耦合切向拉应力相对减小; 当单位面积炸药量约小于0.15 kg/m2时，随立柱截面应力增大，立柱中轴线破碎距离不断减小; 当单位面积炸药量约大于0.15 kg/m2时，随着截面应力的递增，中轴线破碎距离不断增大，立柱的切向拉应变峰值呈上升趋势，径向压应变峰值绝对值逐渐减小; 当截面应力一定时，随着单位面积炸药量的增加，立柱纵向中轴线破碎距离增大，但是增长幅度却随着单位面积炸药量的增加而减小，同时立柱的切向拉应变峰值增大，径向压应变峰值绝对值也呈上升趋势; 随着截面应力的增大，立柱损伤云图中轴线上损伤距离不断增大，且裂纹倾向于加载轴向扩展，进一步验证试验结论的正确性。
爆炸荷载 钢筋混凝土立柱 截面应力 单位面积炸药量 破坏特征 应变演化规律 explosive loads reinforced concrete columns section stress amount of explosive per unit area destructive characteristics strain evolution laws
1 重庆移通学院 公共大数据安全技术重庆市重点实验室，重庆 401520
2 重庆邮电大学 通信与信息工程学院，重庆 400065
3 重庆邮电大学 自动化学院，重庆 400065
该文设计了一种“十字-圆环”型结构超表面，并利用该结构实现了2-bit编码的相位梯度超表面(PGMS)设计。结合超表面阵列的特点，提出了一种改进的遗传粒子群算法(GAPSO)与阵列模式综合(APS)的组合优化算法GAPSO-APS，得到超表面编码矩阵的最佳排列，从而实现了宽带雷达散射截面(RCS)的大幅缩减。对设计的超表面进行仿真，并与金属表面进行了对比。结果表明，设计的编码超表面可在3.1~29.7 GHz频带内实现10 dB的RCS缩减，有效地验证了所设计的编码超表面在宽频带内实现RCS的缩减以及算法的有效性。
超表面 雷达散射截面 相位梯度 GAPSO-APS优化算法 metasurface radar cross section phase gradient GAPSO-APS optimization algorithm
1 南昌航空大学信息工程学院, 南昌 330000
2 军事科学院国防科技创新研究院, 北京 100000
3 南京航空航天大学自动化学院, 南京 211000
针对复杂战场环境下的隐身飞行器的突防航路规划问题, 提出了一种改进蚁群算法。引入相邻节点间的影响权重和航路选择权重, 采用改进启发函数以增强目标点区域的导向性, 提高搜索效率, 保持解的多样性; 设计了信息素动态调节的方式, 提出新的信息素浓度更新策略, 增强全局搜索能力。仿真结果表明, 相比于传统蚁群算法和粒子群算法, 改进蚁群算法能够有效地规避组网雷达威胁, 从而提高隐身无人机的生存能力。此外, 所提算法在计算效率和安全性上具有更好的性能, 验证了该算法的有效性和优越性。
航路规划 蚁群优化算法 隐身无人机 雷达散射截面 path planning Ant Colony Optimization (ACO) stealth UAV Radar Cross Section (RCS)
1 南宁学院土木与建筑工程学院，南宁 530200
2 桂林理工大学南宁分校土木与测绘工程系，崇左 532100
为研究偏心距、配箍率对玻璃纤维复合材料(GFRP)筋珊瑚礁混凝土柱偏心受压承载性能和弯曲延性的影响，对5根珊瑚礁混凝土柱进行偏心受压试验，研究偏心距对试件承载性能、GFRP纵筋应变、混凝土应变、竖向位移及柱中挠度的影响。基于上述5组偏心距，采用ANSYS软件建立15根珊瑚礁混凝土柱模型，即每组偏心距下分别设计0.375%(箍筋间距分别为100、75、50 mm，下同)、0.500%、0.750%三种配箍率构件。最后，提出构件弯曲延性、截面曲率的计算方法。结果表明：随着偏心距增加，构件的承载力减小，受压侧GFRP纵筋应变增长速度减小；配箍率的增加不仅提高了试件承载力，同时减小了柱中挠度。构件承载力及弯曲延性的理论计算值同ANSYS软件模拟结果吻合良好。
GFRP筋 珊瑚礁混凝土 偏心受压 配箍率 承载性能 弯曲延性 截面曲率 GFRP bar coral concrete eccentric compression stirrup ratio bearing capacity bending ductility sectional curvature
1 深圳市地铁集团有限公司, 深圳 518026
2 深圳大学土木与交通工程学院, 深圳 518060
3 2.深圳大学土木与交通工程学院, 深圳 518060
4 深圳铁路投资建设集团有限公司, 深圳 518026
5 深圳机场集团扩建工程指挥部, 深圳 518034
6 中铁科学研究院有限公司, 成都 610032
选用7种不同3D端钩钢纤维掺量的混凝土开口梁构件为研究对象进行了三点弯曲试验, 结合数字图像相关(DIC)技术研究了不同3D端钩钢纤维掺量对混凝土开口梁构件抗弯性能的影响。结果表明, 3D端钩钢纤维混凝土开口梁构件具有优异的抗弯韧性, 其荷载-裂缝开口位移(CMOD)曲线有两个峰值, 除3D端钩钢纤维掺量为25 kg/m3的构件的第二峰值与第一峰值之比为0.91外, 其他含3D端钩钢纤维构件的第二峰值与第一峰值之比均大于1。基于分析得到了不同3D端钩钢纤维掺量下混凝土开口梁构件的CMOD-挠度关系以及耗散能分布情况。根据DIC数据分析结果, 验证了平截面假定在不同3D端钩钢纤维掺量下混凝土开口梁构件抗弯分析中的适用性, 并得出了弯曲过程中中性轴位置的变化规律。基于3D端钩钢纤维的拉拔过程分析了3D端钩钢纤维混凝土的拉伸与弯曲破坏机理。
混凝土 3D端钩钢纤维 开口梁 抗弯性能 荷载-CMOD曲线 耗散能 平截面假定 破坏机理 concrete 3D hooked-end steel fiber notched beam flexural performance load-CMOD curve dissipation energy plane section assumption failure mechanism
