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关键词： 高速精确   光纤光栅   信号解调   光功率   中心波长   解调频率   误差补偿   光谱重叠  

摘要： 为提升光纤光栅的应用效果,为此,设计高速精确的光纤光栅信号解调方案。依据LPFG的光纤光栅信号解调原理,设计两个LPFG双边缘滤波器处理两路反射光,并且利用光电探测器探测光功率结果,以此解调光栅的中心波长;采用光纤干涉仪检测解调频率,对其进行正反扫描,依据光传播时延引起的解调误差和解调频率扫描方向之间的关联,完成解调结果补偿。测试结果显示:该方案具有较好可行性,光谱发生不同程度重叠时,光纤光栅信号的解调结果标准差均小于1.85 pm;光栅波长的解调误差均在-5~5 pm之间;有效降低解调误差,提升光纤光栅解调精度,可靠获取信号中的信息。

关键词： 亚波长金光栅   非对称边界条件   散射矩阵   时域有限差分法   相位调制  

摘要： 以非对称性边界条件的亚波长金光栅多层结构为模型,借助散射矩阵理论,给出反射相位与光栅边界媒质折射率之间的形式化表达。在上述表达式的基础上,以前期设计的嵌入亚波长金光栅的硅基液晶(G-LCoS)结构为例,使用时域有限差分法开展仿真实验,通过不断优化亚波长金光栅的非对称边界条件,使得G-LCoS在可见光波段下实现多波长的近2π相位调制量。所给出的形式化表达式以及优化过程可为具有动态非对称边界条件的器件,特别是微纳尺度复调制器件的设计提供参考,并且能在一定程度上解释其物理机制。

关键词： 单晶合金   张量化表征   筏化   疲劳   寿命评估  

摘要： 镍基单晶高温合金的微观组织在长时高温服役下会发生粗化和筏化等微结构演化,导致力学性能衰减,影响航空发动机的服役寿命.文章研究了粗化和筏化镍基单晶DD6合金的低周疲劳行为,通过高温热暴露和预蠕变处理分别制备了粗化和筏化合金,针对具有不同微结构状态的合金开展了980℃下的等温低周疲劳试验,发现粗化和筏化合金的疲劳寿命相比初态合金显著下降.基于电子扫描显微镜和光学显微镜对试件断口表面进行了微观表征,揭示了筏化组织对低周疲劳损伤机理的影响.裂纹扩展路径受微结构状态影响,相比初态合金,粗化和筏化合金中I型微裂纹会更早发生偏折,沿晶体学面扩展而导致更早的疲劳失效.基于组构张量及其张量分解方案对合金的微结构进行了量化表征,提取了微结构的特征参数,进一步提出了一种新的微结构敏感的等温疲劳寿命预测模型.通过分别关联γ-基体相和γ′-强化相组构张量的独立分量,解耦了粗化和筏化对寿命的影响.在新模型中,γ/γ′微结构形态对低周疲劳的影响得到了较好描述,预测结果的准确性和保守性得到了显著提高.研究结果可为工程中镍基单晶涡轮叶片的强度设计和寿命评估提供理论指导.

关键词： 光纤光栅   极限学习机   信号处理   温度补偿   压力传感  

摘要： 针对光栅传感器在高温下输出呈现非线性变化的问题,建立了融入ELM极限学习机的非线性模型,应用建立的模型根据温度补偿光栅的输出信号预测实验温度,并进一步得出相应温度下压力敏感光栅的输出,解决光栅压力传感器高温下的温度补偿问题,实验结果证明该模型可较好解决高温Bragg压力传感器的温度补偿问题,ELM极限学习机的预测与实际结果偏差较小,检测误差最大仅1.231%FS。

关键词： 光折变   全息光栅   Bragg衍射   Raman-Nath衍射  

摘要： 光折变效应在全息存储和处理方面具有重要的应用价值,光折变晶体中的全息光栅特性直接影响信息处理的质量和速度.本实验通过理论分析,计算得出Raman-Nath平面光栅的制作参量,设计实验系统并测量了LiNbO 3晶体中平面光栅的多级衍射性质,讨论了多级衍射效率和其空间分布特征.实验设计基于学生的光学知识和实验技能,向非线性光学知识和科学思辨创新方法拓展,在可调光分束器、图像处理等方面具有潜在的应用价值.

关键词： 大数据   增量式张量   Tucker分解   模特征   模长增量   模熵  

摘要： 随着数据量的爆炸式增长,边缘计算在大数据处理中的作用愈加重要.现实应用中产生的数据通常建模表示成高阶增量式张量的形式,增量式张量Tucker分解是一种高效挖掘高阶海量数据中隐藏信息的方法.针对传统增量式张量分解忽视张量模特征对分解过程的影响、分解结果不能较好保留原始数据特征的问题,提出一种基于模特征的增量式张量Tucker分解方法 ITTDMC (incremental tensor tucker decomposition based on mode characteristics).首先,用模长增量决定增量因子矩阵更新顺序,以此降低更新顺序带来的重构误差;其次,根据模熵变化比决定增量因子矩阵更新权重,使分解结果更准确保留各模特征;然后,将过往时刻的模特征和更新参数记录在指导张量中,遇到模特征相似的增量数据时直接使用来指导张量中参数的更新,避免重复计算,降低时间开销;最后,在合成和真实数据集上进行大量的实验,实验结果表明ITTDMC在模特征明显的数据集上能显著降低(最高可达29%)增量式张量的重构误差.

关键词： 索力监测   光纤光栅传感器   酸碱腐蚀   寿命预测  

摘要： 拉索作为斜拉桥的主要受力构件常处于复杂、恶劣的工作环境,传统的索力监测手段存在一定的局限性。将光纤光栅传感器内嵌封装进金属承压块上的凹槽,研制一种光纤光栅索力传感器,并对两种环氧树脂胶黏剂封装的光纤光栅索力传感器在酸碱腐蚀环境下的耐久性能进行研究,然后依托逆幂律模型与老化动力学理论,推导出传感器寿命预测方程。试验结果表明:该传感器的线性度和稳定性良好,传感器在腐蚀溶液中失效的主要原因是封装部位界相区胶黏剂受腐蚀剥落。A类传感器的耐酸碱性强于B类传感器,A类传感器在弱酸弱碱环境中的使用寿命均超过35年,大于斜拉桥拉索平均20年的换索年限,可以实现拉索全生命周期的监测。

关键词： 激光悬浮   光泳力   热泳力   强吸收性纳米团簇  

摘要： 为了探索空气中强吸收纳米粒子团簇在激光作用下的悬浮以及迁移行为,提出采用反向传输的双贝塞尔光束对纳米粒子团簇进行捕获及悬浮,而后释放团簇,观察和计算分析团簇的迁移行为.两束贝塞尔光束由锥透镜和偏振分光方式产生,进行反向水平布置,形成三维光阱,光阱刚度可通过调节两束贝塞尔光束的功率比进行控制.悬浮室内的粒子通过微弱气流进行流化,而后被光阱捕获和悬浮.采用高速摄像仪对团簇的悬浮及迁移过程进行记录,然后通过图像分析来获取粒子运动参数.以强吸收性超细煤粉粒子团簇为对象,首先对其进行悬浮和释放迁移的实验研究,而后对团簇所受的光泳力、重力、浮力、曳力以及热泳力进行计算和分析.实验和计算的结果表明:强吸收性纳米粒子团簇在激光作用下产生的光泳力占主导作用;团簇能够被稳定地悬浮在反向传输的双贝塞尔光束形成的三维势阱中,通过调整悬浮的位置而达到与重力、浮力、曳力等的动态平衡;利用悬浮的相对不稳定度分析评价强吸收性粒子团簇的稳定性,超细煤粉粒子团簇的最小相对不稳定度可达0.075;通过对团簇释放后的高速图像进行分析,可获得团簇的迁移运动参数,从而测量出团簇所受的热泳力;对于等效粒径为13—21μm的超细煤粉粒子团簇,其热泳力量级为10-11—10-10N,随着团簇粒径的增大,热泳力线性增大,与理论计算结果趋势一致.通过利用激光对粒子进行悬浮和释放的方式为热泳力的测量和研究提供了一种新的研究思路,也为气体介质中粒子的控制和输运展现了一种新的操控手段.

关键词： 光栅   光栅设计   光学设计   严格耦合波分析   超表面   微结构设计  

摘要： 通过对傅里叶模态法(也称严格的耦合波分析算法)的攻关与研究,介绍了一款国产的光栅设计与分析软件——光栅设计者。该软件独立开发,并完全自主可控,旨在填补国内光栅光学设计分析软件的空白。软件从算法开发与攻关开始,目前已取得了重大进展并即将发布。软件核心代码的自主率达到100%,与VirtualLab和Gsolver等国际主流光栅设计软件的计算精度相当,且支持更多光栅类型的设计与分析,包含一维、二维光栅及微结构和超表面等复杂光学结构。光栅设计者以简明的界面,表格化的参数输入,灵活多变的光栅结构建模,强大的参数扫描能力和高效的并行效率为特点,降低了用户的学习成本,适用于从极紫外到太赫兹波段的电磁场计算与分析。

关键词： 颐和园   十七孔桥   昆明湖   期末考试   滑冰车  

摘要： 随着期末考试那天的放学铃声响起,寒假正式开启。妈妈一声令下:“赶紧收拾东西,明早我们飞北京!”到了北京,办完入住手续,我们便马不停蹄地朝着旅行的第一站颐和园奔去。我们跟着人流来到昆明湖冰场,只见远处的十七孔桥屹立在湖中,阳光穿过桥洞,射出了十七道金光。