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面向空间引力波探测的程控低噪声高精度电压基准源

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物理学报 2023年第4期72卷 377-383页

作者：王嘉伟李健博李番郑立昂高子超安炳南马正磊尹王保田龙郑耀辉山西大学光电研究所量子光学与光量子器件国家重点实验室太原030006 山西大学激光光谱研究所量子光学与光量子器件国家重点实验室太原030006 山西大学极端光学协同创新中心太原030006

引力波探测打开了探索宇宙的新窗口,开启了多信使天文学时代.大型激光干涉仪作为空间及地基引力波探测装置,需要使用低噪声激光光源,通过光电负反馈降噪技术可以抑制激光噪声,提高大型激光干涉仪的灵敏度.光电负反馈控制需要将光电探测... 详细信息

引力波探测打开了探索宇宙的新窗口,开启了多信使天文学时代.大型激光干涉仪作为空间及地基引力波探测装置,需要使用低噪声激光光源,通过光电负反馈降噪技术可以抑制激光噪声,提高大型激光干涉仪的灵敏度.光电负反馈控制需要将光电探测器信号与电压基准源信号相减,之后经过比例积分微分器得到误差信号,来控制泵浦电流驱动器的输出功率,从而实现激光噪声抑制.由于光电探测器信号受激光强度影响,其输出电压在一定范围内变化,这就需要电压基准源信号的输出电压可变;另外,电压基准源的性能直接影响反馈控制环路的整体性能,是激光噪声抑制的下限.本文通过选定低噪声基准芯片及数模转换芯片,设计外控电路、采用低温漂系数元件、通过精密布板及电磁屏蔽等方案,研发高精度低噪声程控电压基准源;并通过可编程逻辑门阵列模块编程控制数模转换,实现程控电压基准源输出电压精密变化.结果表明:所研发的电压基准源输出电压范围为-10V—+10 V,输出电压分辨率达20 bit,在空间引力波频段输出电压的相对噪声谱密度低于9.6×10^(-6)Hz^(-1/2),基准源噪声性能均优于相应引力波探测中对激光强度噪声要求,为引力波探测中激光强度噪声抑制等方面提供关键器件支撑.

关键词：空间引力波探测电压基准源电压噪声表征对数轴谱密度算法

面向毫赫兹频段激光强度噪声抑制的低噪声光电探测技术

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光子学报 2023年第5期52卷 272-281页

作者：郑立昂李番王嘉伟李健博高丽贺子洋尚鑫尹王保田龙杨文海郑耀辉山西大学光电研究所量子光学与光量子器件国家重点实验室太原030006 山西大学激光光谱研究所量子光学与光量子器件国家重点实验室太原030006 山西大学极端光学协同创新中心太原030006 中国空间技术研究院西安分院西安710000

通过选定低噪声电压基准芯片作为光电二极管的稳定偏压,采用低暗电流光电二极管,设计外围跨阻放大电路,利用低温漂系数元件,温控及电磁屏蔽等,研发低噪声光电探测器,并通过低频段强度噪声评估系统对其噪声进行测试评估。实验结果表明:... 详细信息

通过选定低噪声电压基准芯片作为光电二极管的稳定偏压,采用低暗电流光电二极管,设计外围跨阻放大电路,利用低温漂系数元件,温控及电磁屏蔽等,研发低噪声光电探测器,并通过低频段强度噪声评估系统对其噪声进行测试评估。实验结果表明:所研发的低噪声探测器在空间引力波频段的电子学噪声谱密度在1.649×10^(-5)V/Hz^(1/2)以下,在0.1 mHz处为1.649×10^(-5)V/Hz^(1/2),在1 mHz处为6.95×10^(-6)V/Hz^(1/2),在1 Hz处为7.07×10^(-8)V/Hz^(1/2);在8 mW激光入射光电二极管时,探测器抬高为40 dB。该探测器噪声性能均小于相应引力波探测中对激光强度噪声的要求,可为引力波探测中激光强度噪声抑制等方面提供关键器件支撑。

关键词：激光放大器空间引力波探测光电探测电压噪声表征对数轴谱密度算法

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热透镜效应对半整块腔型中二次谐波过程的影响

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物理学报 2022年第18期71卷 172-179页

作者：张晓莉王庆伟姚文秀史少平郑立昂田龙王雅君陈力荣李卫郑耀辉山西大学光电研究所量子光学与光量子器件国家重点实验室太原030006 山西大学极端光学协同创新中心太原030006

二次谐波过程是制备高功率、宽波长范围激光的有效途径.在二次谐波过程中,晶体的热透镜效应是限制转换效率进一步提高的重要因素,热透镜效应对二次谐波转换效率的影响随着基频光功率的增大而加剧.本文理论分析了不同半整块腔型中热透镜... 详细信息

二次谐波过程是制备高功率、宽波长范围激光的有效途径.在二次谐波过程中,晶体的热透镜效应是限制转换效率进一步提高的重要因素,热透镜效应对二次谐波转换效率的影响随着基频光功率的增大而加剧.本文理论分析了不同半整块腔型中热透镜效应对转换效率的影响关系;实验上搭建了两种腔型进行高效外腔倍频制备532 nm激光,测量其倍频转换效率随基频光功率的变化关系.对于平凹型半整块腔,在输入光功率为800 mW时,产生747 mW的532 nm激光输出,得到最佳的转换效率为93.4%±3%;对于双凹型半整块腔,在输入光功率为600 mW时,产生529 mW的532 nm激光输出,得到的最佳转换效率为88.2%±3%.研究表明,热透镜效应对双凹型半整块腔的转换效率影响相对较大,且随着腔内损耗的增加而加剧;相比于双凹型半整块腔,平凹型结构可以实现更高效的倍频转换.本文的理论及实验结果可在量子信息科学、光学频率计量以及生物医学等领域的研究中发挥重要作用.

关键词：倍频腔热透镜效应二次谐波转换效率

谐振型电光相位调制及光电探测功能器件的研发及应用

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物理学报 2023年第14期72卷 296-304页

作者：田龙郑立昂张晓莉武奕淼王庆伟秦博王雅君李卫史少平陈力荣郑耀辉山西大学光电研究所量子光学与光量子器件国家重点实验室太原030006 山西大学物理电子工程学院太原030006 山西大学极端光学协同创新中心太原030006

针对极微弱信号提取及探测需求,研发高调制深度、低功耗、低半波电压的谐振型电光相位调制(RPM)以及微瓦级、高信噪比谐振型光电探测(RPD)功能器件.基于单端楔角铌酸锂晶体、低噪声光电二极管及低损高Q电子元件组成谐振电路,利用谐振增... 详细信息

针对极微弱信号提取及探测需求,研发高调制深度、低功耗、低半波电压的谐振型电光相位调制(RPM)以及微瓦级、高信噪比谐振型光电探测(RPD)功能器件.基于单端楔角铌酸锂晶体、低噪声光电二极管及低损高Q电子元件组成谐振电路,利用谐振增强原理实现低功耗、高调制深度电光调制及高增益光电探测等;所研发的RPM在最佳调制频点为10.00 MHz时,带宽为225 kHz,Q值为44.4,调制深度为1.435时所需射频驱动电压峰值为8 V;RPM在最佳调制频点为20.00 MHz时,带宽为460 kHz,Q值为43.5,调制深度为1.435时所需射频驱动电压峰值为13 V;将自研的RPD最佳探测频点调节为20.00 MHz,带宽为1 MHz,Q值为20,增益为80 dB@100μW;利用自研RPM和RPD组成极微弱信号提取链路,在500 mV峰值电压驱动RPM下(调制深度约为0.055),可实现直接输出误差信号信噪比为5.088@10μW,34.933@50μW以及58.7@100μW.极微弱信号提取链路经过比例积分微分参数优化提升整个反馈控制环路性能及稳定性,为制备高稳定量子光源及超稳激光等领域提供关键器件及技术途径.

关键词：光电功能器件电光调制光电探测微弱信号提取

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膜片压力对氢-空气混合气体泄爆过程的影响

化工学报 2025年

作者：蒋敏邵翔宇郑立刚高建良雷刚河南理工大学安全科学与工程学院航天低温推进剂技术国家重点实验室

氢气因低点火能、宽燃烧范围的特点，泄漏后极易发生燃爆事故。为有效控制爆炸压力，泄压措施被广泛采用，其中膜片压力被认为是影响泄压效果的关键因素。基于短管道边界效应更加明显，选取长径比为10：1的方管，开展膜片压力(Pv)范围... 详细信息

氢气因低点火能、宽燃烧范围的特点，泄漏后极易发生燃爆事故。为有效控制爆炸压力，泄压措施被广泛采用，其中膜片压力被认为是影响泄压效果的关键因素。基于短管道边界效应更加明显，选取长径比为10：1的方管，开展膜片压力(Pv)范围为0 ～ 48 kPa的爆炸实验。结果表明：膜片压力的增加显著延长火焰传播时间，火焰传播速度呈先下降后升高的趋势；管道两端最大超压差值随Pv的增加而减小，与Pv= 15 kPa相比，28、39、48 kPa时管道两端压差从30.08 kPa减少至28.96、20.68和10.44 kPa；泄爆端压力-时间曲线呈双峰结构，第二峰值Pext低于初始峰值；火焰与压力的传播在初期会受到膜抗拉强度的阻滞，膜破后压力急剧攀升，火焰呈往返振荡现象，压力振幅随膜片压力的增加而显著提升。

关键词：氢安全爆炸膜片压力火焰传播超压

县域中等职业教育高质量发展的价值诉求、社会逻辑与实践路径

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教育与职业 2025年第1期 23-30页

作者：郑立群王忠英和震山东省教育科学研究院山东师范大学职业技术教育研究院济南职业学院北京师范大学国家职业教育研究院北京师范大学职成所

以社会学理论视角为切入点，运用社会构成的经济、政治、社会交往、精神文化“四要素”分析框架进行系统分析可知，中等职业教育高质量发展要立足县域经济统筹发展，助力县域政治生态稳定，满足县域社会美好生活需要，创设县域良好文化... 详细信息

以社会学理论视角为切入点，运用社会构成的经济、政治、社会交往、精神文化“四要素”分析框架进行系统分析可知，中等职业教育高质量发展要立足县域经济统筹发展，助力县域政治生态稳定，满足县域社会美好生活需要，创设县域良好文化环境。由此，从中等职业教育的发展理念、区域特色、功能定位、条件保障等方面寻求路径突破，提出推动县域中等职业教育“技能化”发展、“区域化”发展、“多元化”发展、“长效化”发展，从而为实现我国县域中等职业教育高质量发展提供理论支撑与政策依据。

关键词：县域社会高质量发展中等职业教育社会逻辑实践路径

地震动持时对双层高架桥框架式桥墩抗震性能评价的影响

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地震工程学报 2025年第1期 22-32页

作者：许成祥吴双玙吴永昂朱红兵武汉科技大学城市建设学院武汉科技大学高性能工程结构研究院

为研究地震动持时对双层高架桥框架式桥墩抗震性能评价的影响，基于双层框架式桥墩的拟静力试验，借助OpenSees有限元软件建立数值模型，将模拟结果与试验结果进行对比，两者吻合较好。选取两组具有长、短持时特性的地震动记录，通过增... 详细信息

为研究地震动持时对双层高架桥框架式桥墩抗震性能评价的影响，基于双层框架式桥墩的拟静力试验，借助OpenSees有限元软件建立数值模型，将模拟结果与试验结果进行对比，两者吻合较好。选取两组具有长、短持时特性的地震动记录，通过增量动力分析(IDA)建立峰值地面加速度(PGA)与位移延性比u的关系，得到易损性曲线。长持时地震动作用下PGA中位值为0.35g、0.55g、0.78g、0.98g,短持时地震动作用下PGA中位值为0.35g、0.59g、0.91g、1.20g。随着损伤程度的加大，双层框架式桥墩易损性曲线的差异区间随着PGA的增大而增大；9度(0.40g)罕遇地震时，长、短持时地震动作用下双层框架式桥墩发生严重损伤和完全破坏的概率分别为25.57%、8.61%和16.98%、4.79%,说明当PGA较大时，双层框架式桥墩在长持时地震动作用下更容易受到损伤。

关键词：地震动持时框架式桥墩抗震性能增量动力分析易损性曲线

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锂离子电池低温加热技术研究进展及应用综述

机械工程学报 2025年

作者：熊瑞朱宇华张骞慧张奎梅冰昂孙逢春北京理工大学机械与车辆学院

以电动汽车为代表的新能源汽车迎来了前所未有的发展机遇。锂离子电池凭借高比能、低自放电率及长寿命等优点，成为电动汽车动力系统的主流选择。然而，低温下锂离子电池性能显著下降，直接导致电动汽车续航里程缩短，充电时间延长，还... 详细信息

以电动汽车为代表的新能源汽车迎来了前所未有的发展机遇。锂离子电池凭借高比能、低自放电率及长寿命等优点，成为电动汽车动力系统的主流选择。然而，低温下锂离子电池性能显著下降，直接导致电动汽车续航里程缩短，充电时间延长，还可能引发安全隐患，是电动汽车推广的一个核心难题。低温加热作为克服电池低温性能瓶颈的关键方法之一，是当前业界攻关的重点。本文对锂离子电池低温加热技术最新进展及实车应用现状进行了全面的总结和讨论，涵盖外部加热、内部加热和复合加热三类。全面阐述了每种技术的原理、最新进展、优势劣势及潜在的优化空间。此外，对每种技术进行了定性比较，并分析了当前加热技术在实车上的应用现状。最后，探讨了低温加热技术的未来发展前景，聚焦于关键技术突破与机遇，为低温加热技术的下一步研究和实车应用提供全面的视角。

关键词：锂离子电池低温电池加热电动汽车实车应用

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软土地区静钻根植桩抗压承载力计算方法研究

岩土工程学报 2025年

作者：龚晓南罗子昂周佳锦张日红浙江大学滨海与城市岩土工程研究中心宁波大学岩土工程研究所宁波中淳高科股份有限公司

静钻根植桩是一种绿色、环保的植入桩，近年来在我国东部沿海软土地区得到了一些成功应用。然而目前不同类型植入桩规范中计算侧阻时桩身直径的选取标准不同；此外，植入桩的极限侧阻力、极限端阻力取值主要参照预制桩参数予以修正，目... 详细信息

静钻根植桩是一种绿色、环保的植入桩，近年来在我国东部沿海软土地区得到了一些成功应用。然而目前不同类型植入桩规范中计算侧阻时桩身直径的选取标准不同；此外，植入桩的极限侧阻力、极限端阻力取值主要参照预制桩参数予以修正，目前针对修正系数取值的研究较少。本文基于静钻根植桩的荷载传递机理，结合6组静钻根植桩静载试验数据分析了侧阻计算时静钻根植桩的桩身直径取值标准，随后通过静钻根植桩与钻孔灌注桩的承载力对比，推算出不同类型土体中静钻根植桩的侧阻修正系数；基于33组静钻根植桩静载试验数据，推算出了静钻根植桩的桩端扩大头的端阻修正系数取值。最后通过30组静钻根植桩的现场试验数据验证了所提出静钻根植桩抗压承载力计算公式和推荐计算参数的合理性。研究成果可以为静钻根植桩等植入桩的设计和工程应用提供理论依据。

关键词：静钻根植桩抗压承载力计算统计分析桩侧摩阻力桩端阻力