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少模光纤散射特性研究

少模光纤散射特性研究

作者：陈威成吉林大学

学位级别：硕士

随着通信技术的飞速发展,尤其是近年来互联网+、宽带中国的提出以及5G建设的不断推进,使全球网络对带宽的需求不断飙升,单模光纤的通信容量已经逐渐逼近其香农极限。基于少模光纤的模分复用技术因其能够支持多个正交模式并行传输,可以... 详细信息

随着通信技术的飞速发展,尤其是近年来互联网+、宽带中国的提出以及5G建设的不断推进,使全球网络对带宽的需求不断飙升,单模光纤的通信容量已经逐渐逼近其香农极限。基于少模光纤的模分复用技术因其能够支持多个正交模式并行传输,可以成倍扩大系统容量受到了光学工作者的关注。光散射是少模光纤本身的特性,少模光纤中的光散射会影响模分复用系统性能,其中瑞利散射是造成少模光纤各空间模式损耗的主要原因,受激布里渊散射限制了各个空间模式的入射功率。因此,研究少模光纤各空间模式瑞利散射和受激布里渊散射特性是一件很重要的工作。这对于量化损伤与少模光纤参数之间关系、优化设计少模光纤结构,改善模分复用系统传输性能等方面具有重要意义。本文紧紧围绕少模光纤中的瑞利散射和受激布里渊散射特性,在深入研究少模光纤中的背向瑞利散射理论及少模光纤中布里渊散射理论的基础上,分别对少模光纤背向瑞利散射和受激布里渊散射阈值测量进行了深入的研究。本文具体工作如下:首先利用光波导理论对少模光纤的模式理论和模式之间的正交性进行了详细的推导,给出光纤中低阶线性偏振模式的截止频率以及模态仿真图,介绍了光纤中的模式耦合和光纤中存在的三种散射。接着分析了少模光纤中的背向瑞利散射理论,搭建了少模光纤背向瑞利散射测量实验系统,成功测量了少模光纤各个模式的背向瑞利散射曲线,研究了背向瑞利散射功率与入射光脉冲宽度的关系。基于背向瑞利散射理论推导了少模光纤模式耦合理论,利用少模光纤背向瑞利散射功率计算了4km六模光纤各高阶模式与基模之间的耦合系数,LP模式与LP模式、LP模式、LP模式、LP模式、LP模式之间的耦合系数分别为-23.34dB/km、-23.65dB/km、-26.04dB/km、-26.35dB/km、-20.37dB/km,实验结果与传输方法测量结果相吻合。其次理论分析了少模光纤中的布里渊散射特性,推导了少模光纤的受激布里渊散射阈值理论,给出了两种少模光纤各个模式的受激布里渊散射阈值随光纤长度的变化曲线。然后基于双光子灯笼结合少模光纤环形器搭建了少模光纤各个模式受激布里渊散射阈值测量实验系统,对实验系统各个部分进行了详细的介绍,给出各个关键器件的参数。利用搭建的实验系统测量了9.8km两模光纤以及11km四模光纤各个模式的受激布里渊散射阈值,测量结果与理论分析值误差在0.7dB以内,然后分析了可能引起误差的因素。最后对本文的主要工作进行了归纳与总结,客观了评价本文关于少模光纤背向瑞利散射测量及应用和各个模式受激布里渊散射阈值的理论分析及测量实验系统,对少模光纤背向瑞利散射以及受激布里渊散射以后的研究方向进行了展望。

关键词：模分复用少模光纤背向瑞利散射受激布里渊散射阈值

计及(火用)效率的区域综合能源系统综合评估方法研究

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计及(火用)效率的区域综合能源系统综合评估方法研究

作者：陈威成华北电力大学(北京)

学位级别：硕士

随着石油、天然气、煤炭等化石能源逐渐走向枯竭的问题日益凸显,我国以化石能源为主要组成部分的能源供给消费结构呈现着不可持续的态势。加强对可再生能源的开发,提高能源的利用效率,解决未来发展中能源需求与能源供给的矛盾已成为一... 详细信息

随着石油、天然气、煤炭等化石能源逐渐走向枯竭的问题日益凸显,我国以化石能源为主要组成部分的能源供给消费结构呈现着不可持续的态势。加强对可再生能源的开发,提高能源的利用效率,解决未来发展中能源需求与能源供给的矛盾已成为一个不可避免的难题。在这样的背景下,综合能源系统应运而生,综合能源系统通过多异质能源子系统之间的协调规划、优化运行和互补互济,增加了可再生能源的渗透率,提升了区域综合能源系统整体能效。然而,区域综合能源系统在物理层面上具有复杂的多能耦合特性,在经济层面上综合服务、投资运营模式内容混杂且技术经济关系错综复杂,在综合评估层面尚未建立一套全面的综合评估指标体系和科学有效的综合评估模型。因此,有必要对区域综合能源系统能效进行分析,对区域综合能源系统投资运营模式及技术经济分析,并在此基础上对区域综合能源系统进行综合评估,促进区域综合能源系统的进一步发展,解决能源和环境难题。本文围绕区域综合能源系统综合评估开展了体系化的研究,具体研究内容如下:第一,构建了区域综合能源系统(?)效率分析模型。首先,梳理了(?)分析的理论基础,揭示了(?)效率分析在能效评估中的科学性和先进性特征;其次,基于区域综合能源系统物理架构和典型设备单元,提出了区域综合能源系统综合(?)效率的计算方法,从系统层面综合评估区域综合能源系统能效;再次,为了揭示出系统、设备、元件层中(?)的传递、转换、利用和损失的情况,将区域综合能源系统的电力子系统、热/冷子系统分解成三层指标进行(?)效率分析;最后,选取区域综合能源系统A、B为例进行系统综合(?)效率算例分析。第二,分析区域综合能源系统投资运营模式及技术经济。首先,分析梳理区域综合能源系统中的服务及盈利方式,在此基础上提出典型投资运营模式;其次,提出涵盖全类别成本收益项的区域综合能源系统成本收益分析模型;再次,分析了常用的技术经济分析方法理论,构建了考虑区域综合能源系统全寿命周期的技术经济测算工具;最后,对区域综合能源系统A、B进行技术经济算例分析。第三,提出计及(?)效率的区域综合能源系统综合评估模型。首先,选取安全可靠性指标、能效评估、经济性指标、社会效益指标作为区域综合能源系统综合评估指标体系的二级指标,对每个二级指标进一步细化,形成最终的计及(?)效率的区域综合能源系统综合评估指标体系;其次,基于主客观相结合的思想提出了熵权-优序关系组合赋权方法,运用灰色三角聚类评估方法,构建了计及(?)效率的区域综合能源系统综合评估模型;最后,对区域综合能源系统A、B进行综合评估,算例结果表明,计及(?)效率的区域综合能源系统综合评估模型克服了以往研究中能效指标和技术经济分析的问题,从多个维度科学有效地评估了区域综合能源系统,具有实际推广意义。

关键词： (?)效率区域综合能源系统技术经济分析综合评估

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高技术建筑的生态解析

高技术建筑的生态解析

作者：陈威成重庆大学

学位级别：硕士

20世纪以来,高技术建筑一直在不断地改变,最早受现代主义和机械美学的影响,高技术建筑始终表现出对“理”的执着和对形式的追求;然而,能源危机的出现,引发一连串对生态的反思,对高技术建筑的发展也产生了怀疑,迫使高技术建筑自身发生了... 详细信息

20世纪以来,高技术建筑一直在不断地改变,最早受现代主义和机械美学的影响,高技术建筑始终表现出对“理”的执着和对形式的追求;然而,能源危机的出现,引发一连串对生态的反思,对高技术建筑的发展也产生了怀疑,迫使高技术建筑自身发生了变化,从加强对能源控制和地域性的结合开始变化。后来随着可持续性发展观点的普及,高技术建筑生态化已被认知为是一种必然的趋势。本文高技术建筑生态解析,旨在探讨高技术建筑生态化发展的脉络,首先,通过搜集大量的文献资料,对高技术建筑的概念发展和相关理论进行研究,并与20世纪的高技术建筑变化的背景对比总结,归纳出高技术建筑生态化的动因,首先是能源危机与可持续发展观念的出现,直接影响建筑节能发展,促进了世界对生态议题的重视和科学的研究;第二是信息技术的发展,它的出现极大改变了人类生存的方式和需求,并提高了建筑设备与管理水平,间接促进了智能系统的发展,第三是20世纪高技术建筑发展,由于20世纪初期社会变化的需求,使高技术建筑发展出现了对技术至上和忽视文化等极端表现。致使产生许多争议并得以反思。在此基础上,通过文献实例的总结和课题小组对国内实际调研资料的比较,系统的提出高技术建筑生态化发展倾向,首先是节能的体现,通过对节能技术归纳和解析与实际案例的比较,说明在高技术建筑生态化下的节能意义和技术运用;第二是智能的体现,通过对智能建筑意义与技术运用上的解析和实际案例比较,得出高技术建筑生态化的智能化建筑管理系统、建筑设备技术以及建筑外围护结构等三种表现;第三则是仿生应用,对仿生概念与仿生运用进行解析,并与实际案例运用的比较,得出仿生的运用在高技术建筑生态化中是一种对能源、空间、环境的高效体现;最后地域化的表现,则是通过对高技术建筑本身地域化发展过程和具有生态意义的地域表现进行解析并加上实际案例的比较,得出高技术建筑生态化的地域表现情况是一种合理的生态表现。最后,文章总结了全篇的研究,指出高技术建筑生态化的四种发展倾向是并联共存的关系,同时对高技术建筑生态化发展中的问题和困难进行反思,对今后高技术建筑生态化研究的有一定的指导。

关键词：高技术建筑生态化节能智能仿生地域化

焊前固溶处理对SLM-AlSi10Mg合金激光焊孔隙缺陷的影响

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稀有金属材料与工程 2024年第4期53卷 1111-1119页

作者：陈威豪刘奋成牛鹏亮尤启凡刘丰刚汪志太南昌航空大学轻合金加工科学与技术国防重点学科实验室江西南昌330063

针对选区激光熔化成形AlSi10Mg铝合金焊接过程中氢气孔敏感性高的问题,采用固溶脱氢与真空固溶脱氢的方法对比了脱氢处理对合金激光焊接接头孔隙缺陷的影响,分析了不同状态下激光焊焊缝气孔分布、组织演变及力学行为。结果表明,固溶处... 详细信息

针对选区激光熔化成形AlSi10Mg铝合金焊接过程中氢气孔敏感性高的问题,采用固溶脱氢与真空固溶脱氢的方法对比了脱氢处理对合金激光焊接接头孔隙缺陷的影响,分析了不同状态下激光焊焊缝气孔分布、组织演变及力学行为。结果表明,固溶处理能够有效减少选区激光熔化成形AlSi10Mg铝合金激光焊焊缝气孔率,且真空固溶处理效果最好,气孔率从沉积态激光焊接焊缝的2.646%降到真空固溶态焊缝的0.14%;通过对接头组织的演变与基板物相形态、成分的变化分析阐述了孔隙出现的原因,揭示了真空热处理是解决由于基板中预先存在的较高含量的氢导致焊缝氢气孔形成的有效方法。固溶后母材硬度明显下降,各试板焊缝的平均硬度(HV)为784MPa,较为一致;固溶态试板焊接接头抗拉强度为143 MPa,低于沉积态接头,但延伸率增加到了24%,表现为韧性断裂特征。

关键词：铝合金激光焊接气孔率选区激光熔化

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短波中红外硅基光子学进展(特邀)

红外与激光工程 2022年第3期51卷 106-121页

作者：贺祺王亚茹陈威成万典陈斯高浩然郭荣翔高翊盛王佳琦程振洲余宇刘铁根天津大学精密仪器与光电子工程学院天津300072 光电信息技术教育部重点实验室天津300072 太原理工大学物理与光电工程学院山西太原030024 深圳大学物理与光电工程学院广东深圳518060 华中科技大学武汉光电国家研究中心湖北武汉430074

短波中红外光学(2~2.5μm)在通信测距、卫星遥感、疾病诊断、军事国防等领域具有广泛的应用。作为短波中红外光学系统的关键核心部件,集成光电器件的开发一直都是重点的研究领域。得益于硅基材料超宽的光谱透明窗口,其在开发短波中红外... 详细信息

短波中红外光学(2~2.5μm)在通信测距、卫星遥感、疾病诊断、军事国防等领域具有广泛的应用。作为短波中红外光学系统的关键核心部件,集成光电器件的开发一直都是重点的研究领域。得益于硅基材料超宽的光谱透明窗口,其在开发短波中红外集成光电子器件方面极具发展前景,近年来获得了广泛的关注。文中简要讨论了短波中红外硅基光子学的应用前景,从无源波导器件(包括波导、光栅耦合器、微型谐振腔、复用/解复用器等)、非线性光学波导器件和光电波导器件(包括调制器和探测器等)三方面综述了短波中红外硅基光子学的发展历史和前沿进展。

关键词：硅基光子学集成光学器件中红外光子学非线性光学光电子

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港口码头空间性质变化与城市肌理关系探讨

建筑学报 2008年第5期 43-46页

作者：周铁军陈威成重庆大学建筑城规学院重庆400045

通过对港口码头历史情况和发展转变过程中城市地位关系的回顾,分析了港口码头发展出现的问题与变化趋势,在对其社会价值、功能变化和城市景观研究的基础上,从客运码头的发展与城市空间的脉络关系演化进行了实例论证,总结出客运码头建筑... 详细信息

通过对港口码头历史情况和发展转变过程中城市地位关系的回顾,分析了港口码头发展出现的问题与变化趋势,在对其社会价值、功能变化和城市景观研究的基础上,从客运码头的发展与城市空间的脉络关系演化进行了实例论证,总结出客运码头建筑从城市交通体节点转变成为城市生活空间一部分的结论,并提出客运码头在改建和新建时应该注意的几个思考方向,以期对港口码头设计与改造实践有所指导。

关键词：客运码头旅游码头城市空间

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堆浸体系内微细颗粒在孔隙内迁移和附着规律

工程科学学报 2024年第6期46卷 994-1003页

作者：陈威唐惠阳尹升华北京科技大学金属矿山高效开采与安全教育部重点实验室北京100083 北京科技大学土木与资源工程学院北京100083

在堆浸过程中,堆浸体系内游离的颗粒会随着溶液的流动而移动,从而对浸出的速度和效率产生影响.对于粒径较小的微细颗粒,虽然难以对矿石颗粒间孔隙产生堵塞,但其在孔隙壁表面的大量附着也会影响溶液对矿石的内渗从而降低浸出效率.本文基... 详细信息

在堆浸过程中,堆浸体系内游离的颗粒会随着溶液的流动而移动,从而对浸出的速度和效率产生影响.对于粒径较小的微细颗粒,虽然难以对矿石颗粒间孔隙产生堵塞,但其在孔隙壁表面的大量附着也会影响溶液对矿石的内渗从而降低浸出效率.本文基于真实的孔隙结构使用Fluent软件开展仿真模拟实验,从粒径、颗粒密度和流体流速三个方面探究它们对微细颗粒在孔隙内迁移和附着行为的影响.模拟结果表明,当颗粒粒径为1×10^(-6) m时几乎没有颗粒会沉积附着在孔隙内.而随着粒径的增大,在1×10^(-6)~1×10^(-4) m的粒径范围内,附着在孔隙壁表面的颗粒数量会呈现先增多后减少的趋势,且对于不同密度的颗粒,其附着数量在峰值处的占比均超过了90%.观察发现颗粒的主要附着部位为弯孔隙的外壁以及流速较小、坡度较缓的小孔隙内.分析认为粒径和密度越大的颗粒,其重力和惯性对其运动轨迹的影响越大,而流体对其轨迹运动的影响越小,在迁移过程中更容易靠近孔隙壁从而导致颗粒附着.且大粒径、大密度的颗粒主要在大孔隙内迁移,轨迹较为集中.而小粒径、低密度的颗粒,在高流速流体内迁移时,其水平运动幅度更大,迁移轨迹分布更加分散,更容易进入小孔隙内迁移.

关键词：堆浸微细颗粒孔隙迁移附着

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少模光纤熔接点处模式耦合测量

光学学报 2017年第12期37卷 80-86页

作者：陈威成胡贵军刘峰陈翠光王勃然吉林大学通信工程学院吉林长春130012

在少模光纤的模分复用(MDM)系统中,少模光纤之间的熔接不可避免。精确测量少模光纤熔接点处的模式耦合,可以为评估熔接质量和定位系统故障提供可靠依据。基于背向瑞利散射原理,分析了少模光纤熔接点处模式耦合特性,基于光子灯笼结构和... 详细信息

在少模光纤的模分复用(MDM)系统中,少模光纤之间的熔接不可避免。精确测量少模光纤熔接点处的模式耦合,可以为评估熔接质量和定位系统故障提供可靠依据。基于背向瑞利散射原理,分析了少模光纤熔接点处模式耦合特性,基于光子灯笼结构和光纤环形器建立了少模光纤熔接点耦合测量系统,成功测试了两段3模光纤(长度分别为0.9km和9.8km)熔接点处的模式耦合。实验结果表明:当偏移量为1.5μm和2.0μm时,熔接点处模式耦合分别为-14.9dB和-13.9dB。

关键词：光纤通信模分复用少模光纤熔接点模式耦合

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基于背向瑞利散射的少模光纤模式耦合测量

中国激光 2017年第8期44卷 224-230页

作者：陈翠光胡贵军刘峰王勃然陈威成吉林大学通信工程学院吉林长春130012

少模光纤的模式耦合引起模分复用(MDM)系统传输性能劣化,是造成MDM技术难以在实际中大规模应用的主要因素之一。精确测量少模光纤模式耦合系数和量化分析模式耦合与系统性能之间的关系,可以为系统的损伤补偿提供可靠依据。分析了当前少... 详细信息

少模光纤的模式耦合引起模分复用(MDM)系统传输性能劣化,是造成MDM技术难以在实际中大规模应用的主要因素之一。精确测量少模光纤模式耦合系数和量化分析模式耦合与系统性能之间的关系,可以为系统的损伤补偿提供可靠依据。分析了当前少模光纤模式耦合测量方法的利弊,并基于背向瑞利散射原理建立了一种模式转换器/解复用器和光纤环形器结构的少模光纤模式耦合测量系统,通过与多输入多输出功率分析的测量结果进行对比,验证了所提系统的测量性能。实验结果表明,所提系统较好地实现了对9.8km少模光纤模式耦合分布的测量,且测量结果稳定。

关键词：光通信模分复用少模光纤模式耦合