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高效率高紧凑性垂直硅基光栅耦合器研究

光子学报 2025年

作者：段宁李聪聪袁征难师晨曦马丁琪曹鹏飞闫格兰州大学信息科学与工程学院兰州空间技术物理研究所兰州真空设备有限责任公司

聚焦于硅基光电子芯片光学接口的设计，以实现高耦合效率、低制造成本和高集成度的目标。采用形状优化逆向设计算法，结合动态参数更新机制，利用参数化剖面和加噪处理，快速生成初始设计方案。通过降余弦衰减策略调节参数更新率，加快... 详细信息

聚焦于硅基光电子芯片光学接口的设计，以实现高耦合效率、低制造成本和高集成度的目标。采用形状优化逆向设计算法，结合动态参数更新机制，利用参数化剖面和加噪处理，快速生成初始设计方案。通过降余弦衰减策略调节参数更新率，加快光栅耦合器优化收敛过程，有效降低计算成本并提高设计效率。设计出无需额外材料层的紧凑型光栅耦合器。光栅区长度为18μm，在100 nm线宽条件下，在1 550 nm波长下实现了-0.85 dB的单端口仿真耦合效率和28 nm的3 dB带宽。在10 nm刻蚀深度制备误差的情况下，实验单端口峰值耦合效率达到了-3.62 dB。对比于近期报道的光栅耦合器，在无需额外材料层的情况下，实现了220 nm硅层厚度的SOI平台上目前所知最高的耦合效率。此研究开发出一种高效率、低成本，兼具紧凑结构的光学接口，可为实现硅光芯片间的互联提供有效的解决方案。

关键词：集成光学硅基光栅耦合器形状优化逆向设计光学接口设计动态参数更新逆向设计

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一种改进的密码协议形式化模型

软件学报 2007年第7期18卷 1746-1755页

作者：张畅王亚弟韩继红郭渊博解放军信息工程大学电子技术学院河南郑州450004

多重集重写MSR(multiset rewriting)模型是一种基于多重集重写的协议形式化建模方法.从目前的研究成果来看,该模型并不完善.针对其攻击者模型验证协议存在的不足,对MSR模型进行了改进,并给出了基于MSR模型的秘密性和认证性描述.实践表明... 详细信息

多重集重写MSR(multiset rewriting)模型是一种基于多重集重写的协议形式化建模方法.从目前的研究成果来看,该模型并不完善.针对其攻击者模型验证协议存在的不足,对MSR模型进行了改进,并给出了基于MSR模型的秘密性和认证性描述.实践表明,对模型的改进进一步完善了原模型.

关键词：密码协议秘密性认证性形式化验证

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过冷(Fe1-xCox)79.3B20.7合金的凝固

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金属学报 2025年第1期 99-108页

作者：杨林马长松刘连杰李金富上海交通大学材料科学与工程学院金属基复合材料国家重点实验室中国工程物理研究院材料研究所上海交通大学材料科学与工程学院上海市激光制造与材料改性重点实验室

M23B6金属硼化物是很多金属材料中的强化相。为揭示该化合物相在Fe-Co-B合金中的形成问题，本工作采用熔融玻璃净化法进行了名义成分合金(Fe1-xCox)79.3B20.7（x=0～1）的深过冷凝固实验。研究发现：当x≤0.6时，随着过冷度的增加，初... 详细信息

M23B6金属硼化物是很多金属材料中的强化相。为揭示该化合物相在Fe-Co-B合金中的形成问题，本工作采用熔融玻璃净化法进行了名义成分合金(Fe1-xCox)79.3B20.7（x=0～1）的深过冷凝固实验。研究发现：当x≤0.6时，随着过冷度的增加，初生相依次从M2B、M23B6转变为α-M/M3B，并且0.42B→M3B的包晶转变；对于x>0.6的合金，小过冷度下凝固的初生相为M3B，随着过冷度的增加，初生相进一步从M2B、M23B6向α-M/M3B变化。随着Co含量增加，M23B6相析出的临界过冷度减小，M23B6相的稳定性提高。

关键词： Fe-Co-B合金过冷非平衡凝固相选择

CrNbTiVAlx难熔高熵合金的组织、力学性能和高温氧化行为

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金属学报 2025年第1期 88-98页

作者：朱满张成许军锋坚增运惠增哲西安工业大学材料与化工学院

难熔高熵合金（RHEAs）具有高热稳定性、良好的高温力学性能和优异的高温抗氧化性能，有望作为一种潜在的耐高温结构材料使用。为了降低RHEAs密度、改善其高温抗氧化性能，本工作向CrNbTiV合金中添加Al元素，制备了一系列CrNbTiVAlx（x=... 详细信息

难熔高熵合金（RHEAs）具有高热稳定性、良好的高温力学性能和优异的高温抗氧化性能，有望作为一种潜在的耐高温结构材料使用。为了降低RHEAs密度、改善其高温抗氧化性能，本工作向CrNbTiV合金中添加Al元素，制备了一系列CrNbTiVAlx（x=0.25、0.5、0.75、1.0）难熔高熵合金。采用XRD、SEM、EDS和电子万能试验机等手段研究Al含量对CrNbTiV难熔高熵合金微观组织、力学性能和高温氧化行为的影响规律。结果表明，CrNbTiVAlx合金的微观组织由bcc、Laves和α-Ti相组成，bcc相以等轴晶形式分布。随着Al含量的增加，合金的密度逐渐减小，屈服强度由2037 MPa降低至1371 MPa；比屈服强度由CrNbTiVAl0.75合金的215.93 MPa·cm3/g增加至CrNbTiVAl0.25合金的323.33 MPa·cm3/g。CrNbTiVAlx合金在900℃氧化时的氧化动力学遵循抛物线规律，增加Al含量有利于提高合金的高温抗氧化性能。CrNbTiVAlx合金氧化后的氧化产物是由Al2O3、（CrNbTiVAl）O2和VOx组成的混合结构。当Al含量较低时，合金表面形成的连续、紧密的复杂氧化物（CrNbTiVAl）O2有效阻止了O2向基体内的扩散。随着Al含量的增加，复杂氧化物（CrNbTiVAl）O2含量减少，表面形成了更加致密、连续且细小的Al2O3氧化膜，从而显著提高了合金的高温抗氧化性能。

关键词：难熔高熵合金组织力学性能高温抗氧化性能

Fe7（CoNiMn）80B13共晶高熵合金的深过冷非平衡凝固行为及微观组织演变

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金属学报 2025年第1期 143-153页

作者：王叶青付珂赵永柱苏礼季陈正中国矿业大学材料与物理学院

Fe7（CoNiMn）80B13共晶高熵合金在非平衡凝固过程中存在复杂的相变及微观组织演变行为。为了揭示其非平衡凝固特征及组织演变机理，本工作采用熔融玻璃包覆法对Fe7（CoNiMn）80B13共晶高熵合金进行了深过冷凝固，研究了该共晶高熵合金... 详细信息

Fe7（CoNiMn）80B13共晶高熵合金在非平衡凝固过程中存在复杂的相变及微观组织演变行为。为了揭示其非平衡凝固特征及组织演变机理，本工作采用熔融玻璃包覆法对Fe7（CoNiMn）80B13共晶高熵合金进行了深过冷凝固，研究了该共晶高熵合金的深过冷凝固行为及微观组织演变特征。结果表明，Fe7（CoNiMn）80B13共晶高熵合金在深过冷凝固过程中的凝固路径及凝固组织可以分为5类。在小过冷度下（ΔT<57 K），冷却曲线只有一次再辉现象，对应的凝固组织为初生富B相+α-（Fe,Co,Ni,Mn）包晶相+共晶组织。在中等过冷度下（ΔT=57～111 K），冷却曲线上出现2次再辉现象，对应的凝固组织可以分为2种：第一种为初生M23B6枝晶+次生α-（Fe,Co,Ni,Mn）晕圈+规则共晶；第二种为初生α-（Fe,Co,Ni,Mn）枝晶+规则共晶。在大过冷度下（ΔT=139～198 K），冷却曲线再次表现出单再辉现象，对应的凝固组织也可以分为2种：第一种为富B相+M23B6+α-（Fe,Co,Ni,Mn）,3相各自存在；第二种为M23B6+α-（Fe,Co,Ni,Mn）的反常共晶。随着过冷度的增加，初生相的种类发生了2次转变：富B相→M23B6相→α-（Fe,Co,Ni,Mn）相。另外，小过冷度下获得的规则共晶中共晶2相的取向关系与大过冷度下获得的反常共晶中共晶2相的取向关系一致。

关键词：共晶高熵合金深过冷凝固非平衡凝固行为微观组织凝固路径

基于光纤布拉格光栅的压力式海洋波浪高度传感器

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光子学报 2025年

作者：刘兆坤杜大伟赵强陈东营惠力张文孙鹏郭风祥齐鲁工业大学(山东省科学院) 海洋仪器仪表研究所崂山实验室中国人民解放军国防科技大学气象海洋学院

波浪的实测数据对海浪模型校准、海上生产实践以及海洋灾害预防具有重要作用。本文提出了一种基于光纤布拉格光栅的压力式海洋波浪高度传感器，实现了对海洋波浪高度的实时测量。采用有限元分析对传感器结构进行优化设计，并对传感器的... 详细信息

波浪的实测数据对海浪模型校准、海上生产实践以及海洋灾害预防具有重要作用。本文提出了一种基于光纤布拉格光栅的压力式海洋波浪高度传感器，实现了对海洋波浪高度的实时测量。采用有限元分析对传感器结构进行优化设计，并对传感器的测量原理进行理论分析。通过标定实验可知该波浪高度传感器的压力灵敏度为-9.486 nm/MPa，有效测量量程为0-0.3 MPa。针对传统零线提取方法存在的零点遗漏问题，提出了基于平滑先验方法的波浪零线选取方法，实现零点动态选择，该方法在复杂海洋条件下表现出更好的适用性。外场实验结果表明，该波浪高度传感器各波高特征值的变化趋势与SBF3-2型波浪浮标的测量结果一致，两者相关系数均高于0.85，验证了光纤布拉格光栅海洋波浪高度传感器的可行性。本文提出的压力式光纤布拉格光栅海洋波浪高度传感器具有水下无源、抗电磁干扰、信号传输速度快的特点，为近岸波高测量提供了一种新颖的光学测量方法，具有良好的应用前景。

关键词：光纤布拉格光栅波高传感器压力测量海岸监测海洋波浪

高强钢中亚稳奥氏体对断裂韧性影响的研究进展

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金属学报 2025年第1期 77-87页

作者：唐景韬姚英杰张游游吴文华李宇博陈浩杨志刚清华大学材料学院教育部先进材料重点实验室

超高强度钢中亚稳奥氏体调控是协同提升其强塑性的重要策略。亚稳奥氏体在拉伸变形过程中能够通过形变诱发马氏体相变来延迟颈缩并增强材料的加工硬化能力。在超高强度钢部件轻量化及载荷复杂化的趋势下，迫切需要进一步提升其断裂韧性... 详细信息

超高强度钢中亚稳奥氏体调控是协同提升其强塑性的重要策略。亚稳奥氏体在拉伸变形过程中能够通过形变诱发马氏体相变来延迟颈缩并增强材料的加工硬化能力。在超高强度钢部件轻量化及载荷复杂化的趋势下，迫切需要进一步提升其断裂韧性，在保证强塑性的基础上，如何利用亚稳奥氏体相增韧是当前研究的重点之一。亚稳奥氏体可以通过相变过程及与裂纹的相互作用导致裂纹的偏转/钝化，来提高材料断裂韧性，但相变产生的新鲜马氏体具有本征脆性，同时微观结构中复杂的力学配分行为改变了裂纹尖端的应力状态，导致相变增韧效应的减弱甚至材料的脆化。本文综述了亚稳奥氏体对高强钢断裂韧性影响的研究进展，总结了其增韧及脆化机制，并展望了未来面向协同强韧化的亚稳奥氏体设计及理论研究。

关键词：亚稳奥氏体断裂韧性相变

后续热处理对激光3D打印GH4099合金微观组织和高温力学性能的影响

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金属学报 2025年第1期 165-176页

作者：赵亚楠郭乾应刘晨曦马宗青刘永长天津大学材料科学与工程学院

激光粉末床熔融（LPBF） 3D打印技术具有跨维度多尺度成形的技术特点，同时表现出非平衡快速凝固的冶金特征，与传统制造工艺形成的微观组织存在明显差异。基于传统制造工艺发展而来的热处理工艺难以适用于LPBF制备的样品，因此，研究L... 详细信息

激光粉末床熔融（LPBF） 3D打印技术具有跨维度多尺度成形的技术特点，同时表现出非平衡快速凝固的冶金特征，与传统制造工艺形成的微观组织存在明显差异。基于传统制造工艺发展而来的热处理工艺难以适用于LPBF制备的样品，因此，研究LPBF打印件专用的后续热处理制度对于其组织和性能调控具有重要的意义。本工作以LPBF制备的GH4099合金为研究对象，研究了后续热处理对3D打印高温合金非平衡微观组织和高温力学性能的影响。结果表明，固溶处理不仅影响打印组织的再结晶行为，而且也与碳化物和γ'相的析出行为密切相关，因而对GH4099合金的高温延伸率影响较大。LPBF制备GH4099合金中的多尺度异质结构使其组织热稳定性明显高于传统铸锻件，因此需要更高的固溶热处理温度以促进其完全再结晶。经1150℃固溶处理1.5 h后，GH4099打印件中柱状晶转变为等轴晶并形成大尺寸孪晶，同时晶界处M23C6碳化物的析出也受到抑制。在随后的时效热处理过程中，由于再结晶释放了3D打印晶粒内部储存的畸变能，使得基体中γ'相的析出受到了明显抑制。基于上述结果，通过优化热处理制度，GH4099合金打印件实现了高温强度和塑性的良好匹配。

关键词：激光粉末床熔融非平衡组织热处理 γ'相高温力学性能

选区激光熔化成形Al-Si-Fe-Mn-Ni合金的高温蠕变行为

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金属学报 2025年第1期 154-164页

作者：韩英吴雨航赵春禄张靖实李振民冉旭长春工业大学材料科学与工程学院先进结构材料教育部重点实验室北京宝航新材料有限公司

高温蠕变性能是评价耐热铝合金材料性能的关键指标，是衡量其在高温环境中能否长期稳定应用的重要依据。本工作采用选区激光熔化技术制备了一种新型Al-9Si-3Fe-2Mn-Ni (质量分数，%)合金。通过单轴拉伸蠕变实验研究了该合金在变形温度30... 详细信息

高温蠕变性能是评价耐热铝合金材料性能的关键指标，是衡量其在高温环境中能否长期稳定应用的重要依据。本工作采用选区激光熔化技术制备了一种新型Al-9Si-3Fe-2Mn-Ni (质量分数，%)合金。通过单轴拉伸蠕变实验研究了该合金在变形温度300～400℃和加载应力33～132 MPa条件下的蠕变行为。结果表明，合金在实验条件下具有良好的蠕变性能。应力指数在6.4～13.6之间，并随温度的升高而降低，蠕变变形过程受位错蠕变机制控制。在低于350℃时，合金内连续的Al-Si共晶网络通过载荷传递行为降低总应力水平，大体积分数的金属间化合物(IMC)通过Orowan机制进行强化。随着温度的升高，Al-Si共晶组织发生破碎和溶解，IMC和分散Si相起主要强化作用。较高的加载应力可增加合金内的位错滑移系，加剧位错与析出相的相互作用，促进合金失稳与变形，从而降低蠕变寿命。

关键词：铝合金选区激光熔化蠕变行为位错组织演变