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掺镱大模场光子晶体光纤研究进展(特邀)

中国激光 2024年第1期51卷 280-294页

作者：胡丽丽冯素雅王孟王世凯王璠郭梦婷于春雷陈丹平中国科学院上海光学精密机械研究所上海201800

掺镱大模场光子晶体光纤在高峰值功率超快激光放大器中有着重要的应用价值,其研究得到了广泛关注。首先简要介绍了国内外掺镱大模场光子晶体光纤的研究进展,阐述了掺镱大模场光子晶体光纤的基本设计思路,对比说明了保偏型掺镱光子晶体... 详细信息

掺镱大模场光子晶体光纤在高峰值功率超快激光放大器中有着重要的应用价值,其研究得到了广泛关注。首先简要介绍了国内外掺镱大模场光子晶体光纤的研究进展,阐述了掺镱大模场光子晶体光纤的基本设计思路,对比说明了保偏型掺镱光子晶体光纤的设计制备方法。重点介绍了近十年来中国科学院上海光学精密机械研究所在掺镱大模场光子晶体光纤方面的研究进展。包括掺镱大模场光子晶体光纤的纤芯折射率大小和均匀性控制、光子晶体光纤微结构控制等关键技术。采用自主研制的四种芯径为40~100μm的掺镱大模场光子晶体光纤开展了皮秒脉冲激光放大实验。利用40μm芯径的保偏掺镱光子晶体光纤实现了平均功率为100 W、光束质量因子(M2)小于1.4的稳定输出,偏振消光比为12 dB。利用100μm芯径的保偏掺镱大模场光子晶体光纤实现了M2小于1.5的高光束质量脉冲放大。上述研究为掺镱大模场光子晶体光纤的国产化应用奠定了基础。

关键词：光纤光学掺镱石英玻璃大模场光子晶体光纤皮秒脉冲激光放大光纤激光

基于图像形态学的焊缝区域提取与对比度提升技术

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中国材料进展 2024年第2期43卷 175-180页

作者：刘欢刘骁佳赵耀邦王宁罗志强危荃上海航天精密机械研究所上海201600

铝板焊接后可使用X射线进行焊缝内部缺陷检测,由于X射线成像存在噪声多、对比度低、焊缝区域边缘模糊、焊缝区域与背景区域灰度分布较为相似等问题,使用传统边缘检测方法效果欠佳。提出了一种自动提取焊缝区域并提高其对比度的方法,通... 详细信息

铝板焊接后可使用X射线进行焊缝内部缺陷检测,由于X射线成像存在噪声多、对比度低、焊缝区域边缘模糊、焊缝区域与背景区域灰度分布较为相似等问题,使用传统边缘检测方法效果欠佳。提出了一种自动提取焊缝区域并提高其对比度的方法,通过去噪处理、边缘检测、形态学操作等步骤,最终确定焊缝区域位置,并对焊缝区域内像素值进行线性变换,提高了焊缝区域的对比度。实验结果表明,该方法针对大批量的铝板X射线图片,都能够自动提高焊缝区域的对比度,具有良好的鲁棒性和准确性。

关键词：图像处理 X射线焊缝区域梯度对比度

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窗口用红外透明陶瓷概述

硅酸盐学报 2024年第3期52卷 993-1005页

作者：李恺范金太姜本学钱凯臣田燕娜尹晓蒙中国科学院上海光学精密机械研究所上海201800

针对未来高马赫数飞行器在攻击速度和打击精度方面的需求,从光学和力学性能2大方面分析比较了目前常用的几种红外窗口材料,认为当前并不存在完全满足尖端系统需求的窗口材料,开发高温低辐射、高强度、宽带高透的红外光学窗口材料迫在眉... 详细信息

针对未来高马赫数飞行器在攻击速度和打击精度方面的需求,从光学和力学性能2大方面分析比较了目前常用的几种红外窗口材料,认为当前并不存在完全满足尖端系统需求的窗口材料,开发高温低辐射、高强度、宽带高透的红外光学窗口材料迫在眉睫。Y_(2)O_(3)–MgO纳米复相陶瓷具有优异的红外透过性能、极低的自发辐射、不错的力学性能和抗热冲击性能,是未来红外窗口材料的有力候选。本文对其设计原理和发展现状进行了介绍,讨论了一些存在的问题和未来发展的方向。

关键词：红外窗口材料陶瓷复相陶瓷

高Nb锆合金在含氧蒸汽中耐腐蚀性能恶化的机理

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金属学报 2024年第4期60卷 509-521页

作者：黄建松裴文徐诗彤白勇姚美意胡丽娟谢耀平周邦新上海大学材料研究所上海200072

为探究高Nb锆合金在含氧蒸汽中耐腐蚀性能恶化的机理,研究了Zr-0.75Sn-0.35Fe-0.15Cr-1.0Nb(质量分数,%)合金在除氧(DE)、300μg/kg溶解氧(DO)、1000μg/kg DO的400℃、10.3 MPa过热蒸汽中的腐蚀行为,采用SEM、TEM和XPS分析了氧化膜的... 详细信息

为探究高Nb锆合金在含氧蒸汽中耐腐蚀性能恶化的机理,研究了Zr-0.75Sn-0.35Fe-0.15Cr-1.0Nb(质量分数,%)合金在除氧(DE)、300μg/kg溶解氧(DO)、1000μg/kg DO的400℃、10.3 MPa过热蒸汽中的腐蚀行为,采用SEM、TEM和XPS分析了氧化膜的显微组织和Nb元素价态。结果表明:Zr-0.75Sn-0.35Fe-0.15Cr-1.0Nb合金在400℃过热蒸汽中的耐腐蚀性能随着DO浓度升高而变差;合金在含氧蒸汽中耐腐蚀性能恶化的机理主要有2方面,一方面是DO加速了氧化膜中Nb元素的氧化,促进了Nb^(2+)向Nb^(5+)的转换;另一方面是DO促进了第二相氧化成m-Nb_(2)O_(5)以及非晶,进而促进了裂纹的萌生与生长,裂纹为O的扩散提供了快速通道,氧化膜显微组织的演化速率更快,最终加速了合金的腐蚀进程。

关键词：锆合金溶解氧腐蚀显微组织

强度−塑性协同的变形镁合金及其微观结构调控研究进展

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中国有色金属学报 2024年第3期34卷 683-702页

作者：王煜烨周海涛李逸孙鑫杨力祥王世伟肖旅上海航天精密机械研究所上海201600 上海航天技术研究院上海201109

变形镁合金经塑性变形后具有更优的综合力学性能,但存在“强度−塑性”不协同的问题,限制了其规模化应用。通过合金化设计和优化塑性加工工艺改善其微观结构能有效实现变形镁合金的强塑协同。本文梳理了近年来“强度−塑性”协同的变形镁... 详细信息

变形镁合金经塑性变形后具有更优的综合力学性能,但存在“强度−塑性”不协同的问题,限制了其规模化应用。通过合金化设计和优化塑性加工工艺改善其微观结构能有效实现变形镁合金的强塑协同。本文梳理了近年来“强度−塑性”协同的变形镁合金的研究情况,并依据性能将其分为高强度型、中等强塑型和超高塑性型三类,同时进一步阐述了实现变形镁合金强塑性从权衡协调到协同提升的微观结构调控方法,包括合金化、细晶化、第二相和析出物调控、织构控制和异质结构形成等;最后,对强度−塑性协同的变形镁合金开发及其微观结构调控研究中值得关注的议题进行了展望。

关键词：变形镁合金强度−塑性协同微观结构合金化

6.X nm下一代极紫外多层膜技术研究进展

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中国激光 2024年第7期51卷 151-163页

作者：李笑然唐何涛赵娇玲李丰华上海大学微电子学院上海200072 中国科学院上海光学精密机械研究所薄膜光学实验室上海201800

集成电路的生产主要依靠光刻技术为主的工艺体系,采用波长为13.5 nm光源的极紫外光刻是当前最先进的商用规模量产光刻技术,为集成电路的发展带来前所未有的进步。根据瑞利判据,为进一步提高分辨率,以波长6.X nm为光源的下一代“超越极... 详细信息

集成电路的生产主要依靠光刻技术为主的工艺体系,采用波长为13.5 nm光源的极紫外光刻是当前最先进的商用规模量产光刻技术,为集成电路的发展带来前所未有的进步。根据瑞利判据,为进一步提高分辨率,以波长6.X nm为光源的下一代“超越极紫外”光刻成为研究热点。多层膜反射镜是极紫外光刻机光学系统中的关键器件,其反射率和寿命决定光刻机的曝光效率与成像质量。综述了6.X nm多层膜的研究进展,对近年来6.X nm波段的极紫外光源以及多层膜的设计、制备和表征等方面进行了介绍和分析。重点阐述了6.X nm多层膜的界面优化方法,并讨论了多层膜在工程应用中的老化和性能衰减等问题,对面向未来商业应用的方向做出了展望。旨在为我国从事先进光刻等相关研究工作的学者、工程师等提供重要参考。

关键词：先进光刻超越极紫外多层膜反射率界面工程

Nb对锆合金LOCA淬火相变及力学性能影响的分子动力学研究

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稀有金属材料与工程 2024年第6期53卷 1654-1665页

作者：胡丽娟张鸿林王子璇强媛媛姚美意谢耀平上海大学材料研究所上海200072

失水事故(loss of coolant accident, LOCA)下锆合金中原β-Zr层的力学性能对核安全具有重大意义,Nb作为锆合金中重要的合金元素对其有重要影响。运用分子动力学方法研究了Zr-x Nb(x=0, 0.5, 1, 2.5,质量分数,%)合金在淬火过程中的相变... 详细信息

失水事故(loss of coolant accident, LOCA)下锆合金中原β-Zr层的力学性能对核安全具有重大意义,Nb作为锆合金中重要的合金元素对其有重要影响。运用分子动力学方法研究了Zr-x Nb(x=0, 0.5, 1, 2.5,质量分数,%)合金在淬火过程中的相变行为和淬火后的拉伸行为,分析了Nb对其力学性能的作用机制。结果表明,Nb淬火相变模拟过程产生了类似原β-Zr组织的层片状多晶,这种层片状多晶主要由fcc和hcp结构原子组成;多晶的bcc→fcc相变路径遵从Brain位相关系,bcc→hcp相变路径遵从P-S位相关系;在降温过程中,添加的Nb会通过增大锆合金hcp与bcc结构的自由能之差来增加β→α的相变阻力,从而稳定锆合金的β相;Zr、Zr-0.5Nb和Zr-1Nb合金模型中Nb促进了晶界处bcc相的生成,使得变形集中于晶界,导致晶界易发生断裂;而Zr-2.5Nb中,晶粒内部的Nb含量较高,易形成bcc相,从而协调变形,提高其塑性;此外Zr-2.5Nb中团簇呈弥散分布,这使得其整体强度得到提高。

关键词：锆合金分子动力学原β-Zr 淬火相变力学性能

基于EtherCAT总线的八轴七联动高级海况环境仿真平台

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中国惯性技术学报 2024年第4期32卷 417-424页

作者：安康康孟凡军穆朝絮黄金鑫袁巍天津大学天津300072 北京航空精密机械研究所北京100076

针对水流模拟海况时存在的运动不受控以及常规海况模拟平台模拟海况等级低,运动自由度不足等问题,提出利用八自由度运动平台模拟高级海况环境进行海浪涌动测试的方法。设计了由直线运动平台、旋转机构和6自由度(6-DOF)并联机构组成的串... 详细信息

针对水流模拟海况时存在的运动不受控以及常规海况模拟平台模拟海况等级低,运动自由度不足等问题,提出利用八自由度运动平台模拟高级海况环境进行海浪涌动测试的方法。设计了由直线运动平台、旋转机构和6自由度(6-DOF)并联机构组成的串并联混合八自由度高级海况环境仿真平台,其运动加速度大,自由度多,运动方式多样。基于Ether CAT实时总线技术设计了八轴七联动的运动控制算法,并采用惯量匹配技术抑制抖动和噪声,实现了宽惯量范围的精确、稳定、同步(小于1μs)控制。设计了基于外部信号接收器的实时精密补偿技术和双齿轮消隙技术,提高了速率精度和平稳性,定位精度达到10μm。设计了复合叠加摇摆、文件仿真、复合叠加摇摆与文件仿真叠加运动和实时仿真运动方式,可模拟到五级高海况或将实航数据回灌后模拟水下、水面或机载的运动,用于导航系统的姿态模拟测试。

关键词：串并联混合惯量匹配实时精密补偿高级海况模拟

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激光晶体研究进展

中国激光 2024年第11期51卷 379-404页

作者：赵呈春李善明徐民房倩楠张书隆黄从晖龚巧瑞陈光珠杭寅中国科学院上海光学精密机械研究所激光晶体研究中心上海201800

以激光晶体为增益介质的固体激光器具有脉冲能量大、峰值功率高等特点,在前沿科学、精密制造、医疗、国防军事等领域均有重大战略应用,比如超强超短激光、高能重频激光、中红外光电对抗、蓝绿激光通信等。激光晶体由激活离子和基质晶体... 详细信息

以激光晶体为增益介质的固体激光器具有脉冲能量大、峰值功率高等特点,在前沿科学、精密制造、医疗、国防军事等领域均有重大战略应用,比如超强超短激光、高能重频激光、中红外光电对抗、蓝绿激光通信等。激光晶体由激活离子和基质晶体构成,在激光的发明、发展过程以及应用中发挥了不可或缺的作用。作为固体增益介质,激光晶体具有热导率高、各向异性等特点。综述了近年来国内外在可见、近红外、中红外激光波段的激光晶体的主要研究进展,重点介绍了中国科学院上海光学精密机械研究所在激光晶体和金刚石/激光晶体复合材料方面的研究成果。

关键词：材料激光晶体晶体生长光学性能稀土离子过渡族离子