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二维材料非线性光学及超快动力学研究进展

中国激光 2024年第11期51卷 425-453页

作者：王艳董宁宁王俊中国科学院上海光学精密机械研究所空天激光技术与系统部上海201800 中国科学院大学材料与光电研究中心北京100049

二维材料因其在物理、化学、生物和能源等领域中的潜在应用受到了人们的广泛关注,二维材料的非线性光学效应已成为一个重要的研究内容。总结了几种二维材料的制备方法及其优缺点,阐述了二维材料非线性光学的基本原理,介绍了多种二维材... 详细信息

二维材料因其在物理、化学、生物和能源等领域中的潜在应用受到了人们的广泛关注,二维材料的非线性光学效应已成为一个重要的研究内容。总结了几种二维材料的制备方法及其优缺点,阐述了二维材料非线性光学的基本原理,介绍了多种二维材料的非线性光学特性的测试手段。重点介绍了中国科学院上海光学精密机械研究所在二维材料非线性光学特性方面的研究进展,总结了其在调Q/锁模、激光防护和光调制等方面的应用,分析了当前二维材料面临的挑战和机遇。

关键词：非线性光学二维材料超快非线性光学脉冲激光超快载流子动力学

混流式喷水推进泵空化流动及其诱导振动特性的试验研究

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振动与冲击 2024年第2期43卷 42-51页

作者：龚波张正川尹俊连许锐李宁王德忠上海交通大学机械与动力工程学院上海200240 中国船舶工业集团公司第七〇八研究所喷水推进技术重点实验室上海200111

为了研究喷水推进泵内非定常空化流动及其诱导的振动特征,搭建了高速摄像与数字信号同步测量平台。对不同空化程度下的泵内空化流动、压力脉动信号、振动信号进行了采集和分析。引入经验模态分解及希尔伯特黄变换(Hilbert-Huang transfo... 详细信息

为了研究喷水推进泵内非定常空化流动及其诱导的振动特征,搭建了高速摄像与数字信号同步测量平台。对不同空化程度下的泵内空化流动、压力脉动信号、振动信号进行了采集和分析。引入经验模态分解及希尔伯特黄变换(Hilbert-Huang transform,HHT)对振动信号进行了处理和分析。试验表明:喷水推进泵叶顶区出现了叶顶间隙空化和叶顶泄露涡空化等空化现象;随着空化程度的加剧,叶顶区的空化结构先由丝状逐渐连接成薄片状,继而发展为云状;快速旋转的空化云会呈现出极不稳定状态,尾部发生脱落形成垂直空化涡(perpendicular cavitating vortices,PCVs);小尺度的垂直空化涡消散在流道中部;随着空化程度的进一步加剧,垂直空化涡尺度增大并向相邻叶片的压力面运动,造成喷水推进泵性能的下降。空化程度加剧对应的流动结构特征会导致压力脉动产生相应的变化,从而诱导振动的增加。经验模态分解和HHT结果显示片状空化及大尺度云空泡溃灭时会诱导高频区的宽频振动增大;空化云尾缘的低频脱落会产生垂直空化涡,诱导低频的压力脉动和振动的快速增加。希尔伯特边际谱上高频幅值,叶频和轴频幅值的变化特征可在一定程度上用来反映泵内的流动状态。

关键词：喷水推进泵试验研究空化流动结构振动希尔伯特黄变换(HHT)

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冷原子微波频标的原理与发展

中国激光 2024年第11期51卷 325-341页

作者：魏荣李耀汪凌珂吕德胜中国科学院上海光学精密机械研究所量子光学重点实验室上海201800 中国科学院大学材料科学与光电子学技术学院北京100049 中国科学院上海光学精密机械研究所空天激光技术与系统部上海201800

以原子喷泉为代表的冷原子微波频标近年来取得了飞速发展。基于激光冷却技术的喷泉钟通过原子的抛体运动实现Ramsey干涉,其鉴频谱线约1 Hz的窄线宽和优异的信噪比使得喷泉频标的长期稳定度和不确定度达到了10^(-16),其优异的稳定度指标... 详细信息

以原子喷泉为代表的冷原子微波频标近年来取得了飞速发展。基于激光冷却技术的喷泉钟通过原子的抛体运动实现Ramsey干涉,其鉴频谱线约1 Hz的窄线宽和优异的信噪比使得喷泉频标的长期稳定度和不确定度达到了10^(-16),其优异的稳定度指标也对振荡器提出了更高要求。基于光频标技术发展的光生微波可以实现10^(-15)的秒稳定度,从而使喷泉钟的稳定度达到了量子投影噪声极限。通过将性能优异的喷泉钟引入守时钟组,世界原子时的频率精度达到了约2×10^(-16)。除了地面应用外,冷原子频标还进入空间,获得了优异的性能指标,并将在导航定位和科学研究等领域发挥重要作用。中国科学院上海光学精密机械研究所在喷泉频标、光生微波等冷原子微波频标领域开展了系统研究,技术指标达到了国际先进水平,并实现了国际首台空间冷原子钟在轨运行。

关键词：时间频率喷泉频标稳定度 B类不确定度空间冷原子钟光生微波

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柔性浅埋物的声-振智能探测

光学精密工程 2024年第5期32卷 661-669页

作者：王驰曹鹏黄庆王超盛才良上海大学精密机械工程系上海200444 中国航空工业集团公司洛阳电光设备研究所河南洛阳471023 江苏永康机械有限公司江苏无锡214203

提出一种基于目标检测算法的柔性浅埋物的声-振智能探测方法,将声波激励、激光散斑干涉测振和目标检测算法有机结合,用以柔性浅埋物的大范围快速探测。在论述YOLO系列目标检测算法原理的基础上,选择并优化柔性浅埋物的智能探测网络模型... 详细信息

提出一种基于目标检测算法的柔性浅埋物的声-振智能探测方法,将声波激励、激光散斑干涉测振和目标检测算法有机结合,用以柔性浅埋物的大范围快速探测。在论述YOLO系列目标检测算法原理的基础上,选择并优化柔性浅埋物的智能探测网络模型;然后,搭建声-光融合智能探测系统,构建不同柔性浅埋物的激光散斑干涉条纹图数据集;最后,对数据集进行训练和测试,验证该算法用于干涉条纹图识别的可行性。实验结果表明:在给定实验条件下,柔性浅埋物智能探测网络模型的精确率为98.39%,召回率为84.72%,平均识别精度为99.66%。该声-振智能探测方法可以在给定实验环境下对多种柔性浅埋物的激光散斑干涉条纹图进行智能识别,适用于浅层地下柔性掩埋物的大面积快速探测。

关键词：声-光融合探测柔性浅埋物 YOLOv5 声-地震耦合干涉条纹

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空间冷原子钟技术

中国激光 2024年第11期51卷 201-222页

作者：项静峰任伟邓思敏达刘亮吕德胜中国科学院上海光学精密机械研究所空天激光技术与系统部上海201800 中国科学院上海光学精密机械研究所量子光学重点实验室上海201800 中国科学院大学材料科学与光电子学技术学院北京100049

空间冷原子钟作为在空间环境运行的高精度原子钟,在导航定位、深空探测和基础物理研究等领域展现出巨大的应用潜力。20世纪90年代以来,随着中性原子激光冷却技术的发展,喷泉冷原子钟得以实现并将频率稳定度和准确度从以往铯束原子钟的10... 详细信息

空间冷原子钟作为在空间环境运行的高精度原子钟,在导航定位、深空探测和基础物理研究等领域展现出巨大的应用潜力。20世纪90年代以来,随着中性原子激光冷却技术的发展,喷泉冷原子钟得以实现并将频率稳定度和准确度从以往铯束原子钟的10^(-14)量级提高到10^(-16)量级。法国、美国和中国均提出了在微重力环境下运行高精度冷原子钟的计划。在中国载人航天工程的支持下,2016年上海光学精密机械研究所研制的天宫二号空间冷原子钟在国际上首次实现了在轨运行。欧盟的空间光钟项目于2007年获得欧洲航天局资助,目前实验室中的冷原子光钟的频率不确定度与稳定度都达到了10-18量级。随着空间光钟技术的不断发展,美国、欧盟和中国分别提出了基于空间光钟的不同实验项目建议。本文首先介绍冷原子微波钟与冷原子光钟的技术基础,然后通过概述国内外空间冷原子钟计划的任务特点、关键技术和项目进展,阐述了空间冷原子钟在基础物理和导航定位中的作用,并展望了未来高精度原子钟技术的发展方向。

关键词：冷原子原子钟光钟频率稳定度频率不确定度空间站

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搅拌摩擦固相沉积增材制造研究现状

材料导报 2024年第9期38卷 162-177页

作者：王子健孙舒蕾肖寒冉旭东陈强黄树海赵耀邦周利黄永宪哈尔滨工业大学先进焊接与连接国家重点实验室哈尔滨150001 哈尔滨工业大学(威海)山东省特种焊接技术重点实验室山东威海264209 中国兵器工业第五九研究所重庆400039 上海航天精密机械研究所上海201600

基于搅拌摩擦焊与增材制造技术开发的搅拌摩擦固相沉积增材制造为金属增材制造提供了一种独特的固相加工路线,其具有适用材料范围广、构件综合性能良好、效率高、成本低等优点,在航空航天、武器装备等领域金属及金属基复材结构件制备方... 详细信息

基于搅拌摩擦焊与增材制造技术开发的搅拌摩擦固相沉积增材制造为金属增材制造提供了一种独特的固相加工路线,其具有适用材料范围广、构件综合性能良好、效率高、成本低等优点,在航空航天、武器装备等领域金属及金属基复材结构件制备方面具有广阔的应用潜力。鉴于搅拌摩擦固相沉积增材制造的独特优势,本文首先对搅拌摩擦固相沉积增材制造技术的基本原理、完全耦合的热变形过程以及沉积层宏观成形进行了简单介绍,之后对增材沉积层微观组织演变和力学性能进行了重点论述,大量研究表明搅拌摩擦固相沉积增材制造中独特固相成形可使增材构件产生类锻造态显微组织,该技术已被逐步应用于结构件制备、修复、涂层加工等领域中。最后对搅拌摩擦固相沉积增材制造技术进行了展望,指出该技术未来需在仿真模拟、制造工艺、技术优化、质量监测、复杂构件制备等领域中进一步研究和突破。

关键词：搅拌摩擦固相沉积增材制造材料热变形行为宏观成形微观组织演变力学性能

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各向同性激光冷却的快速冷原子密度测量

激光与光电子学进展 2024年第13期61卷 279-284页

作者：张启旺张孝王鑫范夏阳杨博文王文丽孙远中国科学院上海光学精密机械研究所量子光学重点实验室上海201800 中国科学院上海光学精密机械研究所航天激光工程部上海201800 中国科学院大学北京100049

在某些冷原子实验中,需要提前测定冷原子的密度分布并为后续实验提供数据支持,以前的手动方法已不再适用,针对该问题提出了一种新型的冷原子密度分布测量方法,可在单个冷原子制备周期内实现对原子密度分布的测量。新的方法利用一对反亥... 详细信息

在某些冷原子实验中,需要提前测定冷原子的密度分布并为后续实验提供数据支持,以前的手动方法已不再适用,针对该问题提出了一种新型的冷原子密度分布测量方法,可在单个冷原子制备周期内实现对原子密度分布的测量。新的方法利用一对反亥姆霍兹线圈与一对亥姆霍兹线圈分别产生梯度磁场和偏置磁场,通过调节亥姆霍兹线圈电流,即可改变总磁场零点的位置,进而影响不同位置处的原子对探测光吸收的贡献,最终实现对原子密度分布的测量。在理论上分析了该方法的可行性,并提出了快速冷原子密度测量的实验方案。

关键词：各向同性激光冷却冷原子分布亥姆霍兹线圈反亥姆霍兹线圈时序控制

Aulr@InGaN纳米组装体人工光合成C_(2+)燃料联产H_(2)O_(2)

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科学通报 2024年第1期69卷 3-6页

作者：李景林周宝文上海交通大学机械与动力工程学院新能源动力研究所可再生合成燃料研究中心动力机械与工程教育部重点实验室上海200240 上海交通大学碳中和发展研究院上海200030

以太阳光为能量输入,二氧化碳(CO_(2))和水(H_(2)O)为原料,经人工光合作用合成可再生燃料和化学品,为解决能源危机和气候变化等核心挑战提供了一条有潜力的策略^([1]).与电催化、热催化和生物催化等固碳方式相比,光催化具有配置简单、... 详细信息

以太阳光为能量输入,二氧化碳(CO_(2))和水(H_(2)O)为原料,经人工光合作用合成可再生燃料和化学品,为解决能源危机和气候变化等核心挑战提供了一条有潜力的策略^([1]).与电催化、热催化和生物催化等固碳方式相比,光催化具有配置简单、成本低廉或环境友好等优点.然而,在无牺牲剂和无外加热能或者电能的条件下.

关键词：电催化人工光合作用能源危机生物催化二氧化碳光催化能量输入环境友好

基于燃烧状态反馈的柴油机低温冷起动逐循环控制研究

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内燃机工程 2024年第2期45卷 26-33页

作者：秦彪王捧马士宝王国莹石磊邓康耀上海交通大学动力机械及工程教育部重点实验室上海200240 上海船舶设备研究所上海200031 中国北方发动机研究所天津300300

为改善低温冷起动工况不良燃烧循环,利用CompactRIO控制器开发了燃烧状态反馈系统,实现了缸压采集和燃烧状态参数实时计算及反馈。设计试验探明了不同温度和转速下喷油时刻对CA50(缸内累积放热量达到50%时所对应的曲轴转角)的影响规律,... 详细信息

为改善低温冷起动工况不良燃烧循环,利用CompactRIO控制器开发了燃烧状态反馈系统,实现了缸压采集和燃烧状态参数实时计算及反馈。设计试验探明了不同温度和转速下喷油时刻对CA50(缸内累积放热量达到50%时所对应的曲轴转角)的影响规律,提出了基于燃烧状态反馈的喷油时刻逐循环控制方法,实现了燃烧参数与控制参数的匹配。采用该控制方法后CA50更集中在高效燃烧区间,最高燃烧压力更高且不良燃烧循环得到改善,起动时间平均减少36%,有效改善了柴油机低温冷起动性能。

关键词：低温冷起动逐循环控制喷油时刻柴油机