光纤网络的新机遇——时间频率同步和信息感知

光纤网络是人类最大的基础设施之一,它支撑着人类社会信息传输与交互的需求。在通信这一本征功能之外,进一步挖掘光纤网络在精密测量、信息感知等领域的功能,实现通感算测控一体化,将带来光纤网络的新机遇。文章简要介绍了光纤时间频率同步的基本原理、研究进展,以及在国际大科学工程——平方公里阵列(SKA)等射电阵列上的应用。同时,还介绍了光网络振动信息感知的研究进展,特别是在提升振动定位精度和交通信息感知方面的工作。     

宽带光参量放大过程中的转换效率提升

建立了宽带光参量放大数值模拟平台,并基于此对宽带光参量放大系统的能量转换效率提升进行优化设计,根据模拟计算结果可以对实验中能够达到的最优化能量转换效率进行预判。建立了验证实验平台并进行了实验,研究并攻克了实验中遇到的参量荧光抑制、信号光,泵浦光空间精确匹配、脉宽精确匹配、时间波形整形等关键技术难点。在抑制参量荧光的同时实现了宽带光参量放大过程能量转换效率的提升,在单级宽带光参量放大过程中获得了30%的能量转换效率。     

压电自感知悬臂梁振动的主动控制研究

利用压电片的正逆压电效应,提出了一种基于分时结构的自感知作动器,将压电片作为传感器和作动器的功能在时间上进行分离,以实现用同一压电片在作动与传感之间的功能切换,并探讨了其用于主动控制的可行性.对一悬臂梁的振动主动控制研究表明该自感知作动器在实际上是可行的.     

负泊松比蜂窝面内动态压缩行为与吸能特性研究

利用有限元软件ANSYS-LSDYNA研究了负泊松比蜂窝结构面内冲击动力学特性。在壁长和相对密度不变的前提下,建立了负泊松比蜂窝模型;通过改变胞元扩展角,讨论了冲击速度对蜂窝材料面内冲击变形模式和能量吸收能力的影响。数值研究发现,冲击载荷作用下负泊松比蜂窝结构的面内冲击性能更多依赖于冲击速度。提高冲击速度,冲击端的峰值应力、平台应力、试件的比吸能均增高;但在相同冲击速度下,冲击端和支撑端的峰值应力、平台应力、试件的比吸能均随胞元扩展角的增大而降低。     

Homotopy solution of the inverse generalized eigenvalue problems in structural dynamics

The structural dynamics problems, such as structural design, parameter identification and model correction, are considered as a kind of the inverse generalized eigenvalue problems mathematically. The inverse eigenvalue problems are nonlinear. In general, they could be transformed into nonlinear equations to solve. The structural dynamics inverse problems were treated as quasi multiplicative inverse eigenalue problems which were solved by homotopy method for nonlinear equations. This method had no requirements for initial value essentially because of the homotopy path to solution. Numerical examples were presented to illustrate the homotopy method.     

Mean-field Theory for Some Bus Transport Networks with Random Overlapping Clique Structure

Transport networks, such as railway networks and airport networks, are a kind of random network with complex topology. Recently, more and more scholars paid attention to various kinds of transport networks and try to explore their inherent characteristics. Here we study the exponential properties of a recently introduced Bus Transport Networks （BTNs） evolution model with random overlapping clique structure, which gives a possible explanation for the observed exponential distribution of the connectivities of some BTNs of three major cities in China. Applying mean-field theory, we analyze the BTNs model and prove that this model has the character of exponential distribution of the connectivities, and develop a method to predict the growth dynamics of the individual vertices, and use this to calculate analytically the connectivity distribution and the exponents. By comparing mean-field based theoretic results with the statistical data of real BTNs, we observe that, as a whole, both of their data show similar character of exponential distribution of the connectivities, and their exponents have same order of magnitude, which show the availability of the analytical result of this paper.     

影响化学机械抛光4H导电SiC晶片表面质量的关键参数研究

选用二氧化硅抛光液抛光4H导电SiC晶片表面,探究影响SiC晶片表面质量的关键参数,获得更高的去除效率和表面质量.实验结果表明,SiC表面的氧化是氢氧根离子和双氧水共同作用的结果.保持压力不变并增加氢氧根离子或双氧水的含量,SiC表面去除速率先增加后保持不变.在更大的压力下增加氢氧根离子的含量,SiC表面的抛光去除速率进一步增加.通过优化的抛光参数,SiC表面的抛光去除速率达到142 nm/h.进一步研究结果表明,保持化学机械抛光过程中氧化作用与机械作用相匹配,是获得高抛光效率和良好的表面质量的关键.表面缺陷检测仪(Candela)和原子力显微镜(AFM)的测试结果表明,SiC抛光片表面无划痕,粗糙度达到0.06 nm.外延后总缺陷密度小于1个/cm2,粗糙度达到0.16 nm.     

氢气/甲烷-空气爆轰波在含环形障碍物圆管内传播的试验研究

在内径48mm、长度5 800mm的含环形障碍物圆管内,进行了氢气-空气及氢气-甲烷-空气的爆轰波传播试验研究,确定了爆燃转爆轰(Deflagration-to-Detonation Transition,DDT)极限。环形障碍物阻塞比为0.56,间距分为两种,即S=D和S=2D,其中S为障碍物间距,D为管道内径。火焰的速度由安装在管道壁面上的光电二极管采集得到。试验测量得到的火焰为准爆轰或阻塞火焰。在S=2D情况下得到的火焰速度均比S=D情况下的火焰速度高,并且靠近DDT极限时速度波动更明显,表明在间距较大的情况下爆轰的重起爆循环周期更长,类似于"弛振爆轰"。对于氢气-空气,障碍物间距为D时在DDT极限处有d/λ1(富氧条件下d/λ=1.6,贫氧条件下d/λ=1.4),间距为2D时更容易形成爆轰的重起爆,在DDT极限处与准则d/λ≈1一致;对于氢气-甲烷-空气,甲烷的添加使爆轰更不稳定,对于两种间距的障碍物得到的DDT极限均有d/λ≈1(d和λ分别为障碍物内径和爆轰胞格尺寸)。说明障碍物间距对爆轰波传播有显著的影响,即间距的增大更有利于爆轰波的传播。为形成准爆轰,障碍物内径必须至少可以容纳一个爆轰胞格,同时障碍物间距足够大从而引起爆轰的重起爆。     

基于Camera Link高速相机的控制与视频流长线传输技术研究

在水下光电成像系统中,要对水下相机与地面设备进行视频数据与控制命令的远距离通信,而电缆的传输距离有限不能达到远距离通信的要求。针对此问题,设计了一个基于Camera Link高速相机的水下光电成像传输系统,采用光纤传输技术实现了水下视频信号到地面设备的长线传输,以及地面设备对水下Camera Link高速相机的远距离控制,传输距离可达20km,传输稳定可靠,现已成功应用到某水下成像系统中。     

机载光电吊舱嵌入式大容量视频存储和回放系统的设计

受地球曲率半径的限制,地面测控站在一定距离之外便无法接收到无人机光电吊舱获取的图像信息。为解决这一问题,设计了一种嵌入式大容量视频存储和回放系统。该系统采用DSP＋FPGA的硬件架构,以NAND Flash大容量存储技术为基础,结合JPEG2000实时编解码芯片ADV202进行视频数据的压缩和解压。该系统录像时间可达30min,存储可靠,回放图像清晰,满足了无人机对探测目标的影像存储和回放需求。