单模-空芯-单模光纤微结构应变传感特性研究

设计了一种单模-空芯-单模光纤微结构应变传感器,利用光束传播法进行仿真分析,建立了波长-应变关系模型,并对其应变特性、温度特性进行实验研究。实验结果表明,在0~340με范围内的拉伸应变灵敏度和-340~0με范围内的压缩应变灵敏度分别高达-4.19和-4.26 pm/με,线性度分别为0.9971和0.9981;在20~70℃范围内的温度灵敏度为9.6 pm/℃,线性度达到0.9909。该传感器制作简单且具有较高的应变灵敏度,可以实现应变测量。

等离子体处理制备柔性低损耗ABS/Ag太赫兹空芯波导及其传输可靠性研究

等离子体处理ABS管提升了ABS/Ag镀层太赫兹空芯波导的性能。胶带法测试结果表明,等离子体处理后,银镀层的附着力由5级提升至2级。等离子体处理后的ABS管内表面银层的均匀性和致密度更高,高质量的银层有利于降低波导的损耗。未经等离子体处理的4.2 mm内径的ABS/Ag镀层空芯波导在0.3 THz和0.1 THz时的直线损耗分别为0.72 dB/m和1.47 dB/m,等离子体处理后其损耗分别降至0.70 dB/m和1.44 dB/m,且波导能够在冷热环境中稳定传输太赫兹波。等离子体处理后的样品在超过200小时的湿热老化和16次的高低温循环老化试验后直线损耗升高小于0.1 dB/m,而未经等离子体处理的样品的损耗升高大于1 dB/m。研究结果表明,等离子体处理后的ABS/Ag镀层太赫兹空芯波导损耗更低、传输可靠性更高、耐老化性更好,可用于构建下一代通信、传感及太赫兹成像系统等。

动态对比增强磁共振成像对术前空芯针穿刺活检诊断为乳腺导管原位癌术后病理升级为乳腺浸润性导管癌的评估价值

目的通过分析术前空芯针穿刺活检(CNB)诊断为乳腺导管原位癌(DCIS)术后升级为乳腺浸润性导管癌(IDC)病例的MRI特征,探讨乳腺动态对比增强磁共振成像(DCE-MRI)的评估价值。方法回顾性分析2012年1月~2022年12月华南理工大学附属第六医院收治的经超声引导下CNB诊断的乳腺DCIS(含微浸润)患者104例,所有患者均进行乳腺MRI检查,对比分析术后未升级DCIS和术后升级为IDC的大小、形态、边缘及内部强化特征等。结果术前CNB诊断为DCIS 104例,手术后仍为DCIS(含微浸润)64例,病理升级为IDC 40例,升级比例(病理学低估)约为38.5%。未升级DCIS组肿块病变18例,非肿块病变46例,升级为IDC组肿块病变19例,非肿块病变21例,两者间差异有统计学意义(P<0.05)。DCE-MRI特征方面,病灶表现为非肿块样强化时,未升级DCIS主要表现为段样分布,不均质强化;术后升级为IDC主要表现为区域分布,集簇强化。病灶表现为肿块样强化时,未升级DCIS组边缘清晰,术后升级IDC组多为边缘毛刺状。时间-信号强度曲线分型上,术后未升级DCIS主要为平台型,其次为渐增型,而术后升级为IDC则主要为流出型,其次为平台型,两者间差异有统计学意义(P<0.05)。结论乳腺MRI成像对于CNB证实的DCIS是否存在手术后病理学升级具有潜在价值,有利于临床制定针对性治疗方案。

锂离子电池热失控气体协同降噪空芯光纤增强拉曼光谱检测技术

准确检测热失控气体是保障锂离子电池安全可靠运行的关键。针对热失控气体常用检测方法易老化、交叉干扰和拉曼光谱灵敏度偏低等问题,该文提出锂离子电池热失控气体协同降噪空芯光纤增强拉曼光谱检测方法。基于低噪声阵列式相机(charge coupled device,CCD)和小孔协同降噪,使信噪比提升2.2倍,H_(2)、CO_(2)、C_(2)H_(2)、CO、CH_(4)、C_(2)H_(6)、C_(2)H_(4)体积分数检测下限分别达到3.71×10^(-5)、1.98×10^(-5)、6.2×10^(-6)、9.2×10^(-6)、2.6×10^(-6)、9.1×10^(-6)、4.1×10^(-6)。实现了18650电池H_(2)、CO_(2)、C_(2)H_(2)、CO、CH_(4)、C_(2)H_(6)、C_(2)H_(4)共7种热失控气体原位拉曼光谱动态分析,并在最终热失控气体产物中检测到H_(2)、CO_(2)、C_(2)H_(2)、CO、CH_(4)、C_(2)H_(6)、C_(2)H_(4)、C3H_(6)、HF共9种热失控气体组分。结果表明,空芯光纤拉曼光谱检测技术可为锂离子电池热失控气体分析提供支撑。

具有高双折射特性的空芯反谐振光纤

为了解决现有提高光纤双折射率方法中光纤结构复杂、制造难度大的问题,设计了一种具有高双折射特性的空芯反谐振光纤。光纤的包层由包层环、4个半管及半管内嵌套的1对小圆组成。采用有限元法分析了光纤的结构参数对其双折射、传输损耗、限制损耗及吸收损耗的影响。仿真结果表明:改变半管直径对双折射的影响较小;通过调整光纤中水平方向与垂直方向半管的厚度差异,可以使光纤获得高双折射,在0.25 THz的宽频率范围内,双折射率大于1.5×10^(-4),同时保持传输损耗小于10 dB/m。

宽带单模空芯反谐振光纤结构设计及虚拟制备研究

从制备可行性出发,在六管嵌套空芯反谐振光纤(hollow-core anti-resonant fiber,HC-ARF)包层管外添加连接管,提出一种单模、宽带且弯曲特性好的新型HC-ARF,并基于所构建的虚拟制备模型完成制备。在对六管嵌套HC-ARF包层结构改进的基础上,建立起虚拟制备模型,完成制备工艺的优化探索,并讨论制备工艺参数的控制偏差对成纤工作特性的影响。所制光纤在1.40~1.65μm波长范围250 nm带宽内高阶模抑制比(high-order mode extinction ratio,HOMER)大于100,可保持单模传输,总损耗小于0.2 dB/km。最小损耗0.01 dB/km在1.50μm波长处且HOMER高达2626,弯曲半径不小于10 cm条件下损耗低于0.4 d B/km。制备分析结果表明,所提出的HC-ARF具有良好的宽带单模工作特性,并对制备工艺参数影响具有很好的鲁棒性。研究结果对于HC-ARF结构创新设计及制备技术发展,均具有重要的借鉴意义。

空芯包体应力解除法在福兴煤矿地应力测试中的应用与分析

为探明福兴煤矿深部地应力状态,确定地应力的大小和方向,为巷道支护可靠性定量评估提供依据。选用空芯包体应力解除法在所测区域的巷道进行了地应力测试。采用了加装九轴传感器及胶胀囊的新型空芯包体及配套安装方法,简化了安装流程,提高了安装精度,并通过注胶测试对安装效果进行了验证。经过现场实测,空芯包体安装效果良好,测量结果表明,福兴煤矿-910m区域属于高地应力区,最大主应力方向接近水平且近似垂直现有生产水平的区段平巷,不利于巷道维护,在进行支护设计时要给予高度重视。测试结果可为福兴煤矿开采过程中的巷道支护和煤炭安全高效开采提供依据。

低损耗紫外空芯反谐振光纤的设计与研究

通过仿真模拟设计了一种低损耗紫外空芯反谐振光纤。首先,基于有限元法,建立了紫外空芯反谐振光纤的理论模型。其次,通过调整光纤反射层和空气填充比例等参数,并采用反谐振效应控制光的传播和反射,进一步优化了光纤的性能和损耗值。最后,采用有限元法对设计的紫外空芯反谐振光纤进行仿真计算,可得光纤在传输波长为375nm时取得最小传输损耗,为0.00326dB/m,对应的在弯曲半径为5cm时的弯曲损耗为0.00625dB/m,并具有高效率和稳定的模式输出。该研究为开展紫外空芯反谐振光纤的高性能仿真设计提供了重要的参考和指导,并为实际应用提供了更多可能性。

基于对称双环嵌套管的低损耗弱耦合六模空芯负曲率光纤

本文设计了一种具有对称双环嵌套管结构的新型低损耗少模空芯负曲率光纤,该光纤支持LP_(01),LP_(11),LP_(21),LP_(02),LP_(31a),LP_(31b)共6种纤芯模式.所设计的光纤以SiO(_2)作为基底材料,采用特殊的对称双环嵌套结构将包层区域进行划分,能够有效地减小纤芯模式与包层模式的耦合.使用有限元法对该少模空芯负曲率光纤的结构参数进行优化,并分析了纤芯各个模式的限制损耗和弯曲损耗.仿真结果表明,所提出的少模空芯负曲率光纤能够同时支持弱耦合的6种纤芯模式独立传输(相邻模式间的有效折射率差均大于10~(–4),有效地避免了纤芯内模式间的耦合).在400 nm带宽(1.23—1.63μm,覆盖O,E,S,C,L波段)范围内,纤芯中的6个模式均保持低损耗稳定传输.各模式限制损耗在1.4μm处达到最低,其中基模LP_(01)模式的限制损耗最低,为4.3×10^(–7)d B/m.此外,当弯曲半径为7 cm时,各模式在一定工作波长范围内均保持低弯曲损耗传输.公差分析表明,当结构参数偏移±1%时,该少模空芯负曲率光纤仍然可以保持低损耗弱耦合的传输特性.

HBr空芯光纤气体激光器的振动热池多能级理论模型与设计仿真

空芯光纤气体激光器已逐渐发展为一种重要的中红外激光光源,在实验上取得了良好进展,但现有的基于传统速率方程模型的理论设计方法仍不完善.本文提出了一种溴化氢(HBr)空芯光纤的振动热池建模方法,该模型可充分考虑空芯光纤气体激光器内振转弛豫对腔内增益特性的影响,计算显示激光斜效率、阈值和瓶颈效应与实验吻合良好.此外,基于该模型,本文探讨了脉冲泵浦的光子泄漏现象,通过引入泄漏因子,得到了与实验结果接近的脉冲波形的弛豫振荡和激光斜率效率,有效解决了脉冲泵浦模型中的泵浦溢出问题.本研究提出的振动热池理论模型可适用于各类气体填充的空芯光纤气体激光器.

挤压脱水机减速器空芯轴开裂的分析与对策

对某合成橡胶装置挤压脱水机进行检修时发现减速器空芯轴开裂和输出齿轮内孔磨损的问题。分析显示,导致上述问题的原因为:减速器空芯轴材料的抗疲劳能力不足,诱发了空芯轴的开裂;机组生产干胶时,长期在中低负荷条件下运行,同时,螺套的设计布局不够合理以及螺套与笼体间隙偏小,造成螺套与笼体的刮磨,从而引发了机组的异响和振动;在交变载荷、异常振动和润滑油元素聚集的共同作用下,加快了空芯轴的疲劳开裂。空芯轴与输出齿轮为间隙配合,空芯轴的开裂使两者间的微运动加剧,并最终导致输出齿轮内孔的磨损。考虑到输出齿轮内孔的磨损程度在可控范围内,因此,对输出齿轮内孔和齿面采用了修复的处理方案。而开裂的空芯轴则需要更换新轴。新的国产化空芯轴选用机械性能更好的34CrNi3Mo并优化了热处理工艺,与修复后的输出齿轮内孔配对加工。此外,还优化了螺套的布局,适当减小了螺套的外径并提高了机组的运行负荷,以使挤压脱水机的运行更加安全稳定。

微创旋切活检术与空芯针穿刺活检术在乳腺疾病中的诊断价值对比

探讨乳腺疾病在临床诊断中选择微创旋切活检术(英文缩成CNB)与空芯针穿刺活检术(英文缩成VAB)的应用效果。方法 以2022.1-2023.1为实验周期,抽取我院收治的150例接受CNB的病患;另外,还需要筛选出150例接受VAB的病患,对比2组检查方法的临床诊断精准率、术前术后免疫组织化学及FISH检验的符合率;另外,还需要统计对比2组检查方法的术中、术后并发症率。结果 VAB、CNB这两组患者在术前、术后病理诊断一致率各是98.00%、96.70%;在VAB组中65例导管内原位癌(英文简称DCIS)患者有5例确诊是浸润性导管癌(英文简称IDC),但是在CNB组中64例DCIS患者有22例确诊是IDC;在VAB组中未出现非典型性导管增生(英文简称ADH)患者的诊断误差,但是在CNB组中2例ADH有1例诊断成IDC。针对临床诊断时间来说,VAB组明显超过CNB组,且对比差异突出,P<0.05;针对疼痛评分来说,两组对比无差异,P>0.05。结论 VAB属于一类操作简单、安全、并发症少的一个精准有效的临床诊断技术,值得在一线广泛运用;但是CNB在临床应用中的针体较粗、取材较充分,能够在免疫组织化学诊断中发挥显著优势,同时病理符合率也偏高,尤其是能够显著性地减少IDC低估率。

空芯反谐振和光子带隙复合光纤的优化设计

空芯反谐振和光子带隙复合光纤是刚刚兴起的一种新型空芯微结构光纤。由于这种光纤可同时实现低损耗和单模传输的特点,所以可应用于光纤陀螺、光纤激光通信等领域。为了实现良好的单模性和低损耗,本文对此种光纤的基模和高阶模的限制和散射损耗进行了计算,通过优选光纤内包层气孔归一化内径d/D和内包层气孔壁厚度t,得到了当d/D=068,t=500nm时,在工作波长1500~1590nm范围,空芯反谐振和光子带隙复合光纤可实现良好的单模性和低损耗。

空芯反谐振光纤长距离通信的机遇与挑战

空芯反谐振光纤(HCARF)的科学研究取得了突破性进展,其有望突破现有传统光纤的一些固有本征限制。HCARF将光束缚在空气芯中,在传输及其应用上具有传统光纤不可比拟的优势,因此,HCARF成为当前光通信领域的研究热点。文章介绍了HCARF的导光机理,并分析了其在光纤通信系统中的容量优势,阐述了HCARF的发展机遇与面临的挑战,希望能够为我国下一代通信大容量超宽带长距离传输光纤提供一定的参考价值与借鉴。

中红外空芯光纤技术现状与发展趋势(特邀)

中红外光纤作为中红外领域的重要器件,在中红外激光产生与传输、生物医学检测、环境检测等领域有着重要应用。然而中红外光纤长期存在制备困难、制备材料化学稳定性差等问题,限制了其发展。与实芯光纤相比,空芯光纤通过构建包层微结构将光波限制在空气中传输,可以大幅降低光纤光学性能对制备材料的依赖,从而为光波传输提供一个低损耗、低色散、低延迟、低非线性、高损伤阈值的理想传输通道,这为中红外光纤的发展拓宽了道路。文中从光纤结构、拉制方式、材料吸收、传输性能等方面分析了石英基和软玻璃基中红外空芯光纤的发展历程、研究现状和应用前景。并通过理论仿真分析了石英基单圈结构和嵌套管结构反谐振空芯光纤吸收损耗、限制损耗与纤芯、壁厚、波长之间的关系,为低损耗中红外反谐振空芯光纤的制备和应用提供了理论指引。

CH_(4)裂解制备C_(2)H_(2)过程气体空芯光纤增强拉曼光谱检测研究

基于空芯反谐振光纤设计搭建了光纤增强拉曼光谱检测平台,实现了95%的激光耦合效率;提出CCD和小孔协同降噪方法,使信噪比提高约6倍;相比于未使用光纤时,信噪比提高约270倍。基于单一标准浓度气体分析,确定了用于气体定性的特征拉曼谱峰及标定模型并建立了过程气体定量分析模型,实现了CH_(4)裂解制备C_(2)H_(2)过程气体现场样本的同时检测分析,主要成分包含H_(2)、CO、CO_(2)、CH_(4)、C_(2)H_(2)、C2H6和C_(2)H_(4)。各气体同时最小检出限分别达到6.3、26.6、1.2、2.2、4.2、3.9、9.1μL/L∙bar,各气体含量分别为560588.51μL/L、230678.21μL/L、33107.65μL/L、56086.77μL/L、77945.56μL/L、1307.19μL/L、1823.55μL/L,各气体浓度与色谱仪标定值相符,检测误差低于4.95%。该方法为CH_(4)裂解制备C_(2)H_(2)控制提供了重要的途径。

反谐振空芯光纤冷原子导引

利用852 nm导引光产生的偶极势阱将经激光冷却的87Rb冷原子团装载并导引进入反谐振空芯光纤中。提出了空芯光纤内原子系综的光学深度理论模型,利用该模型对光学深度透射谱进行拟合获得谐振光学深度。在此基础上利用飞行时间法估算空芯光纤内原子团的径向温度和原子数目等参数。系统性地实验研究了偶极势阱深度、原子团初始温度、原子团初始空间位置等条件对导引结果的影响,确定了空芯光纤导引冷原子团实验的参数优化方向,为基于空芯光纤的冷原子干涉仪技术奠定了基础。

长距离空芯反谐振微结构光纤的制备研究

石英基空芯反谐振微结构光纤具有结构简单,高激光损伤阈值,带宽宽等显著优点。目前制备工艺是限制该光纤发展和应用的主要原因之一。常见报道中该种光纤的制备长度仅有几百米,为了提高制备效率,降低制备成本,增加单次制备长度,必须提高预制棒的尺寸,而较大尺寸的预制棒在制备和拉制时,对压力分区系统的制作和可靠性提出挑战。本文针对空芯反谐振微结构光纤的长距离制备工艺进行探索性研究,创新性提出全石英分区控压方式并进行低温拉制实验,采用一次拉制工艺成功实现单次制备长度为1.05 km的光纤,在波长3.5~5μm,实现损耗约10 dB/m。

基于硒化镓纳米片填充的空芯光纤超高二次谐波增强

与传统的光学晶体相比,全光纤功能器件由于和光纤系统的天然兼容性,被认为是下一代集成光学的重要研究方向,吸引了人们的广泛关注。然而,由于二氧化硅固有的中心反演对称性质,光纤中的二阶非线性光学过程仍有待探索,这在可调谐超快激光、全光信号处理、成像和光通信等商业全光纤非线性光学应用中具有重要意义。因此,我们提出了一种新的溶液填充方法,可有效地将具有高非线性的硒化镓纳米片直接沉积在长度达半米的空芯光纤(HCF)的内孔壁上。此外,采用制备的硒化镓纳米片-空芯光纤(GaSe-HCF)作为光频率转换器,其二次谐波(SHG)比嵌入MoS2的HCF和普通HCF分别提高了2个数量级和3个数量级。我们的研究成果将拓展其它非线性材料在全光纤高端非线性光学和光电子学中的应用,并提供新的制备思路。

三维间隔空芯可变提花织物的织造工艺设计

为减少综框数量对三维机织物制备的限制,提高三维机织物结构和织造工艺的可设计性,提出一种空芯结构可变的三维间隔空芯提花织物的织造方法。对现有的电子提花织机进行改造,地组织经纱由2组综眼位置不同的综框控制,形成双梭口,纵向经纱由提花通丝控制,配合纹织CAD,在托杆的辅助下与上下地组织纬纱进行交织,调换托杆的运动方向时,与托杆相连的纵向经纱就会出现交叉,将2层地组织连成一体,完成三维间隔空芯提花织物的织造。与三维实芯机织物的强力测试对比结果表明,本文织造方法可在织物强力损伤较小的前提下,实现空芯结构可变的三维间隔织物的织造。