Specific mode output from multimode fiber oscillators by designing rare earth doping profiles

Based on rate equations, a theoretical model of a fiber oscillator with a multimode gain fiber was built. We studied the effect of the rare earth doping profile in the core on the output characteristics of the multimode fiber oscillator. The results indicated that a pure fundamental mode can be obtained by partly doping the core of the large mode area （LMA） ytterbium doped fiber （YDF） in the fiber laser. Furthermore, a sole specific high-order mode can also be implemented by tailoring the rare earth doping profile according to the simulations. The mode coupling effect was also taken into account in the model. In spite of the mode coupling effect, the specific mode was able to dominate in the output of the fiber laser by utilizing the designed LMA YDF.

Numerical solutions of rotational normal modes of a triaxial two-layered anelastic Earth

The Earth's rotational normal modes depend on Earth model used, including the layer structures,principal inertia moments of different layers and the compliances. This study focuses on providing numerical solution of the rotational normal modes of a triaxial two-layered anelastic Earth model without external forces but with considering the complex forms of compliances and the electromagnetic coupling between the core and mantle. Based on the present knowledge of the Chandler wobble(CW) and Free Core Nutation(FCN), we provide a set of complete compliances which could be used for reference in further investigations. There are eight rotational normal mode solutions, four of which might exist in nature. However, in reality only two of these four solutions correspond to the present motion status of the prograde CW and the retrograde FCN. On one hand, our numerical calculations show that the periods and quality factors(Qs) of CW and FCN are respectively 434.90 and 429.86 mean solar days(d) and 76.56 and 23988.47 under frequency-dependent assumption, and the triaxiality prolongs CW about 0.01 d and has hardly effect on FCN. On the other hand, we analyze the sensibility of compliances and electromagnetic coupling parameter on the periods and Qs of CW and FCN and find the sensitive parameters with respect to them.

Concept Design,Modeling and Station-keeping Attitude Control of an Earth Observation Platform

The stratosphere airship provides a unique and promising platform for earth observation. Researches on the project design and control scheme for earth observation platforms are still rarely documented. Nonlinear dynamics, model uncertainties, and external disturbances contribute to the difficulty in maneuvering the stratosphere airship. A key technical challenge for the earth observation platform is station keeping, or the ability to remain fixed over a geo-location. This paper investigates the conceptual design, modeling and station-keeping attitude control of the near-space earth observation platform. A conceptual design of the earth observation platform is presented. The dynamics model of the platform is derived from the Newton-Euler formulation, and the station-keeping control system of the platform is formulated. The station-keeping attitude control approach for the platform is proposed. The multi-input multi-output nonlinear control system is decoupled into three single-input single-output linear subsystems via feedback linearization, the attitude controller design is carried out on the new linear systems using terminal sliding mode control, and the global stability of the closed-loop system is proven by using the Lyapunov theorem. The performance of the designed control system is simulated by using the variable step Runge-Kutta integrator. Simulation results show that the control system tracks the commanded attitude with an error of zero, which verify the effectiveness and robustness of the designed control system in the presence of parametric uncertainties. The near-space earth observation platform has several advantages over satellites, such as high resolution, fast to deploy, and convenient to retrieve, and the proposed control scheme provides an effective approach for station-keeping attitude control of the earth observation platform.

通电方式对稀土熔盐电解影响的数值模拟及分析

在稀土熔盐的电解过程中,不同的通电方式对槽内各物理场影响也不同,进而会对电解槽的电解效率产生一定的影响。本文以某企业8 kA稀土电解槽为原型,通过Comsol的热电耦合模块研究通电铜板单侧与多侧分布的通电方式及通电铜板的不同位置分布下的电解槽电解时内部各物理场的变化情况,通过对比电流密度、电势差、电解温度的大小寻找最合适的通电方式。结果表明:只考虑电解效率时,导电板四侧中位通电最优分布方式,此时电解槽内电流密度最大,电能损耗最低,电解效果最好。若考虑制造成本以及可操作性,导电板单侧中位分布是最优解,这种设计的电解槽电解效率较高,同时也留出较大操作空间。其余几种分布均存在弊端,需要进一步完善。该研究旨在为稀土电解槽的结构优化提供参考意见。

开挖前抽水条件下基坑围挡两侧非极限土压力计算模型

基坑开挖前的坑内抽水可引起围挡发生厘米级的侧移,但现行基坑设计理论仅提出了基于弹性支点法的土方开挖诱发围挡受力变形的计算方法,却并未提出如何计算基坑开挖前抽水引起的围挡侧移。若要沿用弹性支点法进行抽水侧移的计算,则如何确定抽水过程中围挡两侧土压力分布成为关键。为了提出基坑开挖前抽水条件下围挡两侧土压力的计算模型,首先提出了基坑开挖前抽水过程中围挡两侧土体受扰动区形态与范围;然后探明了扰动区内土体应变分布规律并提出土体应变分布模式;进一步地,建立了土体应变与围挡侧移的数学方程,并结合土体应力−应变方程最终构建了开挖前抽水条件下考虑基坑围挡侧移影响的土压力计算模型。所提出的土压力模型能够反映基坑开挖前抽水过程中围挡侧移对土压力的非线性影响,公式形式简单,参数取值方便,可为后续预测抽水引起的基坑围挡侧移提供重要基础。

离子型稀土矿浸矿场地增值利用技术模式与示范--以脐橙种植为例

离子型稀土矿是重要的金属矿产资源,在国际市场上具有不可或缺的地位。离子型稀土矿山开采的历史遗留问题导致水土流失和土壤功能退化严重。浸矿场地的生态问题限制了离子型稀土的进一步开采以及赣州市经济发展,这一背景要求尽快探索出一条可持续的离子型稀土矿山浸矿场地生态修复之路。课题以脐橙种植联合微生物修复为技术思路,通过3年的集成研究与示范,浸矿场地植被覆盖度达到95%,增值效益为5015800元/(km^(2)·a),形成了集生态功能恢复和土地增值利用为一体的离子型稀土矿废弃地生态修复模式。该模式在实现生态功能恢复的同时,产生的经济效益既可以提高农民收入,又可以为生态修复提供资金保障,实现可持续性的生态修复,为实现赣南地区经济建设目标和环境保护目标提供了技术支撑。

中粗砂-风化岩复合地层双模盾构渣土改良技术研究

为解决中粗砂-风化岩复合地层土压-泥水双模盾构土压平衡模式施工适应性问题,依托广州地铁12号线赤沙滘站—仑头站区间隧道工程,针对富水中粗砂-风化岩复合地层易发生的刀盘结泥饼、螺旋输送机出渣喷涌等施工风险,设计防喷涌和防泥饼试验装置研究分散剂及膨润土泥浆的渣土改良效果;针对性地提出不同掘进平衡模式控制要点及“泡沫剂、分散剂为主,膨润土泥浆为辅”的渣土改良方法。研究结果表明:1)分散剂具备较好的防结泥饼能力,掺入比在4%时分散效果较佳;2)膨润土泥浆可有效改善砂土流动性,掺入比在10%、黏度大于80 s时具有较好的改善效果;3)采用泡沫、分散剂、膨润土组合进行渣土改良,合理控制土舱内渣土舱位,可较好适应土压平衡模式在中粗砂-风化岩复合地层掘进。

拼装式土工格室挡墙受力变形测试分析

以四川成宜高速连接线某试验段变截面土工格室挡墙为工程依托,首先对新型拼装式土工格室挡墙的施工方法进行介绍,采用新型玻璃钢轻质面板有效解决了挡墙线形不美观并容易破损的不足;其次,通过现场监测对该挡墙的支护效果进行分析,现场监测结果表明:该挡墙不同部位的土压力沿墙高呈非线性分布,底部大,顶部小,局部会出现土压力减小的现象;挡墙同一水平高度处墙背和墙中部土压力较大,而墙面处较小,说明土压力从墙中部到墙面范围内的衰减程度较大;对墙身水平位移的监测结果表明:水平位移曲线为“S”形,存在2个位移分界点,水平位移在截面形状改变处变化明显,挡墙顶部和底部的水平位移为最大值和最小值,分别为30 mm和3 mm;对挡墙的沉降监测结果表明:该挡墙填筑施工期沉降量较大,占总沉降量的70%~90%,工后沉降很小,墙体最大沉降发生在挡墙顶部,沉降最大值仅为23 mm。最后,结合土压力计算理论分析该台阶式截面挡墙的土压力分布和墙身变形规律,结果表明该挡墙变形符合“转动+平动+绕墙底转动”模式,采用该文计算方法得到的墙背土压力与实测值较为接近,用于挡墙设计时结果更偏安全。

三重四极杆电感耦合等离子体质谱(ICP-MS)法测定氧化铕中13种稀土杂质元素

稀土杂质元素直接影响高纯单金属稀土材料的整体性能,是高科技领域许多材料的重要组成部分。通过考察消解酸量、温度、时间,氧气反应气流量,稀释气流量,建立了基于三重四极杆电感耦合等离子体质谱(ICP-MS/MS)法直接测定氧化铕中13种稀土杂质元素的分析方法。采用0.1%基体直接进样,可以很大程度提高前处理分析效率。利用碰撞模式测定氧化铕稀土中的Y、La、Pr、Nd、Sm、Gd、Tb、Dy、Ho、Er、Yb、Lu元素,氧气质量转移模式测定氧化铕中的Tm,两种模式结合可以有效去除多原子干扰,实现氧化铕的稳定测试。通过对氧化铕标准物质(GBW02902)直接测定,结果表明,在碰撞和氧气质量转移模式下,各元素线性相关系数(r)均大于0.9999,方法检出限为0.001~0.023 mg/kg,测试精密度优于2.0%,13种元素的测定值都在认定值的不确定度范围之内。方法操作简单、测定稳定、效率高,为实验室进行氧化铕材料中REE杂质的准确测定提供思路和借鉴。

探究与实验交互的混合教学模式设计——以初中地理(湘教版)“认识地球”为例

从培养学生的地理核心素养出发,以湘教版七年级上册“认识地球”的教学设计为例,基于线上与线下教学手段,提出探究与实验交互的混合教学模式,并从课前准备、课堂教学、课后拓展三个时段组织实施,提升学生在认知过程中的主体地位与探索。

河南省方城县莫沟萤石矿床地质特征及成因

方城县莫沟萤石矿床是河南省南部萤石成矿带的主要组成部分之一,产于新元古界煤窑沟组内。本文在剖析莫沟萤石矿床地质特征的基础上,开展了岩相学、岩石地球化学研究,约束了成矿物质来源,探讨了矿床成因机制。结果表明:萤石矿体呈脉状、透镜状产出,与成矿有关的蚀变有硅化、萤石化、绢云母化等,矿石构造类型主要为块状,次为条带状、条纹状、角砾状。萤石矿体与煤窑沟组大理岩、燕山期似斑状斜长花岗岩的球粒陨石标准化稀土元素配分模式基本一致,显示成矿物质来源与煤窑沟组大理岩和燕山期似斑状斜长花岗岩有关,应为富含F元素的含矿热液沿层间断层侵入并与围岩发生反应,沉淀形成萤石矿(化)体,矿床成因类型为低温热液沿层间构造充填型矿床。

矿区采动区框架桥紧邻有限空间土体侧土压力试验研究

为揭示矿区采动区框架桥侧墙紧邻土体为有限宽度时侧土压力的分布规律,开展了墙体绕墙底转动(RB模式)下松砂非极限土压力试验。研究结果表明:RB模式下,加载墙体和被动受压墙体的侧土压力均呈凸曲线分布,且均随墙体深度的增加先增大后减小。墙体深度相同的条件下,侧土压力、侧土压力合力均随相对挤压位移的增大而增大。加载墙体和被动受压墙体的侧土压力三维分布均为凸曲面分布,但是侧土压力极值出现区域不同。在相对挤压位移相同的条件下,加载墙体的侧土压力合力大于受压墙体,侧土压力合力作用点高于受压墙体。

基于OBE理念的地球概论课程混合式教学模式改革

为解决地球概论课程教学中存在的主要问题,从资源建设、平台部署、教学实施和评价管理等方面对湖北文理学院地球概论课程进行了基于OBE理念的混合式教学模式改革,以期推动高校一流本科课程建设.

不同指向模式下星载冷原子梯度仪对重力场解算精度的影响

冷原子干涉测量技术(CAI, Cold-Atom Interferometry)的发展为未来卫星重力梯度测量任务提供了新的测量思路.目前基于该任务概念的模拟研究均基于单一的观测指向模式对CAI梯度仪的对地观测能力进行论证.本文在GOCE卫星任务背景下,通过数值闭环模拟评估了CAI梯度仪在近地指向和惯性指向模式下对重力场观测影响.实验结果表明:在近地指向观测模式下,CAI梯度仪受卫星旋转角速度的影响,重力场解算的精度仅在50阶以内优于GOCE卫星的模拟结果.若当卫星搭载轨道旋转补偿系统时可以有效地减弱卫星旋转对CAI梯度仪的影响,进而提高重力场模型的解算精度.梯度张量主对角线三分量的联合解算精度在全频段内都要优于GOCE卫星相应分量的结果,精度可提高1.5~6倍.在惯性指向观测模式下且仅考虑卫星残余角速度的影响时,CAI梯度仪的解算结果在30阶以后比GOCE卫星所搭载的GRADIO梯度仪的精度低.而在综合考虑卫星残余角速度和卫星轨道面旋转后,解算得到的重力场在100阶以内优于GOCE卫星解算精度.进一步比较两种指向模式下分别基于单轴、双轴和三轴观测的结果可以发现,三轴观测时两种指向模式的解算精度相当,在所有阶次上都要优于GRADIO梯度仪的结果.但基于单轴进行观测时,近地指向模式下V_(zz)分量的精度更高,而对于双轴观测的情况,惯性指向下的组合(V_(xx)+V_(zz)和V_(yy)+V_(zz))解算精度更高.本研究通过对不同指向模式下CAI梯度仪对地观测影响的分析,可为基于CAI梯度仪的新型空间量子-地球重力场测量任务提供相应的参考.

一步水热法合成兼具上转换发射增强和双模发射的NaYF_(4)∶Yb^(3+),RE^(3+)@CDs纳米复合材料

稀土离子(RE^(3+))掺杂上转换发射材料因具有优异的光学性能,在生物医学、离子检测、荧光传感和防伪等领域显示出巨大的应用潜力。碳点(CDs)作为一类新型的碳纳米材料,可以与稀土掺杂构建复合材料,通过将不同材料的优势结合,展现出纳米复合材料独特的性质和功能。然而,现有研究制备的复合材料均为大尺寸,限制了其多功能应用,纳米复合材料合成策略亟需进一步的研究和完善。将柠檬酸和尿素制备的CDs添加到NaYF_(4)∶Yb^(3+),RE^(3+)的前驱体溶液中,通过一步水热法制备了NaYF_(4)∶Yb^(3+),Er^(3+)@CDs纳米复合材料,采用XRD、TEM、FT-IR和XPS等表征手段深入研究了CDs对其结构和发射性能的影响。研究发现,CDs成功附着在NaYF_(4)∶Yb^(3+),RE^(3+)表面,NaYF_(4)∶Yb^(3+),RE^(3+)样品是具有立方相的单分散纳米球,CDs的引入未改变纳米复合材料中NaYF_(4)∶Yb^(3+),RE^(3+)的晶型。NaYF_(4)∶Yb^(3+),RE^(3+)@CDs纳米复合材料表现出优异的双模发射性能,分别归因于CDs的下转换发光和RE^(3+)掺杂离子的上转换特征发射。同时,CDs的引入使RE^(3+)上转换发射增强,其增强机制可能是:(1)通过CDs表面羧基与RE^(3+)的强配位,CDs成功钝化了NaYF_(4)部分表面缺陷;(2)利用CDs吸收激发电子,并将能量转移到RE^(3+)的较低能级,形成激发电子的富集。这种发光增强策略对于不同的掺杂离子(NaYF_(4)∶Yb^(3+),Er^(3+)、NaYF_(4)∶Yb^(3+),Tm^(3+)和NaYF_(4)∶Yb^(3+),Ho^(3+))也同样具有显著的增强效果。本研究结果为进一步改善RE^(3+)掺杂上转换发射材料的发光性能提供了一种简单且有效的新合成策略。

航天发射场接地系统模式分析

针对中国各航天发射场地面设施接地系统工程设计与火箭、航天器等地面测试设备的接地要求多年来一直存在模式不统一的问题,结合各航天发射场接地系统多年运行经验,在火箭、航天器等技术调研及现场测试的基础上,对航天发射场接地系统模式进行了深入的技术研究,统一中国航天发射场地面设施接地系统的模式,从根源上解决了困扰多年的发射场接地系统模式不统一的问题。排除其在火箭、航天器测试发射工作中的故障,可进一步提高中国航天发射场接地系统的技术水平。

复杂环境下城际铁路大直径双模盾构选型技术及应用

为研究复杂地质环境下大直径双模盾构选型技术及应用效果,以深大城际机场东站—黄麻布站区间为依托,首先分析了该区段的工程重难点和施工风险,结果表明:该区间需穿越长距离硬岩地层和部分软土地层,下穿多处重要建构筑物和穿越多条构造破碎带和节理密集带,施工风险高、难度大。因此,为兼顾盾构机在硬岩地层的掘进效率和软土及不良地质条件下的地层稳定,综合选用EPB(earth pressure balance)/TBM(tunnel boring machine)双模盾构机,并根据施工重难点对盾构机结构和功能系统进行了针对性设计。最终,对该盾构的现场工程应用进行了效果评价。结果表明:所选的EPB/TBM双模盾构能较好地满足工程需求,确保了盾构机掘进的安全性和高效性。研究成果可为其他类似条件下的双模盾构机选型提供参考和指导。

大数据环境下Google Earth Engine平台的遥感教学研究

随着大数据的快速发展,高校教学模式不断改革,对高校信息化教学模式的研究越来越多。该文顺应大数据的发展趋势,结合目前高校信息化教学模式所面临的问题,以遥感专业为例,借助平台的海量数据以及开发平台(Python和JavaScript),改变传统教学模式,培养学生自主学习能力,提升学生的专业素养,增强课堂有效性,满足当代大学生个性化学习的需要。

A Simple Mechanism for Generating a Geomagnetic Field

On the basis of the ideal gas model, the polarization of charges in the mantle was obtained, a physical and mathematical model was constructed, and estimated calculations of the dipole mode of the Earth’s magnetic field were performed, taking into account the speed of its angular rotation, the parameters of density and temperature, the chemical composition, the ionization potential, the dielectric constant and the percentage of the main chemical compounds of the mantle substance.

Transformation of alkali and alkaline-earth metals during coal oxy-fuel combustion in the presence of SO_2 and H_2O

The occurrence modes of alkali and alkaline-earth metals（AAEMs） in coal relate to their release behavior and ash formation during combustion. To better understand the transformation of AAEMs,the release behavior of water-soluble,HCl-soluble,HCl-insoluble AAEMs during Shenmu coal（SM coal） oxy-fuel combustion in the presence of SO2 and H2O in a drop-tube reactor was investigated through serial dissolution using H2O and HCl solutions. The results show that the release rates of AAEMs increase with an increase in temperature under the three atmospheres studied. The high release rates of Mg and Ca from SM coal are dependent on the high content of soluble Mg and Ca in SM coal. SO2 inhibits the release rates of AAEMs,while H2O promotes them. The effects of SO2 and H2O on the Na and K species are more evident than those on Mg and Ca species. All three types of AAEMs in coal can volatilize in the gas phase during coal combustion. The W-type AAEMs release excessively,whereas the release rates of I-type AAEMs are relatively lower. Different types of AAEM may interconvert through different pathways under certain conditions. Both SO2 and H2O promote the transformation reactions. The effect of SO2 was related to sulfate formation and the promotion by H2O occurs because of a decrease in the melting point of the solid as well as the reaction of H2O.