基于PM-FBG的可开关双波长掺铒光纤激光器

利用保偏光纤光栅(PM-FBG)设计了一种线性腔可开关双波长掺铒光纤激光器。由于与保偏光纤光栅两个反射峰对应的激射双波长的两纵模在偏振态上是正交的,在均匀展宽的掺铒光纤中增强的偏烧孔(PHB)效应减小了不同模式间的竞争,因此可在常温下得到稳定的双波长。另外,通过调整偏振控制器的状态,可使激光器在稳定的双波长状态或在两波长之间转换。实验结果表明,在100 mA的泵源电流抽运下,双波长同时激射时的激光消光比大于36 dB,室温下激光工作稳定,5 h内,激射激光双波长基本无变化,峰值抖动小于0.06 dB。最后验证了泵源驱动电流与激射光谱的关系。

可开关的多功能超构表面波片特性研究

宽频带和动态可调谐的超构表面在太赫兹无线通信、传感和医学成像等应用中具有重要的价值。结合VO_(2)薄膜的相变原理,本文设计了一种单层"台阶型"复合超构表面,能够实现宽频带四分之一波片和半波片之间的灵活开关功能。VO_(2)薄膜为常温绝缘相时,超构表面可视为透射型双偏振的宽频带四分之一波片。在1.43~2.43 THz宽频带范围内,能够将垂直入射的x偏振光转换成左旋圆偏振光,椭圆率大于0.99,相对带宽为52%。VO_(2)薄膜为高温金属相时,超构表面能够实现反射型半波片功能,垂直入射的x偏振光能够转换成y偏振光。此外,本文也详细地研究了波片性能随倾斜入射角度的变化情况,结果表明,随着入射角度的增加,四分之一波片能够实现宽频带和双频带的动态切换,半波片可以实现频率可调谐度为57%的频移。本文所提出的单层"台阶型"复合超构表面有望促进宽频带偏振转换器件,可调谐开关和紧凑型光学器件的发展。

自激发多波长可开关掺铒光纤激光器

波长可开关光纤激光器可以选择多波长光纤激光器中的一个或多个波长输出,支持光网络中多个波长的动态分配,适应现代光纤通信系统信道数越来越多的波分复用和密集波分复用的发展方向.本文提出并实现了一种自激发多波长可开关掺铒光纤激光器.该激光器通过一个980nm泵浦进行抽运,使用掺铒光纤作为增益介质,产生1 550nm光谱,并通过一个环形结构返回,从而实现自激发的过程,降低了实验成本.实验使用一个含有两段保偏光纤的Sagnac环作为滤波器.通过调整Sagnac环形滤波器内偏振控制器的角度,改变Sagnac环形滤波器的腔内增益,可以让光纤光栅反射出来的波长选择性通过,从而实现波长的开关功能.实验证明,通过调整Sagnac滤波器的腔内增益而让多波长选择性通过,是一种有效的实现波长可开关功能的方法.

可开关控制的RCC电源设计及优化

设计了一种具有开关控制功能的RCC电源,外部的控制信号可通过它的使能端禁止或使能RCC电源的输出。在典型RCC电路方案的基础上,根据电路自身的工作原理,在不影响其正常工作的前提下对其做了尽可能少的改动,使之具有可靠的开关控制功能。通过对其关机性能的研究,提出了一个优化其关机性能的解决方案,验证结果说明电路经优化后,关机性能明显改善。

可开关压裂滑套关键技术研究与应用

针对常规投球多级滑套存在的后续储层改造困难的难题,研制了一种新型分段压裂工具——可开关压裂滑套。相比常规压裂滑套,可开关压裂滑套可在井下进行多次开关。在压裂后期,根据储层改造需要,下入开关工具并对可开关压裂滑套进行开关作业,满足后期储层二次改造作业需求。研制了用于水平井裸眼分段压裂作业的可开关压裂滑套及配套开关工具。开展了工具耐冲蚀技术、反复过孔高压密封技术、滑套锁紧限位技术、开关工具定压节流启动技术、开关显示技术等关键技术研究。通过模拟试验,证明可开关压裂滑套的性能达到设计要求。现场应用20多井次,取得了良好的效果。

水平井分段压裂可开关滑套的研制与应用

针对常规的水平井裸眼封隔器分段压裂管柱不能实现油管全通径,制约后期储层再改造、卡堵水以及单段测试的问题,研发了水平井分段压裂可开关滑套和相应的配套工具。该滑套由投球双层压裂滑套、内球座打捞工具和外滑套开关工具等组成,通过与悬挂封隔器、裸眼封隔器、坐封球座、筛管引鞋及低密度球配合使用,可以根据地质情况及分段压裂的段数进行调整,可实现压裂后油管全通径,不影响后期措施及测试作业。红河油田2口井的现场应用表明,水平井分段压裂开关滑套结构简单、操作方便,很好地解决了多层段压裂、压裂后管内有阻碍影响后续生产等问题。

基于可开关桥式耦合结构的介质滤波开关

作为无线通信时分双工子系统的重要元件之一,目前绝大多数已报道的滤波开关是利用微带线结构实现的,然而其较高的损耗已逐渐不能满足通信系统的要求.文中针对介质滤波器提出了一种可开关桥式耦合结构,该耦合结构由印刷电路板上的一部分金属带条和伸入介质腔体内部的两根金属探针构成.将PIN管并联在金属带条上,通过控制PIN管的偏置电压从而实现对耦合路径的开和关.为验证所提出结构的开关性能,本文设计、加工并测试了一款适用于5G应用的四阶介质滤波开关.测试结果表明,该设计在打开状态下的插入损耗只有1.2 dB,在关闭状态下的隔离度达到了50 dB.与传统微带滤波开关相比,本设计具有更低的插入损耗和更高的隔离度.

基于两组对称开口环结构的可开关双频段左手材料

本文设计了一种可开关的双频段左手材料,该结构在聚酰亚胺介质基板上面放置了两组对称的开口环结构,背面放置3条相同的金属铜线.通过在谐振环的开口间隙处加载RF MEMS开关来控制磁响应从而实现可开关的双频响应.运用高频电磁仿真软件HFSS对不同开关状态下该结构的电磁特性进行仿真研究,结果表明:当开关处于不同状态时,该结构可分别实现低频、高频和双频可开关的负折射率和左手特性.该研究结果对拓展左手材料在不同频段的应用具有潜在的应用价值.

基于PSG和反馈光纤环波长可开关的掺铒光纤激光器

提出了一种波长可开关掺铒光纤激光器,将相移光纤光栅(PSG)用作窄带滤波器,布拉格光纤光栅(FBG)用作反射镜,通过调谐FBG中心波长实现波长的可开关特性,采用反馈光纤环结构来增大激光器的自由光谱范围(FSR),室温下,得到了稳定的单波长和双波长激光输出,并且在一定范围内可调谐.

一种工作在S-C波段的双频段可开关超材料吸收/反射器

本文提出了一种由嵌入半导体二极管的两个大小不一样的开口环形谐振器组成的新型可开关超材料吸收/反射器.通过控制内环和外环开口处二极管的开关状态,该结构可以在S-C波段实现可开关的吸收特性,在双频和单频吸收以及完美反射之间任意切换而不影响其吸收率和吸收峰位置.为了进一步研究该吸收器的吸收机制,分析了二极管处于不同状态时内环和外环谐振器与金属背板的表面电流分布.此外,该吸收器还具有极化不敏感特性和宽角吸收特性.

透明可开关的超宽带频率选择表面电磁屏蔽研究

高频电磁波主要通过玻璃门窗进入建筑物内部,设计具有光学透明且屏蔽功能可开关的超宽带电磁屏蔽体,对同时需要电磁安全和采光的特定场所具有重要工程应用价值.本文利用液态金属的流动性,提出了一种透明可开关电磁屏蔽体的设计新思路.利用液态金属流动性作为电磁屏蔽的切换开关,利用其导电性及Ω型频率选择表面(FSS)结构设计实现超宽带电磁屏蔽.该FSS结构由三层透明材料构成,中间层为聚甲基丙烯酸甲酯(PMMA),顶层和底层为聚二甲基硅氧烷(PDMS),且其中嵌有正交排列的Ω型微通道.通过对微通道中注入液态金属,可将该FSS结构的频率响应从全通状态切换到带阻状态.双层Ω型微通道设计可增强液态金属的流动性并减半其用量,同时实现18.1 GHz以下(覆盖P,L,S,C,X和Ku波段)超宽带电磁干扰抑制,且具有高达80°的极化角度稳定性.所设计的FSS电磁屏蔽结构单元81%的面积未覆盖金属,可获得良好的光学透明性.通过仿真计算TE和TM两种极化方式下的反射系数和吸收率,深入分析了所设计结构的超宽阻带和高角度稳定性机理.对所设计结构进行制备和实验测试,测试结果与仿真结果基本吻合,验证了所设计FSS结构的超宽带电磁屏蔽性能.

基于并行SMS结构的可开关可调谐掺铒光纤激光器

提出了一种基于并行单膜光纤(SMF)-多膜光纤(MMF)-SMS(SMS)结构的可调谐掺铒光纤(EDF)激光器,其总体结构是在环形激光腔中采用了两个并行的SMS结构作为滤波器件。通过控制腔内的损耗,具有单、双波长可开关特性。单、双波长状态下的边模抑制比(SMSR)均大于35dB。波长调谐采用弯曲调谐的方式,单波长状态下,当螺旋测微计控制的位移量从0μm变化到60μm时,输出激光中心波长从1 558.3nm变化到1 557.3nm。实验结果表明,此结构的光纤激光器不仅具有结构简单、成本低的优点,还具有波长可开关和可调谐特性,在波分复用(WDM)光通信系统、光纤传感和高精度光谱测量等众多领域有着很好的应用前景。

开关型变换器的MISSCO模型分析法

本文运用“最小可分开关图(MISSCO)”原理,导出了双向功率流DC/DC变换器的等效模型,并通过对电路的分析与模拟,表明了模型的正确性和方法的简便性。

基于PIN二极管的可开关宽带极化转换超表面

为了在宽频内实现可开关的高效率线极化转换,设计了一个嵌入PIN二极管的十字架型极化转换超表面。仿真结果显示,当PIN二极管处于导通状态时,在4.03~7.71 GHz范围内,该超表面的极化转换率超过90%,相对带宽为62.7%;当PIN二极管处于截止状态时,该超表面在工作频段相当于反射板。通过理论分析和表面电流分布解释了极化转换机理。最后,对所制作样品的实验测量进一步证实了该超表面可开关的极化转换效果。所设计的超表面有望应用于电磁兼容和极化探测等领域。

带开关功能的不限级滑套研制及应用

致密砂岩气藏储层岩石致密,自然产能低,水平井无限级压裂是高效开发的必要手段。常用的投球滑套分段级数受限、管柱缩径,难以实施储层评价、井筒维护等措施作业,泵送桥塞工艺虽可实现无限级分段,但施工不连续、作业成本高;同时,上述压裂装置均存在功能单一,无法满足生产控水等需求。根据气藏开发对工具“不限级、全通径、可开关、工序联作”的功能需求,创新全通径不限级滑套设计方法、提出环状凸齿与凹槽唯一配对的无限级实现方式,设计出具有复合弹片-多功能球笼的开启组件以及带选位槽和内藏胶筒的滑套本体,形成了全通径无限级可开关的滑套结构。工具系统已在川西中浅层致密砂岩气藏近200口推广应用,与国内外同类技术相比,作业效率可提高50%;成功在DS103-2等井实施选择性开关作业,为致密砂岩气藏高效开发提供了全新的工具系统。

电开关光学器件

根据设计要求,一些自由空间光学系统在工作期间需调节光程,例如改变焦点、光束位置或者光谱带通等,光学工程师通常是在光学设计中加进一个机械运动来完成.虽然存在好几种非机械式调整器件,诸如声光偏转器或电光调制器与偏振光学件组合器件,但这些器件只在一些特殊情况下才可使用.而在大多数情况下,如滤波器轮盘旋转、载物台滑移、物镜变焦等,在这些地方机械件一旦损坏就会出现故障.采用DigiLens公司(Sunnyvale,CA)研制的器件可能是解决这个问题的最好办法.该公司声称,他们已经研制出一种电开关衍射光学器件,特别是该公司正在申请专利的开关时间为35μs的器件,能在许多情况下使用,完全摆脱了机械运动.一种相位体(或布喇格)全息图。

Seadown:一种异构MapReduce集群中面向SLA的能耗管理方法

数据中心的能耗管理已经成为大规模数据处理中的热点问题,其主要目标是控制相关成本的急剧增长.大量的工作围绕着在集群利用率较低时,关闭部分服务器来降低能耗,但是这些方法都严重受限于数据存储策略,同时难以保证应用的实时性能.MapReduce集群作为目前流行的大规模数据处理平台,能耗问题尤为突出.文中针对异构MapReduce集群,提出一种面向SLA的能耗管理方法Seadown.首先,提出一种混合数据副本存储策略,它允许关闭大量节点,同时保证数据的完整性和集群的容错能力.其次,设计了一种基于历史记录的响应时间预测方法,它根据服务器节点的数量、性能参数和运行时间的历史信息准确估计程序的响应时间,相对误差大都在6%以下.最后,通过选择性地关闭部分节点以达到最小化能耗,同时保证应用程序的实时性能.文中证明了该优化问题是NP-hard问题,并提出了一种启发式的节点关闭策略.实验结果表明,在节点关闭策略下MapReduce应用的实时性得以保证,同时降低了大量的能耗.

长庆油田水平井体积压裂工具发展浅析

长庆油田致密油资源丰富,水平井钻井及体积压裂工艺是主要开发方式,而体积压裂工具是工艺实现的关键。通过对前期水平井分段改造管柱及配套工具对比分析,结合体积压裂工艺在作业排量、多簇射孔方式等方面对工具的要求,重点介绍了水力喷射分段多簇体积压裂工具、大通径快钻桥塞压裂工具和可开关套管滑套压裂工具。结果表明,在139.7mm套管固井完井条件下,当施工总排量低于8m3/min时,水力喷射分段多簇体积压裂工具具有操作简单、作业成本低的优点,成为长庆油田水平井体积压裂主体工具,已规模应用505口油田水平井;当施工排量超过8m3/min时,则采用大通径快钻桥塞压裂工具,该工具压后无需钻磨,可直接放喷、投产,已在长庆油田应用井数42口;而可开关套管滑套压裂工具不仅可以满足大排量压裂改造,还考虑了后期分层测试以及找水、堵水、重复改造等需要,将是最具有发展潜力的工具,它代表着体积压裂工具的发展方向。

水平井固井预置滑套多级分段压裂完井技术

针对胜利油田薄互层低渗透等致密砂岩油藏及页岩油气的地质特点和非常规压裂改造的需要,研发了水平井套管固井预置滑套多级分段压裂完井技术。该技术具有压裂级数不受限制、管柱保持统一通径可满足大排量、大规模网缝压裂的需要,后期可选择性开关滑套实现生产控制或重复压裂等特点。室内模拟试验结果表明,预置可开关滑套在模拟固井状态下开启和关闭可靠,密封压力达70 MPa,能够满足现场需求。

可控溶剂体系及其在化学反应和分离中的应用

CO2诱导的可开关溶剂(switchable solvents)和有机物-水可调控溶剂(organic aqueous tunable sol-vents)是近年来发展的两类新型的较绿色溶剂体系.这两类溶剂均使用CO2作为可逆"开关",通入CO2使体系的物理化学性质或相数发生变化,除去CO2后体系恢复到原来的状态.因此,这些溶剂体系被称之为可控溶剂体系.本文在介绍可控溶剂体系类型的基础上,重点综述了可控溶剂体系的研究进展和存在的问题,以及可控溶剂体系在大豆油的提取、藻类中碳氢化合物的提取、烯烃氢甲酰化反应和酶催化反应中的应用,并提出了可控溶剂体系需要进一步研究的若干重要问题.从总体上看,使用可控溶剂体系,可以减少反应过程中有机溶剂的用量,并在温和条件下实现溶剂极性、水溶性和体系相数的显著、可逆变化,因此可使化合物的合成、纯化以及均相催化剂的回收等过程变得更加简便、高效.