北京工业大学造假论文的深入分析

optro · 发表于 2011-7-29 18:18:50

本帖最后由 optro 于 2011-7-29 18:20 编辑

北京工业大学造假论文的深入分析
杜普
2009年9月《中国激光》第36卷、第9期上，发表了北京工业大学激光工程研究院曹银花、刘友强、秦文斌、许春晓、王智勇等人写的《光束质量超过全固态激光器的千瓦直接半导体》论文。
第一、这篇论文概述
A．LD选择
单Bar条19芯、发光区100微米，双Bar条间距1.8毫米组成的二维面阵列；808nm120瓦两只、915nm160瓦两只、940nm160瓦两只、980nm160瓦两只，共1200瓦。
B．LD整形
LD准直后快轴BPP=0.7毫米毫弧度、慢轴BPP=99毫弧度，下来使用直角棱镜组将慢轴切割12等分，慢轴BPP=8.3毫米毫弧度，再用直角棱镜组快轴方向重组，这样快轴BPP=8.4毫米毫弧度、整形后输出光斑快轴方向长22毫米、慢轴长1.1毫米，传输100毫米毫，快轴基本不变，慢轴长2毫米。
C．波长合束
整形后的4个波长的LD进行波长合束，其中一路是用1/2玻片将偏正方向旋转90度；
D．偏振合束
最后，将两束多波长合束后的光束，总功率大于1050瓦，合并进入一个格兰棱镜完成偏正输出。
E．填充因子调整
快轴整形后8.4毫米毫弧度，经过波长合束和偏振合束后光束质量有所变差，最后是8.8毫米毫弧度；慢轴切割后是8.3毫米毫弧度，经过波长和偏振合束后，光束质量有所变差，但是作者在切割时候，将慢轴的填充因子提高了，改善了光束质量，最后得到的光束质量是慢轴BPP=7.3毫米毫弧度。
最终输出1050瓦、效率87.5%。
第二、这篇论文的三个核心数据
A．光束质量
这篇论文的LD整形后的光束质量比直径100微米、NA0.22的光纤输出的LD光还要好。
B．1050瓦输出功率和亮度
目前世界上光纤耦合输出的LD，亮度最高的仅JDSU、nLight两家公司提供的直径100微米、NA0.22的光纤输出100瓦，亮度是0.066瓦/（毫米*毫弧度）2，而这篇论文整形后LD光束的亮度是1.02瓦/（毫米*毫弧度）2，是世界最高先进水平的15.5倍。
C．高达87.5%的效率。
第三、这篇论文的支撑点是LD准直，快轴准直数据（BPP=0.7毫米毫弧度）开始就宣告这篇论文的彻底失败
这篇论文的核心是LD面阵列的准直，正是快轴BPP=0.7毫米毫弧度，慢轴BPP=99毫米毫弧度，才推导出这篇论文整形结果，快轴BPP=8.8毫米毫弧度，慢轴BPP=7.3毫米毫弧度。但是这篇论文的作者们万万没有想到，正是这个快轴BPP=0.7毫米毫弧度的准直，从开始就葬送了这篇论文。
A．快轴准直，BPP=0.7毫米毫弧度数据分析
快轴BPP=0.7毫米毫弧度这个数据是如何得到的、为什么？作者没有详细交待。分析如下：
LD快轴输出光束是单模光，980nm快轴光束，BPP=0.31毫米毫弧度，二维面阵列快轴极限BPP=0.62毫米毫弧度。
可算得这篇论文的快轴准直后光斑长约3.15毫米，束散全角β=0.89毫弧度，准直柱面镜焦距f=1.5167毫米。12等分切割、重组后，整形输出快轴光束长大于3.15*12=37.8毫米。而这篇论文报道的面阵列整形后输出光斑数据，快轴长22毫米，并给出一个图六，切割、重组的实际测量图形，这就是这篇论文造价的两个铁证。
第一个造假整形后输出光斑快轴方向长22毫米（实际是大于37.8毫米）。
第二个造假图六（以后会分析）。
B．慢轴准直，BPP=99毫米毫弧度分析（这个数据以后有用）
根据这个数据99毫米毫弧度，慢轴准直几乎达到极限，慢轴全角在9—10度之间；慢轴准直阵列焦距f在2.5mm左右，束散角在40毫弧度左右。
C．这篇论文的最大的亮点，整形后快轴BPP=8.4毫弧度，慢轴BPP=8.3毫米毫弧度不可能实现。
首先要达到这样的光束质量，必须采用快、慢轴准直，而商业现有型号的快、慢轴准直光学系统，一般效率在75%。这篇论文必须是定作。
其次、19芯Bar条切割是不能够采用12等分切割的，这样做，多达5个发光区几乎从中心将光斑切割，这样损耗很大，还破坏光束质量，北京工业大学的这些整形专家，似乎看不到这些。
第三点是这篇论文的整形彻底失败：
快轴光斑长度接近40毫米，所以在这个整形光学系统中，面阵列LD光从0.8毫米通光孔径进入棱镜系统，再从通光孔径0.8毫米棱镜输出，这中间的有效光程大于50毫米，慢轴光束从直径0.8毫米变成2.8毫米，这样损耗高达71.5%。反过来只有小于0.8毫弧度的光束能够穿过50毫米有效光程的棱镜，其余的光束在这个过程中被损耗了。
加上快慢轴准直和12等分切割，这篇论文的整形光学系统已经没有意义存在了，这篇论文的第一个亮点高亮度不存在了！第二个亮点1050瓦输出也不存在了！第三个亮点87.5%整形效率更不存在！
第四、面阵列“慢轴切割、快轴重徘 ”造假（第二个造假点）
A．二维面阵列的切割，我给出了图二所示的12等份切割方法模拟图；
．
B．图一是这篇论文中的图六，论文中说这是面阵列切割12分和重组后的光斑实测图。而这个图显然表示的是两个Bar条分别被切割8分（不是12分），重组后，再排列在一起的结果。
C．面阵列是不可能进行图一中所示的分割和重徘，这篇论文的图六造假了。

在一个二维面阵上对每个Bar条进行分别切割、重组（就像图一中所示的那样），首先需要从1.8毫米间距中将两个Bar条分割出来，垂直于Bar条的水平面，分别向两个方向相向切割反射。
这篇论文采用的直角整形棱镜组切割方法，这就要求棱镜的一半中按要求切割掉一部分。图三显示的是这篇论中的光学整形装置，图中的棱镜没有被切割，是完整的直角棱镜。其次，其中一个Bar条切割后的光束被面阵列挡住了，必须加长光路，这是无法承受的。
双Bar面阵整形后的光斑图只能是图二；北京工业大学学者们提供的图，是两个单Bar分割后的光斑图。北京工业大学教授们在这里造假了！
第五、一篇从头至尾不是错误就是造假的论文
A．LD选择的错误
这篇论文的整形目标，相当于将160瓦LD耦合进直径100微米、NA0.22的光纤中，是不适合选用二维面阵列LD。
B．LD准直就是一个错误错误，前面已经证明
C．LD切割、重组，12等分切割就是错误，这篇论文的图六就是造假图，输出光斑快轴长22毫米，就是造假数据。这些前面已经证明。
C．荒唐的LD填充因子调整
快轴整形以后，经过波长合束、偏振合束之后，光束质量从8.4毫米毫弧度，变成8.8毫米毫弧度，稍微变差一点。慢轴却变好了，从8.3毫米毫弧度变成7.3毫米毫弧度。
作者对于慢轴BPP为什么变好了，没有做出解释。在图六中出现的切割以后相邻光束，有一些相互重叠现象，作者们认为这种现象，是他们在慢轴切割的时候，调整了Bar慢轴方向的填充因子的结果，这是错误的。
实际上图六中出现的相邻光斑的部分重叠，是慢轴准之后，存在的束散角所致。
D．波长合束效率远小于荒唐的87.5%总效率
波长合束是通过三片截止膜片实现的，考虑到各个波长很接近，总透过率小于90%（以前有过说明，这里不再重复）。
快轴合束损耗：快轴束散全角在1毫弧度以内，要将四束光，合束进1毫弧度的发散角内，是很困难的，就高校的条件，几乎没有可能。合束后束散角增加一毫弧度，1毫米毫弧内的光强就损失了50%。
慢轴，不考虑角度的影响，原始0.8毫米的慢轴光斑，合束后的光斑从0.8增加为1毫米也是很难控制的，准直后的光斑增加为1毫米，目前高校的知识、手段几乎没有可能测量慢轴光斑的物理尺寸。损耗至少20%。
总损耗大约：0.9*0.5*0.8=36%
E．造假的偏振合束，也彻底摧毁了这篇荒唐的论文
这篇论文第一感觉就是在凑数据，当快轴长22毫米，慢轴长2毫米的两束光合束的时候，功率密度2386瓦/平方厘米，作者们还采用格兰棱镜偏振合束，这些作者的知识缺陷暴露无疑，采用方解石晶体制造的偏振分光镜，激光束打开没有多长时间，格兰棱镜就会被烧毁。
第六、这篇论文的启示
中国激光杂志是中国激光科研领域的最高刊物，这篇论文发表从2009年至今，应该是一篇有影响力的文章，在SCI上的被引用数量，应该在同一领域不低吧？这些作者或课题组，应该是国内有点名气的了，这篇论文还有一幅1000瓦高光束质量直接半导体激光器的样机图，据说还买了几台，这给了我们对中国激光一个什么启示？

dabaorabbit · 发表于 2011-7-29 19:55:30

呵呵，被雷到了~~~

iceplayer1 · 发表于 2011-7-29 20:41:30

《中国激光》这杂志影响因子连1都不到。。。国内真的没什么有含金量的期刊和中文文章。

optro · 发表于 2011-7-30 08:16:37

北京工业大学从事半导体激光整形、耦合的这些教授们的文章主要的亮点有三个：

第一、整形后功率1050千瓦；
第二、光束质量，快走方向Bpp=8.8毫米毫弧度，全角直径=35.2毫米毫弧度；慢轴BPP=7.3毫米毫弧度，全角28.2毫米毫弧度。1028 （毫米毫弧度）平方。
第三、总效率87.5%。

这篇论文，描述的方法是：
A。
使用波长980NM、940NM、915NM，160瓦，双Bar条组成的二维面阵列LD个两个，120瓦面阵列LD两个，总共1200瓦LD；
B。第一步
将各个LD分别整形，首先将LD阵列快、慢轴准直，快轴BPP=0.7毫米毫弧度；慢轴BPP=99毫米毫弧度；
接着在慢轴方向切割12等分，快轴方向重组，快轴BPP=8.4毫米毫弧度，慢轴BPP=8.3毫米毫弧度。切割重组使用两组直角棱镜阵列。
在切割时候又调整了快轴方向的填充因子。
C。第二步
将全部整形后的LD，分两组，分别进行四个波长合束，得到两束光；
D。第三步
将其中一束光用半波片，将光束偏振方向旋转90度；再将两束光通过格兰棱镜合成一束光。

北京工业大学的这个科研成果，超过目前全球LD耦合中亮度最大的商品16倍，这是一个超级世界先进水品的成果。
世界上最亮的半导体激光整形、耦合是100微米直径，NA0.22光纤输出100瓦，光束质量是1520（毫米毫弧度）平方，光束质量差于北京工业大学的这个成果。亮度差16倍。

如果北京工业大学的这个成果是真的，中国的激光技术就远超世界先进水平，中国的激光加工技术也会超过世界最好的水平，中国装备制造业也会站在世界前列。这个意义非凡！

我的这篇文中，就是从各个角度揭露这篇论文的造假和荒唐，我也真想我是错的，中国的科学技术能够早一点赶上世界水平。

弥勒 · 发表于 2011-7-30 08:32:10

liluplanet · 发表于 2011-7-30 09:03:26

提示: 作者被禁止或删除内容自动屏蔽

漂流四方 · 发表于 2011-7-30 09:11:06

知道国内的水平就行了，我们要努力的

optro · 发表于 2011-7-30 09:22:06

liluplanet 发表于 2011-7-30 09:03
我问过一个做偏振耦合的同学，两个单管的耦合效率不到95%

这个是您：
" optro( 409818355)
博学审问慎思明辨力行"

hzmy5 · 发表于 2011-7-30 12:10:23

是真的有这回事吗，去百度找一下看看

optro · 发表于 2011-8-1 10:16:35

北京大学的这篇论文，核心是LD的准直，他们没有详细说明，只是提供了一个数据快轴BPP=0.7毫米毫弧度，慢轴BPP=99号胡毫弧度；接下来他们对慢轴切割12分，在快轴方向重新组束，这样就达到了整形后快轴BPP=8.4毫米毫弧度，慢轴BPP=8.3毫米毫弧度。似乎万事大吉，天衣无缝。

但正是这个准直，彻底葬送了这篇论文！
快轴准直，快轴方向的光斑长3.1毫米，重组后长大于37.2毫米；这就暴露北京工业大学这篇论文的第一个数据造假；切割12份，每个棱镜的通光孔径0.8毫米，这样快轴光束从0.8毫米孔径中入射，经过至少80毫米几何长度传输，等效光程大于50毫米，再从0.8毫米通光孔径的棱镜输出，几乎损耗殆尽。这篇论文彻底失败！
这就成了这篇论文荒唐杜撰的铁证！

optro · 发表于 2011-8-1 10:16:47

北京大学的这篇论文，核心是LD的准直，他们没有详细说明，只是提供了一个数据快轴BPP=0.7毫米毫弧度，慢轴BPP=99号胡毫弧度；接下来他们对慢轴切割12分，在快轴方向重新组束，这样就达到了整形后快轴BPP=8.4毫米毫弧度，慢轴BPP=8.3毫米毫弧度。似乎万事大吉，天衣无缝。

但正是这个准直，彻底葬送了这篇论文！
快轴准直，快轴方向的光斑长3.1毫米，重组后长大于37.2毫米；这就暴露北京工业大学这篇论文的第一个数据造假；切割12份，每个棱镜的通光孔径0.8毫米，这样快轴光束从0.8毫米孔径中入射，经过至少80毫米几何长度传输，等效光程大于50毫米，再从0.8毫米通光孔径的棱镜输出，几乎损耗殆尽。这篇论文彻底失败！
这就成了这篇论文荒唐杜撰的铁证！

optro · 发表于 2011-8-1 16:53:42

这个论坛上有个怪事，这些所谓的激光界的能人，对于各个实验室的激光科研成果是深信不疑，对于实际的激光产品是坚决贬低。比如有位说30多毫米毫弧度，灯泵2000瓦。如果到实际国产的激光产品就齐声谴责。这群人，您们是不是“脑参”？

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