上海航天技术研究院上海无线电设备研究所，上海 200090
光学相控阵技术通过调节和控制光学天线阵元的相对相位，可实现高速灵活的定向辐射，逐渐发展成为非机械式光束控制的主流方案。其兼具功耗低、集成度高、体积小、质量轻等优点，可以同时控制多波束的收发，满足未来一对多激光通信的迫切发展需求。本文主要针对光学相控阵技术当前三种主流的技术方案在激光通信领域的应用现状进行阐述，对比给出了基于液晶、微机电系统和集成光波导平台的技术特点和应用优劣。最后针对光学相控阵技术在激光通信领域的未来发展，给出了笔者的一些思考与建议。
激光通信 光学相控阵 液晶 微机电系统 集成光波导 激光与光电子学进展
2024, 61(7): 0706003
1 南京市产品质量监督检验院(南京市质量发展与先进技术应用研究院), 江苏 南京 210019国家金银制品质量检验检测中心(南京), 江苏 南京 210019
2 江苏 南京 210019国家金银制品质量检验检测中心(南京), 江苏 南京 210019
电铸工艺黄金饰品金含量及其杂质元素含量测定主要采用火试金法和电感耦合等离子体发射光谱(ICP-AES)法, 然而这两种方法对于该类产品金含量的测试结果存在明显差异, 尤其是无氰电铸和有氰电铸两种不同工艺制备的黄金饰品。 研究了辉光放电质谱(GDMS)技术测定金样品26种杂质元素的含量, 显示GDMS仪器相对灵敏度因子(RSF)测试的杂质元素含量总体偏高, 其中16种元素的仪器RSF与校正RSF比值为0.96～1.90, 铜和铬元素仪器RSF与校正RSF比值差距较大分别是3.01和3.91, 能够满足金制品中杂质元素的含量测定。 通过对比GDMS法和国家标准火试金法和ICP-AES法对金含量测定结果, 发现GDMS法测定无氰电铸金饰品的金含量与火试金法和ICP-AES法测试的金含量结果相当; 而对于有氰电铸工艺制备的金饰品, GDMS法测定的金含量结果与火试金法测定结果一致, 却明显小于ICP-AES法测试的结果。 这表明GDMS法和火试金法适用于不同类型电铸工艺金饰品金含量的准确测定, 而ICP-AES法仅适用于无氰工艺电铸金饰品金含量的测定。 此外, 相比于现行国家标准ICP-AES法, GDMS法能够测试碳和氮元素。 研究发现采用GDMS测试有氰电铸工艺金饰品中碳、 氮、 钠、 钾元素的含量明显高于无氰电铸工艺金饰品, 进而能够推断黄金饰品的电铸工艺类型是否为有(无)氰工艺。
辉光放电质谱 非金属元素 轻金属 无氰电铸工艺 有氰电铸工艺 Glow discharge mass spectrometry Non-metallic elements Light metal Cyanide-free electroformed process Electroformed process with cyanide 光谱学与光谱分析
2023, 43(9): 2755
Author Affiliations
Abstract
1 School of Electronics and Information, Hangzhou Dianzi University, Hangzhou 310018, China
2 Tianjin Key Laboratory of Imaging and Sensing Microelectronic Technology, School of Microelectronics, Tianjin University, Tianjin 300072, China
3 Chongqing Optoelectronics Research Institute, Chongqing 400060, China
CMOS image sensors produced by the existing CMOS manufacturing process usually have difficulty achieving complete charge transfer owing to the introduction of potential barriers or Si/SiO2 interface state traps in the charge transfer path, which reduces the charge transfer efficiency and image quality. Until now, scholars have only considered mechanisms that limit charge transfer from the perspectives of potential barriers and spill back effect under high illumination condition. However, the existing models have thus far ignored the charge transfer limitation due to Si/SiO2 interface state traps in the transfer gate channel, particularly under low illumination. Therefore, this paper proposes, for the first time, an analytical model for quantifying the incomplete charge transfer caused by Si/SiO2 interface state traps in the transfer gate channel under low illumination. This model can predict the variation rules of the number of untransferred charges and charge transfer efficiency when the trap energy level follows Gaussian distribution, exponential distribution and measured distribution. The model was verified with technology computer-aided design simulations, and the results showed that the simulation results exhibit the consistency with the proposed model.
CMOS image sensor charge transfer interface state traps Journal of Semiconductors
2023, 44(11): 114104
北京信息科技大学 北京市传感器重点实验室, 北京 100101
该文给出了一种热振子式双轴微机电系统(MEMS)角速度陀螺的敏感机理。在给出双轴敏感原理、热振子的振动模态和陀螺效应的基础上, 对敏感结构内的温度场进行了计算。结果表明, 开机1.8 s后在敏感结构内形成了一个稳定的温度场; 当有角速度加载时, 热振子随着输入角速度而移动, 造成温度场偏移, 两个正交Y(X)方向上对称设置的两热线温差ΔTY(ΔTX)随着输入角速度ax(ay)的加大呈现线性增长, x、y轴平均温度灵敏度为121 mK/(°)/s; 根据输入-输出ωx-VYout和ωy-VXout特性曲线得到数学模型, 从而揭示了敏感机理, x、y轴平均灵敏度为0.091 mV/(°)/s, 平均非线性度为1.86%, 平均交叉耦合为2.3%。该文为优化结构奠定了实用理论基础。
热振子 微机械 陀螺效应 双轴 交叉耦合 敏感机理 数学模型 thermal oscillator micromechanics gyroscopic effect biaxial cross-coupling sensitive mechanism mathematical model
北京信息科技大学 北京市传感器重点实验室, 北京 100101
该文提出了一种高灵敏度的热膨胀陀螺, 并对其敏感机理进行了研究。通过COMSOL创建了该结构的二维模型, 并对其进行了有限元分析。结果表明, 输入功率为5 mW, 输入角速度范围为-1 000~1 000 (°)/s时, 提出的热膨胀陀螺温度灵敏度为2.12 mK·［(°)/s］-1, 具有陀螺效应,且热膨胀陀螺灵敏度为1.98 mV·［(°)/s］-1, 非线性度为7.64%。与之前的结构相比, 陀螺灵敏度有提高。该高灵敏度热膨胀陀螺具有抗冲击能力强, 制作成本低, 工艺简单及可靠性高等优点, 可用于航天、消费电子及**等领域。
热膨胀陀螺 微机械 单轴 敏感机理 数学模型 thermal expansion micromechanics single axis sensitive mechanism mathematical model
北京信息科技大学 北京市传感器重点实验室, 北京 100192
该文提出了一种单轴微机电系统(MEMS)热膨胀流陀螺的基本结构, 并揭示了其敏感机理。通过有限元法, 利用COMSOL Multiphysics建立了陀螺的三维模型, 在有无角速度时对陀螺敏感元件的温度场和等温线变化情况进行计算。结果表明, 单轴MEMS热膨胀流陀螺具有陀螺效应, 输入角速度为［-1 080 (°)/s,1 080 (°)/s］, 陀螺的结构灵敏度为0.053 9 K/［(°)·s-1］, 非线性度为14.13%。
热膨胀流陀螺仪 微机电系统(MEMS) 有限元分析 三维模型 thermal expansion flow gyroscope MEMS COMSOL COMSOL finite element analysis three-dimensional model
北京信息科技大学 北京市传感器重点实验室, 北京 100101
该文揭示了一种动热源摆式单轴微机电系统(MEMS)热加速度计的敏感机理。在给出敏感结构原理的基础上, 通过建立二维物理研究模型、划分网格、加载加速度等方法对敏感结构内的温度场进行了计算。结果表明, 开机1.8 s后在敏感结构内形成了一个稳定的以动热源为中心的温度场; 输入加速度a时, 动热源沿着加速度方向偏移, 温度场随之偏移, 敏感轴方向上对称设置的两个热线温差ΔTX随着输入加速度a的加大而呈线性增长, 温度灵敏度为7.1×10-2 mK/g。根据输入-输出(a-VXOUT)特性曲线给出数学模型, 得到该加速度计灵敏度为0.5 V/g, 非线性度为2.8%, 从而揭示了敏感机理。
热气体加速度计 微机械 动热源 单轴 敏感机理 数学模型 thermal gas accelerometer micromechanics dynamic heat source single axis sensing mechanism mathematical model
1 西安工业大学 兵器科学与技术学院 陕西省薄膜技术与光学检测重点实验室, 陕西 西安 710021
2 西安工业大学 光电工程学院 陕西省薄膜技术与光学检测重点实验室, 陕西 西安 710021
多通道窄带滤光片在多光谱成像领域具有重要应用, 各通道中心波长、通带半高宽、截止带深度等指标是评价滤光片光学性能的重要参数, 准确测试窄带滤光片的光谱特性对镀膜工艺及多光谱成像应用具有重要意义。针对多通道窄带滤光片光谱特性测试过程中存在的光谱串扰问题进行了分析, 提出了基于显微镜和光纤光谱仪的多通道窄带滤光片光谱特性测试方法, 介绍了测试原理和装置; 研究了光谱分辨率对测试结果的影响规律, 采用微分算子五点修正法对原始数据修正, 并对修正前后的误差进行分析。文章解决了在多通道滤光片测试过程中存在的光谱串扰和光谱分辨率等问题, 光谱修正结果可用于指导滤光片的生产以及为光谱成像提供准确的光谱信息。
薄膜光学 多通道窄带滤光片 光谱串扰 光谱分辨率 film optics multi-narrow bandpass filter spectral crosstalk
1 西安工业大学兵器科学与技术学院，陕西 西安 710021
2 西安工业大学光电工程学院陕西省薄膜技术与光学检测重点实验室，陕西 西安 710021
Ge基光电探测器具有独特的通信带宽响应特性和良好的CMOS工艺兼容性，在光电探测方面具有广阔的应用前景。但目前商用探测器的响应波段普遍局限在某一波段，难以满足多波段融合、小型化的探测需求。因此，通过在多层石墨烯和N型Ge之间引入薄的SiO2界面层，制备了基于石墨烯金属-绝缘层-半导体（MIS）结的光电探测器，分析了SiO2的厚度以及石墨烯层数对MIS结器件性能的影响，并测试了器件的光谱响应范围、电流-电压曲线、响应度、开关比等光电特性。结果表明，该器件在254~2200 nm波段内均有响应，在980 nm处的响应度和开关比达到峰值，分别为78.36 mA/W和1.74103，上升时间和下降时间分别为1 ms和3 ms。
探测器 石墨烯 Ge基光电探测器 宽波段 红外光电探测器 激光与光电子学进展
2022, 59(19): 1904001
