Author Affiliations
Abstract
1 State Key Laboratory of Advanced Optical Communication Systems and Networks, Shanghai Key Laboratory of Navigation and Location Services, Shanghai Institute for Advanced Communication and Data Science, Department of Electronic Engineering, Shanghai Jiao Tong University, Shanghai 200240, China
2 SJTU-Pinghu Institute of Intelligent Optoelectronics, Pinghu 314200, China
3 State Grid Sichuan Electric Power Company Chengdu Xinjin Power Supply Branch, Xinjin 611430, China
Based on the wavelength transparency of the Butler matrix (BM) beamforming network, we demonstrate a multi-beam optical phased array (MOPA) with an emitting aperture composed of grating couplers at a 1.55 μm pitch for wavelength-assisted two-dimensional beam-steering. The device is capable of simultaneous multi-beam operation in a field of view (FOV) of 60° 8° in the phased-array scanning axis and the wavelength-tuning scanning axis, respectively. The typical beam divergence is about 4° on both axes. Using multiple linearly chirped lasers, multi-beam frequency-modulated continuous wave (FMCW) ranging is realized with an average ranging error of 4 cm. A C-shaped target is imaged for proof-of-concept 2D scanning and ranging.
Photonics Research
2024, 12(5): 912
1 之江实验室光纤传感研究中心，浙江 杭州 311100
2 电子科技大学光纤传感与通信教育部重点实验室，四川 成都 611731
3 浙江大学光电科学与工程学院，浙江 杭州 311100
拉曼分布式光纤温度传感（RDTS）系统因其长期稳定性成为最早商业化的光纤传感产品之一，尤其在油气勘探传感的巨大市场中占据半壁江山。数十年来其技术发展日新月异，本文简述了RDTS的基本原理，着重分析了近年来领域内优化和提升RDTS的方法，分别从系统结构、部件优化、解调方式和智能信号处理等方面系统性地总结了最新研究进展，并通过走访调研了RDTS的全球市场概况及其在各工程领域的典型应用，旨在为分布式温度传感技术的同仁提供有益的参考。
光纤传感 拉曼分布式温度传感 空间分辨率 信噪比 市场调研
1 湖南大学物理与微电子科学学院微纳光电器件及应用教育部重点实验室，湖南 长沙 410082
2 湖南大学粤港澳大湾区创新研究院，广东 广州 511300
液晶作为一种介于液态与结晶态之间的功能性软材料，可以同时表现出液体流动性和晶体的各向异性，被广泛应用于图像显示、集成光电子学、光通信等领域。近年来，由于液晶理论研究的深入及其加工技术的发展，液晶在几何相位、动态可调谐等光场调控方面的优势推动了光学器件的平面化、集成化、智能化和小型化。综述了液晶在光场调控方面的最新应用进展，具体讨论了其对光波振幅、相位、偏振等多维度参数的调控特性，进而探讨了液晶在多功能光学器件和光学加密系统中的应用。
光数据存储 液晶 光场调控 各向异性 几何相位 多功能 光学加密 中国激光
2023, 50(18): 1813006
强激光与粒子束
2022, 34(3): 031005
Author Affiliations
Abstract
1 State Key Laboratory of Digital Manufacturing Equipment and Technology, Huazhong University of Science and Technology, Wuhan, People’s Republic of China
2 Flexible Electronics Research Center, Huazhong University of Science and Technology, Wuhan, People’s Republic of China
Large, 3D curved electronics are a trend of the microelectronic industry due to their unique ability to conformally coexist with complex surfaces while retaining the electronic functions of 2D planar integrated circuit technologies. However, these curved electronics present great challenges to the fabrication processes. Here, we propose a reconfigurable, mask-free, conformal fabrication strategy with a robot-like system, called robotized ‘transfer-and-jet’ printing, to assemble diverse electronic devices on complex surfaces. This novel method is a ground-breaking advance with the unique capability to integrate rigid chips, flexible electronics, and conformal circuits on complex surfaces. Critically, each process, including transfer printing, inkjet printing, and plasma treating, are mask-free, digitalized, and programmable. The robotization techniques, including measurement, surface reconstruction and localization, and path programming, break through the fundamental constraints of 2D planar microfabrication in the context of geometric shape and size. The transfer printing begins with the laser lift-off of rigid chips or flexible electronics from donor substrates, which are then transferred onto a curved surface via a dexterous robotic palm. Then the robotic electrohydrodynamic printing directly writes submicrometer structures on the curved surface. Their permutation and combination allow versatile conformal microfabrication. Finally, robotized hybrid printing is utilized to successfully fabricate a conformal heater and antenna on a spherical surface and a flexible smart sensing skin on a winged model, where the curved circuit, flexible capacitive and piezoelectric sensor arrays, and rigid digital–analog conversion chips are assembled. Robotized hybrid printing is an innovative printing technology, enabling additive, noncontact and digital microfabrication for 3D curved electronics.
conformal printing curved electronics complex surfaces inkjet printing robotic fabrication International Journal of Extreme Manufacturing
2021, 3(4): 045101
广东电网有限责任公司广州供电局, 广东 广州 510410
电力能源发展与国家经济发展关系密切, 因此电网稳定、 安全地运行是人民稳定生活的保障。 而与稳定可靠的电网的运行有关的是变压器的绝缘水平, 因此始终注意电气设备的状况和运行非常重要。 而仅由纸绝缘产生的糠醛是目前用于评估电力变压器老化状况最常用的指标之一, 所以准确测量变压器油中糠醛含量具有重大意义。 拉曼光谱法可以实现对待测物的快速、 无损检测, 但受限于拉曼散射信号弱, 对油中老化特征物这种微量物质检测难度大。 表面增强拉曼光谱可以解决痕量物质检测的灵敏性问题, 使溶解在变压器油中的老化特征物得到快速、 无损地检测。 故将SERS应用到变压器油中糠醛的检测对于变压器运行状况的评估具有重要的意义。 围绕着变压器油中糠醛作为痕量物质检测灵敏度低的问题, 基于置换反应在TEM铜网上制备了微纳米结构的SERS基底, 以检测变压器油中的糠醛, 为高效, 准确地检测变压器油的老化水平提供一种快速、 有效的新技术。 选择了特定的实验材料, 在控制特定的实验条件下基于置换反应制备出微纳结构SERS基底, 经过电镜扫描对其表面形貌进行表征; 在不同位置进行拉曼检测得到特征拉曼峰峰强的变异系数仅为3.55%, 表明该基底的“热点”分布均匀和检测可重复性高; 定性分析了一定浓度梯度的变压器油中糠醛和背景噪声的拉曼光谱。 选择了1 702 cm-1的拉曼峰作为油中糠醛的特征拉曼峰。 定量分析中, 建立内标峰和1 702 cm-1处峰强比与变压器油中糠醛浓度的线性函数, 得到良好的线性关系。 使用3δ准则计算变压器油中糠醛在微纳结构SERS基底上的检测下限约为0.51 mg·L-1。 研究说明基于铜网置换反应的微纳结构SERS基底对于变压器油中糠醛具有更灵敏的检测。 这对于诊断电力变压器绝缘状况和维护电网稳定非常重要。
拉曼光谱 表面增强 变压器油 糠醛 微纳结构SERS基底 Raman spectroscopy Surface enhancement Transformer oil Furfural Micro-nano structure SERS substrate 光谱学与光谱分析
2021, 41(10): 3166
1 北京应用物理与计算数学研究所，北京 100094
2 北京大学 应用物理与技术研究中心 高能量密度物理数值模拟教育部重点实验室工学院，北京 100871
3 中国工程物理研究院 激光聚变研究中心，四川 绵阳 621900
4 中国工程物理研究院 上海激光等离子体研究所，上海 201800
5 中国矿业大学（北京），北京 100083
6 中国海洋大学 数学科学学院，山东 青岛 266100
7 安徽大学 物理与材料科学学院，合肥 230039
激光聚变有望一劳永逸地解决人类的能源问题，因而受到国际社会的普遍重视，一直是国际研究的前沿热点。目前实现激光惯性约束聚变所面临的最大科学障碍（属于内禀困难）是对内爆过程中高能量密度流体力学不稳定性引起的非线性流动的有效控制，对其研究涵盖高能量密度物理、等离子体物理、流体力学、计算科学、强冲击物理和高压原子物理等多个学科，同时还要具备大规模多物理多尺度多介质流动的数值模拟能力和高功率大型激光装置等研究条件。作为新兴研究课题，高能量密度非线性流动问题充满了各种新奇的现象亟待探索。此外，流体力学不稳定性及其引起的湍流混合，还是天体物理现象（如星系碰撞与合并、恒星演化、原始恒星的形成以及超新星爆炸）中的重要过程，涉及天体物理的一些核心研究内容。本文首先综述了高能量密度非线性流动研究的现状和进展，梳理了其中的挑战和机遇。然后介绍了传统中心点火激光聚变内爆过程发生的主要流体力学不稳定性，在大量分解和综合物理研究基础上，凝练出了目前制约美国国家点火装置（NIF）内爆性能的主要流体不稳定性问题。接下来，总结了国外激光聚变流体不稳定性实验物理的研究概况。最后，展示了内爆物理团队近些年在激光聚变内爆流体不稳定性基础性问题方面的主要研究进展。该团队一直从事激光聚变内爆非线性流动研究与控制，以及聚变靶物理研究与设计，注重理论探索和实验研究相结合，近年来在内爆重要流体力学不稳定性问题的解析理论、数值模拟和激光装置实验设计与数据分析等方面取得了一系列重要成果，有力地推动了该研究方向在国内的发展。
激光聚变 惯性约束聚变 流体力学不稳定性 高能量密度物理 非线性流动 辐射流体力学 内爆物理 laser fusion inertial confinement fusion hydrodynamic instability high-energy-density physics nonlinear flow radiation hydrodynamics implosion physics 强激光与粒子束
2021, 33(1): 012001
本文仿真计算了甲醇分子的拉曼光谱及其于银原子构成的表面增强拉曼光谱, 同时制备了一种置换获得的铜膜表面银纳米基底, 用于有效检测变压器油中溶解甲醇含量。基于此表面增强基底, 我们在浓度为1 mL/L的甲醇-变压器油溶液中原位检测到甲醇的拉曼信号, 此拉曼信号位置位于1032 cm-1处。本文的研究为今后进行更低浓度的油中溶解微量甲醇原位检测及定量分析提供参考。
密度泛函理论 表面增强拉曼 甲醇 变压器油老化 density functional theory surface-enhanced Raman methanol transformer aging
红外与激光工程
2020, 49(4): 0405003
