1 中国科学院上海微系统与信息技术研究所 新能源中心, 上海 201800
2 中国科学院大学, 北京 100049
3 中国科学院大学 材料与光电研究中心, 北京 100049
基于COMSOL软件的光学模块和半导体模块, 从球缺比例、直径、正电极接触面积三个几何设计方面对球硅电池进行了仿真分析; 通过对比反向饱和电流密度和理想因子, 发现球硅半径越小、球缺比例越小、正电极相对接触面积越大, 电池的电学特性越好; 分析了不同直径球硅电池的几何特征与其光电参数之间的关联性, 发现其与传统平面硅太阳电池存在显著差异。研究结果可为制作高效率低成本柔性球硅太阳电池提供理论指导。
球硅太阳电池 几何设计 二极管模型 能量转换效率 spherical silicon solar cell geometric design diode model energy conversion efficiency COMSOL COMSOL
1 中国科学院长春光学精密机械与物理研究所，吉林 长春 130033
2 中国科学院大学，北京100049
3 中国第一汽车股份有限公司新能源开发院，吉林 长春 130011
为保证空间惯性传感器的正常在轨运行，在发射阶段需保证测试质量固定以避免与周围电容极板的接触碰撞；到达预定轨道后再重新捕获并以最小残余线速度将测试质量释放至精确位置，保持自由悬浮状态。测试质量的捕获定位对驱动器提出高精度的要求。本文针对在太空中捕获定位释放测试质量所用的压电直线驱动器进行了设计定制与性能测试。试验结果表明：该定制的压电驱动器最小步长小于1 nm，但步长稳定性误差较大；150 V工作电压条件最大驱动力达72 N；单步行进驱动力稳定；夹持测试质量过程中，驱动力稳定，稳定性偏差为0.16%。满足捕获、定位、释放机构的使用需求。
精密驱动 尺蠖运动 压电驱动器 驱动力 位移分辨率 precision actuation inchworm motion piezoelectric actuator driving force displacement resolution
1 鲁东大学物理与光电工程学院, 山东 烟台 264025
2 北京魔技纳米科技有限公司, 北京 102208
为了提高激光并行加工中多焦点阵列的均匀度及可操控性,基于物镜聚焦系统的矢量傅里叶变换特性,设计了一种矢量迭代优化相位算法。基于此算法,可以制备具有高均匀度的多焦点阵列,且阵列中每个焦点的空间位置可精确调控。数值模拟与实验结果表明,优化出的相位可以用来制备具有高均匀度的多焦点阵列。利用自主搭建的基于空间光调制器的飞秒激光加工系统,以金膜为例,验证了激光并行加工的可行性。实验结果表明,利用所提算法,可以实现具有任意排列结构的多焦点阵列的并行激光加工。利用动态加载相位图的方式,可以实现动态扫描加工。
激光技术 激光并行加工 光束整形 空间光调制器 计算全息 光学学报
2020, 40(10): 1014004
1 聊城大学 物理科学与信息工程学院，山东 聊城 252059
2 山东省光通信科学与技术重点实验室，山东 聊城 252059
3 中国科学院大学，北京 100049
为了探索硼磷酸钠(Na5[B2P3O13]，NBP)晶体可能具有的功能特性，发展适用不同光谱范围的硼磷酸盐材料，对其紫外-远红外光谱以及拉曼光谱进行了研究。实验测量了室温下NBP晶体在200~2 000 nm的紫外-可见-近红外透射和反射光谱、50~4 000 cm-1远红外透射光谱以及拉曼光谱。首先根据光学常数间的关系，计算得到吸收系数、消光系数和折射率，并对计算得到的折射率采用Sellmeier方程进行拟合。然后分析由紫外到远红外的宽频透射光谱，最后对晶体的拉曼振动峰进行了指认。研究结果表明: 在200~2 000 nm波长范围内最大吸收系数为31 cm-1，消光系数数量级为10-6，折射率在156~180之间，得到Sellmeier方程。在105~120 THz 和150~375 THz频率范围内晶体透射率大于80%，在15~71 THz的声子吸收带的透射率几乎为零。晶体可作为某些波段的光学窗口材料或者特定波段的滤波器。
硼磷酸钠晶体 光学性质 紫外-远红外光谱 拉曼光谱 Sellmeier方程 Na5[B2P3O13] crystal optical properties ultraviolet to far-infrared spectra Raman spectra sellmeier equation
1 中国海洋大学 工程学院机电工程系, 山东 青岛 266000
2 青岛鼎信通讯股份有限公司, 山东 青岛 266024
激光表面淬火技术具有高效、高质量、绿色环保的优点, 广泛应用于工业生产之中。为避免相邻两道激光之间回火区域的特性对淬火质量的影响, 利用有限元仿真分析的方法对H13钢高温回火区特性进行分析, 找出激光扫描速度、光斑大小、激光功率以及相邻两道激光的搭接率对高温回火区特性的影响。研究表明, 硬化层有效深度由二次淬火区深度决定, 二次淬火区和硬化层宽度随着激光功率、搭接率的增加而增加, 与光斑直径、光斑扫描速度呈相反趋势变化。通过实验对分析的结论进行了验证, 结果表明, 分析得到的数据和实验得到的数据变化趋势相同, 在边界条件比较精确的条件下, 可以用数值模拟的方法分析工件激光表面淬火工艺。
激光技术 高温回火区几何特性 H13钢 数值模拟 激光表面淬火 实验验证 laser technology high temperature tempering zone geometric properti H13 steel numerical simulation laser surface quenching experimental verification
1 中国科学院上海微系统与信息技术研究所新能源技术中心, 上海 201800
2 中国科学院大学, 北京 100049
3 上海科技大学物质科学与技术学院, 上海 201210
选取单晶硅、多晶硅和模拟非晶硅封装太阳电池为研究对象, 研究了偏置光的辐照度和光谱分布等偏光光谱特性对太阳电池光谱响应的影响。太阳电池的光谱响应与偏置光有关, 随着偏置光辐照度增大, 长波段范围内的光谱响应增大, 太阳电池短路电流呈线性增大。偏置光的光谱分布对太阳电池的光谱响应也有影响, 光谱失配度越大, 光谱响应的差异越大。为了提高太阳电池光谱响应测量的准确性, 偏置光的辐照度和光谱分布应该尽量接近IEC标准。
探测器 太阳电池 光谱响应 滤光片 偏置光 标准测试 激光与光电子学进展
2017, 54(10): 100401
1 太原理工大学微纳系统研究中心，山西 太原 030024
2 太原理工大学新型传感器与智能控制教育部和山西省重点实验室，山西 太原 030024
3 太原理工大学新型传感器与智能控制教育部和山西省重点实验室，山西 太原
使用时域有限差分(FDTD)方法研究了基于SOI微环谐振腔结构的条形和脊型波导，探究了微环谐振腔应用于生物传感的理论。分析了结构的几何尺寸对生物传感器灵敏度的影响。通过分析条形和脊型波导的模场分布图，解释了条形波导的灵敏度明显高于脊型波导的原因，且随着波导宽度的增加其灵敏度系数的变化遵循相同的趋势。并且，当条形波导取得最高的灵敏度系数时，其横截面是方形的，然而脊型波导的最大灵敏度值对应的却是不完全对称的几何结构。当条形波导的横截面全对称时，灵敏度达到最大值172.3 nm/RIU。
条形和脊型波导 微环谐振腔 生物传感器 横截面 strip and rib waveguides microring resonator biosensor cross section
1 聊城大学物理科学与信息工程学院, 山东 聊城 252059
2 聊城大学山东省光通信科学与技术重点实验室, 山东 聊城 252059
在实验上研究了不同材料构成的一维窄带光子晶体带隙特性，采用电子束热蒸发技术，制备了一系列可见光范围内的窄带光子晶体反射镜。实验结果表明：高低折射率比值能够影响光子晶体对相应频率光的抑制能力。折射率比值恒定时，随周期数的增多，最大反射率增大，带隙宽度减小；对于折射率比值不同的光子晶体，折射率比值越小，带隙越窄，达到高反射率所需的周期数目越多。通过构建异质结构光子晶体，显著缩小了光子晶体带隙，并使其在短周期内实现了窄帯高反射率。
光学器件 光子晶体 电子束蒸发 光子禁带 异质结构 激光与光电子学进展
2015, 52(11): 112304
上海交通大学 电子信息与电气工程学院 TFT-LCD关键材料技术国家工程实验室, 上海 200240
基于聚合物绝缘材料和半导体材料, 采用溶液法旋涂工艺制作了有机薄膜晶体管(OTFT), 通过尝试不同旋涂速度、表面预处理、退火温度等条件来优化聚合物绝缘材料的制备工艺参数, 获得了良好的绝缘性的聚合物绝缘材料和器件特性。结果表明, 绝缘层旋涂速度过快、表面用氧等离子体处理时间过长和退火温度过低都会降低有机栅极绝缘层(OGI )的绝缘性和OTFT的器件特性。采用硅氧烷材料作为聚合物栅极绝缘层, 其溶液由硅氧烷单体和溶剂加丙二醇甲醚醋酸酯(PGMEA)混合而成。OGI的旋涂速度为1200r/min, 退火温度为140℃, 在旋涂有机半导体材料之前, 需在退火之后的硅氧烷表面进行短暂的氧离子灰化反应。得到的有机薄膜晶体管迁移率约为0.4cm2·V-1·s-1, 亚阈值摆幅降至约1.2V/dec, 开关比大于104, 并且当外加电场为1MV/cm时, 漏电流密度低于1.4×10-6A/cm2(Vds=-40V)。
硅氧烷 聚合物栅极绝缘层 有机薄膜晶体管 siloxane polymeric gate insulators organic thin-film transistor
