1 南京理工大学电子工程与光电技术学院，江苏 南京 210094
2 上海市计量测试技术研究院，上海 201203
干涉测试是一种高精度的表面形貌无损测量方法。通常情况下，单色光干涉测试以激光作为光源，采用缩小成像方案测量表面面形。宽带光干涉测试能够有效避免单色光干涉测试时的2π相位模糊问题，常与显微成像技术相结合，测量阶跃型结构的表面微观形貌。当阶跃型结构样品的横向尺寸较大时，宽带光显微测试需要采用拼接手段，降低了测量效率。本文提出了一种缩小成像的宽带光干涉仪，该仪器可用于大尺寸阶跃型表面的形貌测量，其工作波段为480~750 nm，采用1 inch探测器形成了47.60 mm×35.76 mm的测量视场。系统组成包括照明准直镜、干涉腔和成像镜。照明准直镜采用科勒照明方案，可以提供数值孔径NA=0.015、视场直径Φ=59.6 mm的均匀照明物方视场；干涉腔集合了Mirau型等光程干涉与Fizeau型无中心遮拦的优势，由倾斜1.5°的分光平板和倾斜3°的参考平板组成；成像镜与准直镜形成双远心成像光路，成像放大率为0.25×，在宽谱段范围内的畸变校正达到0.24%。采用构建完成的宽带光干涉仪测试了USAF1951分辨率板，系统分辨率可达14 lp/mm；测试了校准高度分别为7.805 μm和46.554 μm的台阶板，对阶跃型结构测量的高度偏差优于0.4%。
测量 形貌干涉测量 宽带光 大视场 光学设计 中国激光
2023, 50(18): 1804001
微纳尺度的微结构可调制光场，提高传感器的灵敏度，是新一代功能器件或传感器件中广泛使用的重要结构特征。包含微细加工在内的先进制造技术的快速发展，对多种型式微纳尺度微结构的无损测量技术提出了紧迫的需求。本文从多维视角论述了国内外行业发展中出现的微结构种类、型式，围绕具有高精度无损检测特质的光学显微技术，阐述了国内外仍在继续发展的微结构无损检测四种主流方法，分析了这些方法的技术特点、适用对象，给出了典型样品的检测结果，其中部分结果是首次发表。结果表明，暗场显微机器视觉法，是振幅型颗粒、凹坑、划痕等有害微结构的有效检测方法，可以实现大尺度样品的快速检测；共焦显微成像和低相干显微干涉法是“相位”型微结构的最佳检测方法，可以得到微结构的三维形貌；光谱反演-过焦扫描法与近红外显微干涉法，是应高深宽比微结构无损检测需求而发展起来的新方法，前者可以快速测得线宽和深度，后者可以测得物镜视场范围内高深宽比微结构的三维形貌，二者可以相互验证与补充。
Author Affiliations
Abstract
1 Physics Department, Shanghai University, Shanghai 200444, China
2 Shanghai Institute of Microsystem and Information Technology, Chinese Academy of Sciences, Shanghai 200050, China
3 School of Information Science and Technology, Shanghai Tech University, Shanghai 201210, China
4 Department of Microtechnology and Nanoscience, Chalmers University of Technology, 41296 Gothenburg, Sweden
5 National Laboratory for Infrared Physics, Shanghai Institute of Technical Physics, Chinese Academy of Sciences, Shanghai 200083, China
The ultrahigh vacuum scanning tunneling microscope (STM) was used to characterize the GaSb1–xBix films of a few nanometers thickness grown by the molecular beam epitaxy (MBE) on the GaSb buffer layer of 100 nm with the GaSb (100) substrates. The thickness of the GaSb1–xBix layers of the samples are 5 and 10 nm, respectively. For comparison, the GaSb buffer was also characterized and its STM image displays terraces whose surfaces are basically atomically flat and their roughness is generally less than 1 monolayer (ML). The surface of 5 nm GaSb1–xBix film reserves the same terraced morphology as the buffer layer. In contrast, the morphology of the 10 nm GaSb1–xBix film changes to the mound-like island structures with a height of a few MLs. The result implies the growth mode transition from the two-dimensional mode as displayed by the 5 nm film to the Stranski–Krastinov mode as displayed by the 10 nm film. The statistical analysis with the scanning tunneling spectroscopy (STS) measurements indicates that both the incorporation and the inhomogeneity of Bi atoms increase with the thickness of the GaSb1–xBix layer.
Journal of Semiconductors
2021, 42(9): 092101
1 邯郸学院 数理学院, 河北 邯郸 056005
2 河北大学 物理科学与技术学院, 河北 保定 071002
在氩气柱垂直撞击介质的系统中, 随峰值电压的增加, 在介质靶上依次产生弥散点、单环和同心三环沿面放电斑图。在这些斑图的演变过程中, 每一个电压周期内, 正放电数增加, 负放电数保持一个。利用高速摄像研究斑图的形成机制, 结果表明, 每种斑图正负放电都是流光机制,正负沿面放电在时间上叠加形成各种斑图; 在每一个电压周期内, 第一个正流光形成斑图的中心点, 最后一个正流光形成斑图的弥散背景, 其他正流光形成斑图的环; 每种斑图对应的负流光总是弥散的。通过分析外加电场、残余电荷和空气扩散的影响, 定性地讨论了正流光的传播特性。
等离子体 射流 高速摄像 斑图 流光 沿面放电 plasma jet fast photography patterns streamers surface discharge
Author Affiliations
Abstract
1 School of Science and Engineering, The Chinese University of Hong Kong, Shenzhen 518172, China
2 University of Chinese Academy of Sciences, Beijing 100049, China
3 Key Laboratory of Terahertz Solid-State Technology, Chinese Academy of Sciences, Shanghai Institute of Microsystem and Information Technology, CAS, Shanghai 200050, China
4 Key Laboratory for Photonic and Electronic Bandgap Materials, Ministry of Education, School of Physics and Electronic Engineering, Harbin Normal University, Harbin 150025, China
5 Department of Microtechnology and Nanoscience, Chalmers University of Technology, 41296 Gothenburg, Sweden
6 e-mail: shumin@mail.sim.ac.cn
7 e-mail: zhangzy@cuhk.edu.cn
Submicron-meter size GaAsBi disk resonators were fabricated with the GaAsBi/GaAs single-quantum-well (QW)-structure grown by molecular beam epitaxy. The GaAsBi/GaAs QW revealed very broad photoluminescence signals in the wavelength range of 1100–1400 nm at 300 K. The 750 nm diameter and 220 nm thick disk resonators were optically pumped and exhibited lasing characteristics with continuous wave operation at room temperature. To our knowledge, it is the first demonstration of a lasing wavelength longer than 1.3 μm with a maximum value of 1.4 μm in a GaAsBi/GaAs material system. The lasing wavelength spans about 130 nm by adjusting the disk diameter, covering almost the entire O band. The ultrasmall GaAsBi disk lasers may have great potential for highly dense on-chip integration with large tunability in the O band.
Photonics Research
2019, 7(5): 05000508
中国科学院上海微系统与信息技术研究所, 上海 200050
围绕锗基InAs量子点激光器, 开展了激光器腔面失效及再生的研究。研究并分析了灾变性光学镜面损伤产生的机理及其对激光器腔面的影响, 开展了腔面再生研究, 发展了一套创新性的腔面再生工艺并实现了失效的锗基InAs量子点激光器的再生。根据锗基InAs量子点激光器材料结构设计腐蚀工艺, 通过选择性腐蚀在激光器腔面制备出悬臂结构, 采用细针解理使悬臂结构自然解理, 获得新的激光器谐振腔面, 失效激光器重新工作。对比了激光器失效前和再生后的工作性能, 结果表明因灾变性光学镜面损伤而失效的锗基InAs量子点激光器获得全新的谐振腔面, 锗基激光器器件性能和失效前相当。
激光器 灾变性光学镜面损伤 选择性腐蚀 腔面再生 laser COD selective etching cavity recovering
1 许昌职业技术学院信息工程系, 河南 许昌 461000
2 许昌市耕新信息科学研究院, 河南 许昌 461000
3 成都理工大学 地球物理学院, 四川 成都610009
4 国家开放大学, 四川 成都 610051
提出一种基于高斯点特征的方法来解决红外背景下弱目标的探测问题。首先, 利用高斯斑点目标的对称特性构造高斯斑点特征响应函数, 利用该函数在红外单帧图像上提取高斯点特征响应图; 然后, 使用CFAR方法对响应图进行二值分割, 并对该图像进行形态学运算去除噪声干扰; 最后检测并定位目标, 输出目标在图像上的坐标。实验结果表明, 提出的方法比传统的滤波探测方法及文献提出的双边滤波算法对高斯斑点目标检测结果更好。
高斯点特征 红外弱目标探测 Gaussian point feature CFAR CFAR infrared small target detection
1 郑州信息科技职业学院, 河南 郑州 450046
2 许昌职业技术学院, 河南 许昌 461000
在二代Curvelet变换理论的基础上, 结合红外和可见光图像的成像源理以及物理特征, 为了更加有效地对图像像素点中信息质量进行测量, 提出了一种二代Curvelet算法用于红外与灰度可见光图像融合。算法中将第二代Curvelet变换域引入活度加权以对图像中像素点信息质量进行评定, 并将方向对比度以及活度加权对显著水平进行测量, 提出了用显著水平测量的方法对系数进行选择, 进而提取红外图像的目标特征以及灰度可见光图像中大量的背景特征信息。仿真结果表明, 该算法能够在保留原图像中重要信息的同时, 融合后的图像边缘细节更加清晰、边缘更加平滑。
二代Curvelet变换 图像像素点 图像融合 图像边缘 second generation Curvelet transform image pixels image fusion image edge
1 首都师范大学三维信息获取与应用教育部重点实验室, 北京 100048
2 首都师范大学空间信息技术教育部工程研究中心, 北京 100048
3 中国地震局地震预测研究所, 北京 100036
针对小光斑全波形机载激光雷达(LiDAR)波形数据高斯分解法的核心问题——高斯分量个数估计，提出一种高斯拐点匹配法。该算法用平面曲线离散点集拐点的快速查找算法检测波形数据中的拐点，计算过检测出的拐点及其右边第一个点的直线的斜率，根据斜率将所有检测出的拐点分为左、右拐点，一个左拐点与其邻近的一个右拐点组成一个高斯分量，据此可以确定波形数据中高斯分量个数。采用高斯拐点匹配法对模拟和实测波形数据进行分解，并与传统的脉冲检测方法(重心法和高斯脉冲拟合法)相比。结果表明，高斯拐点匹配法方法能极大地减小伪拐点的影响，快速、准确地检测并分解出波形数据中高斯分量，提高波形数据分解速度。同时其能分解出更多的高斯分量，从而提高点云密度。
遥感 机载激光雷达 波形分析 高斯分解 高斯拐点匹配法 全波形数据 激光与光电子学进展
2014, 51(10): 102801
1 首都师范大学三维信息获取与应用教育部重点实验室, 北京 100048
2 中国地震局地震预测研究所, 北京100036
为了达到机载激光雷达系统潜在的精度，需要对其整个系统进行严格的检校。在分析系统安置参数误差及其影响的基础上，建立起平行重叠航带之间差异分析模型。在平行重叠航带之间运用优化的迭代最近点(ICP)算法，通过配准过程，得到相邻重叠航带之间的刚体变换矩阵，再利用由外方位角元素和平移向量所组成的变换矩阵，实现平行重叠航带之间差异检测。将表达差异的转换参数运用到重叠条带误差分析模型中，推导系统安置参数偏差完成检校。试验结果通过与Tmatch软件检校过程进行对比分析，验证了这种方法的有效性。
激光光学 误差检校 ICP算法 转换参数 参数估计
