1 电子科技大学光电科学与工程学院，四川 成都 611731
2 新疆大学软件学院，新疆 乌鲁木齐 830091
作为一种新兴的非机械式波束控制技术，光学相控阵大大提高了系统的效率和稳定性，具有低质量、小尺寸、快速波束赋形和低功耗等优点，在多个领域得到了广泛的应用。本文从波束指向器的角度，综述了液晶空间光学相控阵技术在激光通信中的研究进展。根据激光通信系统对波束指向器的性能要求，从大口径、大角度、快速响应、多波束和偏转效率提升等多方面介绍了液晶光学相控阵领域的研究现状与最新进展，总结了液晶光学相控阵目前面临的问题及未来的发展趋势。
激光通信 光学相控阵 液晶 空间光调制器 激光与光电子学进展
2024, 61(7): 0706009
1 海军航空大学青岛校区, 山东 青岛 266000
2 海军航空大学航空基础学院, 山东 烟台 264000
舰载机着舰是一项具有强非线性、强耦合性、环境干扰复杂等特点的系统工程。舰载机故障状态下的自动着舰任务更是极具风险与挑战。针对舰载机着舰过程中执行器随机漂移故障、部分损伤故障所引起的控制系统性能恶化问题, 提出了一种基于扩张状态观测器(ESO)补偿的滑模容错控制方法。该方法通过ESO对系统的未建模动态、舰尾流扰动以及故障状态进行实时精确估计, 进而设计滑模控制律确保误差收敛, 采用高阶线性微分跟踪器(LTD)获取控制律所需的各阶微分信号。仿真结果表明, 所设计的方法具有良好的跟踪性能、抗干扰能力以及故障容错性能。
舰载机着舰 滑模控制 容错控制 扩张状态观测器 carrier aircraft landing sliding mode control fault-tolerant control extended state observer
1 国防科技大学前沿交叉学科学院，湖南 长沙 410073
2 新型纳米光电信息材料与器件湖南省重点实验室，湖南 长沙 410073
石墨烯是典型的二维原子晶体材料，具有极高的热导率，其以独特的电子-声子相互作用机制以及在微纳尺度热管理领域的应用潜力而备受瞩目。国内外针对石墨烯在不同温度下的热导率进行了大量的理论和实验研究，但如何准确测量电偏置作用下悬空石墨烯器件的热导率仍需进一步深入研究。本课题组成功制备了高质量的悬空石墨烯场效应晶体管，并基于拉曼光谱法研究了少层悬空石墨烯在不同电压下的热导率变化规律。实验结果显示：当偏置电压从0 V增加至1.5 V时，悬空石墨烯的最大温度变化范围为300~779 K，同时其热导率也发生了相应变化，介于2390~3000 W/（m·K）之间。本实验结果为研究悬空石墨烯纳米电子器件在实际应用场景中的热传导特性提供了实验数据参考。
光学器件 悬空石墨烯 场效应晶体管 热导率 拉曼光谱
1 清华大学精密仪器系精密测试技术及仪器国家重点实验室, 北京 100084
2 清华大学深圳国际研究生院先进制造学部, 广东 深圳 518055
距离测量作为几何量测量关键共性基础技术之一,在科学研究、高端装备制造及空间探测等领域有重要应用。新兴的双光梳绝对测距技术充分发挥了光学频率梳的时域超短脉冲和频域高分辨特性,能实现大范围、高精度、高测速的绝对距离测量。首先,在简要阐述双光梳基本原理的基础上,着重介绍了双光梳飞行时间法测距和相位法测距的研究进展;然后,介绍了双光梳测距技术的功能拓展、仪器化进程及应用实例;最后,对双光梳测距的发展进行了展望。
测量 绝对距离测量 双光梳 飞行时间法测距 相位法测距 仪器化及应用 中国激光
2021, 48(15): 1504002
1 沈阳航空航天大学机电工程学院, 辽宁 沈阳 110136
2 沈阳飞机设计研究所, 辽宁 沈阳 110035
为解决激光增材制造中由于温度分布不均匀而导致的成形件的变形、开裂等问题,本文提出了一种基于特征区域的分区扫描策略。利用ANSYS模拟了L型与T字型这两种特征区域的沉积制造过程,分析了不同扫描起点位置对特征区域温度场分布和基材节点热循环的影响,得到了这两种特征区域的最佳扫描起点位置。在此基础上,模拟了三种基于特征区域的跳转扫描顺序沉积成形件的过程,得到了不同跳转扫描顺序下成形件的温度与应力分布,并通过热电偶测温与基材翘曲变形实验对模拟结果进行验证,实验结果与模拟结果相吻合。研究结果表明,基于特征区域的最大跨距跳转扫描策略可使沉积制造过程中基材的温度分布更均匀,成形件应力与变形量更小,有利于提高成形件的尺寸精度。
激光技术 激光增材制造 特征区域 分区扫描 数值模拟 中国激光
2021, 48(10): 1002115
Author Affiliations
Abstract
1 State Key Laboratory of Precision Measurement Technology and Instruments, Department of Precision Instrument, Tsinghua University, Beijing 100084, China
2 Division of Advanced Manufacturing, Graduate School at Shenzhen, Tsinghua University, Shenzhen 518055, China
Precise and fast determination of position and orientation, which is normally achieved by distance and angle measurements, has broad applications in academia and industry. We propose a dynamic three-degree-of-freedom measurement technique based on dual-comb interferometry and a self-designed grating-corner-cube (GCC) combined sensor. Benefiting from its unique combination of diffraction and reflection characteristics, the absolute distance, pitch, and yaw of the GCC sensor can be determined simultaneously by resolving the phase spectra of the corresponding diffracted beams. We experimentally demonstrate that the method exhibits a ranging precision (Allan deviation) of 13.7 nm and an angular precision of 0.088 arcsec, alongside a 1 ms reaction time. The proposed technique is capable of precise and fast measurement of distances and two-dimensional angles over long stand-off distances. A system with such an overall performance may be potentially applied to space missions, including in tight formation-flying satellites, for spacecraft rendezvous and docking, and for antenna measurement as well as the precise manufacture of components including lithography machines and aircraft-manufacturing devices.
Photonics Research
2021, 9(2): 02000243
Author Affiliations
Abstract
1 National Engineering Research Center of Electromagnetic Radiation Control Materials, School of Electronic Science and Engineering, University of Electronic Science and Technology of China, Chengdu 611731, China
2 State Key Laboratory of Electronic Thin Films and Integrated Devices, University of Electronic Science and Technology of China, Chengdu 610054, China
3 Key Laboratory of Multi-Spectral Absorbing Materials and Structures of Ministry of Education, University of Electronic Science and Technology of China, Chengdu 610054, China
Emulating synaptic plasticity in an artificial neural network is crucial to mimic the basic functions of the human brain. In this work, we report a new optoelectronic resistive random access memory (ORRAM) in a three-layer vertical heterostructure of graphene/CdSe quantum dots (QDs)/graphene, which shows non-volatile multi-level optical memory under optical stimuli, giving rise to light-tunable synaptic behaviors. The optical non-volatile storage time is up to ~450 s. The device realizes the function of multi-level optical storage through the interlayer changes between graphene and QDs. This work highlights the feasibility for applying two-dimensional (2D) materials in ORRAM and optoelectronic synaptic devices towards artificial vision.
Journal of Semiconductors
2020, 41(7): 072906
大连理工大学精密与特种加工教育部重点实验室, 辽宁 大连 116024
为了解决激光自熔焊接时薄板焊缝易产生负余高的问题及满足高装配精度的要求，提出了激光填丝焊接(LWFW)工艺，开展了Hastelloy C-276屏蔽套材料的LWFW实验，研究了工艺参数对焊缝形貌的影响，分析了接头不同区域的显微组织、元素分布及显微硬度特征。结果表明，运用LWFW可以获得上下表面正余高可控的焊接接头，在优化工艺参数条件下可获得上下余高、接触角基本一致的焊缝形貌。焊缝晶粒细化明显，母材与熔化线交界处无明显热影响区，焊缝不同熔化区域元素分布均匀，没有明显的元素宏观偏析，但柱状枝晶区Mo元素存在显微偏析。接头不同熔化区域显微硬度分布均匀，硬度值与母材的基本相当。
激光技术 激光填丝焊接 焊缝成形 显微组织 激光与光电子学进展
2017, 54(3): 031404
1 大连理工大学 精密与特种加工教育部重点实验室，辽宁 大连 116024
2 大连理工大学 物理与光电工程学院，辽宁 大连 116024
基于透明电介质的烧蚀率计算模型，建立了飞秒激光烧蚀石英玻璃的微槽截面形状仿真模型，并通过烧蚀实验验证了模型的可靠性。利用所建模型分析了光斑半径、脉冲能量和扫描速度等参数对微槽截面形状的影响规律。研究表明，减小光斑半径、提高脉冲能量或降低扫描速度均可以提高微槽的槽深和侧壁角；微槽的槽宽随脉冲能量的提高或扫描速度的降低而增大，但随光斑半径的增大，其呈现先增大后减小的规律，在脉冲能量为4 μJ、扫描速度为0.2 mm/s的条件下，槽宽在光斑半径为13 μm时达到最大值8.13 μm。
飞秒激光 石英玻璃 仿真建模 烧蚀形状 femtosecond laser quartz glass simulation model ablation shape
大连理工大学精密与特种加工教育部重点实验室, 辽宁 大连 116024
为实现石英玻璃表面凹槽的飞秒激光精密减薄加工，采用线扫描-面减薄的工艺手段，研究脉冲能量对烧蚀线槽形貌的影响，并以此为基础开展不同烧蚀线重叠率δ 的单层凹槽减薄实验，通过激光共聚焦显微镜对凹槽的槽深、侧壁角和底面粗糙度等形貌特征进行观测和分析。研究表明，当40%≤ δ ≤80%时，随着δ 的增大，凹槽深度增大、侧壁角减小；当δ =40%时，凹槽的槽深、槽宽、侧壁角分别为14.56 μm、261.8 μm 和59.1°。凹槽底面粗糙度Ra和Rz 随δ 的增大而减小，当δ 为80%时分别达到最小值0.19 μm 和1.23 μm；平行于扫描速度方向的轮廓算数平均偏差Ra′和微观不平度十点高度Rz′随δ 的增大呈现先减小后增大的趋势，当δ 为80%时，Ra′≈Ra、Rz′≈Rz；轮廓三维均方根偏差Sq随δ 的增大逐渐减小，最小值为0.16 μm。
激光技术 飞秒激光 石英玻璃 烧蚀形貌 表面粗糙度
