1 山东大学晶体材料国家重点实验室，济南 250100
2 国科光电科技有限责任公司，北京 100094
3 山东省工业技术研究院，济南 250100
倍半氧化物具有优异的热学性能、稳定的物化性能、低的最大声子能量和强的晶体场，是理想的高功率、大能量激光基质材料。倍半氧化物具有超高熔点，因此其高质量、大尺寸的晶体制备极其困难，研究人员对此进行了长期的研究探索。近年激光技术发展对高品质倍半氧化物单晶的迫切需求促使相关晶体的生长技术取得了突破。本文在简单介绍倍半氧化物性能与结构的基础上，详细综述了Lu2O3、Sc2O3、Y2O3倍半氧化物晶体的生长方法及缺陷种类，系统总结了稀土离子掺杂的倍半氧化物在1~3 μm波段内的激光性能，最后对其未来的研究与发展方向进行了展望。
倍半氧化物 激光基质材料 晶体生长 晶体缺陷 激光性能 sesquioxide host material for laser crystal growth crystal defect laser performance Lu2O3 Lu2O3 Sc2O3 Sc2O3 Y2O3 Y2O3
阮景 1,2,3杨金山 1,2,*闫静怡 1,2,4游潇 1,2,4[ ... ]董绍明 1,2,5,*
1 1. 中国科学院 上海硅酸盐研究所, 高性能陶瓷和超微结构国家重点实验室, 上海 200050
2 2. 中国科学院 上海硅酸盐研究所, 结构陶瓷及复合材料工程研究中心, 上海 201899
3 3. 上海科技大学 物质科学与技术学院, 上海 201210
4 4. 中国科学院大学, 北京 100039
5 5. 中国科学院大学 材料科学与光电工程中心, 北京 100049
碳化硅纳米线具有优异的电磁吸收性能, 三维网络结构可以更好地使电磁波在空间内被多次反射和吸收。通过抽滤的方法制备得到体积分数20%交错排列的碳化硅纳米线网络预制体。然后采用化学气相渗透工艺制备热解炭界面和碳化硅基体, 并通过化学气相渗透和前驱体浸渍热解工艺得到致密的SiCNWs/SiC陶瓷基复合材料。甲烷和三氯甲基硅烷分别是热解炭和碳化硅的前驱体, 随着热解碳质量分数从21.3%增加到29.5%, 多孔SiCNWs预制体电磁屏蔽效率均值在8~12 GHz (X)波段从9.2 dB增加到64.1 dB。质量增重13%的热解碳界面修饰的SiCNWs/SiC陶瓷基复合材料在X波段平均电磁屏蔽效率达到37.8 dB电磁屏蔽性能。结果显示, SiCNWs/SiC陶瓷基复合材料在新一代**电磁屏蔽材料中具有潜在应用前景。
碳化硅纳米线 电磁屏蔽 陶瓷基复合材料 热解碳 SiC基体 SiC nanowire electromagnetic interference shielding ceramic matrix composite PyC deposition SiC matrix 阮景 1,2,3杨金山 1,2,*闫静怡 1,2,4游潇 1,2,4[ ... ]董绍明 1,2,5,*
1 1.中国科学院 上海硅酸盐研究所 高性能陶瓷和超微结构国家重点实验室, 上海 200050
2 2.中国科学院 上海硅酸盐研究所 结构陶瓷及复合材料工程研究中心, 上海 201899
3 3.上海科技大学 物质学院, 上海 201210
4 4.中国科学院大学, 北京 100039
5 5.中国科学院大学 材料科学与光电工程中心, 北京 100049
构建多孔碳化硅纳米线(SiCNWs)网络并控制化学气相渗透(CVI)过程,可设计并获得轻质、高强度和低导热率SiC复合材料。首先将SiCNWs和聚乙烯醇(PVA)混合,制备具有最佳体积分数(15.6%)和均匀孔隙结构的SiCNWs网络;通过控制CVI参数获得具有小而均匀孔隙结构的SiCNWs增强多孔SiC(SiCNWs/SiC)陶瓷基复合材料。SiC基体形貌受沉积参数(如温度和反应气体浓度)的影响,从球状颗粒向六棱锥颗粒形状转变。SiCNWs/SiC陶瓷基复合材料的孔隙率为38.9%时,强度达到(194.3±21.3) MPa,导热系数为(1.9 ± 0.1) W/(m∙K),显示出增韧效果,并具有低导热系数。
SiC基复合材料 碳化硅纳米线 CVI参数 孔隙率 热导率 SiC ceramic matrix composite silicon carbide nanowire CVI parameter porosity thermal conductivity
北京理工大学机械与车辆学院激光微纳制造实验室, 北京 100081
金属微细槽在电子、通信、航空航天、生物医学等领域有着广泛的应用。超快激光加工在100μm及以下尺寸的微细槽加工中具有较大的潜力。为了提高金属微细槽的加工精度和加工质量,减小槽壁斜度,采用空间整形飞秒激光加工的方法,应用空间光调制器将高斯光整形为矩形平顶光,在高温合金上进行微细槽加工实验。结果表明,空间整形飞秒激光加工微细槽的槽壁斜度相较于高斯光束的加工结果明显减小,加工质量明显提高。此外,采用该方法分别加工了宽度为10,20,150μm的深槽,结果显示,深槽槽壁截面未出现明显的热影响区域,说明该方法具有卓越的加工能力和极大的应用潜力。
激光技术 飞秒激光 空间整形 金属 微细槽
天津大学电气自动化与信息工程学院, 天津 300072
直接使用原始微表情序列对微表情进行识别的效果一般,且已有的算法往往利用单一的特征图而没有对多种特征图进行融合来识别微表情。针对这些问题,提出一种新的微表情识别算法,该算法对多种运动特征图进行特征提取之后再进行融合,以获得更准确的识别结果。所提算法利用卷积神经网络(CNN)和长短期记忆(LSTM)网络结合的深度学习框架。在CASMEII微表情数据库上对不同算法进行测试。实验结果表明,与其他识别算法相比,所提算法取得了更加优良的效果。
机器视觉 微表情识别 运动特征图 人脸关键点 光流 光学应变 激光与光电子学进展
2020, 57(14): 141504
1 中北大学仪器科学与动态测试教育部重点实验室, 山西 太原 030051
2 中北大学仪器与电子学院, 山西 太原 030051
3 中国人民武装警察部队指挥学院, 天津 300250
设计了一种基于Fano共振的等离子体折射率纳米传感器,传感器由带存根谐振腔的直波导耦合开口方环谐振器组成。使用有限元分析法研究了该传感器结构的传输特性,并分析了结构参数对系统传感特性的影响。计算结果表明该结构可以激发Fano共振,且共振峰的位置和线型可以通过改变关键参数进行调节。通过调整结构参数,该结构的灵敏度值可以达到1125.7 nm/RIU,品质因数为30.01。该结构在光学集成回路方面具有潜在的应用前景,尤其是在纳米生物传感器方面。
表面光学 表面等离子激元 有限元分析法 纳米传感器 Fano共振 波导 激光与光电子学进展
2020, 57(5): 052401
1 中北大学 仪器科学与动态测试教育部重点实验室, 太原 030051
2 浙江水利水电学院, 杭州 310018
为了实现结构紧凑、高透射率的解波分复用功能, 基于光子晶体的禁带特性, 提出了一种高效率的三通道解波分复用器。基于平面波展开法(PWE)分析了光子晶体的传播特性并给出了光子晶体能带图; 使用有限元分析法(FEM)对器件结构参数优化, 给出了不同端口的透射谱图。实验结果表明: 该器件可以实现1537.8 nm、1543.7 nm 和1548.7 nm等3个波长的波分解复用; 输出端口的透射率均达到90%以上, 且信道平均间隔仅为5.5 nm; 输出端口的平均信道串扰值为-27 dB; 该解波分复用器具有耦合效率高、波长选择性好、信道间隔小、信道串扰低、波长调节方法简单和易于集成等特点。
光子晶体 解波分复用器 环形谐振腔 photonic crystals wavelength division demultiplexer ring resonator
西安交通大学生命科学与技术学院生物医学信息工程教育部重点实验室, 陕西 西安710049
纳米金颗粒是近年研究最为广泛的纳米材料之一，它具有良好的生物相容性、化学稳定性以及独特的光学性质，在生物分子检测、诊断和治疗方面具有很大的发展潜力。尤其是纳米金显示出特殊的表面等离子体共振现象，导致了粒子表面产生强电磁场，并最终增强了诸如吸收和散射的辐射特性，其散射光强与粒子的尺寸和团聚状态有密切关系。而由于共振现象而产生的纳米金对光的强烈吸收并高效转换为热效应也被用于检测和治疗。此外，与纳米金尺寸相关的局域表面等离子体共振光学特性，能够在粒子附近产生很强的电磁场增强，从而构成表面增强拉曼散射的基础。纳米金在强光照射下也表现出良好的抗光漂白的荧光现象，其特有的荧光寿命也成为检测的一种有效手段。与其他荧光物质作用时，又表现出表面增强荧光特性以及荧光共振能量转移。综述中，在介绍纳米金这些特殊光学性质的基础上，回顾了其在生物分子检测方面的应用进展。
纳米金 光学性质 生物分子检测 gold nanoparticles optical properties bio-molecule detection
Author Affiliations
Abstract
School of Digital Media and Art Design, Hangzhou Dianzi University, Hangzhou 310018, China
A method based on the XYZLMS interim connection space is proposed to accurately acquire the multi-spectral images by digital still cameras. The XYZLMS values are firstly predicted from RGB values by polynomial model with local training samples and then spectral reflectance is constructed from XYZLMS values by pseudo-inverse method. An experiment is implemented for multi-spectral image acquisition based on a commercial digital still camera. The results indicate that multi-spectral images can be accurately acquired except the very dark colors.
330.1715 Color, rendering and metamerism 330.1730 Colorimetry 110.4234 Multispectral and hyperspectral imaging Chinese Optics Letters
2014, 12(11): 113302
1 School of Mechanical Engineering, Beijing Institute of Technology, Beijing 100081, China
2 Department of Electrical and Computer Engineering, Missouri University of Science and Technology, Rolla, MO 65409, USA
3 Department of Electrical Engineering, University of Nebraska-Lincoln, Lincoln, NE 68588-0511, USA
4 Department of Mechanical and Aerospace Engineering, Missouri University of Science and Technology, Rolla, MO 65409, USA
