1 华中科技大学光学与电子信息学院，湖北 武汉 430074
2 湖北大学微电子学院，湖北 武汉 430062
3 江苏科技大学理学院，江苏 镇江 212003
获得13.5 nm极紫外光刻光源的主流方案为激光激发等离子体，即利用高功率、高重复频率、高光束质量的短脉冲CO2激光与液滴锡靶作用产生极紫外光。高功率CO2激光由振荡器产生的高重复频率CO2种子经多级放大产生，所以功率放大器是驱动光源系统的核心器件之一。建立了射频激励快轴流CO2激光放大器的六温度模型，可以模拟计算放大过程中稳态与瞬态的能量分布情况、光强变化情况、增益系数等。以此模型为适应度函数，采用遗传算法对自研射频激励快轴流CO2激光放大器的腔压和CO2、N2、He气体体积比进行全局优化，优化结果为80 mbar（1 bar=100 kPa）和V（CO2）∶V（N2）∶V（He）=12.2%∶15.3%∶72.5%。在波长10.6 μm种子光注入功率110 W的情况下，放大器的激光输出功率从2504 W 提高到3422 W，验证了该方法的可行性和有效性。
激光技术 极紫外 CO2激光放大 六温度模型 遗传算法
1 南京工业大学柔性电子（未来技术）学院，先进材料研究院，江苏省柔性电子重点实验室，江苏 南京 211816
2 西北工业大学柔性电子前沿科学中心（柔性电子研究院），陕西 西安 710072
3 南京邮电大学有机电子与信息显示国家重点实验室，江苏 南京 210023
钙钛矿发光二极管（PeLEDs）以其优异的光电性能和简单的制备工艺，成为柔性可穿戴电子产品及照明和显示领域的潜在候选者。然而，以高性能、高柔性和新兴应用为目标的柔性钙钛矿发光二极管（FPeLEDs）的发展仍面临许多挑战。本文主要介绍了近年来FPeLEDs领域的相关研究工作以及各功能层的优化方法，总结了目前该领域发展面临的主要问题，并对其未来的发展进行展望，有望为未来FPeLEDs在新兴领域中的开发应用提供系统的理解和有价值的启发。
钙钛矿 柔性钙钛矿发光二极管 柔性电子 高效 稳定性 光学学报
2023, 43(21): 2100001
为了解钢渣混合土基层材料在环境作用下的响应特性，分别以失水率、干缩应变、干缩系数和冻融质量损失率、冻融残留强度比为指标，开展了干缩和冻融循环试验研究。研究发现，随着钢渣占比的增加，钢渣混合土28 d干缩系数、冻融质量损失率均有所减小，冻融残留强度比先增后减，在钢渣占比50%（质量分数）时达到峰值961%，说明合适的钢渣占比既能抑制钢渣混合土的干缩，又赋予其较好的抗冻性能；随着水泥掺量的增加，28 d干缩系数、冻融残留强度比增加，冻融质量损失率减小，表明水泥掺量的增加不利于钢渣混合土的干缩性能但有利于其抗冻性能；土壤固化剂的掺入能改善钢渣混合土的干缩和抗冻性能。SEM分析表明，钢渣占比为50%、水泥掺量为5%配合比的钢渣混合土结构更紧密，8次冻融循环后整体性更好。通过对比不同基层材料的干缩系数和冻融残留强度比发现，钢渣混合土的干缩性能劣于水泥稳定碎石但优于水泥石灰稳定土，抗冻性达到甚至超过水泥稳定碎石。
基层材料 钢渣混合土 干缩性能 冻融循环 抗冻性能 微观结构 roadbase material steel slag mixed soil dry shrinkage performance freeze-thaw cycle frost resistance microstructure
1 中交绿建(厦门)科技有限公司，厦门 361000
2 福州大学土木工程学院，福州 350116
3 福州大学先进制造学院，晋江 362200
自行研发的纤维定位装置可较为精准地控制钢纤维的空间位置，基于此，研究了钢纤维埋置深度、直径和埋置角度对超高性能纤维增强混凝土(UHPFRC)中钢纤维拔出行为的影响。结果表明：随着钢纤维埋置深度增加，钢纤维最大拔出力、拔出功、最大拔出应力及钢纤维强度利用率均呈不断提高的趋势，而最大平均黏结强度却呈减小的趋势；随着钢纤维直径增加，钢纤维最大拔出力、拔出功和最大平均黏结强度相应增加，而钢纤维强度利用率和最大拔出应力均减小；随着钢纤维埋置角度增大，钢纤维最大拔出力和拔出功呈先上升后下降的趋势，分别在埋置角度为45°和30°时达到最大，而埋置角度为75°时，试件破坏模式表现为钢纤维拉断失效。
超高性能纤维增强混凝土 钢纤维 拉拔 埋置参数 界面性能 ultra-high performance fiber reinforced concrete steel fiber pull-out embedded parameter interface performance
1 福州大学土木工程学院，福州 350116
2 福州市建筑科学研究院有限公司，福州 350003
采用含有不同氯盐(NaCl、CaCl2和MgCl2)的拌合用水制备超高性能混凝土(UHPC)，通过线性极化法、交流阻抗法和循环极化法测试其内部钢筋钝化期内的电化学指标，研究了不同氯盐耦合作用下UHPC中钢筋致钝行为与演化规律。结果表明：3种不同氯盐体系下，UHPC中的钢筋均能钝化；UHPC基体电阻、钢筋钝化膜电阻和钢筋电荷转移电阻均随着水化龄期的发展而不断增大；相同Cl-浓度下，Ca盐引入一定程度上加大了钢筋腐蚀的可能性，而Mg盐引入一定程度上延缓了钢筋腐蚀进程；钢筋的点蚀敏感性随着Cl-浓度增大而增高；高Cl-浓度下，Na-Ca体系下钢筋的点蚀敏感性高于Na-Mg体系。
超高性能混凝土 氯盐 钢筋 线性极化 交流阻抗 循化极化 钝化行为 ultra-high performance concrete chloride salt steel bar linear polarization electrochemical impedance spectroscopy cyclic polarization passivation behavior
1 桂林电子科技大学光电工程学院，广西 桂林 541004
2 南瑞电力信息有限公司，江苏 南京 210000
3 广西光电信息处理重点实验室，广西 桂林 541004
结构的手性在自然界中普遍存在，通常表现为不能通过平移或旋转与其镜像结构重合的现象。因为光谱探测技术能够反映光和物质相互作用产生的丰富信息，所以利用光学方法检测手性特征成为了探测和鉴别手性物质的常用手段。手性超表面能够通过人工设计达到极大的圆二色性（CD），是物质检测和传感领域的研究热点。设计了一种可动态调控CD响应，同时实现高传感性能的太赫兹手性超表面。该超表面以柔性材料为基底，前后表面为四重旋转对称的J型金属结构。仿真结果表明：该手性超表面在0.760 THz处能够产生高达0.805的强CD值；通过二维方向等比例拉伸，CD峰从0.760 THz红移至0.650 THz附近，且能保持很高的CD信号；同时，其传感灵敏度高达327 GHz/RIU，且在相对拉伸形变量高达20%的拉伸过程中仍能较好地保持手性响应和传感性能。所设计的手性超表面在动态多功能器件、可穿戴传感器领域具有潜在的应用价值。
手性超表面 柔性材料 圆二色性 太赫兹传感 激光与光电子学进展
2023, 60(18): 1811019
1 南华大学机械工程学院，湖南 衡阳 421001
2 超快微纳米技术与激光先进制造湖南省重点实验室，湖南 衡阳 421001
3 湖南力方轧辊有限公司，湖南 衡阳 421681
4 湖南省高耐磨合金材料先进制造工程技术研究中心，湖南 衡阳 421681
为了改善55号钢在传统淬火过程中的不足，笔者采用连续高功率光纤激光器作为热源进行辐照，以期使55号钢表面获得更好的组织和更高的表面硬度。利用单一变量原则获得了不同功率下的激光重熔与激光淬火工艺参数，研究了两者对55号钢微观组织和硬度的影响。结果表明：激光重熔比激光淬火具有更好的硬化效果。在保证试样表面平整的前提下，淬火试样获得的表面硬度和硬化层深度分别为446~520 HV、621~709 μm，而重熔试样获得的表面硬度和硬化层深度分别为480~613 HV、709~813 μm。通过分析硬化层的微观组织、物相、元素组成，发现这主要归因于重熔试样的硬化层中具有比淬火试样更多的马氏体、更均匀致密的微观组织以及更少的未熔碳化物。本研究结果为55号钢表面激光硬化提供了参考。
激光技术 激光淬火 激光重熔 55号钢 硬度 微观组织 中国激光
2023, 50(16): 1602207
Author Affiliations
Abstract
1 Ningbo Institute of Northwestern Polytechnical University, Frontiers Science Center for Flexible Electronics (FSCFE), MIIT Key Laboratory of Flexible Electronics (KLoFE), Shaanxi Key Laboratory of Flexible Electronics (KLoFE), Institute of Flexible Electronics (IFE), Northwestern Polytechnical University, Xi'an 710072, China
2 The Key Laboratory of Information Fusion Technology, Ministry of Education, School of Automation, Northwestern Polytechnical University, Xi'an 710072, China
Optical cavity has long been critical for a variety of applications ranging from precise measurement to spectral analysis. A number of theories and methods have been successful in describing the optical response of a stratified optical cavity, while the inverse problem, especially the inverse design of a displacement sensitive cavity, remains a significant challenge due to the cost of computation and comprehensive performance requirements. This paper reports a novel inverse design methodology combining the characteristic matrix method, mixed-discrete variables optimization algorithm, and Monte Carlo method-based tolerance analysis. The material characteristics are indexed to enable the mixed-discrete variables optimization, which yields considerable speed and efficiency improvements. This method allows arbitrary response adjustment with technical feasibility and gives a glimpse into the analytical characterization of the optical response. Two entirely different light-displacement responses, including an asymmetric sawtooth-like response and a highly symmetric response, are dug out and experimentally achieved, which fully confirms the validity of the method. The compact Fabry-Perot cavities have a good balance between performance and feasibility, making them promising candidates for displacement transducers. More importantly, the proposed inverse design paves the way for a universal design of optical cavities, or even nanophotonic devices.
inverse design optical cavity displacement transducer mixed-discrete variables optimization stratified system Opto-Electronic Advances
2023, 6(3): 220018
1 暨南大学光子技术研究院广东省光纤传感与通信技术重点实验室，广东 广州 511443
2 暨南大学附属第一医院消化内科，广东 广州 510632
3 广东省人民医院广东省心血管病研究所，广东 广州510080
4 广州信筑医疗技术有限公司，广东 广州 510535
微循环功能是反映危重病人器官生理状态的关键指标，为确定后续治疗手段提供了重要依据。传统上采用显微镜等手段观察体表微循环状态，但仅能获得组织毛细血管的空间形态，获取的功能性信息有限，难以满足临床需求。针对肠道内微循环监测需求构建了小型化光纤光声内窥镜，将成像探头伸入活体小动物直肠内以旋转扫描的方式进行内窥成像。在扫描过程中通过逐点探测由激光脉冲在生物体内激发出的超声波，能够获得消化道内壁血管空间分布；基于动静脉血在光学吸收谱上的差异，采用双波长激发获得了血氧饱和度的空间分布。基于数小时的连续监测，发现小动物患脓毒症后直肠内壁血管结构与血氧饱和度均发生明显变化。实验结果表明，该技术能够以无创方式表征典型微循环疾病模型的功能性变化，为微循环的无创监测提供了一种新的技术途径。
生物医学 光声成像 光声内窥镜 超声传感器 光纤传感器 微循环障碍
