1 广西大学省部共建特色金属材料与组合结构全寿命安全国家重点实验室，广西 南宁 530004
2 广西大学机械工程学院激光智能制造与精密加工研究所，广西 南宁 530004
增材制造（AM）的零件若存在悬垂部件，则往往需要添加额外的支撑结构，这不仅会影响打印效率，而且拆除支撑也会引发新的问题。结构自支撑设计能使增材制造摆脱对支撑结构的依赖，现已成为国内外的研究热点。本文首先总结了增材制造结构自支撑设计的原理，接着综述了增材制造零件整体结构自支撑设计的研究进展以及增材制造填充结构自支撑设计的研究进展。其中，根据不同的结构优化方式，将增材制造零件整体结构自支撑设计进一步划分为基于连续体结构拓扑优化、离散结构拓扑优化和形状优化的结构自支撑设计，并分析了各类优化方法的优缺点。最后，讨论了提升计算效率以及提升结构性能的解决方案，并对未来的应用场景以及未来的研究重点进行了展望。
增材制造 结构优化 拓扑优化 填充结构 结构自支撑 中国激光
2024, 51(10): 1002307
1 江苏省智能光电器件与测控工程研究中心 盐城师范学院, 江苏 盐城 224007
2 东莞理工学院国际微电子学院, 广东 东莞 523000
3 金鉴科技有限公司, 广东 广州 511338
4 北京大学物理学院, 北京 100871
5 北京大学东莞光电研究院, 广东 东莞 523808
6 半导体所 鸿海研究院, 台湾 新北 236
7 上海应用技术大学, 上海 201418
本文通过分析目前显示器用的高均匀宽角度灯珠的光学要求，采用新型非朗伯（non-Lambertian）分布封装Micro-LED芯片，实现了宽光束、高均匀性的微型LED芯片光珠。分析了在不同封装倾角、封装高度、封装材料、封装支架材料、蓝宝石厚度和图案化蓝宝石衬底尺寸下，使用由不同封装材料（铜、钛、铝和银）和材料类型（完全反射和完全吸收）组成的支架模拟固定灯珠的光输出效率和出光角度的变化情况。研究发现通过调整材料、芯片和封装参数，可以得到一个、两个或三个光束，具有贴片灯珠的宽角度、高均匀性的远场光分布特性，满足当前LED和LCD的显示要求。
非朗伯分布 朗伯分布 显示 贴片灯珠 non-lambertian distribution lambertian distribution displays SMD lamp beads
1 中国科学院合肥物质科学研究院安徽光学精密机械研究所，安徽 合肥 230031
2 中国科学技术大学，安徽 合肥 230026
为满足海洋水色卫星遥感器在轨定标与真实性检验需求，研制了一套三通道同色散光路、同系统定标、同步观测的水体表观光学特性测量系统（WAOPAS）。WAOPAS的光谱范围覆盖350~900 nm，光谱分辨率优于3 nm，具备自动调节观测几何、自动增益积分时间、数据远程传输和自动预处理功能，可实现全天候无人值守观测。3台传感器采用相同的色散采集单元设计，使WAOPAS具有相同的光谱范围和采样间隔，分辨率最大差异为0.26 nm，保证了光谱测量匹配性。海面辐亮度、天空辐亮度及海面入射辐照度的快速同步多次采集，最小化了天空光变化和海面波动对测量精度的影响。辐亮度与辐照度采用同一定标系统、近同步定标方案，遥感反射比测量不确定度同步降低了0.34%~0.83%（比例系数K=1）。开展了与国际主流测量仪器的户外比对试验，结果验证了所研制系统的测量可行性。
海洋光学 表面之上法 遥感反射比 传感器
1 重庆大学光电工程学院光电技术及系统教育部重点实验室，重庆 400044
2 中国科学院重庆绿色智能技术研究院微纳制造与系统集成研究中心，重庆 400714
表面增强红外吸收光谱技术能够将红外光波高度局域在探测分子周围，极大增强光波与分子的相互作用，为实现微弱分子红外振动光谱信号的高灵敏探测提供了新思路。其中，二维材料极化激元由于具有高度局域化光场和低固有损耗等独特性质，为表面增强红外光谱提供了一种有效的方案。本文综述了二维材料极化激元增强红外光谱技术的研究进展：首先从不同材料体系出发介绍极化激元基本特性，论述极化激元与分子模式耦合机理；在此基础上总结二维材料极化激元增强红外光谱技术的几个重要研究方向，主要包括等离激元增强红外光谱技术、声子极化激元增强红外光谱技术和近场红外光谱增强技术；最后展望极化激元增强红外光谱技术未来可能的发展方向。
表面增强光谱 二维材料 等离激元 声子极化激元 红外光谱 激光与光电子学进展
2024, 61(3): 0330001
金丝楔形键合是一种通过超声振动和键合力协同作用来实现芯片与电路引出互连的技术。现今，此引线键合技术是微电子封装领域最重要、应用最广泛的技术之一。引线键合互连的质量是影响红外探测器组件可靠性和可信性的重要因素。基于红外探测器组件，对金丝楔形键合强度的多维影响因素进行探究。从键合焊盘质量和金丝楔焊焊点形貌对键合强度的影响入手，开展了超声功率、键合压力及键合时间对金丝楔形键合强度的影响研究。根据金丝楔焊原理及工艺过程，选取红外探测器组件进行强度影响规律试验及分析，指导实际金丝楔焊工艺，并对最佳工艺参数下的金丝键合拉力均匀性进行探究，验证了金丝楔形键合强度工艺一致性。
引线键合 楔形键合 超声键合 影响规律分析 wire bonding wedge bonding ultrasonic bonding analysis of influence law
Author Affiliations
Abstract
1 Centre for Technology in Water and Wastewater, School of Civil and Environmental Engineering, University of Technology Sydney, Sydney, NSW 2007, Australia
2 School of Minerals Processing and Bioengineering, Central South University, Changsha 410083, People’s Republic of China
3 School of Biology, Food and Environment Engineering, Hefei University, Hefei 230601, People’s Republic of China
4 School of Science, STEM College, RMIT University, Melbourne, VIC 3000, Australia
5 School of Chemical Engineering, University of New South Wales, Sydney, NSW 2052, Australia
Electro-upcycling of plastic waste into value-added chemicals/fuels is an attractive and sustainable way for plastic waste management. Recently, electrocatalytically converting polyethylene terephthalate (PET) into formate and hydrogen has aroused great interest, while developing low-cost catalysts with high efficiency and selectivity for the central ethylene glycol (PET monomer) oxidation reaction (EGOR) remains a challenge. Herein, a high-performance nickel sulfide catalyst for plastic waste electro-upcycling is designed by a cobalt and chloride co-doping strategy. Benefiting from the interconnected ultrathin nanosheet architecture, dual dopants induced up-shifting d band centre and facilitated in situ structural reconstruction, the Co and Cl co-doped Ni3S2 (Co, Cl-NiS) outperforms the single-doped and undoped analogues for EGOR. The self-evolved sulfide@oxyhydroxide heterostructure catalyzes EG-to-formate conversion with high Faradic efficiency (> 92%) and selectivity (> 91%) at high current densities (> 400 mA cm-2). Besides producing formate, the bifunctional Co, Cl-NiS-assisted PET hydrolysate electrolyzer can achieve a high hydrogen production rate of 50.26 mmol h-1 in 2 M KOH, at 1.7 V. This study not only demonstrates a dual-doping strategy to engineer cost-effective bifunctional catalysts for electrochemical conversion processes, but also provides a green and sustainable way for plastic waste upcycling and simultaneous energy-saving hydrogen production.
Nano-Micro Letters
2023, 15(1): 210
光子学报
2023, 52(10): 1052404
南京邮电大学 电子与光学工程学院，柔性电子（未来技术）学院，江苏 南京 210023
荧光玻璃陶瓷结合了荧光粉优异的发光性能和玻璃基质良好的热导率及热稳定性的特点，已在高功率白光LED乃至激光照明领域引起了广泛的关注。本文采用一种选择性激光（CO2激光器）烧结技术，制备了YAG∶Ce荧光玻璃陶瓷，并研究了其荧光发光性能以及构筑的白光LED的器件性能。与传统的重熔融或固相烧结方法不同，选择性激光烧结技术仅对局部加热且升/降温速率大，因此该方法具有节能和快速的特点。研究表明，选用适当的激光功率（24 W）、扫描速度（135 mm/s）和扫描间隔（9 μm）等参数，可制备出形貌较好的YAG∶Ce荧光玻璃陶瓷；经过630 ℃热处理1 h消除应力后，其呈现出Ce3+离子典型的4f→5d能级跃迁对应的宽带激发光谱（峰值为340 nm和455 nm）以及5d→4f能级跃迁对应的宽带发射光谱（峰值为570 nm），量子效率达82%；与450 nm蓝光LED芯片（3.11 V，0.30 A）组合后，可实现92 lm的白光输出，流明效率为98 lm/W，显色指数为69，色温为5 001 K，色坐标为（0.34，0.35）。以上结果表明，该方法在制备荧光玻璃陶瓷中具有重要的应用潜力。
荧光玻璃陶瓷 Ce3+掺杂 选择性激光烧结 白光发光二极管 glass ceramic phosphor Ce3+ doped selective laser sintering white light-emitting diodes
1 北京理工大学 光电学院 信息光子技术工业与信息化部重点实验室, 北京 100081
2 北京理工大学 光电学院《光学技术》编辑部, 北京 100081
3 北京理工大学 长三角研究院（嘉兴）, 嘉兴 314011
多天线干涉阵利用多个远端天线同时接收信号以提升探测灵敏度和角分辨率,其多路信号干涉合成的特性要求不同路之间高精度的时间同步。本文提出一种复用型分布式多路时间同步方法,利用单个数字延迟脉冲发生器对时间信号进行再生和分配,并设计了相应测量及控制算法,在精确测量多路光纤传输延时的同时,向多个远端天线分配稳定的时间信号。实验结果表明,系统在25km传输链路下具有ps级传输延时测量精度和优于20ps的时间信号分配精度。方案可同时支持本地回传信号数字化和远端数字化两种信号接收汇聚方案,在保证时间同步精度的同时有效降低了分布式同步系统的成本。
分布式探测 时间信号分配 延时测量 微波光子 distributed detection time signal distribution delay measurement microwave photonics
1 南京邮电大学 电子与光学工程学院、柔性电子学院，南京 210023
2 江苏省特种光纤材料与器件制备及应用工程研究中心，南京 210023
锂电池内部的应力和温度变化难以监测是影响电池安全运行的最大隐患，提出采用光纤布拉格光栅传感技术，在锂电池内部植入光栅对电池阳极的温度和应力变化信息进行实时采集，实现了对锂离子电池阳极的原位监测，建立了电信号与光学传感信号之间的联系。实验结果表明，锂电池工作循环中，锂离子的脱嵌和嵌入会引起温度变化，对应传感器波长偏移达100 pm，温度上升11.1 ℃；在排除温度因素的影响后，循环电流的跳变会引起阳极收缩，产生的应力使波长漂移达21.96 pm，约为18.3 με。此外，研究了不同充放电速率对电池的影响，10 mA电流比2.5 mA电流时温度提高了2.8倍，应力提高了4.4倍。所植入光栅监测系统既可以高精度地测量电化学反应引起的温度、应力变化，同时解调速度快，有利于实时、准确监测锂电池的热失控及形变鼓包故障，研究结果有望为锂电池的安全使用提供有效的实验依据。
锂电池 光纤布拉格光栅 温度 应力 原位监测 Lithium battery Fiber Bragg grating Temperature Stress In-situ monitoring
