红外与激光工程
2023, 52(11): 20230150
同济大学 物理科学与工程学院 精密光学工程技术研究所，先进微结构材料教育部重点实验室，上海市数字光学前沿科学研究基地，上海市全光谱高性能光学薄膜器件与 应用专业技术服务平台，上海200092
面向激光探测需求，创建了涵盖“光学设计-结构设计-元件制造-装调集成-性能评价和应用”的精密光机系统全环节研发平台。发展了“光学设计-结构设计-力热学设计”高效耦合的综合设计方法，建立了基于光机误差分解的精密装配集成方法，形成了透射光学系统定心装调、反射光学系统的高精度集成装配流程和技术，配备了光学系统波前和成像性能检测仪器，支撑了多种复杂功能的精密光机系统的研制。本文全面梳理了同济大学面向激光探测需求的精密光机系统和仪器研制方面的科研工作，针对我国“星光III”强激光装置的探测需求，研制了首套联合视频合成孔径雷达和扫描光学高温计的主被动复合诊断装置和辐射高温光学测量系统，共同为“星光III”开展超高压物态方程实验提供了技术支撑与诊断测试手段。面向海环境下目标与环境激光散射特性的测量需求，研制了发散光激光雷达散射截面测量装置和双功能平行光LRCS激光测量装置，实现了模拟海环境下标准散射体与海环境的激光散射特性的精确测量，为超低空激光雷达研制提供了数学模型和实验数据。
激光探测 光学系统 光机设计 装配集成 视频合成孔径雷达 扫描光学高温计 激光雷达散射截面测量 optical system optical mechanical design assembly and integration high power laser device video synthetic aperture radar (VISAR） scanning optical pyrometer (SOP） marine environment laser radar cross section (LRCS） measurement 光学 精密工程
2022, 30(21): 2737
同济大学精密光学工程技术研究所成立二十年来，以探索前沿科学问题、突破核心关键技术、服务国家重要应用为目标，形成了理论与模拟相结合、科学问题解决与关键技术突破相结合、基础研究与重要应用相结合的特色，形成了研究所的发展理念，打造了高水平研究平台，在X射线器件与系统、强激光薄膜与应用、光学纳米计量与测试、微纳光学与智能感知四个研究方向上取得了突出的研究成果，已成为高层次人才培养和高水平科学研究的重要基地。
光学 精密工程
2022, 30(21): 2555
1 宝鸡文理学院机械工程学院, 陕西 宝鸡 721016
2 陕西省机器人关键零部件先进制造与评估省市共建重点实验室, 陕西 宝鸡 721016
采用激光诱导共晶反应钎焊技术对Ti6Al4V和Inconel 718异种金属进行焊接,研究了不同热输入下制备的接头的微观组织和力学性能。结果表明:当热输入为48 J/mm时,铌中间层过度熔化,未能有效阻隔Ti6Al4V和Inconel 718的混合,接头中有大量的TixNiy金属间化合物生成,导致接头直接开裂;当热输入降低到40 J/mm时,全厚度未熔化铌中间层的存在成功阻碍了熔池中Ti6Al4V和Inconel 718的混合,并形成两个连接界面,即(Ti,Nb)熔化区界面和Nb/Inconel 718共晶反应钎焊界面,接头中未形成TixNiy金属间化合物且接头的抗拉强度达到了205 MPa;随着热输入进一步降低到34 J/mm时,低的Nb/Inconel 718界面温度导致共晶反应钎焊不能充分进行,形成了明显的未熔合缺陷,接头的抗拉强度仅为103 MPa。
激光技术 Ti6Al4V/Inconel 718异种金属 力学性能 热输入 激光诱导共晶反应钎焊
工业和信息化部电子第五研究所, 广州 510610
低频电噪声是表征电子器件质量和可靠性的敏感参数, 通过测试低频噪声, 可以快速、无损地实现光耦器件的可靠性评估。通过开展可靠性老化对光电耦合器低频噪声特性影响的试验研究, 提出基于低频段宽频带噪声参数的光电耦合器可靠性筛选方法, 并将可靠性筛选结果与点频噪声筛选方法结果进行对比分析。结果表明, 与点频噪声参数等现有方法相比, 宽频带噪声参数可以更灵敏和准确地表征器件可靠性, 同时计算简便, 基于宽频带噪声参数的光电耦合器可靠性筛选方法可以实现更为准确合理的可靠性分类筛选。
光电耦合器 低频噪声检测 可靠性筛选 宽带噪声 optoelectronic coupled device low-frequency noise detection reliability screening wideband noise
1 同济大学 先进微结构材料教育部重点实验室, 上海 200092
2 同济大学 物理科学与工程学院 精密光学工程技术研究所, 上海 200092
3 上海航天控制技术研究所, 上海 201109
基于超薄玻璃的嵌套式圆锥近似Wolter-I型聚焦望远镜采用环氧树脂胶作为镜片装配的关键粘结材料, 其微米级厚度的胶层粘结强度决定了望远镜的力学性能。文中研究了“超薄镜片-F131环氧树脂胶-石墨”组成的粘结结构在不同固化环境湿度、不同石墨表面粗糙度下的粘结强度。结果表明, 粘结强度随着环氧树脂固化湿度的增加而减小, 随着石墨表面粗糙度的增加而增加。进一步, 通过比较石墨表面层剥离面积比, 确定石墨表面层剥落是造成粘结结构失效的主要形式。最后, 引入B基准值作为粘结强度评价指标, 提高粘结性能评价的准确性和可靠性, 为望远镜装配提供了参考。
嵌套式望远镜 粘结结构 拉伸强度 B基准值 nested telescope bonding structure tensile strength B basis 红外与激光工程
2019, 48(2): 0218001
1 工业和信息化部电子第五研究所，广东广州 510610
2 浙江大立科技股份有限公司，浙江杭州 310053
数据采集系统的校准验证是准确测试评价红外焦平面阵列探测器性能指标的技术基础。在分析红外焦平面阵列探测器数据采集系统工作原理特点的基础上，提出了利用通用设备和红外焦平面阵列探测器测试系统对数据采集系统进行校准验证的方法。实际测试结果表明该方法有效可行，实现了数据采集系统的采集误差限、线性度、系统噪声、采集速率等关键指标的校准验证。
红外探测器 焦平面阵列 数据采集系统 校准验证 infrared detector focal plane array data acquisition system calibration
1 工业和信息化部电子第五研究所, 广州 510610
2 华南理工大学, 广州 510641
在宽的输入偏置电流范围条件下, 开展了光电耦合器件低频噪声特性测试与功率老化和高温老化的可靠性试验研究。结果表明, 光电耦合器件的低频噪声主要是内部光敏晶体管1/f噪声, 并随输入偏置电流的增大呈现先增大后减小的规律, 这与器件的工作状态密切相关。功率老化试验后, 高输入偏置电流条件下的低频噪声有所增大, 这归因于电应力诱发的有源区缺陷。高温老化试验后, 整个器件线性工作区条件下的低频噪声都明显增大, 说明温度应力能够更多地激发器件内部的缺陷。相对于1/f噪声幅度参量, 低频噪声宽带噪声电压参量可以更灵敏准确地进行器件可靠性表征。
光电耦合器件 低频噪声检测 功率老化 高温老化 可靠性 optoelectronic coupled devices low-frequency noise detection power aging high temperature aging reliability
硅片背面磨削减薄工艺中，机械磨削使硅片背面产生损伤，导致表面粗糙，且发生翘曲变形。分别采用粗磨、精磨、精磨后抛光和精磨后湿法腐蚀等四种不同背面减薄方法对15.24cm(6英寸)硅片进行了背面减薄，采用扫描电子显微镜对减薄后的硅片表面和截面形貌进行了表征，用原子力显微镜测试了硅片表面的粗糙度，用翘曲度测试仪测试了硅片的翘曲度。结果表明，经过粗磨与精磨后的硅片存在机械损伤，表面粗糙且翘曲度大，粗糙度分别为0.15和0.016μm，翘曲度分别为147和109μm；经过抛光和湿法腐蚀后的样品无表面损伤，粗糙度均小于0.01μm，硅片翘曲度低于60μm。
硅晶圆 背面减薄 损伤 抛光 湿法腐蚀 silicon wafer backside thinning damage layer chemical mechanical polishing wet etching
1 沈阳航空航天大学辽宁省通用航空重点实验室, 辽宁 沈阳 110136
2 沈阳航空航天大学航空航天工程学部, 辽宁 沈阳 110136
光纤光栅对复合材料固化过程中的应变和温度具有非常高的灵敏度。提出了利用双光纤光栅传感器监测复合材料真空袋成型固化过程的温度/应变变化，获得凝胶点信息，从而优化加压时机。实验结果表明，光纤光栅和动态力学分析法(DMTA)确定的凝胶点信息(凝胶温度/时间)非常一致，扫描电子显微镜(SEM)表明加压点优化后制备的复合材料具有最佳界面，中心层未出现分层情况。该方法可实现对复合材料固化工艺的监测与优化。
传感器 光纤光栅 复合材料 真空袋成型 凝胶点 加压点
