1 中国科学院上海光学精密机械研究所航天激光工程部，上海 201800
2 中国科学院大学材料与光电研究中心，北京 100049
3 华中科技大学光学与电子信息学院，湖北 武汉 430074
4 生态环境部卫星环境应用中心，北京 100094
5 中国科学院上海光学精密机械研究所空间激光信息传输与探测技术重点实验室，上海 201800
6 中国海洋大学信息科学与工程学部海洋技术学院，山东 青岛 266100
7 浙江大学光电科学与工程学院，浙江 杭州 310027
8 崂山实验室，山东 青岛 266237
为实现对全球气溶胶光学参数剖面的高精度测量，采用基于碘分子滤波器的高光谱分辨率探测技术。结合欧洲中期天气预报中心（ECMWF）的大气再分析数据集（ERA5）的温度和压强数据，选取在轨期间途经撒哈拉沙漠和加拿大山火区域的星载高光谱分辨率激光雷达（HSRL）的观测数据，对沙尘类气溶胶和烟尘类气溶胶的光学特性进行分析，包括气溶胶的后向散射系数、消光系数、退偏振比和雷达比。结果表明：撒哈拉沙漠地区近地面5 km以内的气溶胶分布主要以沙尘类气溶胶为主，其退偏振比集中在0.2~0.4，雷达比数值集中在40~60 sr；加拿大山火地区的气溶胶主要以烟尘类气溶胶为主，其退偏振比集中在0.02~0.15，雷达比在50~70 sr范围。激光雷达特有的高光谱探测技术，在气溶胶和云的精细化探测和分类方面具有重要应用，将在环境监测中发挥重要作用。
大气气溶胶 云 气溶胶光学参数 星载激光雷达 高光谱分辨率探测技术 光学学报
2023, 43(18): 1899901
1 苏州大学 机电工程学院，江苏苏州25000
2 中国空气动力研究与发展中心 超高速空气动力研究所，四川绵阳61000
MEMS摩阻传感器是一种专门为测量高超音速飞行器模型表面摩擦阻力设计的立体式MEMS传感器，为了实现其可靠组装，设计了MEMS摩阻传感器微组装系统，对包括双显微视觉系统、高精度治具设计、精密操作工具、精密定位平台、高精度视觉识别算法以及点胶工艺等进行了研究。首先，分析确定了传感器性能与传感器浮动杆与芯片组装的形位公差、总成后的浮动杆上端圆面与传感器管壳上组件圆孔的同心度以及端面平齐度与高度差相关。然后，针对影响因素设计了高精度治具保证组装前传感器各个部件的形位公差在理论范围内，设计了精密操作工具确保精确吸取部件并在组装过程中稳定搬运部件，利用双显微视觉精确识别装配的轴孔位置，驱动精密定位平台将各部件搬运到对应装配位置。最后，研究点胶工艺对于传感器装配性能的影响。实验结果表明：传感器微组装完成后，其浮动头与管壳上组件圆孔同心度偏差平均值约4.90 μm；浮动头与上端盖端面高度差跳动值为1 μm。MEMS摩阻传感器微组装系统完全满足传感器装配要求。
MEMS封装技术 微操作 显微视觉 精密定位 MEMS packaging technology micromanipulation micro vision precision positioning 光学 精密工程
2022, 30(16): 1943
中国空气动力研究与发展中心超高速空气动力研究所, 四川 绵阳 621000
针对高超声速风洞试验段内来流过强、总压总温过高导致的光学测量设备不易布局的问题, 设计了一种适用于高超声速风洞的双目视觉测量系统布局方案及姿态测量方法。通过试验段内外布置的高速相机及LED光源, 实现对测试模型六自由度数据的采集; 为了验证布局合理性, 利用静态试验加以验证, 采用双目视觉系统中模型标志点技术解算模型位移和姿态信息。通过在试验中与实际送进机构对模型姿态的改变量进行对比, 证明了双目视觉系统布置方案的可行性, 同时验证了此系统在测量距离1.2 m、测量空间范围0.5 m3内, 对模型转动姿态测试误差低于0.08°, 位移测试误差低于0.05 mm。
高超声速风洞 双目视觉 标志点 姿态测量 hypersonic wind tunnel binocular vision landmark attitude measurement
Author Affiliations
Abstract
1 Shanghai Key Laboratory of Modern Optical System, Engineering Research Center of Optical Instrument and System, Ministry of Education, University of Shanghai for Science and Technology, Shanghai 200093, China
2 School of Information Science and Technology, ShanghaiTech University, Shanghai 201210, China
In this paper, an ultrathin and ultrabroadband metamaterial absorber based on 3D water microchannels is proposed. The experimental results show an absorption rate over 90% and a relative bandwidth up to 165% in the frequency band between 9.6 and 98.9 GHz. This polarization-independent absorber can work at a wide angle of incidence and exhibits good thermal stability. Benefiting from ultrabroadband absorption, thin thickness, low cost, and environmentally friendly materials, the proposed metamaterial absorber can be used in the fields of electromagnetic wave stealth and electromagnetic radiation protection. Related device design and research methods can be extended to the applied research in the terahertz and optical bands.
Photonics Research
2021, 9(7): 07001391
1 上海科技大学信息科学与技术学院, 上海 201210
2 中国科学院上海微系统与信息技术研究所, 上海 200050
3 中国科学院大学, 北京 100049
设计一种具有梯度相位的高透射率宽带毫米波超表面结构,该超表面结构在55~75 GHz频段内工作。该结构由2个介电层和3个金属层组成,其中间金属层为缺口矩形环,缺口矩形环的几何形状可以对相位进行0~2π范围内的调整,实现偏振转换。具有不同缺口矩形环的结构单元的透射相位差在工作频段内基本保持不变,从而保证了其宽带特性。栅格层的作用是使超表面结构具有高透射性能。所设计的透射超表面结构已成功应用于平面透镜及轨道角动量波束的超表面设计中。
材料 梯度相位 高透射率 超表面 毫米波 激光与光电子学进展
2019, 56(18): 181601
1 深圳大学 1. 高等研究院
2 深圳大学 2. 光电工程学院， 广东 深圳 518060
CsI光阴极在空气中易潮解是导致实际使用时量子产额降低的重要原因。使用扫描探针显微镜观察CsI光阴极在潮解前后的表面形貌变化，发现CsI晶粒在潮解后的直径与高度变大，且CsI薄膜的覆盖率降低。对CsI光阴极潮解后的表面形貌建模，通过蒙特卡罗模拟来研究CsI光阴极的量子产额在潮解前后的变化。模拟结果显示，CsI晶粒的直径和高度变大会导致CsI光阴极的量子产额下降，并且表面形貌变化越大量子产额下降越多。因此，可以认为潮解造成CsI光阴极量子产额下降的重要原因之一是CsI光阴极表面形貌的变化。
CsI光阴极 潮解 量子产额 表面形貌 蒙特卡罗模型 CsI photocathode dehydration quantum yield surface morphology Monte Carlo model
利用线性光学器件,如极化分束器(Polarization beam splitter, PBS), 半波片(Half-wave plate, HWP), 电荷检测器(Charge detector, CD)等的特性以及辅助的单光子可以实现对部分纠缠的两光子系统进行浓缩并得到最大纠缠态。在此基础上,可以直接扩展到N光子的情形。方案中成功的关键部分是当两光子通过第一个极化分束器时,选择它们从不同的输出模射出的情形,此时电荷检测器只包含一个光子。对于两个光子从同一个输出模射出的情形,它可以被利用起来进行下一轮浓缩。迭代浓缩可以获得较高的成功概率。另外该方案中应用的都是线性元件,降低了在实验上实现的难度,具有一定的可行性。
量子光学 纠缠浓缩 迭代浓缩 最大纠缠态 奇偶校验门 quantum optics entanglement concentration repeating concentration maximally entangled state parity check gate
中国计量大学光学与电子科技学院，浙江 杭州 310018
手背静脉图像的采集过程中，由于图像采集设备、光照、皮下脂肪厚度等因素的影响，手背静脉图像的对比度比较低，同时图像噪声严重影响静脉提取。针对此问题，本文提出了一种基于静脉灰度值特征的图像分割与对比度增强算法。首先提取ROI(有效的感兴趣区域)和对ROI 进行维纳滤波；然后采用新的图像分割算法对静脉图像进行静脉提取，利用8-邻接内边界跟踪方法和形态学处理方法对静脉二值图像进行去噪；最后将ROI 与去噪后的图像进行加权叠加得到对比度增强的静脉图像。实验结果表明，通过采用基于静脉灰度值特征的图像分割算法可以很好地获取到静脉脉络，最终可以获得高对比度的静脉图像。
手背静脉图像 图像分割 8-邻接内边界跟踪 图像加权叠加 hand vein image image segmentation 8-adjacent inner boundary tracking image weighted superposition
1 中国工程物理研究院 电子工程研究所, 四川 绵阳 621999
2 西南科技大学 信息工程学院, 四川 绵阳 621010
3 中国空气动力研究与发展中心, 四川 绵阳 621000
提出了一种感测单元不直接接触流场的微剪切应力传感器结构，详细阐述了其感测单元MEMS制作工艺。采用热氧化硅掩膜方法解决了硅深刻蚀的选择比问题；优化后的硅深刻蚀工艺参数：刻蚀功率1600 W、低频(LF)功率100 W，SF6流量360 cm3/min，C4F8流量300 cm3/min，O2流量300 cm3/min。采用Cr/Au掩膜，30 ℃恒温低浓度HF溶液解决了玻璃浅槽腐蚀深度控制问题；喷淋腐蚀和基片旋转等措施提高了玻璃浅槽腐蚀表面质量。采用上述MEMS工艺制作了微剪切应力传感器样品，样品测试结果表明：弹性悬梁长度和宽度误差均在2 μm以内、玻璃浅槽深度误差在0.03 μm以内、静态电容误差在0.2 pF以内，满足了设计要求。
高超声速飞行器 微剪切应力传感器 硅深刻蚀 喷淋腐蚀 hypersonic aircraft micro shear stress sensor silicon DRIE spray etching 强激光与粒子束
2017, 29(10): 104103
