作者单位
摘要
中国工程物理研究院 激光聚变研究中心,等离子体物理重点实验室,四川 绵阳 621900
为探究Bragg光栅结构对TM模反馈特性的影响,利用有限时域差分法对具有TM模的分布反馈(DFB)量子级联激光器Bragg光栅结构进行仿真研究。重点分析了侧向耦合光栅的光学特性以及光栅侧壁倾角对光栅反射谱、损耗的影响及原因,并探究了光栅刻蚀深度及占空比与TM模的耦合系数、损耗的关系。结果表明有效折射率是影响Bragg波长的主要因素,而光限制因子是不同周期的侧向耦合光栅结构耦合系数产生巨大差别的原因,当光栅侧壁倾角90°时镜面损耗最小。光栅周期、占空比、刻蚀深度与耦合系数的关系表明:这些参数不仅影响光栅的相对介电常数,也会对光限制因子产生作用,从而影响耦合系数的大小;耦合系数与刻蚀深度具有正比关系,大周期光栅耦合系数随占空比的变化率较小。对光栅光反馈特性的理论研究有利于提升对DFB量子级联激光器的认识,促进激光器性能的提升和发展。
量子级联激光器 Bragg光栅 分布反馈 耦合系数 TM模 quantum cascade laser Bragg grating distributed feedback coupling coefficient TM mode 
强激光与粒子束
2022, 34(11): 111005
张泽涵 1,2,*蒋涛 1,2湛治强 1,2王雪敏 1,2[ ... ]吴卫东 1,2
作者单位
摘要
1 中国工程物理研究院 a.等离子体物理重点实验室
2 b.激光聚变研究中心, 四川绵阳 621999
作为目前最重要的中远红外光源, 量子级联激光器 (QCL)因独特的性能和频率可拓展至太赫兹 (THz)的特点, 成为研究的热点。对于 QCL, 影响其输出功率和工作温度的因素较多, 其中高效散热是重要的因素。首先对中红外和太赫兹两种 QCL的热管理研究进行了归纳和总结; 讨论和分析了两者之间的相似和不同点, 主要讨论两种激光器固体侧散热的方法, 包括有源区设计、改进工艺、优化器件材料体系等方面; 最后, 对 QCL热管理的未来研究趋势进行了分析和预测。该结果对于QCL的性能提升, 特别是输出功率和工作温度的提高, 具有一定的参考意义。
量子级联激光器 热管理 太赫兹 中红外 Quantum Cascade Laser thermal management terahertz mid -infrared 
太赫兹科学与电子信息学报
2021, 19(2): 193
作者单位
摘要
1 北京工业大学材料科学与工程学院, 北京 100124
2 中国工程物理研究院激光聚变研究中心, 四川 绵阳 621999
晶体硅太阳电池具有成本低廉、工艺简单等优点, 但在生产过程中难免会出现断栅、破裂等问题, 因此对太阳电池片的检测至关重要。太赫兹波作为一种具有光子学及电子学特征的电磁波在无损检测方面具有独特的优势。通过采用太赫兹量子级联激光器数字全息成像系统, 对模拟设计的太阳电池金属栅线、破裂硅片以及不同电阻率的衬底进行测试。结果表明, 太赫兹全息成像技术在太阳电池检测领域具有较高的应用价值。
太赫兹 全息成像 太阳电池 terahertz holography solar cells 
太赫兹科学与电子信息学报
2019, 17(4): 572
Zeyu Li 1,2,3Ruijiao Zou 1,2Weipeng Kong 1,2Xuemin Wang 1,2[ ... ]Xun Zhou 1,2,*
Author Affiliations
Abstract
1 Research Center of Laser Fusion, China Academy of Engineering Physics, Mianyang 621900, China
2 Microsystem & Terahertz Research Center, China Academy of Engineering Physics, Chengdu 610200, China
3 e-mail: lzy.robin@foxmail.com
We demonstrate high-resolution and high-quality terahertz (THz) in-line digital holography based on the synthetic aperture method. The setup is built on a self-developed THz quantum cascade laser, and a lateral resolution better than 70 μm (λ) is achieved at 4.3 THz. To correct intensity differences between sub-holograms before aperture stitching, a practical algorithm with global optimization is proposed. To address the twin-image problem for in-line holography, a sparsity-based phase retrieval algorithm is applied to perform the high-quality reconstruction. Furthermore, a new autofocusing criterion termed “reconstruction objective function” is introduced to obtain the best in-focus reconstruction distance, so the autofocusing procedure and the reconstruction are unified within the same framework. Both simulation and experiment prove its accuracy and robustness. Note that all the methods proposed here can be applied to other wavebands as well. We demonstrate the success of this THz synthetic aperture in-line holography on biological and semiconductor samples, showing its potential applications in bioimaging and materials analysis.
Photonics Research
2019, 7(12): 12001391
作者单位
摘要
中国工程物理研究院激光聚变研究中心等离子体物理重点实验室, 四川 绵阳 621999
太赫兹量子级联激光器(THz QCL)是一种紧凑、相干的固体连续辐射源,具有重要的潜在应用价值,是当前国际上研究的热点之一。目前,THz QCL面临进一步提高输出功率的问题,而阵列耦合是突破这一瓶颈的有效途径,因此,相关研究就显得尤为重要。概述了THz QCL的现有阵列耦合结构,并总结和讨论了THz QCL阵列研究现状及其未来可能的发展方向。
激光器 量子级联激光器 太赫兹 阵列 波导 
激光与光电子学进展
2019, 56(1): 010004
作者单位
摘要
1 武汉理工大学机电工程学院,湖北武汉 430070
2 北京航天自动控制研究所,北京 100854
常用的红外热像仪信号处理方案主要有 3种,分立的 ARM或 DSP+FPGA方案、TI达芬奇处理器方案和 FPGA方案。以上 3种方案分别存在芯片间带宽不足、不能支持焦平面探测器、串行处理不易实现等缺点。针对这些问题,提出一种基于 Xilinx ZYNQ处理器的红外热像仪信号处理方案,该方案选择非制冷红外焦平面探测器作为敏感元件。系统工作时,探测器产生的信号首先经过信号处理和模数转换操作,然后输入到 ZYNQ中,在 ZYNQ内部完成非均均匀性校正、温度测定和图像增强等处理,最后通过千兆以太网或者 HDMI接口输出。试验表明该方案数据带宽充足,能适配各种焦平面探测器或者红外机芯,串行处理易于实现。使用该方案设计的系统成像效果良好,测温精度满足要求。
红外热像仪 ZYNQ处理器 设计方案 信号处理 温度测定 infrared imaging system ZYNQ processor designing schema signal processing temperature measuring 
红外技术
2019, 41(5): 427
作者单位
摘要
中国工程物理研究院激光聚变研究中心, 四川绵阳 621999
为研究太赫兹量子级联激光器 (THz QCLs)中的热传输及有效散热方法, 建立了二维 /三维有限元热分析模型, 模拟计算了 GaAs/AlGaAs THz QCLs低温工作时的温度及热流分布; 并讨论了源区结构参数、热沉材料及散热膜层对器件热传输的影响规律。研究结果表明, 器件源区温度水平方向分布较均匀, 垂直方向温差大, 源区热量主要依靠热沉导出; 减小源区厚度、增加腔长与减小脊宽均有利于促进热传导并降低源区温度; 在器件顶部增加 AlN薄膜具有显著的辅助散热效果, 当薄膜厚度大于 8 μm时, 源区温降趋于缓慢。
太赫兹量子级联激光器 有限元 热分析 源区温度 Terahertz Quantum CascadeLasers finite element method thermal analysis temperature of active region 
太赫兹科学与电子信息学报
2019, 17(2): 184
作者单位
摘要
山东理工大学 电气与电子工程学院, 山东 淄博 255000
角度权重估计是多角度动态光散射测量技术的重要环节, 其方法可依赖于光强均值或光强自相关函数基线。角度误差对颗粒粒度分布测量准确性的影响在很大程度上取决于角度权重系数的估计。通过对模拟和实测动态光散射数据的反演, 研究了角度误差对基线值法和光强均值法进行权重估计对粒度分布反演的影响。结果表明: 采用两种方法进行角度加权, 无角度误差时反演结果无显著差异。存在角度误差时, 误差对光强均值法反演结果的影响大于基线值法, 并且对大颗粒的影响显著大于对小颗粒的影响。导致这一结果的原因在于, 当散射角存在误差时, 基于Mie理论的光强均值法得到的权重系数为理论值, 与实测的光强自相关数据所对应的权重系数存在偏差。而且随着颗粒粒径的增大, Mie散射光强随散射角变化呈现出更为剧烈的波动, 致使这种偏差加大。因此, 采用基于Mie散射理论的光强均值法进行角度加权, 对多角度光散射测量装置应提出较高的精度要求。
散射 散射角 权重估计 基线 颗粒测量 粒度分布 反演 scattering scattering angle weighting coefficient baseline particle size analysis particle size distribution inverse 
红外与激光工程
2018, 47(10): 1017004
作者单位
摘要
中国工程物理研究院 激光聚变研究中心, 四川 绵阳 621900
应用脉冲激光沉积(PLD)技术,固定脉冲激光能量密度为5 J/cm2,调节薄膜生长基底温度为300~700 ℃,制备了系列MgxNi1-xO合金薄膜。通过透射电子显微镜(TEM)、X射线光电子能谱(XPS)、原子力显微术(AFM)等表征分析手段,详细分析了薄膜的成分及组织,研究了退火处理对样品的影响。通过UV-Vis分光光度计研究了透射光谱,结合理论计算了光学带隙宽度。结果表明:薄膜由非晶及多晶构成,紫外吸收边约为290 nm,接近日盲波段的上限;衬底温度为500 ℃、激光脉冲能量密度为5 J/cm2时生长的薄膜在短波部分吸收强烈,而长波部分几乎不吸收,有利于紫外探测;退火处理改善了样品表面质量,但不能有效拓宽光学带隙。
脉冲激光沉积 合金薄膜 光学带隙 退火处理 pulsed laser deposition alloy film optical band gap annealing treatment 
强激光与粒子束
2018, 30(7): 071003
李依凡 1,2,3王雪敏 2,3,*曹林洪 1,3王新明 2[ ... ]吴卫东 2,3
作者单位
摘要
1 西南科技大学 材料科学与工程学院,四川 绵阳 621010
2 中国工程物理研究院 激光聚变研究中心 等离子体物理重点实验室,四川 绵阳 621999
3 西南科技大学-中国工程物理研究院 激光聚变研究中心极端条件物质特性联合实验室,四川 绵阳 621010
太赫兹宽谱源是指能够产生较宽频谱覆盖范围的太赫兹辐射源,近年来其相关研究受到越来越多的关注。太赫兹宽谱具有能量低,穿透性强和频谱覆盖范围宽等优点,在生物和医学成像、安全检查、化学成分分析等领域具有很大的潜在应用价值,因此研究太赫兹宽谱源对于推动上述领域的进步具有重要的科学意义。本文基于光学辐射源、电子学辐射源、热辐射源这3种太赫兹宽谱源,从产生机理、研究进展以及未来发展趋势对这3种方法进行分析和总结,对比了各自的优、缺点和应用范围。
太赫兹 光学 电子学 热辐射 terahertz optical electronics heat radiation 
太赫兹科学与电子信息学报
2016, 14(5): 661

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