Author Affiliations
Abstract
1 Key Laboratory of Nanodevices and Applications, Suzhou Institute of Nano-tech and Nano-Bionics, Chinese Academy of Sciences, Suzhou 215123, China
2 School of Physical Science and Technology, ShanghaiTech University, Shanghai 201210, China
3 Shanghai Advanced Research Institute, Chinese Academy of Sciences, Shanghai 201210, China
4 University of Chinese Academy of Sciences, Beijing 100049, China
A new kind of step-flow growth mode is proposed, which adopts sidewall as step source on patterned GaN substrate. The terrace width of steps originated from the sidewall was found to change with the growth temperature and ammonia flux. The growth mechanism is explained and simulated based on step motion model. This work helps better understand the behaviors of step advancement and puts forward a method of precisely modulating atomic steps.
step-flow growth GaN terrace width step motion Journal of Semiconductors
2024, 45(2): 022501
湖南科技大学机电工程学院，湖南 湘潭 411201
以典型的20 m2小型定日镜为对象，采用光-机集成建模方法，研究了自重和风载荷联合作用下定日镜的服役光学精度特性，综合考虑了定日镜工作高度角、风压大小和关键结构参数的影响。结果表明，沿镜面横向的斜率误差分量Dx要明显大于沿其竖向的Dy，螺栓数量N增加对Dx影响不显著，但能显著减小Dy，反射镜面自身刚度弱是其服役光学精度下降的主要原因；机架中角钢型材的边长a在30~50 mm之间对光学精度影响较小，但厚度t对光学精度的影响较为显著。定日镜结构变形与镜面斜率误差均随着风压载荷的增加而线性增加，且不同高度角β下总镜面斜率误差变化曲线斜率基本一致；仅在自重作用下，高度角0°~90°内总斜率误差能控制在1.45 mrad以内；镜面变形与其斜率误差分布规律完全不同，镜面斜率误差与镜面变形之间并非呈线性正比关系，采用光学精度进行评价或指导定日镜结构优化设计是最佳途径。
光学器件 塔式定日镜 服役载荷 光-机集成 镜面斜率误差 光学精度
1 中国北方车辆研究所 武器控制系统技术部，北京 100072
2 陆军北京军代局，北京 100071
连续变焦系统是一种能够进行连续视场变换的光电成像装置，可对目标进行连续探测和识别，具有快速、稳定的特点。针对其高精度，高稳定控制需求，提出一种分数阶PID（proportion integration differentiation）控制器设计方法，该方法利用内模控制策略构造含有3个整定参数的分数阶PID控制器，且这3个参数通过给定系统穿越频率和相位裕度获得，大大简化了分数阶PID控制器的设计，同时提高了控制器的可实现性。在Matlab平台同传统整数阶PID进行了控制效果对比，仿真结果表明：分数阶PID控制器将稳态误差由0.1 mm提升至0 mm，具有抗干扰性强、鲁棒性强、数字实现后无超调、静差小的特点。最后将数字分数阶PID应用于实际的连续变焦系统，系统可获得清晰稳定的图像，验证了控制策略的有效性。
连续变焦系统 分数阶PID 内模控制 伺服控制 continuous zoom system fractional-order PID internal mode control servo control
1 中国科学技术大学生物医学工程学院（苏州），江苏 苏州 215163
2 中国科学院苏州生物医学工程技术研究所，江苏 苏州 215163
单像素成像技术以其较强的弱光探测能力和较宽的工作波段在生物医学成像领域有着广阔的应用前景。通过将单像素成像技术与内窥成像技术相结合，提出两种腹腔镜全彩单像素内窥成像技术方案：一种是RGB三色光源方案将颜色和空间信息分别按时序分配给照明和检测双方，另一种是白光光源方案通过三个探测器同时采集颜色和空间的信息。搭建了两种腹腔镜全彩单像素内窥成像系统，设计了模块化的单像素相机，以多色彩条和肠道模型为成像目标，通过实验从峰值信噪比、结构相似度和成像速度等方面，系统量化分析了两种全彩单像素内窥成像系统的技术指标。实验结果表明，两种方案峰值信噪比和结构相似度接近，而白光光源方案成像速度更快，可以适配各种腹腔镜进行内窥成像，为推动单像素成像在内窥成像领域的应用提供了理论指导。
单像素成像 内窥成像 单像素相机 全彩成像 single-pixel imaging endoscopic imaging single-pixel camera full-color imaging 红外与激光工程
2023, 52(10): 20230077
1 上海市激光技术研究所, 上海 200233
2 上海激光直接物标溯源工程技术研究中心, 上海 200233
3 上海集成电路研发中心有限公司, 上海 200233
4 东华大学理学院, 上海 201620
针对SEMI标准对12寸(约300 mm)薄晶圆标识的要求, 采用1 066 nm光纤激光晶圆标识系统对裸硅晶圆与镀膜晶圆进行激光标识工艺的研究。通过控制变量法改变激光器的功率百分比, 分别在两种晶圆上标记Dot样式的SEMI字体, 并对标识的质量和识读率进行评估。研究发现, 裸硅晶圆标识从无到有, 甚至到严重溅射对应的激光功率范围是11.77~19.25 W, 镀膜后的硅晶圆对应的功率范围是4.40~11.77 W。在裸硅晶圆上标识的Dot形貌更符合SEMI标准要求。镀膜后的晶圆熔融阈值变小, 但是工艺窗口变窄, 标识字符和条码Dot圆度较差, 飞溅不易控制。两种晶圆OCR的识读率差异不大。
1 066 nm光纤激光器 裸硅晶圆 镀膜晶圆 OCR读码 1 066 nm fiber laser bare wafer coated wafer OCR code reading
红外与激光工程
2023, 52(8): 20230265
中国工程物理研究院 激光聚变研究中心，四川 绵阳 621900
精密高效的脉冲波形调控是大型激光装置满足惯性约束聚变实验需求的重要技术之一。脉冲波形生成原理是通过编辑任意波形发生器中每个子脉冲的电压值，经电光调制器转换为光脉冲强度形成任意形状的激光脉冲轮廓。在电光转换过程中，各子束响应过程并非线性且子束间存在个性差异。为实现此条件下精密高效的脉冲波形调控，制定并开发了基于闭环迭代思路的激光脉冲波形快速调控方法。实验结果表明，算法可在10 min内实现任意脉冲波形整形，并具备23∶1高对比度脉冲波形调控能力，调控精度均优于10% (rms)，满足常规物理实验运行条件下对激光参数调控的精度和效率需求。
高功率激光装置 脉冲整形 迭代算法 high-power laser facility pulse shaping iterative algorithm 强激光与粒子束
2023, 35(8): 082001
Author Affiliations
Abstract
1 Britton Chance Center and MoE Key Laboratory for Biomedical Photonics, Wuhan National Laboratory for Optoelectronics, Huazhong University of Science and Technology, Wuhan, P. R. China
2 MoE Key Laboratory for Biomedical Photonics, Collaborative Innovation Center for Biomedical Engineering, School of Engineering Sciences, Huazhong University of Science and Technology, Wuhan, Hubei 430074, P. R. China
3 Research Unit of Multimodal Cross Scale, Neural Signal Detection and Imaging, Chinese Academy of Medical Sciences, HUST-Suzhou Institute for Brainsmatics, JITRI Suzhou, P. R. China
The volumetric imaging of two-photon microscopy expands the focal depth and improves the throughput, which has unparalleled superiority for three-dimension samples, especially in neuroscience. However, emerging in volumetric imaging is still largely customized, which limits the integration with commercial two-photon systems. Here, we analyzed the key parameters that modulate the focal depth and lateral resolution of polarized annular imaging and proposed a volumetric imaging module that can be directly integrated into commercial two-photon systems using conventional optical elements. This design incorporates the beam diameter adjustment settings of commercial two-photon systems, allowing flexibility to adjust the depth of focus while maintaining the same lateral resolution. Further, the depth range and lateral resolution of the design were verified, and the imaging throughput was demonstrated by an increase in the number of imaging neurons in the awake mouse cerebral cortex.
Volumetric imaging Bessel beam two-photon microscopy Journal of Innovative Optical Health Sciences
2023, 16(4): 2350017
1 中国科学技术大学生物医学工程学院（苏州）生命科学与医学部，江苏 苏州 215163
2 中国科学院苏州生物医学工程技术研究所光与健康研究中心，江苏 苏州 215163
共聚焦激光显微内窥镜（CLE）可以进行在体组织显微成像，实现实时病理学诊断，而光电探测器作为CLE系统的核心部件，影响共聚焦图像质量。对比分析光电倍增管（PMT）和雪崩光电二极管（APD）在CLE中的性能表现，建立基于PMT和APD探测电路的CLE成像信号信噪比分析模型，理论分析光电探测器及其放大电路噪声、放大增益、输入光信号等参数对成像信号信噪比的影响。搭建基于PMT和APD双光路探测系统，对均匀荧光溶液和组织样品进行成像。研究结果表明，当样品荧光功率大于10 nW时，所选取PMTSS与APD120A2的输出图像质量接近，信噪比相差小于0.67 dB，APD以更高的性价比实现与PMT相当的成像性能。
医用光学 共聚焦激光显微内窥镜 荧光成像 在体内窥 雪崩光电二极管 光电倍增管 光学学报
2023, 43(11): 1117001
