1 中国科学院上海技术物理研究所，上海 200083
2 中国科学院大学，北京 100049
大阵列BIB探测器由于其高量子效率和低暗电流而成为广泛的研究对象，特别是在空间应用方向。如2021年发射的詹姆斯韦伯太空望远镜，它已经进行了许多重要的天文观测。一个稳定、高效、轻量化的液氦温区低温系统对BIB探测器的运行至关重要。氦节流制冷机可取代传统的大容积液氦杜瓦，能满足空间液氦温区的制冷要求。为了同时提高4.2 K的制冷量并减轻重量，提出了一种0.3 W@4.2 K的大冷量轻量化的4.2 K低温制冷系统。并且在现有0.1 W@4.1 K制冷量的低温系统上进行实验，验证了该系统的设计方法。在不同的冷却温度区采用不同的冷却方法，以实现冷却的高效性和轻便性。开发了一个新的集成斯特林制冷机，在80 K时提供高效的一级预冷，制冷量为15 W，重量仅为4.5 kg；二级预冷采用主动活塞调相的15 K脉管制冷机，制冷量为0.9 W。此多级低温制冷系统通过耦合氦气JT循环，可以在4.2 K时提供0.3 W的制冷量，输入功低于1.8 kW。此系统将为正在快速发展的红外天文观测所需的空间BIB探测器提供保障。
低温系统 空间BIB探测器 斯特林 脉冲管 焦汤节流 液氦 多级制冷机 cryogenic system space BIB detection stirling pulse tube JT liquid helium multi-stage cryocooler
中国工程物理研究院激光聚变研究中心，四川 绵阳 621900
熔石英光学元件在高能量密度的紫外脉冲激光辐照下往往极易出现后表面损伤，这严重影响了紫外高功率脉冲激光装置的可靠性。综合国内外相关研究进展，系统阐述了熔石英元件表面在高能量紫外脉冲激光辐照下的损伤特性，包括典型的初始损伤和损伤增长行为特征，介绍了熔石英元件表面缺陷的类型、分布特性和紫外脉冲激光诱导损伤的内在机制，并概述了常用的熔石英表面加工方法与缺陷控制技术。最后，介绍了熔石英表面缺陷无损检测新技术和抗损伤性能测试技术方面的研究进展。
激光光学 熔石英元件 紫外脉冲激光 缺陷 后表面损伤 光学学报
2022, 42(17): 1714004
1 武汉纺织大学 电子与电气工程学院 纺织新材料与先进加工技术国家重点实验室，湖北 武汉 430200
2 中南民族大学 生物医学工程学院 医学信息分析及肿瘤诊疗湖北省重点实验室，湖北 武汉 430074
在人体运动监测的过程中，膝关节运动信息在中老年慢性疾病的诊断和康复评估方面具有重要意义。研制了一种基于光纤马赫曾德尔干涉曲率传感器（Mach-Zehnder interferometer-based directional bending，MZI-BDB）的膝关节弯曲检测系统。该系统由MZI-BDB传感器、扫频激光光源、光纤耦合器、光纤隔离器、光电探测器及信号处理系统构成。MZI-BDB传感器由偏心光纤和单模光纤错位熔接而成，封装于软硅树脂片内，通过绑带固定于膝关节处。当膝关节屈曲和伸展时，诱导MZI-BDB传感器发生弯曲，传感器内透射光信号干涉场的模场状态发生变化，谐振波长发生漂移，从而对膝关节的弯曲方向和曲率进行监测。MZI-BDB传感器在正向和负向弯曲的测量角度范围为0°~90°；在正向弯曲方向上灵敏度和分辨率分别为5.29 nm/m−1和0.11 m−1；在负向弯曲方向上的灵敏度和分辨率分别为−3.11 nm/m−1和0.12 m−1。实验测试MZI-BDB传感器温度敏感度为0.043 nm/℃，该结果显示传感器对温度的不敏感特性。光电编码器与MZI-BDB传感器同时进行数据的传感采集。实验结果表明：该检测系统和光电编码器验证平台在准确度和响应度上具有一致性。
光纤传感器 偏心光纤 曲率传感器 步态分析 optical fiber sensing eccentric core optical fiber curvature sensor gait analysis 红外与激光工程
2021, 50(12): 20210195
红外与激光工程
2021, 50(S2): 20210109
1 陕西科技大学 电子信息与人工智能学院, 陕西 西安 710021
2 江苏集萃有机光电技术研究所有限公司, 江苏 苏州 215215
通过刮涂制备薄膜衬底和真空蒸镀有机小分子材料来构筑复合界面传输层, 制备了大面积有机太阳能电池模组器件。通过透射光谱、传输层粗糙度形貌、表面浸润性、不同衬底的光吸收层粗糙度形貌、刮涂的均匀性研究了同传输层对OSCs器件性能的影响。实验结果表明, 当在AZO衬底表面蒸镀一层电子致密层时, 即新型复合传输层并未影响基片在300~900 nm范围内的透过率, 并且BPhen电子致密层可以有效地提高基片表面的平整度和浸润性, 这也有利于后续光吸收层溶液的刮涂, 提高涂膜的质量和稳定性。通过不同基底刮涂光吸收层薄膜表面粗糙度以及形貌图, 其新型复合传输层作为衬底刮涂出的光吸收层薄膜的表面粗糙度有了明显的降低, 表明平整的基底有利于刮涂出表面均一的薄膜。由此制备的基于新型复合传输层的刚性、柔性模组器件的开路电压(Voc)、短路电流密度(Jsc)和填充因子(FF)都有大幅度的提高。最终制备的新型刚性模组器件光电转化效率(PCE)提高到10.62%, 提升了约13%;柔性模组器件的光电转化效率(PCE)达到5.13%, 提升了32%。
新型复合传输层 有机太阳能电池模组 电子致密层 new composite transport layer organic solar cell module electron dense layer
1 陕西科技大学 材料科学与工程学院, 陕西 西安 710021
2 陕西莱特光电材料股份有限公司, 陕西 西安 710000
基于绿光器件ITO/HAT-CN/TAPC/CBP∶Ir(ppy)3/TmPyPB/Liq/Al, 通过在Liq中掺杂不同浓度的Yb作为电子注入层修饰电极, 研究Yb不同浓度的掺杂比对器件性能的影响。研究表明, 在Liq中掺杂微量的Yb能有效提高器件的光电性能。当Yb的掺杂比为1.85%时, 器件性能最好。在0.25 mA/cm2的条件下点亮, 启亮电压为3.65 V, 最高亮度为26 720 cd/m2, 最高电流效率为87.07 cd/A, 最高功率效率为74.89 lm/W, 最高外量子效率为24.07%。与参考器件对比, 其最高亮度提高2 181 cd/m2, 最高电流效率提高18.42 cd/A, 最高功率效率提高10.6 lm/W, 最高外量子效率提高5.27%。
绿光器件 修饰电极 OLED OLED green light device modified electrode Yb Yb
1 陕西科技大学 材料科学与工程学院, 陕西 西安 710021
2 陕西莱特光电材料股份有限公司, 陕西 西安 710000
为了研究不同的空穴注入层修饰柔性衬底对柔性OLED器件性能的影响, 本文采用HAT-CN、PEDOT∶PSS、PEDOT∶PSS/HAT-CN 3种空穴注入层制备柔性OLED器件。设计的器件结构为PET/ITO/HIL/TAPC (60 nm)/CBP∶Ir(ppy)3 (20 nm, 10%)/TmPyPB (45 nm)/Liq (2 nm)/Al (100 nm)。采用旋涂的方法制备了PEDOT∶PSS, 其余有机层及阴极采用真空蒸镀法制备。结果表明, 采用PEDOT∶PSS/HAT-CN复合薄膜作为空穴注入层的柔性OLED器件性能最优。该器件的最大电流效率和最大功率效率分别为84 cd/A和76 lm/W。研究表明, 经PEDOT∶PSS修饰的柔性衬底表面更为连续及平滑, 不容易使器件发生漏电及短路现象; 同时PET/ITO/PEDOT∶PSS/HAT-CN复合薄膜在绿光波段有较高的透过率, 可以提高器件的出光率; 另外该双空穴注入结构使器件内部载流子的注入处于动态平衡状态, 增加了电子和空穴载流子的复合概率。
有机电致发光 双空穴注入层 柔性 OLEDs double HIL flexible PEDOT∶PSS PEDOT∶PSS HAT-CN HAT-CN
陕西科技大学 材料科学与工程学院, 陕西 西安 710021
为了得到低驱动电压、高光效的有机电致发光二极管(OLED), 本文介绍了一种激基复合物mCP∶PO-T2T。首先通过测试mCP、TPBi、PO-T2T、mCP∶TPBi和mCP∶PO-T2T薄膜的光致发光光谱, 确定了mCP∶TPBi、mCP∶PO-T2T具备激基复合物性能要求, 并分别将上述两种激基复合物作为发光层主体, 制备器件结构为HATCN(10 nm)/TAPC(40 nm)/TCTA(10 nm)/mCP(10 nm)/mCP∶X∶FIrpic(20 nm, Y ,15%)/X(50 nm)/LiQ(2 nm)/Al(120 nm)的蓝光OLEDs。当X为PO-T2T, Y=42.5%(质量分数)时, 对应蓝光器件开启电压为2.83 V, 功率效率和电流效率分别达到了35.5 lm/W和33.1 cd/A。在此基础上, 将0.2%(质量分数)的黄光磷光材料PO-01掺入上述器件的发光层, 得到了基于激基复合物主体的暖白光OLED, 该器件获得了63.7 lm/W的功率效率、61.8 cd/A的电流效率以及19.9%的外量子效率, 实现了具备低电压、高效率、色偏较小等优越性能的暖白光OLED。
激基复合物 蓝光 暖白光 OLED OLED exciplex blue light warm white light
陕西科技大学 电气与控制工程学院, 陕西 西安 710021
为了提高顶发射OELD的效率, 降低电压, 基于纳秒激光刻蚀技术制备了一种用于顶发射OLED的低成本可重复的方形微结构阵列基板, 在此基础上制备了顶发射OLED器件。实验发现, 利用这种基板可以有效提高器件的出光效率, 降低器件的驱动电压。其中, 使用20 μm的方格微结构阵列基板的器件的最高效率达到66.7 cd/A, 40 mA/cm2下亮度达到20 103 cd/m2, 相比于未经刻蚀的无结构器件分别提高9.8%和6.9%; 而使用40 μm的方格微结构阵列基板的器件驱动电压最低, 在40 mA/cm2下为9.58 V, 相较未经刻蚀的无结构器件降低了0.26 V。分析表明, 器件光效的提升和驱动电压的降低主要有两点原因: 首先由于基于微结构阵列基板制备的器件中存在褶皱结构, 可以破坏器件的光波导, 并且增大了器件面积而降低驱动电压; 其次纳秒激光刻蚀产生的光栅条纹可以提高光提取效率, 同时增强局部电场以提高电极的载流子注入能力。
顶发射OLED器件 微结构阵列 纳秒激光刻蚀 top-emitting OLEDs microstructure array nanosecond laser etching
1 中国科学院上海技术物理研究所, 上海 200083
2 上海卫星工程研究所, 上海 200240
建立了阻抗匹配模型, 同时从冷指及压缩机两方面对制冷机性能进行优化.基于热声理论, 构建了30 K温区脉管冷指的一维DeltaEC理论模型, 优化了惯性管型单级脉管制冷机冷指和压缩机耦合的工作参数.从机理上分析了回热器填料、双段惯性管长度及气库体积对冷指声学阻抗及压缩机声功转化效率的耦合关系.搭建实验测试平台, 测试结果表明此单级脉管制冷机可以获得24.24 K的最低温度, 输入功227 W时可以在30 K获得1 W冷量, 可较好的满足空间红外探测器应用.
脉冲管制冷机 低温 阻抗特性 空间红外探测器 pulse tube cryocooler cryogenic 30 K 30 K impedance space infrared detector
