红外与激光工程
2022, 51(11): 20220093
1 中南大学物理与电子学院纳米光子学与器件湖南省重点实验室，湖南 长沙 410083
2 中南大学高性能复杂制造国家重点实验室，湖南 长沙 410083
海水淡化技术在解决水资源短缺的问题上起着重要的作用，其中太阳能海水技术的研究#更是备受关注。激光微纳制造技术作为一种先进、便捷的加工方法，近年来在制备海水淡化材料领域取得了一定的研究成果。本文以太阳能海水淡化技术以及激光加工技术作为研究背景，根据研究材料的多样性，从材料的构成本质出发，将近年来关于激光微纳制造海水淡化材料的研究分为碳基类、金属基类和复合基类材料三个部分来进行阐述，最后结合当前研究，阐明该方向面临的挑战并对其前景进行展望。
Author Affiliations
Abstract
1 Hunan Key Laboratory of Nanophotonics and Devices, School of Physics and Electronics, Central South University, Changsha 410083, China
2 State Key Laboratory of High Performance and Complex Manufacturing, College of Mechanical and Electrical Engineering, Central South University, Changsha 410083, China
Infrared (IR) thermal imaging has aroused great interest due to its wide application in medical, scientific, and military fields. Most reported approaches for regulating thermal radiation are aimed to realize IR camouflage and are not applicable to enhance thermal imaging. Here, we introduce a simple and effective method to process porous glass by femtosecond laser scanning, where distributed nanocavities and nanowires were produced, which caused improvement of the treated glass emissivity. The as-prepared sample possessed better IR thermal radiation performance but lower transmittance to visible light. We also demonstrated its applicability by placing it in different backgrounds, where the IR image temperature of laser-treated glass was closer to the actual environment, and this strategy may provide a new vision for enhanced thermal imaging.
femtosecond laser thermal radiation texture micro/nanostructures glass Chinese Optics Letters
2022, 20(3): 033801
1 武汉理工大学 理学院, 湖北 武汉 430070
2 湖北省射频微波应用工程技术研究中心, 湖北 武汉 430070
3 武汉理工大学 信息工程学院, 湖北 武汉 430070
针对超高频抗金属射频识别(RFID)标签的小型化和低剖面需求, 提出了一种可用于金属表面的超高频RFID标签天线, 其尺寸为50 mm×20 mm×0.9 mm。该设计采用CST MWS软件进行建模仿真, 分析了嵌入式馈电结构尺寸变化和矩形开槽尺寸变化对标签天线输入阻抗的影响, 并调整相应参数以达到标签天线输入阻抗与芯片阻抗的共轭匹配。实测结果表明, 标签天线输入阻抗与芯片阻抗匹配良好, 在910 MHz处有最大实测阅读距离为4.3 m, 且具有小尺寸和低剖面, 可应用于物流、医疗、零售等多种领域的金属场景。
射频识别 标签天线 抗金属 小型化 超高频 RFID tag antenna metal-mountable miniaturization UHF
1 中南大学物理与电子学院超微结构与超快过程湖南省重点实验室, 湖南 长沙 410083
2 中南大学高性能复杂制造国家重点实验室, 湖南 长沙 410083
水下气体浸润性表面在许多领域都具有重要的作用,近年来受到了各国研究人员的密切关注。飞秒激光微纳制造技术作为一种全新的非接触式加工手段,近年来在调控材料表面水下气体浸润性方面进行了许多探索性研究。总结飞秒激光微纳制造技术在水下气体浸润性表面的最新研究进展,从水下超疏气表面、水下超亲气表面、水下超疏气-超亲气转换以及水下气体运输四个方面进行阐述,最后结合当前的研究状况指出该领域目前所存在的问题以及对前景的展望。
激光光学 飞秒激光 微纳制造 水下气体浸润性 超疏气 超亲气 激光与光电子学进展
2020, 57(11): 111418
东南大学 电子科学与工程学院 信息显示与可视化国际合作实验室, 江苏 南京 210096
表面等离激元具有突破光学衍射极限、局域场增强等特点, 有望代替电子和光子作为信号载体, 综合光学系统的高带宽特性与电子系统的紧凑性, 构建新一代高速、高集成化的光电集成电路。为了有效探测表面等离激元, 基于时域有限差分法提出一种基于周期性光栅的平面型表面等离激元探测结构模型, 其中包括耦合光栅、条形波导以及探测光栅。首先简要阐述了探测结构的工作原理, 并建立了工作在670, 1 310和1 550 nm波段的仿真模型; 同时研究等离激元耦合效率随入射光偏振角度的变化以及等离激元吸收率与波导长度的关系; 最后实验制备了相应的表面等离激元探测结构。结果表明: 表面等离激元的耦合效率与偏振角度成余弦平方关系; 在670 nm波段, 吸收率在波导长度为5 μm的条件下为4.3%, 衰减长度为17.1 μm, 与表面等离激元传播长度的理论值17.5 μm基本吻合; 实验测得的光电流随偏振角度的变化趋势与仿真的吸收率变化趋势一致, 证实了上述模型能够实现对表面等离激元的有效探测。所提出的表面等离激元探测结构模型为将来高速、集成化的新型光电集成电路提供了理论和实验基础。
光电器件 表面等离激元 周期性光栅 光电集成电路 photoelectric devices surface plasmons periodic gratings optoelectronic integrated circuits
四川轻化工大学 机械工程学院, 四川 宜宾 644000
目前芯片管脚的几何尺寸缺陷检测局限于管脚的共面度、平整度、位置度检测, 对芯片管脚高度缺陷检测算法研究较少, 且未从三维角度进行检测。利用线激光传感器结合精密的机械传动结构研发一套三维激光扫描自动检测系统, 并提出相应管脚高度检测算法: 将采集的芯片管脚点云数据三维重建; 提出将所重建的三维图像投影变换为二维图像并灰度化, 利用连通域裁剪算法快速定位各管脚位置信息对其进行裁剪, 对裁剪的管脚频域高斯低通滤波, 用最近邻插值拟合并反灰度化; 以xoy面为基准面用求解函数最大值法求其各管脚的最值之差即获得芯片管脚高度, 将各管脚拼接后三维显示, 并与此芯片标准管脚高度进行比对, 对不合格的给予剔除。
激光技术 点云数据 频域高斯低通滤波 最近邻插值拟合 管脚高度 laser techniques point cloud data gaussian low pass filtering in frequency domain nearest neighbor interpolation pin height
1 四川轻化工大学机械工程学院, 四川 宜宾 644000
2 彩虹(合肥)液晶玻璃有限公司, 安徽 合肥 230000
3 河北经济管理学校, 河北 石家庄 050000
针对传统长度测量方法无法检测节距的问题,提出一种基于机器视觉的光缆节距检测方法。该方法通过激光测速仪检测生产线速度,产生相应脉冲触发工业相机采集信息,低角度与背光照明相结合搭建检测系统。利用预处理操作解决灰度重叠几何性质不稳定等问题。为了提高定位精度,提出自动构造模板法有效快速自动构造匹配模板,并运用模板分区精确定位法解决直接匹配误判问题,进而匹配识别换向点并检测节距长度。通过理论分析和实验验证,该方法测出节距结果与标准节距结果误差为0.02~0.10 mm,满足工程需要,且系统运行稳定可靠,为检测光缆节距提供了一种新途径。
机器视觉 光缆节距 模板分区 自动构造 长度检测 激光与光电子学进展
2020, 57(8): 081505
1 中国科学院上海应用物理研究所, 上海 201800
2 中国科学院大学, 北京 100049
3 中国科学院上海高等研究院, 上海 201210
4 天津大学, 天津 300072
利用空气等离子体太赫兹时域光谱系统,获得了0.5~14.5 THz范围内左旋多巴(L-DOPA)的特征指纹谱,并研究了吸收光谱随温度的变化效应。利用密度泛函理论计算L-DOPA的晶胞结构,并对太赫兹振动光谱进行了分析。结果表明:L-DOPA在太赫兹波段的吸收峰对应于不同的集体振动和分子局域振动,其中分子的集体振动在整个太赫兹波段分布较广,且苯环和分子侧链表现出不同的振动特点,这些结构振动特异性与分子构象以及分子间氢键的相互作用密切相关。
太赫兹技术 左旋多巴 宽频太赫兹时域光谱 密度泛函理论 低频振动 氢键网络
西南交通大学 物理科学与技术学院， 成都 610031
在高频交流链接技术（HF AC-link）充电电源理论、数值仿真和实验研究的基础上，研制了一台充电速率为60 kJ/s、输出电压为50 kV的样机。电源主要由LC三相滤波器、矩阵开关、串联谐振单元和高频变压器4部分组成，分别给出了这几个部分的详细设计。利用高频交流链接技术的优势和合理的结构设计，使得该充电电源的功率密度大于0.6 W/cm3，同时实验结果表明，该充电电源的功率因数大于0.95，效率大于90%。因此，该充电电源具有高功率密度、高功率因数和高效率的优点。
高频交流链接技术 高功率密度 高功率因数 高效率 HF AC-link high power density high power factor high efficiency
