强激光与粒子束
2021, 33(12): 123023
景德镇陶瓷大学 材料科学与工程学院, 景德镇 333403
电子传输层是钙钛矿太阳能电池的关键部分, 起到阻挡空穴、传输电子和减少电子空穴复合的作用。本研究采用低温溶液法制备SnO2薄膜作为钙钛矿电池的电子传输层, 研究SnO2的退火温度对电子传输层微观形貌、物理性能以及钙钛矿太阳能电池性能的影响。结果表明: 当退火温度为60、90、120和240 ℃时, SnO2薄膜表面存在较多的孔隙; 而退火温度为150、180和210 ℃时, 薄膜表面孔隙较少。在实验温度下, 制备的SnO2薄膜为四方相, FTO玻璃上涂覆SnO2薄膜后其透过率要优于空白FTO玻璃的透过率。当SnO2退火温度为180 ℃时, 薄膜的电子迁移率最高, 钙钛矿电池具有最佳的传输电阻和复合电阻, 所得电池的性能最优, 其光电转换效率为17.28%, 开路电压为1.09 V, 短路电流为20.91 mA/cm2, 填充因子为75.91%。
1 上海大学 机电工程与自动化学院, 上海 200444
2 上海大学 计算机工程与科学学院, 上海 200444
海面目标跟踪任务是实现水面无人艇自主化航行、智能化作业的重要基础。相比于普通场景的目标跟踪, 海面目标跟踪需要面对目标抖动剧烈及目标尺度变化大等问题。针对海面目标在图像画面中抖动剧烈的问题, 本文提出了搜索区域自适应算法, 该方法通过对海面场景的分割完成了海天线位置的提取, 然后通过海天线运动模型自适应地确定了每帧图像中目标搜索的区域; 针对跟踪过程中海面目标尺度变化较大的问题, 本文通过分割搜索区域的方法实现了目标尺度变化的自适应跟踪。基于相关滤波跟踪框架并结合上述两种改进策略, 在真实的海面目标图像测试序列中, 本文算法相比传统的相关滤波算法在跟踪精度上至少提升了26%, 有效地解决了目标抖动剧烈和尺度自适应问题, 提高了海面目标跟踪任务的精度。
搜索区域自适应 目标尺度自适应 图像分割 海面目标跟踪 search area adaptive target scale adaptive image segmentation sea surface target tracking
1 河南仕佳光子科技股份有限公司, 河南 鹤壁 458030
2 郑州大学物理学院, 河南 郑州 450001
设计制备了一种低功耗的马赫-曾德尔干涉仪(MZI)型聚合物热光开关器件,为降低开关的功耗,将器件加热区的调制臂波导设计成悬浮波导,从而抑制波导芯区处热量向硅衬底的扩散。模拟结果显示,相比于传统波导结构的热光开关,悬浮波导结构可以明显减少热扩散。利用半导体工艺成功制备了具有悬浮波导结构的热光开关器件,在1550 nm工作波长下,热光开关的功耗为9.3 mW,消光比为21 dB,开关的上升和下降时间分别为392 μs和697 μs。
集成光学 集成光学器件 热光开关 聚合物波导 功耗 消光比
1 郑州大学物理学院, 河南 郑州 450001
2 河南仕佳光子科技股份有限公司, 河南 鹤壁 458030
对硅基二氧化硅阵列波导光栅解复用器(AWG DEMUX)的偏振相关损耗(PDL)进行了优化。理论分析了引起AWG偏振相关性的物理因素以及消除偏振相关性的工艺方法和条件。利用化学气相沉积、光刻和刻蚀等半导体工艺制备了AWG DEMUX芯片,并结合理论分析对包层材料中的硼(B)、磷(P)含量进行了优化调整,成功地将芯片的PDL降低至0.12 dB,使PDL参数满足芯片的商用化需求。
光通信 阵列波导光栅 解复用器 偏振相关损耗
1 北京科技大学 材料科学与工程学院, 北京 100083
2 北京大学 工学院, 北京 100871
将手性螺烯化合物掺杂到小分子向列相液晶中, 制备了光响应胆甾相液晶(Cholesteric Liquid Crystal, ChLC)复合体系, 以实现光驱动液晶分子取向技术。考察了不同强度的紫外光辐照下光响应ChLC的螺距变化规律, 以及ChLC的动态取向行为。结果表明, 光响应ChLC的螺距具有明显的紫外光强度寻址特性, ChLC会随着螺距的增长从混乱无序的焦锥织构转变为均一取向的平面织构, 转变程度和转变速度随着紫外光强度的增加而增大, 响应时间可从600 s缩短至60 s。但关闭紫外光后, 由于螺距的剧烈变化, 高强度紫外光所引导的平面织构会变回焦锥织构。采用多阶段制程的紫外光辐照方案, 通过对不同阶段的紫外光强度进行适当调节, 可以实现快速响应并且取向效果稳定的光驱动技术。
胆甾相液晶 手性螺烯化合物 光驱动 动态取向行为 cholesteric liquid crystals chiral overcrowded alkenes light-driven dynamic alignment behavior
中国人民解放军装备学院 光电装备系，北京 101416
为了研究液晶光谱偏振系统的透过率特性，在可见光波段下的对透射谱分布进行仿真分析。基于Berreman矩阵获得液晶旋光器透射光谱，同时结合Lyot型可调谐滤光片以及液晶相位延迟器，分析了不同偏振态入射光在垂直入射和斜入射两种条件下系统的透射光谱。结果表明，垂直入射情况下在540~680 nm出现谷值，斜入射情况下在520~640 nm出现谷值，斜入射情况相对垂直入射情况光谱发生一定蓝移。当不同入射光通过系统时，圆偏振光在谷值区域透过率接近0，而线偏振光在谷值区域透过率约为0.25。通过对液晶偏振光谱系统的透射谱研究，有利于分析入射光构成，为深入研究系统以及提高系统性能奠定理论基础。
透射谱 液晶偏振光谱系统 Berreman矩阵 Lyot型液晶滤光片 transmittance spectrum liquid crystal spectro-polarimetric system Berreman matrix Lyot liquid crystal filter
吉林大学电子科学与工程学院, 集成光电子学国家重点联合实验室吉林大学实验区,吉林省光通信用聚合物波导器件工程实验室, 吉林 长春 130012
设计并制作了一种基于马赫-曾德尔干涉仪(MZI)结构的低功耗聚合物热光开关。聚合物材料具有低热导率和高热光系数的优点，可以有效降低热光器件的功耗。在SiO2 衬底上，采用热光系数较大的Norland 紫外固化胶(NOA73)作为波导芯层，聚甲基丙烯酸甲酯和甲基丙烯酸环氧丙酯的共聚物[P(MMA-GMA)]作为波导的上包层，设计了热光开关器件，并对光场和热场进行了模拟，采用传统的半导体工艺完成了热光开关器件的制备。器件的测试结果表明，在1550 nm 工作波长下，热光开关器件的消光比为20.2 dB，驱动功率仅为9.14 mW，开关的上升时间为174 μs，下降时间为292 μs。
光学器件 热光开关 集成光学材料 聚合物波导 马赫-曾德尔干涉仪
1 中国科学院 光电技术研究所, 四川 成都 610209
2 中国科学院大学, 北京 100149
传统的基于梯度的图像清晰度评价函数(调焦函数)对噪声敏感, 在实际应用中易引入过多的非边缘信息, 影响系统的稳定性。本文基于光学成像系统离焦模型分析了系统离焦对图像清晰度的影响, 并提出了一种改进的图像清晰度评价方法。该方法利用最大灰度差提取细节信息来评价图像清晰度; 引入阈值区分边缘点和非边缘点来减小图像平坦区域对评价函数灵敏度的影响, 同时有效抑制噪声的干扰。进行了仿真实验和实际测试并与传统的清晰度评价函数进行了比较。结果显示, 提出的方法具有更好的灵敏度和抗噪性能, 能够准确而稳定地评价离焦模糊图像的清晰度, 可用于实际光学系统的自动调焦。
离焦模糊图像 图像清晰度 评价函数 自动调焦 defocused blurred image image sharpness evaluation function auto-focusing 光学 精密工程
2014, 22(12): 3401
吉林大学电子科学与工程学院, 集成光电子学国家重点联合实验室吉林大学实验区,吉林省光通信用聚合物波导器件工程实验室, 吉林 长春 130012
为了有效改善基于无机材料的可变光衰减器（VOA）功耗大以及全聚合物VOA响应速度慢的问题，设计并研制了一种基于有机聚合物/无机SiO2材料的马赫曾德尔干涉仪(MZI)型VOA器件。根据脊型波导结构的单模传输条件，设计并优化了单模波导的截面尺寸，同时对器件结构进行了模拟，采用光刻和显影等工艺制备出功耗较低、响应速度快的VOA器件。在1550 nm通信波长下，器件的衰减范围为23 dB，最大功耗仅为14 mW，器件的上升时间为252 μs，下降时间为384 μs。实验结果表明，采用有机/无机混合波导结构，并通过对器件结构参数的优化，可以实现功耗低且响应快速的VOA器件。
光学器件 可变光衰减器 热光效应 聚合物 马赫-曾德尔干涉仪 中国激光
2014, 41(12): 1216001
