1 上海市星系与宇宙学半解析研究重点实验室，上海 200234
2 上海师范大学 数理学院，上海 200234
3 中国科学院南京天文仪器有限公司，江苏 南京 210042
4 中国科学技术大学 南京天文仪器研制中心，江苏 南京 210042
研制了基于三分区镜的倒立式三视场施密特型望远镜，对其关键技术进行了分析。利用正三棱锥的几何对称性，推导了3个视场的视轴夹角与分区镜面夹角之间的关系式，设计了用于实现多视场观测功能的三分区镜；通过有限元法分析了倒立式施密特望远镜主镜重力形变对像质的影响，阐述了检测光路关键参数对施密特修正镜加工误差的影响程度，采用蒙特卡罗法对该光学系统的杂散光进行了分析。最后对整个光学系统进行了实验检测，检测结果表明：实际研制的三分区镜镜面之间的夹角为133.08°，可同时对相互垂直的3个视场进行观测；该望远镜光学系统的，RMS = 0.105 λ(λ= 632.8 nm)。该系统可用于地球空间姿态测量，拓展了施密特望远镜的应用范围。
施密特望远镜 三分区镜 重力形变 施密特修正镜 Schmidt telescope 3-facet mirror gravitational deformation Schmidt corrector
1 上海师范大学数理学院物理系，上海 200234
2 中国科学院上海技术物理研究所红外物理国家重点实验室，上海 200083
为了使远红外探测器获得高信噪比的光电信号，围绕与工作波段在50~70 μm、像元数量64×64 、像元大小120 μm×120 μm的制冷型凝视焦平面阵列探测器相匹配的透射式远红外显微成像光学系统的设计与仿真等内容，开展了相关工作。通过对杂散光的分析，预测了冷反射效应所产生的不良影响并且提出了相应的解决方案；仿真模拟结果表明，当光学系统的空间分辨率、数值孔径、焦距、有效放大倍率、中心波长分别为200 μm、0.25、14 mm、10、61 μm时，系统的调制传递函数值和包围圆能量集中度在特征频率5 lp·mm-1处分别达到0.305和80%，能够得到清晰可辨的物像，符合焦平面阵列探测器的工作要求。
光学设计 仿真模拟 远红外制冷型探测器 显微成像光学系统 激光与光电子学进展
2022, 59(11): 1122005
1 State Key Laboratory of Infrared Physics, Shanghai Institute of Technical Physics, Chinese Academy of Sciences, Shanghai200083, China
2 University of Chinese Academy of Sciences, Beijing100049, China
3 Department of Physics, College of Mathematics and Science, Shanghai Normal University, Shanghai20024, China
研究了基于离子注入技术制备硅掺砷阻挡杂质带探测器的工艺，通过优化工艺条件和相关器件的结构与材料参数，制造了具有良好光电响应性能的长波红外探测器。在温度5 K，-3.8 V工作偏压下，探测器的峰值响应波长为23.8 μm，黑体响应率为3.7 A/W，3.2 V时最大探测率为5.2×1013 cm?Hz1/2/W。性能指标堪与文献报道的结果相媲美甚至更好，展示了离子注入工艺在制作阻挡杂质带探测器方面的潜在优势，特别是离子注入工艺与目前的微电子电路技术相兼容，能将探测器与读出电路集成到一块芯片上，在降低成本的同时提高探测器成像性能。
阻挡杂质带 长波红外探测器 硅掺砷 离子注入工艺 blocked impurity band long-wavelength infrared detectors Si:As ion-implant process
1 上海师范大学物理系, 上海 200234
2 中国科学院上海技术物理研究所红外物理国家重点实验室, 上海 200083
针对像元尺寸为50 μm×50 μm的长波红外32×32元制冷型凝视焦平面阵列探测器的需要,设计了一种工作波长位于15~35 μm的透射式长波红外显微成像光学系统。该系统采用一次性成像方式,且主要由系列透镜构成,其中冷光阑置于光路的出瞳位置。通过对称双胶合透镜组合来校正像差,在-20~40 ℃温度范围采用光学被动补偿技术实现消热像差。仿真结果表明,当所设计的光学系统的中心波长、焦距、数值孔径、有效放大倍率和空间分辨率分别为27 μm,14 mm,0.25,10和0.1 mm时,在10 lp·mm -1特征频率处调制传递函数(MTF)值达到0.369,系统包围圆能量集中度超过80%,能够得到清晰可辨的物像,满足对冷光学系统短结构、高分辨率的应用需求。
光学设计 长波红外制冷型探测器 双胶合透镜组 显微成像光学系统 仿真模拟
报道了通过Nd2O3掺杂实现对CaCu3Ti4O12 (CCTO)介电陶瓷在太赫兹(THz)波段介电常数和损耗的调制。采用固相反应法制备了Nd2O3 掺杂的CCTO 样品。结构分析表明Nd 离子掺杂不影响陶瓷的主晶相结构；形貌表征显示Nd 离子掺杂的CCTO 陶瓷晶粒尺寸随掺杂质量百分比增加而呈现先增大后减小的趋势，对晶粒有明显的细化作用；THz测试结果显示CCTO 的实介电常数与晶粒尺寸变化趋势相反；介电损耗和晶粒尺寸变化趋势相同。结果表明，通过Nd2O3掺杂调制CCTO 晶粒的大小，能够实现对THz波段的介电调制功能。
材料 稀土掺杂材料 太赫兹频谱 频谱特性 散射
1 上海师范大学 物理系, 上海 200234
2 中国工程物理研究院 流体物理研究所, 四川 绵阳 621900
采用钒掺杂半绝缘4H-SiC衬底, 利用磁控溅射在硅衬底上制备了Ni/Au金属电极, 并封装加工成同面型横向电极结构SiC光导开关, 研究了不同激光触发能量对光导开关光电响应及导通电阻的影响。用波长532 nm的激光作为触发源, 当激光触发能量从26.7 mJ增加到43.9 mJ时, 光导开关的导通电阻从295 Ω降低到197 Ω。利用复合理论推导出激光触发时导带中载流子浓度随时间的变化规律, 并利用MATLAB模拟计算了不同触发能量下开关的导通电阻, 得到了与实验较一致的结果。在此基础上, 提出了降低开关导通电阻的两种途径。
光导开关 钒掺杂4H-SiC 横向电极结构 导通电阻 photoconductive semiconductor switches vanadium compensated 4H-SiC lateral geometry on state resistance 强激光与粒子束
2015, 27(5): 055003
针对太赫兹(1 THz=1012 Hz)电容器件发展的需求，研究了呈现巨介电和不呈现巨介电两种状态CaCu3Ti4O12(CCTO)陶瓷在THz波段的介电响应特性。在微波波段，小颗粒(Φ<2 μm)CCTO 的介电常数εr＜700，无巨介电特征，而大颗粒(Φ>10 μm)CCTO 的εr＞2000，呈现巨介电特征；两组CCTO 陶瓷的介电损耗值Tan δ在0.1~0.6之间。然而，在THz波段，两种颗粒度CCTO 的介电常数几乎完全相等(εr=72±3)，且损耗不超过0.18。实验结果表明，CCTO 陶瓷组分的离子极化率主导了在THz波段的介电常数εr，而大颗粒CCTO 对THz电磁波的散射超过小颗粒CCTO，导致介电损耗值Tan δ上升。因此，在THz波段，降低CCTO 颗粒大小不会影响介电常数，反而能够降低介电损耗。这一结果表明CCTO 陶瓷是制备THz波段电容的理想介电材料。
材料 太赫兹光谱学 频谱特性 散射
上海师范大学数理学院光电材料与器件重点实验室，上海 200234
利用描述脉冲激光与体光栅相互作用的耦合波方程，系统研究了不同入射脉宽和啁啾参数的线性啁啾脉冲激光经体光栅衍射时，频域内衍射光谱的振幅和相位变化特性。计算结果表明，衍射啁啾脉冲振幅的光谱宽度受入射脉宽、啁啾参数和体光栅有效衍射谱宽的影响，在体光栅有效衍射谱宽一定时，随着入射脉宽的增大，衍射谱宽减小，衍射效率增大；随着啁啾参数的增大，衍射谱宽增大，衍射效率降低；对于衍射啁啾脉冲频谱的相位分布，随着入射脉宽的增加和啁啾参数的减小，相位变化幅度增大，而且相位分布曲线呈现不对称特性。研究还发现，适当选择体光栅的光栅矢量和入射角，可以利用体光栅的布拉格衍射实现对线性啁啾脉冲激光的整形，而且保持衍射脉冲的频率线性啁啾特性。
衍射 衍射光学 啁啾脉冲激光 耦合波理论 体光栅
1 上海师范大学 光电材料与器件重点实验室，上海 200234
2 中国科学院上海技术物理研究所 红外物理国家重点实验室，上海 200083
3 青岛大学 物理科学学院，山东 青岛 266071
采用磁控溅射法，选用LaNi O3作为缓冲层，在硅基片上制备出了0.74Pb(Mg1/3 Nb2/3) O3-0.26PbTiO3弛豫铁电薄膜.研究了沉积温度对薄膜的微结构和光学性能的影响.其中，沉积温度为500 oC时制备的薄膜，不仅具有纯的钙钛矿结构，高度(110)择优取向、致密、无裂纹的形貌、而且具有最大的剩余极化，大小为17.2 μC/cm2.使用柯西模型进行拟合反射谱，分析得到薄膜的折射率和消光系数.在波长为633 nm时，500 oC沉积的薄膜的折射率大小为2.41.另外，薄膜的光学带隙在2.97～3.22 eV范围内.并初步讨论了这些薄膜的光学性能的差异.
PMN-0.26PT铁电薄膜 折射率 消光系数 PMN-0.26PT ferroelectric thin films refractive indices extinction coefficients
通过荧光光谱研究了放电等离子体氧化的α-Si:H薄膜的荧光特性，在450nm～500nm范围内常温下观察到强蓝光发射，发光强度随沉积氧化的周期数增加而增强。发射带呈七峰结构，位置分别为460nm、465nm、472nm、478nm、485nm、490nm、496nm。实验结果直接证明了蓝光发射与缺陷能级有关，其起源于Si-O结合特定组态而形成的发光中心。
α-Si:H薄膜 等离子体氧化 蓝光发射
