朱泉锦 1,2,3,4马浩统 1,2,3,4陈炳旭 1,2,3邢英琪 1,2,3[ ... ]谭毅 1,2,3,4
1 中国科学院光场调控科学技术全国重点实验室，四川 成都 610209
2 中国科学院光束控制重点实验室，四川 成都 610209
3 中国科学院光电技术研究所，四川 成都 610209
4 中国科学院大学，北京 100049
双自由曲面光束整形系统可在不改变光束相位分布的情况下实现光束空间光强分布的按需调控，然而其需要设置虚拟平面来进行双自由曲面面形的求解。研究发现，传统单一虚拟面法在应用于结构紧凑和扩束倍率较大的系统时，存在设计不精准、整形效果差等缺陷，为此，提出了一种基于虚拟面迭代策略的双自由曲面光束整形系统设计方法。基于不同参数的同轴透射式和离轴反射式光束整形系统的数值仿真研究结果，表明该方法可有效规避传统虚拟面法的局限性。以将束腰半径为5 mm的高斯光束整形为半径30 mm的准直平顶光束的透射式双自由曲面光束整形系统为例，虚拟面迭代法所设计的光束整形系统将光强分布均匀性和能量利用率相对于单一虚拟面法而言分别提升了2.93%和8.93%。
高斯光束整形 虚拟面迭代法 自由曲面 不重合度 辐照度均匀度 能量利用率 gaussian beam shaping virtual surface iteration method free-from surface misalignment irradiance uniformity energy efficiency 红外与激光工程
2024, 53(2): 20230587
1 中国科学院光束控制重点实验室，四川 成都 610209
2 中国科学院光电技术研究所，四川 成都 610209
为实现激光传输内通道密封，会在末端加装带倾斜角的窗口，但窗口的回射杂散光辐照管壁会引起结构温升，加热通道内气体引起热效应。针对密封窗口的回射杂散光辐照加热直管道问题，建立了直管道部分结构场-气体密度场-光场的耦合仿真模型，分析了不同管道材料、管壁厚度、管道结构形式对光束波前畸变的影响。分析结果表明：等质量的铝、铜、钢三种材料中，铝管道引起的光束波前畸变最小，仅为钢、铜的约50%；通过管道外侧增加散热翅片以及高导热碳膜的方式来降低壁温、改善波前畸变的效果并不理想，波前RMS值下降不超过3%；增加受辐照段管道壁厚、提升管道热沉是降低光束波前畸变最有效的方案，铝管壁厚由8 mm增加至16 mm可使管道出口处的波像差RMS值从36.1 nm下降到21.4 nm，各阶像差均得到改善。研究结果能够为内通道部分管道设计和热效应评估提供一定的参考。
波像差 固气耦合 密封窗口 热效应 内通道 wave aberration solid-gas coupling sealing window thermal effect inner channel 红外与激光工程
2022, 51(9): 20210966
1 长春理工大学 光电工程学院, 吉林 长春 130022
2 中国科学院苏州纳米技术与纳米仿生研究所 纳米加工平台, 江苏 苏州 215123
3 中国科学技术大学 纳米技术与纳米仿生学院, 安徽 合肥 230026
将表面配体改性的CdSe/ZnS量子点(Quantum dots)和光刻胶混合, 进而采用光刻工艺在InGaN/GaN蓝光Micro-LED上实现了最小尺寸为3 μm的高分辨率、高光效的量子点颜色转换膜层。同时系统研究了不同厚度和混合比例的量子点膜层的吸收/发射光谱及光致发光量子产率(PLQY)。为优化光转换效率, 量子点膜层中加入了TiO2散射粒子以提高蓝光的吸收效率。更进一步地, 经过设计引入分布式布拉格反射镜(DBR), 使得未被吸收的蓝光光子回弹到量子点转换膜层, 这不仅提升了蓝光吸收效率, 也增强了转换色彩的饱和度。同时采用了热激发方式来提升量子点的光致发光量子产率。为得到更高的显示对比度和色彩饱和度, 引入黑色光阻矩阵来削弱临近图形之间的颜色串扰。实验结果表明, 该量子点膜层可以用光刻技术实现高分辨率、高光效的颜色转换图层, 为单片全彩化Micro-LED显示的发展提供了新颖可靠的技术路线。
量子点 分布式布拉格反射镜(DBR) 颜色转换 散射粒子 Micro-LED Micro-LED quantum dot distributed Bragg reflector(DBR) color conversion scattering particles
1 中国科学院光束控制重点实验室，四川 成都 610209
2 中国科学院光电技术研究所，四川 成都 610209
3 中国科学院大学，北京 100049
非视域定位是一种通过提取光子飞行时间判断视线外物体位置的主动探测技术，是近年的前沿研究热点。为了研究均值滤波、中值滤波以及高斯滤波方法提取光子飞行时间的性能差异，首先用光度学方法优化了光子飞行模型中的能量变化模型，然后对三种滤波方法中的参数进行了优化分析，接着分析了三种提取方法对最大值判定法和概率阈值加权判定法的适应性，最后分别以设备和非视域物体的位置为变量，对三种时间提取算法得到的定位精度和稳定性进行了对比。仿真表明，中值滤波适用于较为狭窄的定位环境，并且有较高的定位精度；高斯滤波定位稳定性较好，并且滤波参数的选择范围更大。
非视域定位 光子飞行时间 滤波算法 适应性分析 non-line-of-sight location time of flight filter algorithm adaptability analysis
1 中国科学技术大学 纳米技术与纳米仿生学院, 安徽 合肥 230026
2 中国科学院苏州纳米技术与纳米仿生研究所 多功能材料与轻巧系统重点实验室, 江苏 苏州 215123
采用离子注入工艺在InGaN/GaN量子阱蓝光LED结构的p-GaN层形成高阻态隔离区域, 实现了最小4 μm超小尺寸高光效Micro-LED阵列的制备, 并系统研究了氟离子注入隔离工艺制备的横向结构Micro-LED阵列的电学和光学性能。实验结果表明, 在采用的离子注入能量范围内, 氟离子在p-GaN层中的注入深度越深, 对应器件的电学和光学隔离效果越好。当离子注入能量为60 keV时, Micro-LED阵列具有相对最佳的光电效果, 同时基于该离子注入能量制备的4 μm超小尺寸Micro-LED阵列的光功率密度高达200 W/cm2, 展现了离子注入工艺在新一代Micro-LED微显示芯片中的应用潜力。
蓝光Micro-LED 离子注入隔离 氮化镓 横向结构 高光功率密度 blue micro-LED ion implantation isolation GaN lateral structure high optical power density
1 中国科学院光束控制重点实验室，四川成都 610209
2 中国科学院光电技术研究所，四川成都 610209
3 中国科学院大学，北京 100049
精密控制技术离不开光机电结构配置、电机驱动、传感器、控制算法以及载荷平台的发展，它是实现高精度光电跟踪的必要手段。无论固定地基平台还是运动平台，扰动抑制、目标跟踪以及分布式智能协同的三大关键技术始终是光电跟踪控制系统面临的技术难点。本文综述了针对上述几大关键问题的精密控制技术，展示了一些先进和前沿控制技术的研究成果，同时指出未来重点研究方向的主要思路。根据扰动影响的不同机理，从精密驱动、惯性稳定、振动控制三个方面介绍了相应扰动抑制技术的研究进展以及热点，并强调基于 Stewart平台的振动与指向一体化技术是空间光电跟踪系统的重要技术方向。复合轴控制系统仍然是提高目标跟踪最有效的根本方式，最基本的技术问题是提高精跟踪倾斜镜跟踪系统的性能。观测器控制尤其是仅有误差测量的观测器技术特别适用于复合轴光电跟踪系统，发展三级或者更高级的复合轴系统应该特别注意高性能电机的应用。最后，提出多智能协同光电系统是光电跟踪领域未来重点的发展方向，需要研究多智能体的协同定位、编队控制以及载荷平台一体化等精密控制技术。
光电跟踪 精密控制 扰动抑制 目标跟踪 智能协同 optical-electric tracking control high-precision control disturbance rejection target tracking intelligence cooperative
1 中国科学院自适应光学重点实验室, 四川 成都 610209
2 中国科学院大学, 北京 100049
3 中国科学院光电技术研究所, 四川 成都 610209
在使用自适应光学系统校正的激光传输系统中,光学薄膜的偏振效应会造成偏振色差,导致自适应光学系统的校正能力下降。基于激光传输系统中常用的卡塞格林系统,用琼斯矩阵描述了光学薄膜产生的偏振像差对振幅和相位的影响,使用奇异值分解法将标量波前从琼斯光瞳中分离出来,并用于模拟哈特曼波前探测器的波前探测和像差分析,最后利用Zernike多项式进行波前拟合。最终定量分析了光学薄膜的偏振色差对自适应光学系统校正能力的影响。
自适应光学 波前探测 偏振像差 光学薄膜 奇异值分解 激光与光电子学进展
2020, 57(15): 150101
1 中国科学院光电技术研究所光束控制重点实验室, 四川 成都 610209
2 中国科学院大学, 北京 100049
扫描哈特曼技术是检测大口径望远镜像质的常用方法,但其对不同阶次像差的检测能力和不同子孔径分布下的检测精度尚不明确。利用基于Zemax和Matlab的仿真模型对该技术的检测性能进行了探究。仿真结果表明:扫描哈特曼法能有效检测到最高第28阶像差,方均根(RMS)相对误差在5%以内,在对多阶混合像差检测时难以有效分辨其中的高阶成分;采用相切子孔径分布能较好地平衡检测精度和检测效率;增加子孔径数目能提升检测精度,但增加到一定数目后精度提升十分缓慢,同时检测时间大幅增加。
测量 扫描哈特曼技术 Zernike多项式 像质检测 子孔径斜率
1 材料科学与工程学院 大连理工大学
2 辽宁省太阳能光伏系统重点实验室, 大连 116024
硅的理论嵌锂比容量是石墨材料比容量的十倍以上, 脱锂电位低, 资源丰富, 倍率特性较好, 故高比能量的硅基材料成为了电动汽车､可再生能源储能系统等领域的研究热点｡但由于其在脱嵌锂过程中巨大的体积膨胀效应会导致硅电极材料粉化和结构崩塌, 并且在电解液中硅表面重复形成的固相电解质层(SEI)使极化增大､库伦效率降低, 最终导致电化学性能的恶化｡为了解决上述问题, 加快实现硅基电极的商业化应用, 本文系统总结了通过硅基材料的选择和结构设计来解决充放电过程中体积效应的工作, 并深入分析和讨论了具有代表性的硅基复合材料的制备方法､电化学性能和相应机理, 重点介绍了硅碳复合材料和SiOx(0<x≤2)基复合材料｡最后对硅基负极材料存在的问题进行了分析, 并展望了其研究前景｡
硅基材料 负极材料 锂离子电池 综述 silicon-based material anode materials lithium-ion batteries review
1 中国科学院 光束控制重点实验室, 成都 610209
2 中国科学院 光电技术研究所, 成都 610209
3 中国科学院大学, 北京 100049
为减小大口径光学窗口对系统入射光线的影响, 提高光学窗口性能及光学系统成像质量, 提出了基于普通环带支撑的中间环带辅助支撑形式, 并在不同口径、径厚比及遮拦比状态下比较两种支撑方式对光学系统波前误差的影响。与普通环带支撑方式相比, 采用中间环带辅助支撑形式可以降低90%的由窗口引入的波前误差, 该方式对径厚比为100/1的窗口的支撑效果可以达到普通支撑方式下径厚比为100/3的窗口类似的支撑效果。因此, 中间环带辅助支撑形式可以有效提高窗口支撑效率、减小窗口厚度及质量、降低窗口对入射光线的体吸收率。
大口径光学窗口 普通环带支撑 中间环带辅助支撑 波前误差 径厚比 large aperture optic window normal zonal supporting form intermediate zonal auxiliary supporting form wavefront error diameter-thickness ratio 强激光与粒子束
2018, 30(12): 121003
