强激光与粒子束
2024, 36(4): 043004
Author Affiliations
Abstract
1 School of Electrical and Electronic Engineering, Nanyang Technological University, Singapore 639798, Singapore
2 State Key Laboratory of Applied Optics, Changchun Institute of Optics, Fine Mechanics and Physics, Chinese Academy of Sciences, Changchun 130033, China
3 Key Laboratory of Opto-Electronics Information Technology of Ministry of Education, School of Precision Instruments and Opto-Electronic Engineering, Tianjin University, Tianjin 300072, China
4 School of Science, Shenzhen Campus of Sun Yat-sen University, Shenzhen 518107, China
5 School of Optoelectronic Science and Engineering, University of Electronic Science and Technology of China, Chengdu 610054, China
6 School of Automation, Northwestern Polytechnical University, Xi’an 710129, China
7 School of Electronics and Information Engineering, Soochow University, Suzhou 215006, China
Multi-channel detection is an effective way to improve data throughput of spectral-domain optical coherence tomography (SDOCT). However, current multi-channel OCT requires multiple detectors, which increases the complexity and cost of the system. We propose a novel multi-channel detection design based on a single spectrometer. Each camera pixel receives interferometric spectral signals from all the channels but with a spectral shift between two channels. This design effectively broadens the spectral bandwidth of each pixel, which reduces relative intensity noise (RIN) by M times with M being the number of channels. We theoretically analyzed the noise of the proposed design under two cases: shot-noise limited and electrical noise or RIN limited. We show both theoretically and experimentally that this design can effectively improve the sensitivity, especially for electrical noise or RIN-dominated systems.
optical coherence tomography multiple channels fiber-optic sensor imaging system Chinese Optics Letters
2023, 21(5): 051102
设计了一种基于D形光子晶体光纤（PCF）的新型等离激元传感器，用于检测低折射率的微小变化，并通过有限元法（FEM）对其性能进行了数值分析。与传统D形PCF不同，本文提出在D形光纤截面处刻蚀C型凹槽通道，并涂覆Au层来激发等离激元。C形凹槽通道的设计可以增强纤芯的能量泄露以及光纤芯模和等离子体模的耦合强度。在Au层上方增覆一层TiO2介电层，可以增强对金属层的保护和提高传感器的灵敏度，将PCF表面等离谐振（PCF-SPR）传感器的工作波长范围扩展到红外区域，仿真结果得到的最大灵敏度为24236 nm/RIU。该传感器可以有效监测低折射率的微小变化，对于生物医学和有机检测及相关应用具有潜在的价值。
光纤光学与光通信 光子晶体光纤 等离激元 低折射率检测 高灵敏性 限制损耗 激光与光电子学进展
2023, 60(7): 0706006
1 沈阳化工大学化学工程学院,辽宁省化工应用技术重点实验室，沈阳 110142
2 辽宁省化工过程工业智能化技术重点实验室，沈阳 110142
碱式硫酸镁晶须的分子式为xMgSO4?yMg(OH)2?zH2O，是一种人工合成具有一定长径比的无机功能材料。作为填充剂，可提高材料的抗拉强度等机械性能，也可以起到阻燃的作用。在NH4+-NH3缓冲体系，用常压一步法制备长度为10~30 μm，直径为0.05~0.3 μm，长径比为30~150的MgSO4?5Mg(OH)2?3H2O晶须。采用XRD、SEM、TG、TEM对产品进行表征，结合表征结果对反应浓度、反应温度、反应时间和陈化时间等影响因素进行研究。对碱式硫酸镁的生成机理进行第一性原理分析，碱式硫酸镁晶须生长习性符合位错螺旋生长机制。采用缓冲体系稳定溶液酸碱性，降低反应溶液的非理想性，可以使晶体在非受迫情况下定向生长，为进一步工业应用，实现低能耗生产碱式硫酸镁晶须提供了重要参考。
碱式硫酸镁 晶须 常压一步法 缓冲体系 生长机理 第一性原理 basic magnesium sulfate whisker one-step process at atmospheric pressure buffer system growth mechanism first-principle
在电子纸行业中, 为了减少光刻次数、降低成本, 部分产品的TFT基板会采用半色调掩膜工艺, 传统的一次湿刻一次干刻(1W1D)方法要求半色调掩膜光刻胶厚度与均一性同时满足较高要求, 管控难度大, 导致曝光多次返工浪费产能; 而且, 1W1D的刻蚀均一性很差, 使玻璃四周沟道a-Si过薄, 影响良率。为了改善这两方面的问题, 我们参考了非电子纸产品的两次湿刻两次干刻(2W2D)工艺。然而非电子纸的2W2D工艺会产生较长的a-Si拖尾现象, 导致较大的寄生电容, 造成良率损失; 此外, a-Si残留和沟道特性问题也阻碍了电子纸良率的进一步提升。因此, 我们通过降低两次湿刻时间, 改善灰化条件, 减小a-Si拖尾长度; 建立a-Si处理工序, 消除a-Si残留; 调整a-Si成膜条件和钝化层成膜前处理条件, 改善沟道特性。实验结果表明: 采用改善后的2W2D工艺可以完全满足电子纸的特性要求, 并且相比于1W1D方法, 得到的沟道厚度均一性提升50%, 阵列检测良率提升4%~10%; 同时无需管控半色调掩膜光刻胶的均一性, 仅满足光刻胶厚度的管控要求即可, 使曝光返工比例降低60%。改善后的2W2D工艺有效改善了电子纸产品的沟道特性与刻蚀均一性, 提升了产品良率, 减少了产能浪费, 降低了成本, 对4次光刻电子纸产品具有重要指导意义。
电子纸 半色调掩膜 两次湿刻两次干刻 沟道厚度 沟道特性 electronic paper halftone mask 2W2D channel thickness channel characteristics
1 北京工商大学计算机与信息工程学院, 北京 102488
2 中国计量科学研究院, 北京 100029
针对光腔衰荡光谱(CRDS)的吸收光谱曲线,利用MATLAB工具软件和最小二乘算法对常用的6种气体吸收光谱拟合算法(VP、GP、AVP、AGP、SDVP、SDAVP算法)进行编程,并设计了参数设置、拟合结果显示等界面化窗口;通过CRDS采集已知浓度CO2气体的吸收光谱;采用6种算法对吸收光谱进行拟合实验,比较6种不同线型算法的拟合误差。拟合结果显示:拟合曲线和测量点几乎完全重合;AVP算法拟合的平均残差最大,为3.1748×10 -3, GP及AGP算法的平均残差最小,为1.3212×10 -3,由此验证了6种线型算法在气体吸收光谱曲线拟合中的可行性;AVP算法的运算时间最短,为1.7516 s,SDAVP的运算时间最长,为389.682 s,GP算法的运算时间小于AGP算法。综合考虑残差与运算时间后认为,GP算法最适用于CRDS光谱线型的拟合。
光谱学 气体光谱 吸收线型 拟合算法 光腔衰荡光谱法 激光与光电子学进展
2019, 56(19): 193004
本文对高膜厚PS材料进行了研究, 通过工艺优化, 成功在G5线实现了60~120 μm的高PS。通过前烘工艺和固化工艺优化调整, 得到了无气泡、膜面良好的高PS材料。本文还对曝光量对PS影响进行了研究, 发现曝光量低于50 mJ时, PS材料无法有效成型; 当曝光量达到150 mJ时, 得到形貌良好, 达到设计值的PS。最后还对不同基底高PS材料进行了研究, 发现未进行增粘处理时, SiN基底粘附性良好, Mo基底还需继续优化处理。
液晶透镜 PS材料 高膜厚 liquid crystal lens LC antenna PS material high thickness
1 中国科学院大连化学物理研究所分子反应动力学国家重点实验室, 辽宁 大连 116023
2 中国科学院大学, 北京 100049
3 中国科学院上海应用物理研究所, 上海 201204
先进光源的发展在前沿科学研究中发挥的作用越来越重要。近十年来, 飞速发展的自由电子激光技术为科学家们提供了探索未知世界、发现新科学规律和实现技术变革的重要工具。建成的大连极紫外(EUV)相干光源的运行波段为50~150 nm, 单脉冲能量大于100 μJ, 且可提供10-12 s和10-13 s量级的超快激光脉冲, 是我国第一台自由电子激光用户装置, 并且是国际上唯一运行在极紫外波段的自由电子激光用户装置, 在世界范围内为用户提供具有高峰值亮度和超短脉冲的极紫外激光。大连EUV相干光源是由国家自然科学基金委资助、由中国科学院大连化学物理研究所和上海应用物理研究所共同承担的重大科学仪器研制项目, 目标是打造一个以先进极紫外光源为核心、主要用于能源基础科学研究的光子科学平台。
激光光学 自由电子激光 极紫外激光 能源基础研究
针对无依托发射作战应用背景下导弹发射车车载定位定向技术存在的问题,提出一种基于射频识别(RFID)辅助的捷联惯导(SINS)/里程计(OD)组合导航的方案。设计了发射车利用RFID进行定位的多种方式,分析了实际使用的相关问题,并将其应用在较为成熟的SINS/OD模式中,建立SINS/OD/RFID模型,进行了行进间辅助定位的方法探究,为车载定位定向发展提供一种新角度新辅助方式。实验结果表明,该方案定位精度达到米级,有效延长满足精度要求的导航时间,提高了使用效能。
组合导航 定位修正 integrated navigation RFID RFID SINS/OD SINS/OD positioning correction
电压的实时测量是电力系统稳定、安全的关键。提出了一种基于啁啾光纤光栅的电压传感器,利用压电陶瓷的逆压电效应带动黏贴在其上面的传感啁啾光栅发生形变,使传感啁啾光栅的波长发生漂移,通过检测传感啁啾光栅和参考啁啾光栅反射光包络的强度变化,获取被测电压的幅值和频率信息。理论分析了电压与光功率变化的关系,搭建了带温度补偿的双啁啾光栅传感系统,实验研究了传感器的静态和实时动态特性。实验结果表明,该传感器的相关系数R2为0.999 8,电压灵敏度达到0.048 mW/V,既能直接检测直流电压,也能较好地检测交流电压及其频谱信息,为在复杂环境评估电能质量提供了参考。
光纤光栅传感器 电压检测 啁啾光纤光栅 压电陶瓷(PZT) fiber grating sensor voltage detection chirped fiber grating piezoelectric ceramic transducer(PZT)
