强激光与粒子束
2024, 36(4): 043021
湖北久之洋红外系统股份有限公司, 湖北 武汉 430223
针对雪崩光电二极管(Si-APD)所加偏压需要随环境温度作调整, 且偏压电路所需的低纹波低噪声等因素, 构建了以Royer振荡器和微控制器为核心的偏压电路。该Si-APD偏压电路以BL8032型同步降压控制器作为Royer振荡器的输入电源, 以MS5221M型DAC作为该输入电源的调整单元, 以AD8606型集成运放和AD7980型ADC作为Royer振荡器输出电压采样单元, 以STM32F103TBU6型微控制器作为计算与时序控制单元。本偏压电路不仅具有温度自适应性, 而且具有低纹波、低噪声、低功耗和电气安全隔离的特点, 能在9~36 VDC宽输入电压范围和-40~70 ℃环境下良好工作。
Royer振荡器 硅基雪崩光电二极管 偏压电路 温度自适应性 微控制器 Royer oscillator Si-APD bias circuit temperature adaptivity MCU
中国计量大学 光学与电子科技学院，杭州 310018
针对传统基于导频信号的外调制测距方法精度不高的问题，提出了一种基于开关电路偏压控制模块的相位激光测距方法。首先，分析了传统测距方法测距精度不高的原因；然后，设计了基于开关电路的偏压控制模块，以此改变传统测距方法在射频端同时输入粗尺信号和精尺信号的方式，在马赫-曾德尔调制器(MZM)的偏置电压输入端、射频端分别输入粗尺信号、精尺信号，同时实现偏压控制和激光测距。实验结果表明：在距离80 cm处进行500次测量时，测距系统相位差的重复性为±0.150 4°，对应的测距精度为±0.026 1 cm。
激光测距 偏压控制 马赫-曾德尔调制器 laser raging, bias control, Mach-Zehnder modulator
华中光电技术研究所—武汉光电国家研究中心，湖北武汉 430223
激光陀螺长时间工作过程中零位保持不变对于捷联惯导有重要意义。介绍了影响激光陀螺零位的主要因素之一，并分析了导致激光陀螺长时间工作过程中产生零位漂移的机理。实验发现，激光陀螺连续工作 1个月，由正逆时针光束损耗差引入的零位漂移在 0.0053°/h左右，伴随正逆时针损耗差变化 8%左右。损耗差对激光陀螺零位的影响是长期的、缓慢的。若需要减小激光陀螺长期工作的零位漂移，则应当提高正逆行波损耗差的长期稳定性。
激光陀螺 零位漂移 损耗差 朗缪尔流效应 Fresnel牵引效应 RLG zero-bias drift loss difference Langmuir flow Fresnel traction effect
1 中国科学院大学, 北京 100049
2 中国科学院 半导体研究所, 北京 100083
设计并实现了一种电流型温度传感芯片。分析了测温原理和厄利效应对测温精度的影响, 提出了一种集电极-发射极电压补偿电路, 利用一组电流镜和匹配电阻将输出电流和温度之间的传递函数线性化, 提高了芯片的线性度和测温精度。设计了反向偏置保护电路, 增大芯片可承受的反向电压。芯片采用40 V互补双极工艺设计并流片。测试结果表明, 芯片在-55～150 ℃温度区间内的非线性误差为±02 ℃, 测温精度小于±03 ℃。
温度传感芯片 互补双极工艺 线性度 反向偏置保护 测温精度 temperature sensor chip complementary bipolar process linearity reverse bias protection temperature measurement accuracy
1 桂林电子科技大学 广西精密导航技术与应用重点实验室， 广西 桂林 541004
2 中国电子科技集团公司 第三十四研究所， 广西 桂林 541004
3 复旦大学 专用集成电路与系统国家重点实验室， 上海 200433
采用SANAN公司的0.25 μm E-Mode pHEMT工艺，基于ADS仿真，设计了一款工作频率为2.0~4.2 GHz的两级级联的宽带LNA芯片。芯片采用电阻偏压的方式，实现了3.3 V单电源供电。同时，设计了一种改进型的RLC并联负反馈结构，实现了宽带匹配。仿真结果表明，该LNA在2.0~4.2 GHz频段内，最大增益为30.9 dB，增益平坦度为±0.6 dB左右，输入回波损耗小于-9 dB，输出回波损耗小于-12 dB；噪声系数为(1.2±0.14) dB；系统稳定性因子K在全频带内大于2.8；芯片面积为0.78 mm×2.2 mm。
低噪声放大器 自偏置 负反馈 low noise amplifier self bias ADS ADS negative feedback GaAs GaAs
梅松 1,2,3杨峰 1,2,3文路 1,2,3卢昱瑾 1,2,3[ ... ]林丙涛 1,2,3
1 中国电子科技集团公司 第二十六研究所, 重庆 400060
2 重庆市固态惯性技术企业工程技术研究中心, 重庆 401332
3 重庆市固态惯性技术工程实验室, 重庆 401332
针对陀螺高精度小型化需求, 该文设计了一种微半球陀螺结构, 建立微半球陀螺三维有限元模型, 研究了微半球谐振子结构对称性对陀螺性能的影响规律。提出了谐振子圆度及1~4阶质量不对称误差的评价方法, 实现了谐振子制造工艺优化, 优化后的谐振子圆度误差≤2 μm, 在此基础上研制了微半球陀螺样机。结果表明, 封装后陀螺样机的周向品质因数(Q)值分布为(9.024~9.183)×105, 均匀性为±0.87%; 速率模式下, 陀螺量程为±20 (°)/s时, 陀螺零偏不稳定性为0.013 8 (°)/h, 角度随机游走为0.006 8 (°)/h, 展现了高结构对称性微半球陀螺的性能潜力。
微型半球陀螺 圆度误差 质量不对称 品质因数(Q)值均匀性 零偏不稳定性 micro shell resonator gyroscope error in roundness quality asymmetry uniformity of quality factor(Q) bias instability
1 上海大学 机电工程与自动化学院，上海 200444
2 中国科学院上海天文台，上海 200030
3 中国科学院空间目标与碎片观测重点实验室，江苏 南京 210008
4 中国科学院大学，北京 100049
5 上海大学 材料科学与工程学院，上海 200444
卫星激光测距（Satellite Laser Ranging, SLR）以脉冲激光为媒介获取卫星的精确距离，是空间大地测量技术中准确度最高的手段。在传统卫星激光测距系统中，通过测量已知距离的固定靶目标实现系统总时延的标定，对获取单向发射或接收时延的研究较少，这制约了卫星激光测距在激光时间比对、多台站协同测距及行星际激光测距等方面的应用。文中开展皮秒准确度时延标定方法的研究，首先，分析了卫星激光测距系统的时延组成及影响因素；其次，以中国科学院上海天文台卫星激光测距系统为平台，开展电学、光学和光电转换等时延的高精度测量，并将各部分时延组合完成收发时延的标定；最后，分析发射和接收时延标定的准确度，并将时延标定方法应用于地靶距离偏差的校验，验证时延标定方法的可行性。结果表明，发射和接收时延标定的准确度分别优于11 ps和13 ps，地靶距离偏差与国际激光测距组织（ILRS）反馈值相差仅11 ps。
卫星激光测距 时延标定 单向时延 激光时间比对 距离偏差 satellite laser ranging time delay calibration one-way delay laser time transfer distance bias 红外与激光工程
2023, 52(10): 20230070
1 暨南大学理工学院光电工程系，广东 广州 510632
2 广东技术师范大学光电工程学院，广东 广州 510665
3 暨南大学广东省光纤传感与通信技术重点实验室，广东 广州 510632
半导体芯片等微纳器件制造过程中，对其形貌进行表征有助于制造工艺评估和缺陷检测。为了获得待测样品完整的信息，通常需要使用明场显微镜、暗场显微镜等进行多种成像模式的联合表征。但目前实现多模式成像常须更改实验装置或使用不同的成像系统，导致获取的多模式图像的视场不同，不利于将多模式成像结果综合起来对待测样品进行全面分析。针对以上问题，提出基于单像素成像原理的多模式显微成像技术。该技术将宽场照明显微镜中的光源替换成结构照明光源，然后将相机每个像素点作为单像素探测器，并利用单像素重建算法得到艾里斑图像。艾里斑图像中不同位置的值代表不同物点发出的不同级次的衍射信号。通过从艾里斑图像中提取不同位置的值，按照相机像素坐标排列，可以重建不同模式的图像。与传统的多模式显微成像方法相比，所提基于单像素成像原理的多模式显微成像技术采用同一套装置和相同的实验数据，重建的多模式图像的视场相同。所提方法为显微成像技术的发展提供了一种全新的思路，有望在微纳器件的离线形貌表征中得到应用。
多模式显微成像 单像素成像 明场成像 偏置成像 暗场成像 光学学报
2023, 43(21): 2111003
