强激光与粒子束
2023, 35(6): 066002
长春理工大学高功率半导体激光国家重点实验室，吉林 长春 130022
半导体激光器发射光谱中的边模存在恶化了其光束质量，严重限制了其在通信领域中的应用。基于分布布拉格反射器（DBR）半导体激光器中光栅的占空比、耦合系数、材料折射率三者之间的关系，研究了光栅占空比分布对边模抑制的影响，同时对矩形均匀光栅和矩形渐变占空比光栅结构的边模进行了分析与比较。优化了DBR光栅结构，分析了矩形均匀光栅与锥形渐变占空比光栅结构的旁瓣强度大小。利用时域有限差分（FDTD）法对器件结构进行仿真模拟，在不同光栅占空比分布下，分析了光栅的占空比和反射率的关系，并讨论了渐变占空比光栅反射峰值与光栅长度的关系。结果表明，渐变占空比光栅相比于矩形均匀光栅，边模得到有效抑制。当注入电流为63 mA时，在温度300 K下，矩形渐变占空比光栅结构的器件边模抑制比达到48 dB，并且渐变占空比光栅的反射峰值达到96%。通过分析矩形均匀光栅和锥形渐变占空比光栅结构在远场侧向切面上的光场分布，发现利用锥形渐变占空比光栅制作DBR有助于降低DBR半导体激光器的旁瓣强度。
激光器 分布布拉格反射半导体激光器 边模抑制 渐变占空比光栅 旁瓣 中国激光
2023, 50(11): 1101022
1 清华大学精密仪器系精密测试技术及仪器国家重点实验室，北京 100084
2 北京至格科技有限公司，北京 100089
在基于衍射光栅光波导的增强现实近眼显示设备中，光栅的占空比均匀性对成像均匀性影响很大。提出一种提升全息光栅掩模占空比均匀性的罗艾镜曝光系统，该系统采用移动挡板和改变干涉场光强的方法，来补偿全息曝光时高斯光束光强不均匀导致的光栅掩模占空比不均匀。实验中使用该方法制备的光栅，其占空比的极差相比用传统罗艾镜曝光系统制作的光栅降低了66%以上；制成的衍射光波导片的纯色屏幕的均匀性至少提升30%。
光栅 全息曝光 占空比 衍射光波导 成像均匀性
长春理工大学 物理学院 吉林省固体激光技术与应用重点实验室，吉林 长春 130022
提出了一种基于1064 nm掺镱光纤激光器泵浦MgO:PPLN的3.83 μm中红外光学参量振荡器。基于单谐振光学参量振荡器的阈值理论和线宽压窄前后的光束能量集中性理论，分析了不同泵浦光束聚焦深度下，谐振腔内光束分布情况以及线宽调制前后能量的不同集中程度对阈值和光-光转换效率所产生的影响。通过采用单个光纤布拉格光栅的方式压窄了泵浦光线宽，对比分析了在不同占空比下，泵浦光线宽压窄前后对中红外光学参量振荡器输出特性的影响。当泵浦功率为18 W，脉冲激光占空比为0.2%，脉宽为100 ns，泵浦光线宽为2.5 nm时，MgO:PPLN中红外光学参量振荡器获得功率为1.42 W的3.83 μm激光输出，光-光转换效率为7.9%。将线宽压窄到0.1 nm后，脉宽为2 ns，MgO:PPLN中红外光学参量振荡器获得最高功率为1.98 W的3.83 μm激光输出，光-光转换效率为11%，光束质量M2=1.89；同时相比于线宽压窄前激光输出效率提高了39.2%。
光学参量振荡器 窄线宽 光纤激光器 中红外 占空比 optical parametric oscillatoin narrow linewidth fiber laser mid-infrared duty cycle 红外与激光工程
2022, 51(9): 20210898
传统基于正弦光栅相位测量轮廓术中, 相位因反正切运算而被截断在(-π, π］之间, 需要利用菱形等相对相位展开算法进行展开, 容易产生相位误差累计, 甚至无法展开相位; 或者利用投影辅助格雷码等额外结构光场来确定条纹级次, 避免相位误差累计, 实现相位的展开。提出了一种基于二元光栅特征提取的相位展开方法。通过投影一组相移二元光栅来实现三维测量, 既避免了投影仪伽玛非线性对三维测量的影响, 又将投影系统的刷新频率提高一个数量级, 同时利用二元光栅本身的图像特性, 在不增加辅助结构光场投影的前提下, 自定条纹级次, 从而将自定的条纹级次相位与截断相位相加, 实现展开相位, 有效避免了相位误差的累计。实验验证了所提方法的可行性和有效性, 解相结果与未发生累计误差的菱形算法解相结果具有很好的吻合效果。
二元光栅 相位测量轮廓术 不等占空比 相位展开 条纹级次 binary grating phase measuring profilometry unequal duty cycle phase unwrapping fringe order
为了在较宽负载范围内获得高的转换效率，采用PWM调制与PSM调制相结合的调制模式，设计了一种混合调制方式DC-DC转换器。设计了一种简单的自适应调制方式切换电路，利用斜坡发生电路的斜坡下降沿，设计了一种新颖的最小占空比信号OSC、VRAMP信号和时钟信号VCLK同步发生电路，简化了电路规模。在轻负载时，采用占空比和输出电压同时检测的方法，将调制模式自动切入PSM调制模式，减小了开关电路工作频率，静态损耗减小了40%。采用65 nm CMOS工艺进行设计。仿真结果表明，该电路在两种调制方式之间可以平稳切换，1 mA负载时工作效率提升到863%。
DC-DC转换器 最小占空比信号 PSM调制 PWM调制 DC-DC converter minimum duty cycle signal PSM modulation PWM modulation
1 上海大学微电子研究与开发中心, 上海 200072
2 上海大学机电工程与自动化学院, 上海 200072
为了研究硅基OLED(Organic Light Emitting Diodes)微显示器的使用寿命,通过老化实验提出一种基于恢复模型的OLED亮度衰减模型,该亮度衰减模型融合传统延伸型指数衰减模型与OLED亮度恢复模型。使用亮度退化数据拟合衰减模型中的待定参数,得到初始亮度和占空比与OLED寿命之间的定性和定量关系,实现OLED的高精度亮度衰减预测。研究结果表明,对比所提模型的预测数据与实测亮度衰减数据可得,所提模型的预测误差小,拟合精度高达99.22%,相同初始亮度驱动下OLED的寿命预测准确度可提高79.1%。PWM(Pulse-Width Modulation)驱动下硅基OLED微显示器的寿命性能较传统电流/电压驱动型优越,在12.5%~87.5%的占空比下,可延长1.6~20.9倍的硅基OLED微显示器寿命。
光学器件 硅基OLED微显示器 亮度衰减模型 寿命预测 老化 占空比 光学学报
2021, 41(19): 1923003
1 内蒙古工业大学 1. 材料科学与工程学院
2 内蒙古自治区薄膜与涂层重点实验室, 呼和浩特 010051
为了提高氢化锆表面微弧氧化陶瓷层的致密性及阻氢性能, 采用恒压模式对氢化锆基体进行微弧氧化处理, 在磷酸盐电解液体系下, 研究阶段占空比分别为40%-50%-60%、50%-60%-40%和60%-50%-40%三种情况下陶瓷层的生长过程。利用扫描电子显微镜(SEM)、X射线衍射仪(XRD)、膜层测厚仪分析陶瓷层的形貌、相结构及厚度; 通过真空脱氢实验评价不同阶段占空比模式下获得陶瓷层的阻氢性能。研究结果表明: 不同阶段占空比模式下在ZrH1.8表面可制得厚度分别为162.6、175.9、158.7 μm的氧化锆陶瓷层, 且所制微弧氧化陶瓷层均由M-ZrO2、T-ZrO2以及Zr0.95Ce0.05O2三种物相组成, 阶段占空比对陶瓷层物相组成无显著影响; 阶段占空比为40%-50%-60%条件下, 氢化锆表面所制陶瓷层厚度达到162.6 μm, 氢渗透降低因子(Permeation Reduction Factor, PRF)达到12.5, 阻氢性能较佳。
微弧氧化 氢化锆 占空比 陶瓷层 micro-arc oxidation zirconium hydride duty cycle ceramic layer
长春师范大学 教育学院, 吉林 长春 130032
针对工作周期 (DC)的无线传感网络 (WSNs), 研究人员试图利用任播技术降低传输时延和能耗, 并进行了深入研究。为此, 提出新的能效任播路由 (EEAR)。相比现存的任播路由指标, EEAR路由引用新的任播路由指标, 称为期望能耗 (EEC)。利用 EEC合理地选择转发节点集, 进而最小化传输数据包的能耗。仿真结果表明, 提出的 EEAR协议降低了能耗, 同时, 也维持了合理的时延和高的数据包传递率。
无线传感网络 工作周期 任播路由 路由指标 能效 期望能耗 Wireless SensorNetwork Duty Cycle Anycast routing routingmetrics energy -efficient Expected Energy Consumed 太赫兹科学与电子信息学报
2019, 17(6): 1012
1 中国科学院 长春光学精密机械与物理研究所, 吉林 长春 130033
2 中国科学院大学, 北京 100049
在使用电铸方法制作金属光栅时, 采用传统的计时电铸方法常常不能保证金属栅条具有精确的沉积厚度。为了能够实时监测光栅栅条的沉积厚度, 以实现电铸截止时刻的精确判断, 建立了基于衍射效率判断金属沉积厚度的在线监测系统。采用严格耦合波理论计算了Au在光刻胶沟槽中进行沉积时, 衍射效率随Au沉积厚度的变化规律, 并讨论了光刻胶占宽比、电铸电流密度对衍射效率的影响; 计算了电铸池、镀液对监测激光能量造成的损耗。实验得到的效率曲线与仿真结果相一致; 电铸池、镀液对光能的损耗达9488%。实验结果表明, 采用在线监测方法实时判断金属沉积厚度是合理有效的; 光刻胶占宽比对在线监测影响不大; 电铸电流密度对在线监测有影响, 且电流密度越高越有利于截止点的判断。
金属光栅 在线监测 严格耦合波理论 占宽比 电流密度 能量损耗 metallic grating in-situ monitoring RCWA duty cycle current density energy loss
