1 中国科学院上海技术物理研究所 中国科学院红外成像材料与器件重点实验室，上海 200083
2 中国科学院大学，北京 100049
电阻阵作为一种动态红外景象产生器件，在红外半实物仿真领域有着重要的应用。电阻阵可实现的规模与性能与红外微辐射像素列阵的设计有着密切的关系。文中从应用系统对大规模电阻阵器件的要求出发，结合电阻阵的工作原理，提出了像素驱动电路与MEMS结构一体化的设计方案，设计了规模可拓展的高占空比像素结构。通过采用高消光系数材料以及光学谐振腔结构，微辐射元的中波红外和长波红外的表面发射率达0.7。热力学仿真表明，通过合理的薄膜厚度和结构设计，微辐射元阵列的占空比达到51%，升、降温的热响应时间均小于5 ms，0.6 mW功率驱动下应力翘曲小于300 nm，长波红外表观温度可达582 K，中波红外表观温度可达658 K。结合设计方案提出了工艺制备方案，并通过小阵列流片初步验证了设计方案的可行性。该设计研究为国产大规模、高占空比电阻阵的研制指明了方向。
电阻阵 红外仿真 微辐射元 红外表观温度 占空比 resistor array infrared simulation micro emitter infrared apparent temperature fill factor 红外与激光工程
2023, 52(10): 20230028
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
1 微光夜视技术重点实验室，陕西西安 710065
2 昆明物理研究所，云南昆明 650223
自动门控电源作为微光像增强器的能量来源，其局部强光防护方法研究对完善自动门控电源控制策略、提升微光像增强器强光使用性能具有重要意义。分析了匹配传统直流高压电源与自动门控电源的微光像增强器大动态照度范围应用的优劣势，提出了一种能够使微光像增强器兼具高照度应用和低照度局部强光防护能力的自动门控电源设计思路，并给出了自动门控电源电路的控制策略实现方法。
自动门控电源 像增强器 自动亮度控制 阴极脉冲占空比 局部强光防护 auto-gating power supply, image intensifier, autom
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
重庆邮电大学 微电子工程重点实验室，重庆 400065
采用单层膜、梯形结构基于128°YX-LiNbO3材料研究了Al电极厚度、叉指占空比、反射栅周期、拓扑结构对插损、带外抑制和矩形度的影响。为了降低带内波动和插入损耗，该文设计了一种叉指换能器(IDT)型反射栅结构，该结构对采取优化措施前后谐振器的带内最大尖峰损耗分别降低了8, 84%和0, 55%。最后采用此反射栅结构设计了一款低插损高频声表面波(SAW)滤波器,有限元仿真结果表明，该滤波器的中心频率为2, 520 5 GHz，插入损耗为-0, 502 12 dB，带外抑制大于30 dB，-3 dB损耗带宽大于98 MHz。
占空比 声表面波(SAW)滤波器 叉指换能器(IDT)型反射栅 电极厚度 “T+π”型拓扑结构 duty ratio surface acoustic wave(SAW) filter interdigital transducer(IDT) reflector grating electrode thickness “T+π” topology
安徽大学 农业生态大数据分析与应用技术国家地方联合工程研究中心，安徽 合肥 230601
基于强度传输方程的非干涉相位恢复方法是通过对强度图像求解方程来获取相位的一种途径。在图像采集过程中，对聚焦图像的选择是很重要的。但该过程通常是由主观方法来确定，从而导致聚焦定位不准确，进而影响相位恢复结果的精度。首先，提出了一种基于强度传输方程的自适应聚焦相位恢复方法；其次，使用边缘占空比对采集图像进行定位，在求解相位之后进行循环角谱传播，直到边缘占空比定位位置不变，即被认为是定位到了最佳聚焦位置；最后，再使用强度传输方程求解样本的相位。结果证明：该方法不仅提高了相位恢复的准确性而且减少了获取大量图像的次数。在模拟实验中，恢复相位与原始相位的相关系数达到0.9866，均方根误差为0.3050。在实际的微透镜阵列实验中，用所提出的相位恢复方法恢复出的微透镜高度与真实高度误差仅为5.7%，证明了在显微成像领域，所提算法可以定位到最优聚焦位置，有利于自动聚焦技术的发展，进而提高相位恢复的精度。
相位恢复 强度传输方程 自适应聚焦 边缘占空比 phase retrieval transport of intensity equation adaptive focus edge duty ratio 红外与激光工程
2022, 51(3): 20210231
