上海微电子装备(集团)股份有限公司, 上海 201203
为了比较分析纳秒激光和皮秒激光剥离微型发光二极管(micro-LED)时AlN上GaN的热传导效果, 采用了改进的实时紫外光吸收和热传导的激光剥离理论模型进行计算分析的方法, 取得了在不同的激光波长、激光脉冲宽度、激光能量密度下的紫外波段光辐照时和停止辐照后GaN材料热场分布等数据, 并获得了适合micro-LED器件剥离的所用纳秒激光和皮秒激光的阈值条件。结果表明, 激光脉宽、激光波长、激光能量密度是实现激光剥离工艺的关键因素; 较适合的激光波长为209 nm~365 nm的紫外波段; 皮秒激光的剥离效果优于纳米激光, 且激光的脉冲宽度越短, 激光的波长越短, 剥离所需激光脉冲阈值能量也越低, 则对LED芯片区域的热影响也越小。该研究可为开发新型激光剥离设备和相关工艺应用提供重要参考。
激光技术 激光剥离 仿真 微型发光二极管 皮秒激光 laser technique laser lift-off simulation micro-LED picosecond laser
1 中国科学院国家天文台南京天文光学技术研究所，江苏 南京 210042
2 中国科学院天文光学技术重点实验室（南京天文光学技术研究所），江苏 南京 210042
3 中国科学院大学，北京 100049
大口径、长焦距的水平光学检测系统极易受到气流扰动的影响，气流扰动会引起光路中温度、速度、压强等多个物理量在时间和空间上随机动态变化。尤其是温度在空间上呈现梯度分布，以及在时间上存在缓慢漂移，均将会直接导致空气折射率的动态变化，从而导致点扩散函数退化、引起波前倾斜、出现波前时变。为了抑制气流扰动对检测光路的影响以及提高检测精度，基于计算流体动力学(Computational Fluid Dynamics, CFD)方法，提出了风扇强制对流的室内温度场控制方法，确定风扇放置方式与风扇数量。采用温度最大峰值（Peak to Valley, PV）并引入了最大光程差概念，综合评价光路温度场的均匀性。经过多次实验验证，采用强制对流方案，将0°像散标准差从
$0.146 \lambda $![]()
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降低到
$ 0.026\;3 \lambda\;(\lambda=632.8\; \mathrm{nm}) $![]()
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，显著提高了光路温度场的均匀性与稳定性，大幅降低了光学检测误差，提高了检测精度。为今后保障狭长通道内长光路、大口径光学检测系统的测量精度提供了借鉴。
红外与激光工程
2022, 51(12): 20220204
合肥京东方显示技术有限公司，安徽 合肥 230012
为了解决传统小尺寸液晶面板缺陷寻址方法应用在高分辨率、大尺寸液晶面板上存在的效率低、精度差等问题，建立了全自动缺陷精确寻址系统，并对该系统硬件与软件的架构及实施方式、缺陷的定址逻辑进行研究。首先，在点灯检测设备的基础上增加可移动光学相机机构和相应的软件架构，构建成寻址中控系统；然后，通过相机拍摄液晶面板自身显示的空心十字光标与缺陷重合前后的图片，采用对比的方法精确定位缺陷；最后，通过液晶面板驱动装置输出缺陷坐标。对5种缺陷进行测试，结果表明，该系统稳定易用，具有全自动、识别速度快和100%精确寻址等优点。该系统应用于H公司缺陷坐标寻址工序后，缺陷坐标准确性提升30%以上，缺陷维修收益显著提升，在大尺寸液晶面板缺陷维修坐标寻址领域具有重大应用价值。
大尺寸 液晶面板 缺陷坐标 精确定位 large size LCD panel defect coordinates accurate addressing
1 中国科学院长春光学精密机械与物理研究所 发光学及应用国家重点实验室，吉林 长春 130033
2 中国科学院大学，北京 100049
3 军事科学院系统工程研究院，北京 102300
光谱合束是提升高功率半导体激光器光束质量和亮度的关键技术之一。增加激光单元数量是提升光谱合束功率的主要途径，但同时造成合束光学元件尺寸变大，激光谐振腔变长不利于光谱合束光源的实际应用。提出了分离反射式中继成像光谱合束结构，将大尺寸中继成像镜分解成小尺寸的柱面反射镜阵列，每个激光线阵独立成像。最终12个激光线阵共计228个激光单元的光谱合束的输出激光功率为442.9 W，电光转换效率为41.8%，光谱范围为777.12～811.28 nm，光参量积为4.00 mm×mrad，与单元激光接近。所提结构为多激光单元光谱合束提供了一种可行方案，有利于激光器的工程应用。
激光器 半导体激光器 光谱合束 分离反射式中继成像 高功率 中国激光
2022, 49(23): 2301001
合肥工业大学 微电子设计研究所, 合肥 230009
介绍了一种应用于高速逐次逼近型模数转换器的新型高能效电容开关方案。基于2bit/cycle结构, 采用两个分裂电容阵列作为数模转换器。通过单边充电操作, 在减小电容阵列动态功耗和总面积的同时, 提高了电容的建立速度。在最后一个量化周期中, 只在电容阵列的单边引入共模电压基准, 并只用一个比较器参与量化, 在获得更高精度的同时, 进一步降低了电容阵列的动态功耗。相比传统1bit/cycle电容开关方案, 该新型电容开关方案在提升系统量化速度约2倍的同时, 降低了电容阵列平均功耗83%, 减小了电容总面积50%。相比其他2bit/cycle开关方案, 在精度、电容总面积和功耗方面均有不同程度的改善。
逐次逼近型模数转换器 两比特/周期 低功耗 电容开关方案 SAR ADC 2bit/cycle low energy capacitor switching scheme
红外与激光工程
2020, 49(5): 20201008
中国科学院长春光学精密机械与物理研究所发光学及应用国家重点实验室, 吉林 长春 130033
高功率800 nm波段半导体激光器是远距离照明的优选光源之一,但受光束质量及亮度限制,难以远距离传输,提升高功率800 nm半导体激光器的光束质量及亮度是关键。光谱合束方法在保持激光单元的光束质量时,提高了激光功率和亮度。基于光谱合束方法,结合芯片增益光谱来优化合束谱宽和结构,耦合10个800 nm激光线阵,研制出连续功率为363.5 W,光束质量为4.17 mm·mrad,亮度为212 MW/(cm 2·sr)的激光源,电光转换效率为40%。通过进一步结构优化及偏振合束,有望获得千瓦级的高功率800 nm半导体激光,为远距离激光照明提供高性能光源。
激光物理 半导体激光器 光谱合束 高光束质量 高亮度 远距离激光照明
1 广西无线宽带通信与信号处理重点实验室, 广西 桂林 541004
2 后勤保障部工程兵科研三所, 河南 洛阳 471023
为研究以压敏电阻和瞬态抑制(TVS)二极管为代表的典型钳压型浪涌防护元件的纳秒脉冲响应特性,为电磁脉冲干扰防护元件的选型提供科学依据, 分别基于百ns和2 ns上升前沿电磁脉冲直接注入的方式, 实验测试并对比分析两类元件在不同脉冲上升沿时间、电压幅值等情况下的响应差异, 并阐明产生过冲响应差异的物理机理。结果表明：两类防护元件的响应时间均与注入纳秒脉冲上升沿时间有关, 且随着上升沿的增加而变长, 其中TVS二极管在相同上升脉冲情况下具有更为敏感的响应速度；当注入脉冲电压幅值增加时, PN结热积累加快, 击穿速度加快, 元件响应时间更短, 相比于TVS稳定的钳位幅值, 压敏电阻在钳位幅值附近处振荡明显；当快速脉冲到达时, 压敏电阻和TVS二极管响应曲线在钳位幅值稳定前均发生过冲现象, 并且两类防护元件的过冲电压均随着注入脉冲幅值的增加而增加；尽管钳位电压幅值由自身防护特性决定, 但在相同注入脉冲条件下, 同类不同型号的防护元件过冲电压几乎相同, 通常压敏电阻过冲电压小于钳位电压, 而TVS二极管则相反, 并且随着钳位幅值变小, 过冲电压与钳位电压的比值变大, 这意味着过冲现象对低压TVS二极管性能影响更为严重。
压敏电阻 瞬态抑制二极管 纳秒脉冲 钳位特性 varistor transient voltage suppressor diode nanosecond pulse clamping performance 强激光与粒子束
2016, 28(12): 125003
湖北省交通运输厅 武黄高速公路管理处, 武汉 430205
为了提高光纤光栅解调仪表的速度与精度, 提出了一种双边沿解调及非线性修正方法对PZT(压电陶瓷)的迟滞效应进行补偿。通过对PZT两端电压的上升、下降沿同时采集数据并进行交叉解调的方式, 在提高解调速度的同时有效地消除了迟滞效应。利用1个10探测点的C波段光栅对该修正方法进行检验, 修正效果较为理想, 各波长的解调误差小于±5 pm。
压电陶瓷 迟滞效应 双边沿 非线性修正 PZT hysteresis effect double-edge nonlinear correction
1 南京航空航天大学机械结构力学及控制国家重点实验室, 江苏 南京 210016
2 中国空间技术研究院北京卫星制造厂, 北京 100190
3 北京长城计量测试技术研究所计量与校准技术国防科技重点实验室, 北京 100095
针对航空航天领域铝合金结构服役过程腐蚀监测需求, 提出了一种基于铝质细管结构的预载荷型光纤光栅腐蚀传感器。 给出了铝合金结构腐蚀在役监测机理, 得到光纤光栅反射光谱特征与铝质细管厚度变化之间的理论关系模型, 构建了酸碱环境下的光纤光栅腐蚀监测试验系统。 通过在细管内部配置不受力且仅感受温度变化的光纤光栅传感器, 解决了被测目标的温度与应力交叉敏感问题。 研究表明, 这种铝质细管封装设计不仅可以感受腐蚀对其力学性能的影响, 还能够屏蔽外界腐蚀因素对管内光纤感知器件的干扰。 随着金属管腐蚀程度加深, 其管壁逐渐变薄, 光纤光栅反射光谱逐渐向短波长方向偏移, 且管壁厚度变化与光栅中心波长偏移量之间呈较好单调关系。 这些特性能够为进一步开展基于光纤感知器件的机械结构在役腐蚀监测研究提供有益帮助。
光纤光栅 光谱分析 铝质细管 腐蚀监测 FBG Analysis of the spectrum Aluminum tube Corrosion monitoring
