1 北京中材人工晶体研究院有限公司，北京100018
2 中材人工晶体研究院有限公司，北京100018
3 中国兵器科学研究院宁波分院，宁波315103
4 中国建筑材料科学研究总院有限公司，北京100024
5 南开大学物理科学学院, 天津300071
6 中国科学院新疆理化技术研究所,乌鲁木齐830011
本文采用自主设计开发的大尺寸导模(EFG)炉成功制备了尺寸为485 mm×985 mm×12 mm的蓝宝石单晶板材，将其切割、研磨后与玻璃、聚碳酸酯复合为透明装甲样品，其中尺寸为352 mm×341 mm×33 mm样品面密度为79.27 kg/m2，尺寸为351 mm×342 mm×33 mm的样品面密度为79.38 kg/m2。分别采用直径为7.62 mm和12.7 mm的穿甲燃烧弹对其进行打靶测试，实验结果显示，蓝宝石基透明装甲在100 m 0°法线角射击中，具有优异的抗冲击性能。
蓝宝石单晶 导模法 透明装甲 面密度 打靶实验 sapphire single crystal edgedefined filmfed growth method transparent armor surface density targeting experiment
1 北京中材人工晶体研究院有限公司，北京100018
2 中材人工晶体研究院有限公司，北京100018
3 内蒙古晶环电子材料有限公司，呼和浩特010000
为保障我国相关**重大工程对低吸收蓝宝石晶体材料的需求，本文通过自主研制的晶体生长设备，成功生长了低吸收蓝宝石晶体。该晶体在紫外、可见光、近中红外波段展现出了良好的透过率，波长250~400 nm的透过率大于83%，波长400~4 200 nm的透过率超过85%。在晶体不同区域进行取样表征测试，得到晶体的平均位错密度为253.19 cm-2，摇摆曲线对称且峰形尖锐，半峰全宽为14″。此外，值得注意的是，晶体在1 064 nm处的光吸收系数均在(23.3~30.4)×10-6 cm-1，表明晶体内部的杂质元素得到有效控制，晶体光学性能优异，可用于高能激光系统、空间相机镜头等应用场景。
低吸收 泡生法 杂质元素 光吸收系数 透过率 位错密度 low absorption Kyropoulos method impurity element light absorption coefficient transmittance dislocation density
1 北京中材人工晶体研究院有限公司，北京100018
2 中材人工晶体研究院有限公司，北京100018
3 华南师范大学半导体科学与技术学院，广州510631
4 杭州光学精密机械研究所，杭州311421
5 中材高新材料股份有限公司，北京100102
6 中国科学院上海光学精密机械研究所，上海201800
7 中国科学院大学材料科学与光电技术学院，北京100049
氧化镓晶体材料由于其优异的性能以及可以用熔体法生长的优势，在功率器件、光电领域有着巨大的潜力。近年来，国内外众多专家也随之开展对氧化镓单晶材料的研究工作，高质量低缺陷的氧化镓单晶材料对后续的外延、器件的制备极其重要。目前，国际上主流的生长方法是导模法，导模法具有生长周期短、尺寸大及生长稳定等优点，然而在晶体缺陷控制方面还有很大的进步空间。本文围绕氧化镓单晶的腐蚀坑形貌，对导模法生长的氧化镓单晶进行加工制样，进行了不同酸碱条件下的腐蚀实验。详细介绍了观察到的不同腐蚀坑形貌，分析了晶体缺陷对腐蚀坑形貌的影响，对今后氧化镓单晶生长机理和晶体缺陷的研究具有重要意义。
氧化镓单晶 导模法 缺陷 腐蚀 腐蚀坑形貌 单晶生长 gallium oxide single crystal edgedefined filmfed growth method defect corrosion corrosion pit morphology crystal growth
提高红外探测器的工作温度对于减小红外系统的尺寸、重量和功耗至关重要，进而实现结构紧凑和成本低廉的红外系统。昆明物理研究所多年来对掺铟和砷离子注入技术的HgCdTe p-on-n技术进行了优化，实现了性能优异的中波红外探测器的研制。本文报道了高工作温度中波1024×768@10 μm红外焦平面阵列探测器的最新结果，并介绍了在150 K工作温度下的器件性能。结果标明，器件在150 K下截止波长为4.97 μm，并测得了不同工作温度下的NETD、暗电流和有效像元率。此外，还展示了在150 K的工作温度下焦平面器件的红外图像，并呈现了99.4%的有效像元率。
碲镉汞 高工作温度 中波红外 噪声等效温差 暗电流 HgCdTe HOT MWIR NETD dark current
1 天津理工大学理学院, 天津 300384
2 天津理工大学功能晶体研究院, 天津 300384
随着高功率固态激光器和光纤激光器的发展, 对可见光-近红外区域的光学隔离器要求逐渐增加。目前设备原件正趋于小型化发展, 工业应用最广泛的铽镓石榴石(TGG)晶体因其较小的Verdet常数, 无法满足未来高功率激光器的需要。Tb2O3具有较高的Verdet常数, 但是高熔点和相变机制使其难以通过常规提拉法进行单晶生长。本研究通过向Tb2O3中掺杂Y2O3, 研究了不同掺杂浓度下(TbxY1-x)2O3的晶体生长。在n(Tb)∶n(Y)=1∶1时, 通过激光浮区(LFZ)法生长了TbYO3单晶, 而纯净的Tb2O3和(Tb0.3Y0.7)2O3单晶无法通过该方法合成。TbYO3晶体具有较高的Verdet常数(445 nm处为529 rad·T-1·m-1, 880 nm处为116 rad·T-1·m-1), 为TGG晶体(445 nm处为350 rad·T-1·m-1, 880 nm处为49 rad·T-1·m-1)的1.51~2.37倍。因此, TbYO3晶体可以有效减少构建光学隔离器的介质长度或降低嵌入光学隔离器所需的磁场强度。此外, TbYO3晶体还具有11 W·m-1·K-1的中等热导率, 1.67 GW·cm-2的高激光损伤阈值。这些优点可以使TbYO3晶体成为一种有吸引力的磁光材料。
激光浮区法 Verdet常数 热导率 磁光晶体 激光损伤阈值 TbYO3 TbYO3 laser floating zone method Verdet constant thermal conductivity magneto-optical crystal laser induced damage threshold
1 北京中材人工晶体研究院有限公司, 北京 100018
2 南开大学泰达应用物理研究院,天津 300457
3 南开大学物理科学学院,天津 300071
4 中国科学院新疆理化技术研究所,乌鲁木齐 830011
蓝宝石单晶具有优良的力学性能和光学性能, 是目前透明装甲的优选材料。导模法能够制备出形状和尺寸都接近目标要求的晶体, 可以大幅度降低晶体的生产成本。我们通过自主设计的晶体生长设备, 优化晶体生长工艺和热场, 成功制备了尺寸为480 mm×1 200 mm×12 mm的蓝宝石单晶板材, 晶坯形状规则, 加工去掉表面气泡层后在20 mW He-Ne激光照射下检测, 整体无散射。
蓝宝石单晶板材 导模法 超大尺寸 透明装甲 sapphire single crystal plate edge-defined film-fed growth method super large size transparent armor
1 济南大学机械工程学院，山东 济南 250022
2 山东隆基机械股份有限公司，山东 龙口265700
利用Al-Si-Ni-WC合金粉末，通过激光熔覆技术在ZL108铝合金刹车盘表面上制备出具有优异抗磨损性能的涂层。对涂层微观组织性能、硬度值、磨损体积、抗腐蚀性进行了分析。研究结果表明：利用Al-18%Si-30%Ni-5%WC复合涂层获得了平整且厚度均匀的熔覆面。涂层中的物相主要有AlNi、AlNi3、WC、SiC等硬质合金相，且原位生成的硬质合金相均匀分布在熔覆层内。基体和涂层结合紧密，熔覆涂层内部的晶粒发生细化。熔覆涂层表面的平均硬度值为272 HV，是ZL108基材表面平均硬度值的3.1倍。相比于基体，涂层具有更加优异的耐磨性能，并且在高温环境下，涂层的磨损量较小。涂层磨损机理为磨粒磨损和黏着磨损以及少量的氧化磨损，铝合金刹车盘的耐磨性得到显著增加。
激光技术 铝合金 激光熔覆 刹车盘 微观组织 摩擦磨损 中国激光
2023, 50(20): 2002203
1 火箭军工程大学作战保障学院，陕西 西安 710025
2 96951部队，北京 100085
由于传统的微光图像增强算法泛化性较差，难以适应复杂多变的真实场景，提出一种基于多尺度融合卷积神经网络的图像增强方法，即通过学习微光图像与正常图像之间的映射关系实现微光图像增强。以微光图像为输入，首先利用预处理模块提取图像浅层信息，然后将选择性卷积核网络（SKNet）融合到局部路径构成特征提取网络，用通道注意模块对特征图进行权重学习得到局部特征，并对其与提取到的全局特征进行融合。由双边网格上采样还原图像尺寸，得到微光图像对应的映射函数，进而完成图像的增强。基于MIT-Adobe 5K数据集，对所提方法与其他9种先进方法进行对比。实验结果表明，所提方法可以较好地提升图像的亮度，丰富图像细节，在视觉效果和定量评价上均优于其他对比算法。
图像增强 特征融合 多尺度 SKNet 注意力机制 激光与光电子学进展
2023, 60(14): 1410012
在（211）B碲锌镉衬底上，采用分子束外延生长制备了PPP型中长双色碲镉汞材料，通过台面孔刻蚀、侧壁钝化等工艺，实现中长双色640×512 红外焦平面探测器组件研制。中长双色碲镉汞材料测试结果表明，表面宏观缺陷（2~10 μm）密度统计分布约773 cm-2，同时对材料进行了XRD双晶衍射半峰宽（FWHM）测试和位错腐蚀坑（EPD）统计，XRD测试FWHM约31.9 arcsec，EPD统计值约为5×105cm-2；双色器件芯片台面刻蚀深度达到8 μm以上，深宽比达到1∶1以上，侧壁覆盖率达到72.5%。中长双色红外焦平面组件测试结果表明，中波波长响应范围为3.6~5.0 μm，长波波长响应范围为7.4~9.7 μm，中波向长波的串音为0.9 %，长波向中波的串音为3.1 %，中波平均峰值探测率达到3.31×1011 cm·Hz1/2/W，NETD为17.7 mK；长波平均峰值探测率达到6.52×1010 cm·Hz1/2/W，NETD为32.8 mK；中波有效像元率达到99.46%，长波有效像元率达到98.19 %，初步实现中长双色红外焦平面组件研制。
中长双色 碲镉汞 分子束外延 等离子体刻蚀 串音 MW/LW dual-band HgCdTe molecular beam epitaxy（MBE） plasma etch cross-talk 红外与激光工程
2023, 52(4): 20220655
