1 1.河北师范大学 化学与材料科学学院, 薄膜太阳能电池材料与器件河北省工程研究中心, 石家庄 050024
2 2.河北师范大学 物理学院, 石家庄 050024
3 3.石家庄铁道大学 材料科学与工程学院, 石家庄 050043
4 4.河北省计量监督检测研究院, 石家庄 050052
有机-无机杂化钙钛矿太阳能电池(PSCs)具有高能量转换效率、低能耗和低成本等优点, 但PSCs界面缺陷引起的非辐射复合严重阻碍了其光电转换性能提升。本研究通过降低氧化镍空穴传输层的粒径尺寸, 提高粒径均匀性, 实现了光生空穴在电池界面的高效传输; 并通过优化钙钛矿薄膜的反溶剂作用时间提升结晶质量, 降低界面非辐射复合, 改善空穴传输层和钙钛矿的界面问题, 使钙钛矿太阳能电池的能量转换效率(PCE)从10.11%提高到18.37%。开尔文探针力显微镜(KPFM)研究表明, 界面优化后的钙钛矿薄膜在亮态下的表面接触电位差相比于暗态下增加了120.39 mV。采用压电力原子力显微镜(PFM)分析钙钛矿薄膜明暗态铁电性能, 发现界面优化后的钙钛矿铁电极化变化微弱, 说明优化界面有效降低了电池界面缺陷和迟滞效应。该研究结果表明, 优化氧化镍空穴传输层, 提高钙钛矿薄膜质量, 减少了界面缺陷, 降低了非辐射复合和电池迟滞效应, 提高了钙钛矿太阳能电池的能量转换效率。
钙钛矿太阳能电池 原子力显微镜 接触电位差 铁电极化 perovskite solar cell atomic force microscopy contact potential difference ferroelectric polarization
1 华北电力大学 数理系， 河北 保定 071003
2 石家庄铁道大学 材料科学与工程学院， 河北 石家庄 050043
3 河北大学 物理科学与技术学院， 河北 保定 071002
4 河北省光学感知技术创新中心， 河北 保定 071002
利用稳态和瞬态光致发光光谱技术对Cs0.05FA0.81MA0.14PbI2.55Br0.45（以下简称CsFAMA混合阳离子钙钛矿）薄膜的发光过程进行研究。在245 K附近观测到相变引起的CsFAMA混合阳离子钙钛矿发光光谱红移现象。根据Saha‐Langmuir方程计算结果，确认温度高于65 K时电子空穴复合主导CsFAMA混合阳离子钙钛矿发光过程。利用带间发光与带尾态发光组合模型拟合CsFAMA混合阳离子钙钛矿的发光光谱，得到65~295 K温度范围内的带尾态扩展程度E0（0.023~0.045 eV）与载流子等效温度。根据CsFAMA混合阳离子钙钛矿的发光动力学曲线分析，确定电子空穴复合速率常数Reh随热力学温度升高（65~295 K）而不断降低。本文实验结果表明，热力学温度升高引起的晶格振动加剧，有利于实现自由载流子与晶格间的热交换，但增加了体系的热无序度，抑制了电子空穴的辐射复合，加快了载流子的非辐射复合速率。
发光 带尾态 热无序 相变 luminescence band-tail state thermal disorder phase transition
1 中国人民公安大学 遥感中心, 北京 100038
2 中国洛阳电子装备试验中心 光电对抗测试评估技术重点实验室, 河南 洛阳 471000
3 中国科学院 长春光学精密机械与物理研究所, 吉林 长春 130033
4 长光禹辰信息技术与装备(青岛)有限公司, 山东 青岛 266000
为模拟实战环境下半主动激光制导的目标回波能量, 设计并研制了注入式激光能量模拟设备。对激光制导能量传递过程及模拟技术进行研究。首先, 针对激光制导**工作过程, 建立了激光在大气中传输发生散射与衰减的模型, 并针对实战中存在的各种烟雾、降雨、干扰烟剂等进行建模仿真。接着, 设计了激光目标回波能量模拟器的总体方案, 选用DPS-A激光器和布儒斯特角薄膜偏振器模拟激光衰减过程。设计了光纤耦合与匀光准直系统。最后, 构建了激光制导半物理仿真系统, 分别进行了激光回波能量模拟实验、激光导引头标定与激光末制导试验。实验结果表明: 激光能量模拟误差小于30%,导引头线性角度范围内残差小于008°, 测角精度小于045 mrad, 末制导过程体视线角跟踪误差小于02°。该系统可模拟多种实战环境中激光能量传输情况, 且精度高, 能够满足激光制导半物理仿真要求。
半主动激光制导 能量传递 注入法 半物理仿真 激光导引头 semi-active laser guidance energy transfer injection method semi-physical simulation laser seeker
1 海军装备部， 北京 100841
2 海军工程大学动力工程学院, 湖北 武汉 430033
电气设备是故障多发装置。利用红外测温仪或红外热像仪能够检测出设备发热异常部位并确定其表面温度，再结合红外诊断标准便可对异常设备的故障严重程度进行判别，从而实现对电气设备的故障诊断。针对电气设备控制箱电气元件的发热缺陷，利用ST80+红外测温仪与FLIR E320红外热像仪进行了温度监测，并通过运用表面温度法和相对温差法进行故障严重程度诊断，对两种设备监测诊断的差异进行了分析。结果表明，利用红外热像仪能较准确地监测诊断出电气元件的过热缺陷，利用红外测温仪能检测出多数控制箱电气元件过热缺陷，但对部分缺陷的严重程度等级判别低于热像仪的判别结果。
红外测温仪 热像仪 相对温差法 表面温度法 红外检测 infrared thermometer thermal imager method of relative temperature difference method of surface temperature difference infrared monitoring
1 中国科学院 激发态物理重点实验室 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 研究生院， 北京 100039
采用激射波长为850 nm的AlGaInAs/AlGaAs梯度折射率波导分别限制增益量子阱结构的外延片，设计并制备了具有条形结构和锥形结构的半导体激光器。在输出功率同为1 W时，锥形激光器的发散角、光束传播因子和亮度分别为4°、2.8和9.9 MW·cm-2·sr-1，远好于条形激光器的6°、9.2和3.0 MW·cm-2·sr-1。当外加3 A的脉冲电流时，锥形激光器峰值功率达到1.40 W，斜率效率为0.58 W/A，电光转换效率为30%。实验结果表明，锥形激光器可以在保证大功率输出的前提下，具有更高的光束质量。
锥形半导体激光器 高亮度 光束传播因子 850 nm 850 nm tapered laser diode high-brightness the beam propagation factor
1 中国科学院 长春光学精密机械与物理研究所, 激发态物理重点实验室， 长春 130033
2 中国科学院 研究生院， 北京 100039
采用激射波长为808 nm的GaAs/AlGaAs梯度折射率波导分别限制单量子阱结构外延片，制备了沟道深度不同的半导体激光器阵列，并对载流子分布进行理论分析和模拟。理论和实验结果表明：引入脊形台面和隔离沟道后，激光器阵列的输出功率、电光转换效率、斜率效率和光谱特性均有显著提高。随着沟道的加深，对电流侧向扩散的限制作用增强，从而提高了阵列性能。
半导体激光器线阵列 隔离沟道 腐蚀深度 电流扩散 电流分布 semiconductor laser bar recess etching depth current expansion current distribution
1 中国科学院 长春光学精密机械与物理研究所 激发态开放实验室，吉林 长春130033
2 中国科学院 研究生院，北京 100049
考虑高功率半导体激光器列阵在封装过程中引入的封装应变会影响激光器的功率、波长和可靠性，对激光器封装应变的测量进行了研究。基于激光器输出光的偏振度变化可反映激光器有源区中量子阱的带隙变化，采用电致发光谱法推导了高功率半导体激光器输出的偏振度值与有源区应变值的关系。对800 nm GaAsP/GaInP高功率半导体激光器列阵有源区的应变进行了测量，测量结果与有限元模拟计算结果吻合较好。与理论计算出的有源区固有应变的对比结果显示，激光器芯片在封装过程中受到铜热沉的压缩，会将封装应变引入到有源区中，并且激光器中间的封装应变大于边缘的封装应变。另外，激光器有源区的应变起伏比较明显，认为这是由于采用电镀方法制备的铟焊接层中存在缺陷。测量得到的最大封装应变为1.370×10-3，缺陷密度为40.8%。得到的结果表明，激光器偏振度的测量能够正确反映激光器的缺陷和封装应变值，进而可以有效衡量激光器封装质量的好坏。
半导体激光器 应变测量 偏振度 封装 缺陷 diode laser strain measurement polarization degree packaging defect
1 中国科学院长春光学精密机械与物理研究所 激发态物理重点实验室, 长春 130033
2 中国科学院研究生院, 北京 100049
报道了优化p面电极的高功率高光束质量980nm垂直腔底面发射激光器(VCSEL).采用数学模型对VCSEL的电流密度进行了模拟计算, 发现电流密度分布由氧化孔直径和p面电极直径决定.确定氧化孔直径后, 优化p面电极直径可以实现电流密度的均匀分布, 抑制远场光斑中高阶边模的产生.将p面电极直径优化为580μm, 制作的600μm的VCSEL远场发散角从30°减小到15°, 优化器件的阈值电流和最高输出功率都略有增加.通过改进器件封装方式后, 器件输出功率达到2.01W, 激射波长为982.6nm.
垂直腔面发射激光器 高功率 电流分布 远场分布 vertical-cavity surface-emitting laser (VCSEL) high power current spreading far-field distribution
1 中国科学院 长春光学精密机械与物理研究所 激发态物理重点实验室，吉林 长春 130033
2 中国科学院 研究生院，北京 100049
研究了高功率808 nm量子阱脊型波导结构含铝半导体激光器在空气中解理时不同镀膜方法对输出激光功率的影响，讨论了半导体激光器的灾变性光学镜面损伤机理及其腔面钝化薄膜的选择特性。对半导体激光器管芯前后腔面不镀膜，前后腔面镀上反射膜和前后腔面先镀上钝化薄膜再镀腔面反射膜方法进行了对比，测试了半导体激光器的输出功率。结果表明，先镀上钝化薄膜的器件比只镀上腔面反射膜的器件输出的激光功率高36%。只镀腔面反射膜的半导体激光器器件在电流为5 A时就失效了，而镀钝化膜的器件在电流为6 A时仍未失效，说明镀钝化薄膜的器件能有效地防止灾变性光学损伤和灾变性光学镜面损伤。在半导体激光器芯片腔面镀上钝化薄膜是提高大功率半导体激光器输出功率的有效方法。
808 nm半导体激光器 镀膜 腔面 808 nm semiconductor laser diode coating facet
1 中国科学院 长春光学精密机械与物理研究所 激发态物理重点实验室,吉林 长春 130033
2 中国科学院 研究生院,北京 100049
报道了980 nm高功率低发散角垂直腔面发射激光器(VCSEL)阵列。通过增大阵列单元的出光孔径和单元间距来减小阵列器件的电阻和热阻,制作的台面为直径250 μm,氧化孔径200 μm,单元间距280 μm的4×4二维阵列,与有源区面积相同的单管器件相比具有更高的输出功率。在室温连续工作条件下,阵列在注入电流6 A时最高输出功率为1.81 W,阈值电流为1.2 A,斜率效率为0.37 W/A,微分电阻为0.01 Ω。针对较大的远场发散角对单元器件有源区中电流密度分布进行了计算,分析了器件高阶横模产生的原因。使用镀制额外金层的结构来改善远场发散角,将半角宽度由30°压缩到15°以下,改进后器件的输出功率略有下降。60 ℃恒电流模式寿命测试结果显示器件在800 h后输出功率衰减小于10%。
激光器 垂直腔面发射激光器 阵列 高功率 远场发散角
