Author Affiliations
Abstract
1 College of Electronic and Optical Engineering & College of Flexible Electronics (Future Technology), Nanjing University of Posts and Telecommunications, Nanjing 210023, China
2 National Laboratory of Solid State Microstructures, College of Engineering and Applied Sciences, Nanjing University, Nanjing 210093, China
3 State Key Laboratory of Millimeter Waves, Southeast University, Nanjing 210096, China
This study investigated direct fluorescence generation from a nematic liquid crystal (NLC) NJU-LDn-4 under femtosecond laser excitation. The absorption, transmittance, excitation, and emission spectra of the NLC were assessed. The relationship between the femtosecond pump power and fluorescence intensity was analyzed, revealing a quadratic increase and indicating that two-photon absorption (2PA) is the primary fluorescence mechanism. The LC microstructure was designed using photoalignment technology, allowing the generated fluorescence to reflect the corresponding structure. This research can establish a foundation for tunable LC microstructured fluorescence, with potential applications in fluorescence microscopy and optoelectronics.
liquid crystal femtosecond laser fluorescence microstructure Chinese Optics Letters
2024, 22(3): 033801
1 中国科学院 高能物理研究所 加速器中心,北京 100049
2 中国科学院大学 核科学与技术学院,北京 100049
高能同步辐射光源(HEPS)是国内首台第四代同步辐射光源,包括一个储存环、一个增强器以及一个直线加速器。作为典型的低发射度储存环(LER),其动力学孔径远小于物理孔径,对此选择了一种新颖的在轴置换注入方案。其中,增强器负责实现束流从500 MeV到6 GeV的升能。为了降低增强器引出冲击磁铁的冲击强度,在引出环节之前使用4台凸轨磁铁来辅助冲击磁铁完成这一动作。凸轨磁铁磁场波形要求底宽小于1 ms的半正弦波。根据仿真以及测试结果,采用绝缘栅双极型晶体管(IGBT)串联快恢复二极管的经典LC谐振电路拓扑。此外,设计了能量回收支路,来降低电容在充电过程中功率损耗以及对输出脉冲电流波形的影响。目前,已完成脉冲电源样机的研制与测试,各项结果表明,该脉冲电源能够满足高能光源增强器高能引出系统的各项要求。
高能同步辐射光源 注入引出 脉冲电源 LC谐振 能量回收 HEPS injection and extraction pulser LC resonance energy recovery 强激光与粒子束
2024, 36(2): 025014
1 大连理工大学高性能精密制造全国重点实验室,辽宁 大连 116024
2 大连理工大学宁波研究院,浙江 宁波 315000
3 中国航空工业集团公司北京航空精密机械研究所,北京 100076
针对6061铝合金难以在化学机械抛光中获得高表面质量的问题,研究了抛光液中氧化剂(H2O2)、缓蚀剂(BTA)的质量分数和pH值对表面粗糙度的影响。基于响应曲面法设计实验,采用方差分析(ANOVA)检验各参数对表面粗糙度影响的显著性,分析参数的交互影响,得出抛光液的最佳组分配比。结果表明,6061铝合金的表面粗糙度随着pH值的增大先增大后减小再增大,随着H2O2和BTA质量分数的增加先减小后增大。在优选的抛光液参数组合(pH值为9.7,H2O2的质量分数为0.57%,BTA的质量分数为1.16%)下,实现最低表面粗糙度Sa 为0.31 nm,获得了近原子尺度的超光滑表面。
光学设计 6061铝合金 化学机械抛光 响应曲面法 表面粗糙度 近原子尺度
南京理工大学材料科学与工程学院,江苏 南京 210094
本文利用宏观传热传质与微观组织演变耦合模型,对激光焊接IN718合金的宏观传热传质、微观组织演变过程进行了定量模拟。通过流体体积(VOF)方法对宏观传热过程的熔池形貌与温度场分布进行模拟计算,用温度场分布替代相场控制方程中的相关凝固参数,并将其代入到相场模型中进行微观组织演变过程模拟。结果表明:宏观温度场中1~4位置处模拟所得微观组织均呈柱状晶结构;沿着熔池自上而下,凝固速度R由6.7 mm/s到3.1 mm/s逐渐减小,温度梯度G由410 K/mm到673 K/mm逐渐增大,对应的冷却速率G·R由2747 K/s到2086.3 K/s不断下降;1~4位置处的枝晶间距随着冷却速率下降由4.52 μm增大到7.12 μm,与实验结果一致;在柱状晶间隙的液相位置处,Nb元素含量显著升高,且越靠近柱状晶底部Nb元素含量越高,其质量分数最高达到了7.377%;模拟得到的Laves相中Nb元素的分布呈液滴状,与实验所得Laves相的分布近似一致。
激光技术 激光焊接 镍基合金 数值模拟 相场模型 凝固组织 中国激光
2024, 51(12): 1202102
中国电子科技集团公司 第四十六研究所, 天津 300220
分析了金刚石线锯多线切割150 mm SiC晶片的表面形貌及质量, 通过测试SiC片Si面和C面的表面粗糙度(Ra), 发现C面Ra值约为Si面的2倍。在切割过程中晶片向Si面弯曲, 使锯丝侧向磨粒对Si面磨削修整作用更强, 从而使晶片Si面更加光滑。此外, 通过显微截面法测试了SiC晶片两面的损伤层深度。结果表明, Si面损伤层深度约为789 μm, 明显低于C面的138 μm, 显微镜下观察到截面边缘更加平整。该方法进一步证明了多线切割时晶片向Si面弯曲, 使锯丝侧向磨粒对Si面的磨削效果更强, 从而造成SiC晶片两面表面形貌和质量存在差异。
SiC晶片 表面损伤层 表面粗糙度 弯曲度 SiC wafer subsurface damage layer surface roughness Bow
1 中国电子科技集团公司第二十四研究所, 重庆 400060
2 重庆中科渝芯电子有限公司, 重庆 401332
3 模拟集成电路国家级重点实验室, 重庆 400060
提出了一种适用于环形栅LDMOS器件的子电路宏模型。基于对环形栅LDMOS器件结构的分析, 将环形栅LDMOS器件分为两个部分, 一个是中间的条形栅MOS部分, 使用常规的高压MOS模型; 另一个是端头部分, 为一个圆环形栅极MOS器件, 采用了一个单独的模型。基于40 V BCD工艺的N沟道LDMOS器件进行模型提取与验证。结果表明, 建立的宏模型具有较强的几何尺寸缩放功能, 对于不同尺寸的器件都具有较高的拟合精度, 并且模型能够兼容当前主要的商用电路仿真器Hspice和Spectre。
环形栅 宏模型 BCD工艺 annular gate LDMOS LDMOS macro model BCD process
1 中国科学院 高能物理研究所加速器中心,北京 100049
2 中国科学院大学 核科学与技术学院,北京 100049
加速器技术的发展,对注入引出系统的kicker脉冲电源提出了新的技术要求。注入引出系统冲击磁铁不仅要求脉冲电压高,底宽达到ns量级,还对波形的稳定性和前后残余电压有很高要求。漂移阶跃恢复二极管(DSRD)因其速度快、工作电流大等优点,在ns级脉冲电源中应用前景广泛,但其工作过程中会存在预脉冲等使脉冲波形偏离理想形态的因素。基于一种已有的DSRD脉冲电源,使用非线性传输线对脉冲进行整形,同时对脉冲的前后边沿进行锐化,缩短脉冲边沿的时间,大幅减小脉冲前后的残余电压,提高电源的性能。完成了一台电源样机的设计和实验,实验结果表明,该样机在50 Ω负载上产生的脉冲幅值约10 kV,前后边沿时间(10%~90%)约2 ns,底宽(3%~3%)小于8 ns。
带状线冲击器 纳秒脉冲电源 漂移阶跃恢复二极管 非线性传输线 strip-line kicker nano-second pulser DSRD non-linear transmission line 强激光与粒子束
2023, 35(10): 105002
李永倩 1,2,3,*范海军 1,2,3张立欣 1,2,3王磊 1,2,3[ ... ]赵旭 1,2,3
1 华北电力大学电子与通信工程系, 河北 保定 071003
2 华北电力大学, 河北省电力物联网技术重点实验室, 河北 保定 071003
3 华北电力大学, 保定市光纤传感与光通信技术重点实验室, 河北 保定 071003
多模光纤中存在的多个自由度为大容量通信和多参量传感提供了可能, 然而多模光纤中存在的高阶模不仅不稳定、 易耦合和易辐射损耗, 而且导致了布里渊增益谱畸变、 谱宽展宽和布里渊增益峰值降低, 严重劣化了系统的测量精度与传感可靠度。 因此, 研究多模光纤布里渊增益谱的特性和整形优化尤为重要。 首先对多模光纤的布里渊频移和布里渊增益谱特性进行了理论研究, 并与少模光纤、 单模光纤进行对比。 结果表明: 多模光纤的布里渊频移与模式折射率及布里渊散射角有关, 当布里渊散射角不变时, 布里渊频移与模式群编号呈负相关; 当模式群编号不变时, 布里渊频移与布里渊散射角呈正相关。 相比单模光纤, 少模光纤与多模光纤由于受到高阶模的影响, 布里渊增益峰值和布里渊频移较低, 布里渊增益谱较宽。 多模光纤中的高阶模最多, 对应的布里渊增益峰值和布里渊频移最低, 布里渊增益谱最宽。 此外, 分析并设计了两种基于单模光纤的多模光纤布里渊增益谱整形优化方法。 搭建移频本地外差布里渊光时域反射系统, 通过测量比较两种整形优化系统的布里渊增益谱宽及抗弯曲性能, 以评估整形优化程度。 实验结果表明: 提出的两种整形优化方法不同程度地减小了多模光纤的布里渊增益谱宽, 获取的布里渊增益谱有着良好的Lorenz拟合度, 分别为0.974 47和0.987 89。 利用单模环形器结合单模光纤对准熔接多模光纤的方法有更好的整形优化效果和抗弯曲性能, 最小弯曲半径和布里渊增益谱宽分别为2.25 mm和53.12 MHz。
布里渊散射谱 多模光纤 谱整形 谱宽 抗弯曲性能 Brillouin scattering spectrum Multimode fiber Spectrum shaping Spectrum width Bending tolerance 光谱学与光谱分析
2023, 43(11): 3559
中国工程物理研究院 电子工程研究所绵阳 621999
应用电阻蒸发镀膜方法在钼基体表面沉积钛膜。采用X射线衍射仪(X-ray Diffraction,XRD)对钛膜的物相进行表征,获得钛膜的择优取向;采用扫描电镜(Scanning Electron Microscope,SEM)和原子力显微镜(Atomic Force Microscope,AFM)对钛膜的表面形貌进行表征,获得钛膜的晶粒尺寸分布情况及表面粗糙度;采用AFM纳米压痕技术对钛膜的力学性能进行表征,获得钛膜的弹性模量。结果表明:基体温度对钛膜的微观结构及力学性能有重要影响,在600~750 ℃范围内,随着基体温度的升高,钛膜晶粒取向的主要影响因素由应变能变为表面能,钛膜的择优取向由(101)变为(002);基体温度的升高增强了基体表面钛原子的扩散能力,钛膜的平均晶粒尺寸、粗糙度及弹性模量均随基体温度的升高而增大。
基体温度 钛 择优取向 晶粒尺寸 纳米压痕 Substrate temperature Titanium Preferred orientation Grain size Nanoindentation
1 北京航空航天大学生物与医学工程学院北京市生物医学工程高精尖创新中心,北京 100083
2 解放军总医院第一医学中心激光医学科,北京 100853
换能器作为超声系统的核心部分,起着重要的作用。传统的超声换能器是电驱动器件,利用材料的压电效应实现电-声转换,然而面对应用环境的苛刻要求,其有限的带宽限制了其在高标准要求环境中的应用。光致超声作为一种新型技术,利用激光代替电作为激励源获得超声,拥有传统压电技术无法具备的特性,如高频率和大带宽,这是成像和传感所需要的。同时,光致超声技术具有较为简单的换能器构架,避免了电子元件组装的复杂性,使得各种形状的超声换能器开发成为可能,比如凹形换能器和全向换能器。光致超声技术的这些优势使其有望获得更广泛的应用。对光致超声技术进行了介绍,主要包括光声机制、换能器性能表征和该技术在生物医学领域中的最新应用,并进一步讨论了光致超声技术未来可能的发展方向。
生物光学 光声效应 超声波 光致超声换能器 高频超声 中国激光
2023, 50(21): 2107105