华中光电技术研究所—武汉光电国家研究中心，湖北武汉 430223
半球谐振子的机械能量损耗包括材料本征损耗、空气阻尼损耗、支撑损耗、热弹性损耗和表面损耗等，直接影响了半球谐振子 Q值。通过分析这些能量损耗的数学模型，总结出半球谐振子的关键技术指标是材料性能、形位精度和表面粗糙度。综合考虑半球谐振子的精度和工程化应用，提出了一套高精度半球谐振子加工工艺，经过精密磨削、精密抛光和化学抛光后，加工得到的谐振子球面圆度小于 0.25μm，表面粗糙度小于 15nm，品质因数大于 5.2×107。对高精度半球谐振子加工和半球谐振陀螺制造工程化具有重要的指导意义。
半球谐振子 能量损耗 圆度 表面粗糙度 品质因数 hemispherical resonator energy loss roundness roughness quality factor
1 南京大学 产业技术研究苏州总院, 江苏 苏州 215000
2 南京大学 金陵学院, 南京 210094
3 上海航天电子技术研究所, 上海 201109
4 上海航天控制技术研究所, 上海 201109
光敏晶体管是空间飞行器光电编码器中的重要组成部分, 对空间高能质子引起的位移损伤效应较为敏感。文章通过试验获得了光敏管的核心参数输出电流与质子能量、位移损伤剂量、工作状态、屏蔽材料的关系。在50、60、70、92 MeV四种能量的质子辐照下, 器件输出电流及光电转换效率最大下降80%。晶体管内部光敏二极管初始光电流的下降和晶体管电流增益的下降共同作用造成了输出电流随位移损伤剂量的增加不断衰减。不锈钢和三明治屏蔽结构对60 MeV能量质子几乎没有遮挡效果。通过提高输入光照强度, 增大初始光电流, 可以降低位移损伤效应的影响。另外, 采用PIN型光电二极管, 增大耗尽区面积, 也是可行的加固方法之一。
光敏晶体管 高能质子 位移损伤效应 非电离能损 phototransistor high energy proton displacement damage effect non-ionizing energy loss
夸克与轻子教育部重点实验室 华中师范大学粒子物理研究所 武汉 430079
探寻量子色动力学（Quantum Chromodynamics，QCD）相结构一直是高能重离子碰撞物理研究的重要目标。近年来，转动背景下的QCD相变引起了研究者们的关注。本文基于AdS/QCD对偶，研究了化学势、角速度对QCD临界点的影响。研究发现：化学势减小了临界转速ωc，角速度降低了μc和相变温度。我们通过计算一些可以表征QCD相变的探针，如拖曳力、扩散系数、喷注淬火参数和J/ψ的谱函数，发现喷注淬火参数和拖曳力在相变温度附近有增强，峰值所对应的温度随着化学势的增加降低，这与相图中相变温度随化学势增加而降低相对应。谱函数的结果表明，磁场促进重介子的溶解，使末态J/ψ产额的压低更明显。我们研究了早期宇宙QCD全息相变产生的引力波，发现胶子凝聚抑制了引力波的能量密度，峰值频率位置随着胶子凝聚增加而下降。
相变 能量损失 谱函数 引力波 Phase transition Energy loss Spectral function Gravitational waves
1 成都精密光学工程研究中心，四川 成都 610041
2 中国工程物理研究院激光聚变研究中心，四川 绵阳 621900
采用蒙特卡罗方法研究了在不同溅射参数和材料模型下，溅射产额、损伤密度分布和纵向能量损伤分布等溅射特征参量对离子束溅射作用效果的影响。通过SRIM-2013软件的粒子跟踪和物理统计结果，分析了离子束初始能量、入射角度、离子种类和材料类型对表面溅射效果和能量沉积的影响规律，研究了表面损伤分布规律与溅射参数和溅射产额的关系。结果表明：85°的束源倾角设置可促进级联粒子密度集中和密度峰值群向表面移动分别达到2.8×108 atom/cm2和310-10 m，平均能量损失减小45.6%，Ar+溅射产额提高4.7倍；声子和电离产生大量的能量损失抑制了溅射产额的提高，两种能量损失占总损失比在0°入射时分别可达69%和30%。
材料 蒙特卡罗方法 离子束 SRIM 溅射产额 损伤分布 能量损失 激光与光电子学进展
2023, 60(7): 0716001
1 福建师范大学 物理与能源学院 福建省量子调控与新能源材料重点实验室，福建 福州 350117
2 福建省半导体光电材料及其高效转换器件协同创新中心，福建 厦门 361005
3 福建省太阳能转换与储能工程技术研究中心，福建 福州 350117
针对现有安防传感系统高能耗、易受电磁干扰、成本高和铺设困难等缺陷，提出了一种低能耗、高灵敏度、不受电磁干扰的智能光纤传感安防报警系统。系统传感器采用微弯型阶跃光纤结构，在分析微弯光纤传感器光能损耗与谐振频率相对折射率差函数关系的基础上，优化了传感单元的结构参数。实验首先对干扰抑制算法进行测试，从波形分布看出，采用本算法后噪声得到了大幅抑制。在此基础上，又采用系统对不同伪目标干扰进行了测试。选用功率为2.5 mW的650.0 nm激光器、光纤功率计、微弯光纤架和纤芯9 μm的微弯光纤传感器搭建了光纤微弯传感实验，对4种不同安防状态的光电响应特征进行了分析。结果表明，针对不同干扰类型只要采用相应的信号分析手段就能有效降低系统误识别的概率。由此可见，光纤微弯传感系统具有高灵敏、低能耗、抗干扰等优势，满足设计要求，在智能安防领域具有很好的应用前景。
光纤传感 谐振频率 光能损耗 干扰抑制 optical fiber sensing resonance frequency optical energy loss interference suppression 红外与激光工程
2022, 51(8): 20220028
1 中国建筑材料科学研究总院,北京 100024
2 国防科技大学前沿交叉学科学院,长沙 410073
石英玻璃相对于金属、晶体、陶瓷等大多数固体材料具有更小的机械振动能量损耗，是许多精密测量器件的首选材料。本文测试对比了四种类型(Ⅰ类、Ⅱ类、Ⅲ类和Ⅳ类)石英玻璃的振动能量损耗特性，从材料化学组分和结构缺陷方面分析了石英玻璃本征损耗的影响因素及作用机理。结果表明：Ⅰ类和Ⅱ类石英玻璃的本征损耗显著大于Ⅲ类和Ⅳ类石英玻璃，主要是由金属杂质含量高和气泡等级低造成的；羟基含量不是影响石英玻璃本征损耗的主要因素；表面损耗是石英玻璃器件振动能量损耗的主要来源之一，可以通过湿法刻蚀消除。
石英玻璃 振动能量损耗 内耗 机械品质因数 表面损耗 本征损耗 silica glass mechanical energy loss internal friction mechanical quality factor surface loss intrinsic loss
1 齐鲁工业大学（山东省科学院） 山东省科学院海洋仪器仪表研究所，山东青岛26600
2 中国极地研究中心，上海0010
3 中国科学院 精密测量科学与技术创新研究院，湖北武汉40000
设计了一种三方向激光分束及高精度指向调节系统，适用于钠荧光多普勒激光雷达高精度的激光光束方向指向控制，以便激光雷达在长距离观测的情况下实现信号的迅速、精确获取。根据光学系统的设计要求，阐述了用于高脉冲能量分束镜、反射镜的光学物理特性以及控制反射镜负载、方向应有的机械特性；采用6个高精度的步进电机结合6个高精度光学二维调节镜架能实现1.18°的角度行程，调节精度可达1.1'，且重复定位成功率达99.3%，实验结果满足高能激光发射系统对控制反射镜的精度要求；测试分束后的激光能量损失为11.6%，满足钠荧光多普勒激光雷达的激光能量发射要求。并编写了一套用于激光雷达分束及高精度指向调节系统的控制软件，实现了系统的远程自动化控制。
激光雷达 三分束 能量损失 高精度 自动化控制 lidar three beam energy loss high precision automatic control
1 中国科学院西安光学精密机械研究所 瞬态光学与光子技术国家重点实验室, 陕西 西安 710119
2 中国科学院大学, 北京 100049
3 陕西省计量科学研究院, 陕西 西安 710100
针对高功率半导体激光芯片工作温度升高易引起芯片性能退化和失效问题, 首先理论分析了工作温度对内量子效率的影响机理。其次, 为量化温度影响芯片稳定性的主要因素, 自主搭建高功率半导体激光列阵芯片测试系统, 研究15~60 ℃半导体激光列阵芯片的温度特性, 分析了5种能量损耗分布及其随温度的变化趋势。实验结果表明, 当温度由15 ℃升高至60 ℃, 载流子泄漏损耗占比由2.30%急剧上升至11.36%, 是造成半导体激光芯片在高温下电光转换效率降低的主要因素。最后进行了外延结构的仿真优化, 仿真结果表明, 提高波导层Al组分至20%, 能有效限制载流子泄漏, 平衡Al组分增加带来的串联电阻增大问题, 可以获得高效率输出。该研究对高温下半导体激光芯片的设计具有重要的指导意义。
高功率 半导体激光列阵芯片 高温特性 能量损耗分布 high power laser diode array chips high temperature characteristic energy loss distribution
中国工程物理研究院 计量测试中心，四川 绵阳 621900
采用二维线性调频z变换算法，分析了影响高能激光系统光束质量β因子测量准确性的因素。本文详细分析了采样点数（即衍射极限内的采样点数）和衍射光斑图像的能量损失率对光束质量β因子的影响。在衍射极限角直径2 (λ/D)范围内不同采样点数的模拟结果表明：采样点数越高，光斑衍射图像的分辨率越高，进而光束质量β因子计算越准确。在一倍衍射极限角2.44 (λ/D)范围内应最低不少于10个采样点，即可将β因子的测量误差控制在3%。同时，不同像差对光斑图像能量损失率的敏感程度不同，相同能量损失率下，高阶像差的β因子测量误差要高于低阶像差。特别是球差类的像差对能量损失最为敏感, 约5%的能量损失就可带来15%~30%的β因子计算误差。
z变换 光束质量 β因子 采样点数 能量损失 chirp z transformation beam quality β factor sampling number energy loss
