北京真空电子技术研究所微波电真空器件国家级重点实验室, 北京 100015
高性能实用化辐射源是太赫兹应用的关键器件, 利用周期结构电磁色散中的止带区域具有耦合阻抗高的特点, 电子注和电磁波能够高效互作用, 可以实现大功率太赫兹振荡器。带边振荡器(BO)相比于传统的返波振荡器(BWO), 可以实现大功率输出, 在 W波段能达到百瓦量级, 太赫兹波段能达到瓦级; 采用周期永磁聚焦系统, 可以实现小体积轻质量; 慢波结构尺寸短, 结构简单; 成本低, 具有批量生产能力。本文提出可构建 3π止带的交错子周期折叠波导慢波结构 (FWG SWS)和双频双模双向带边振荡器工作机理, 采用皮尔斯双阳极电子枪、周期永磁聚焦系统、金刚石输能窗以及高效率收集极, 设计和研发了频率在 100 GHz以上的几种带边振荡器, 实现了 100 GHz频段 140 W的功率输出, 120 GHz频段实现了 30 W的功率输出, 在 300 GHz实现了 1W以上的功率输出。
周期结构 色散特性 太赫兹 带边振荡器 真空电子器件` periodic structure dispersion characteristics terahertz Band-edge Oscillators vacuum electron devices 太赫兹科学与电子信息学报
2023, 21(9): .1065
刘洋 1,2,3朱香平 1,2,3靳川 1,2,3张笑墨 1,2,3赵卫 1,2,3,*
1 中国科学院西安光学精密机械研究所，西安 710119
2 瞬态光学与光子技术国家重点实验室，西安 710119
3 中国科学院大学，北京 100049
采用钛蓝宝石飞秒激光加工系统在融石英表面诱导表面周期性微纳结构，研究了激光诱导表面周期结构的形成过程以及激光能量密度、脉冲数、光斑大小和脉冲的空间间隔对融石英表面激光诱导表面周期结构的形貌的影响。实验结果表明，飞秒激光在融石英表面可以诱导出周期性的亚波长结构，主要以垂直于激光偏振方向的光栅状结构为主，其周期在百纳米量级且具有更好的可复现性。在激光光斑控制在1 μm附近时，所得到的形貌具有较高的规则性。根据实验结果设计了聚焦高斯光斑低通量的加工方式。所制备的光栅结构具有200~300 nm的周期，平均深度约为300 nm。
飞秒激光加工 表面形貌 亚波长结构 融石英 周期性结构 Femtosecond laser processing Surface morphology Subwavelength structures Fused silica Periodic structure
1 浙江大学材料科学与工程学院，杭州 310058
2 之江实验室，杭州 311121
3 浙江大学光电科学与工程学院，杭州 310027
超快激光直写技术由于其灵活性、高效性和良好的方向性，可以三维选择性地在材料内部进行加工，被广泛应用于玻璃的微晶化及其器件的制备中，在光储存、波导激光器、光子电路和集成光子芯片等领域有着广泛的应用前景。本文简要概述了超快激光在玻璃内部诱导析晶的原理，晶态/非晶态自组织周期性结构的形成机制，以及超快激光在玻璃三维空间中诱导析晶的最新研究进展，总结了通过控制激光参数和玻璃成分等实现对结晶形态、结构及光学性质调控的相关研究，并对所直写的微纳结构在非线性器件、光储存、激光器等领域的应用和发展方向进行了概述与展望。
微晶玻璃 超快激光直写 析晶原理 自组织周期性结构 热积累效应 光存储 glassceramics ultrafast laser direct writing crystallization principle selforganized periodic structure heat accumulation effect optical storage
沈阳航空航天大学，辽宁省飞行器复合材料结构分析与仿真重点实验室，沈阳 110136
当前科技的发展对材料的多功能性提出了更高的要求。本文利用有限元法针对一种具有三角晶格的弯曲主导型热膨胀点阵超材料(JTCLM)进行了带隙研究，并讨论了几何参数对JTCLM单胞带隙的影响。结果表明，当JTCLM单胞存在弯曲曲率时将会产生带隙，且材料的几何参数对JTCLM点阵复合材料的带隙具有显著的影响。结果为实现热膨胀/带隙双目标的超材料设计提供了理论基础。通过合理的选材和形状设计，有望实现特定膨胀性质和带隙设计的双目标共赢，使材料具有更好的可调谐性和多功能性。
点阵超材料 带隙特性 声子晶体 热膨胀 周期结构 lattice metamaterial band gap characteristic phononic crystal thermal expansion periodic structure
暨南大学光子技术研究院, 广东省光纤传感与通信技术重点实验室, 广东 广州 510632
轨道角动量 (OAM)光束具有螺旋形相位分布, 在信息光学、光捕获、光学操控等领域都有着重要的应用。本文设计了一种可以生成聚焦 OAM光束的平面型光学器件。该器件利用迂回相位的编码方式, 在平板上加载了根据分数 Talbot效应计算得到的特定相位分布。使用时域有限差分 (FDTD)分别对具有正方形和六边形周期性结构的光学器件进行仿真模拟。结果表明, 平面波经过此器件可以转化为阵列型聚焦 OAM光束。该器件加工方便, 容易拼接或复制, 集成度高, 可以用来生成高质量大面积阵列型 OAM光束。
分数 Talbot效应 轨道角动量 周期性结构 迂回相位 fractional Talbot effect orbital angular momentum periodic structure detour phase
天津大学精密仪器与光电子工程学院精密测试技术及仪器国家重点实验室, 天津 300072
利用周期性结构纹理图像独特的频谱分布,设计出一种基于频谱特征的周期性结构参数检测方法,搭建了静态图像检测和实时采集检测系统,对织物密度进行多次检测实验。检测结果表明,相对误差小于1%的比例达到96.7%,平均误差比现有算法降低了约36%,单帧图像检测时间约为150 ms,适用于工业检测场景。将所提方法应用于纸张计数、木材纹理检测、微结构阵列检测等实际应用领域,实验结果表明,基于频谱特征的周期性结构参数检测方法的准确度较高,适用范围广,检测效率高。
图像处理 频谱特征 周期性结构 参数检测 激光与光电子学进展
2020, 57(12): 121008
1 空军工程大学理学院，陕西 西安 710051
2 中国人民解放军93108 部队，黑龙江 齐齐哈尔 114001
为设计红外周期性吸波结构，本文分析了周期性吸波结构的谐振单元尺寸、介质层厚度和介电常数对吸波效果的影响，研究周期性吸波结构的吸收规律，设计了一种由两种不同尺寸圆形贴片构成的周期性结构，仿真结果表明该结构在SO2 气体探测器的两个特征吸收波长4.0 μm 和7.35 μm 处吸收率分别达到99.67%和99.97%，并且该结构对极化方向不敏感，吸波效果良好。
周期性结构 红外吸收光谱 红外探测器 双峰吸收 periodic structure infrared absorption spectrum infrared detector double-peak absorption
