1 河北工程大学数理科学与工程学院,河北 邯郸 056038
2 河北省计算光学成像与光电检测技术创新中心,河北 邯郸 056038
3 河北省计算光学成像与智能感测国际联合研究中心,河北 邯郸 056038
表面增强拉曼散射(SERS)是一种非接触式、无损伤、高灵敏的光谱分析技术,具备分子指纹识别能力,在材料学、化学、物理学、地质学和生命科学等学科有着广泛的应用。相较于传统的刚性基底,柔性SERS基底能够对非平面表面的分析物进行原位检测和现场实时检测。然而,设计和制备高灵敏、高重现性的柔性SERS基底仍存在一些挑战。因此,综述了柔性SERS基底的最新研究进展,探讨了5种不同类型柔性SERS基底的制备、性能和应用以及未来发展趋势,对SERS基底的研究具有一定指导意义。
光谱学 表面增强拉曼散射 柔性薄膜 纳米材料 快速检测 激光与光电子学进展
2024, 61(9): 0900010
1 香港中文大学机械与自动化工程学系,香港 999077
2 复旦大学信息科学与工程学院,上海 200433
报道了一种基于柔性空芯光纤和量子级联激光器(QCL)的中红外吸收光谱技术,可同时检测NO和NO2气体。QCL在间歇连续波(iCW)模式下运行,结合柔性空芯光纤具有小型化传感器的潜力。分别选择1929.03 cm-1和1599.91 cm-1的吸收线用于NO和NO2检测,两束激光同时耦合到内径为530 μm的100 cm长的柔性空芯光纤中。直接吸收光谱首先用于展示双气体检测,QCL以iCW模式运行并结合时分复用技术,然后采用一次谐波归一化的波长调制光谱来消除非气体吸收带来的信号强度变化的影响,并研究了气体传感器的性能。对于体积分数为50×10-6的NO与15×10-6的NO2,检测精度分别评估为5.2%和4.1%。当积分时间为60 s时NO的检测限为39×10-9,当积分时间为50 s时NO2的检测限为9.2×10-9。
激光吸收光谱 柔性空芯光纤 间歇连续波 一氧化氮 二氧化氮 激光与光电子学进展
2024, 61(3): 0306003
吉林大学电子科学与工程学院集成光电子国家重点实验室,吉林 长春 130012
生物复眼具有良好的光学特性,如视野大、体积小、无像差、对运动物体敏感等。而对运动物体敏感对昆虫十分重要,如飞行昆虫觅食时需要追逐小型、快速移动的目标等。受昆虫复眼对运动物体敏感的启发,制备了具有5个小眼的单层复眼,每个小眼由1个菲涅耳透镜构成。通过飞秒激光双光子聚合加工技术和软光刻复写技术,制备出具有高精度和可重复性的柔性仿生复眼。实验结果表明,该仿生复眼可以获得可辨识的图像并且可以用于追踪运动目标。
飞秒激光 激光技术 柔性仿生复眼 菲涅耳透镜 软光刻 激光与光电子学进展
2024, 61(5): 0522001
1 合肥工业大学仪器科学与光电工程学院,安徽 合肥 230009
2 中国人民解放军陆军炮兵防空兵学院,安徽 合肥 230031
3 华侨大学机电及自动化学院,福建 厦门 361021
柔性屏在弯折的过程中,容易出现器件损伤、胶层剥离等现象,因此明确屏幕在弯折过程中屏幕保护层的应变分布十分重要。提出一种基于数字图像相关(DIC)的柔性屏弯折应变测量方法,通过采集屏幕表面保护层的喷涂散斑图像来实现屏幕弯折过程保护层应变的全场测量,然后根据匹配点坐标计算弯折平面方程,得出弯折角度与应变之间的关系。实验结果表明,所提方法能测量出不同弯折角度下屏幕保护层全场应变信息,进而得知屏幕保护层的应力分布情况。即所提方法可量化屏体弯折时的应变量并根据应变测量结果推断出弯折过程中应力分布情况。
柔性屏弯折 应变分布 数字图像相关 全场测量 激光与光电子学进展
2024, 61(3): 0312001
1 流体动力基础件与机电系统全国重点实验室,浙江大学机械工程学院,浙江 杭州 310027
2 极端光学技术与仪器全国重点实验室,浙江大学光电科学与工程学院,浙江 杭州 310027
3 萨本栋微米纳米科学技术研究院,厦门大学机电工程系,福建 厦门 361102
柔性微纳传感器的新兴发展对先进制造技术提出了更高要求。其中,激光融合制造充分集成激光增材、等材、减材加工形式,凭借高精度、非接触、机理丰富、灵活可控、高效环保、多材料兼容等特点突破了传统制造在多任务、多线程、多功能复合加工中的局限,通过激光与物质相互作用实现跨尺度“控形”与“控性”,为各类柔性微纳传感器的结构-材料-功能一体化制造开辟了新途径。本文首先分析激光增材、等材与减材制造的技术特点与典型目标材料,展示激光融合制造的技术优势,接着针对近年来激光融合制造在柔性物理、化学、电生理与多模态微纳传感器中的典型应用展开讨论,最后对该技术面临的挑战以及未来发展趋势进行了总结与展望,通过多学科交叉互融,开辟柔性微纳传感器制造新路径,拓展激光制造技术的应用场景。
激光融合制造 激光-物质相互作用 微纳制造 柔性电子 柔性微纳传感器
季凌飞 1,2,3,*孙伟高 1,2,3林真源 1,2,3周博昊 1,2,3[ ... ]王冠强 1,2,3
1 北京工业大学材料与制造学部激光工程研究院,北京 100124
2 北京工业大学跨尺度激光成型制造技术教育部重点实验室,北京 100124
3 北京市激光应用技术工程技术研究中心,北京 100124
随着智能化时代的到来,柔性电子由于其极强的共形能力和优异的器件性能,在进一步推动现代化产业发展中取得越来越重要的地位。超快激光技术以其优异的高精制造能力在柔性电子高分辨无损制备上展示出独特的优势和应用前景。本文从超快激光与物质相互作用基本机制入手,着重介绍了当前超快激光在柔性电子领域的四种典型特征功用及其研究现状,并据此总结该领域超快激光应用所面临的挑战和未来发展趋势。
超快激光 柔性电子 微纳加工 激光与光电子学进展
2024, 61(1): 0114005
1 合肥工业大学光电技术研究院特种显示与成像技术安徽省技术创新中心,安徽 合肥 230009
2 合肥工业大学仪器科学与光电工程学院测量理论与精密仪器安徽省重点实验室,安徽 合肥 230009
提出了一种基于柔性超材料的高灵敏度拉力传感器,该超材料传感器由刻蚀在聚二甲基硅氧烷(PDMS)薄膜表面的多方形谐振单元的平面阵列组成。拉伸柔性PDMS薄膜会改变谐振单元的结构参数,进而使传感器的谐振频率产生变化。该超材料传感器可以同时实现应变或拉力的高灵敏度检测。同时,谐振结构中央的方形连接环起到了不对称分裂间隙的作用,激发了具有更高Q值的高阶谐振模式,实现了更高的频谱分辨率。实验结果表明,施加拉力从0增大至1.2 N时,结构尺寸拉伸率达到初始状态的1.2倍,超材料的谐振峰频率从109.23 GHz红移到99.42 GHz。该传感器可以实现8.43 GHz/N的高灵敏度拉力传感。耐久性测试表明在该样品的使用中至少可以经历100次拉伸-松弛循环。所提出的传感器具有灵敏度高、加工方便、成本低和无线测量的优点,具有潜在的应用价值。
传感器 拉力传感器 柔性 超材料 光谱 高灵敏度
北京空间机电研究所先进光学遥感技术北京市重点实验室,北京 100094
离轴三反光学系统多采用长条形反射镜,为尽可能提高反射镜面形精度,其支撑结构形式多为柔性支撑;为了在保证结构力学性能的基础上满足轻量化的需求,支撑亦多采用壳体点阵结构。本文基于尺寸优化技术,建立了长条形反射镜的参数化有限元模型以及双轴圆弧切口柔性铰链支撑的多参数优化模型,分别应用可行方向法及自适应响应面优化算法得到了质量约束下刚度最优的反射镜面板、筋板厚度参数以及刚度约束下镜面面形最优的柔铰支撑几何尺寸参数,并应用参数试验方法对该柔性支撑安装角度及安装轴向位置进行了独立变量的影响分析。对于背板的设计,本文提出了一种基于点云三维重建的点阵结构设计仿真优化方法,采用贪婪三角化投影算法对点阵结构包络生成的点云进行网格重构,保证了点阵结构模型的连续性与真实性。经过仿真验证,优化参数下重力、温度、强迫位移各工况下反射镜综合面形误差(0.018λ)和装调方向重力下刚体位移(0.007 mm)均达到最优。表明基于点云三维重建的点阵结构设计仿真优化方法合理可行,可推广应用于类似结构形式的反射镜支撑。
长条形反射镜 柔性支撑 点阵结构 点云 优化算法