作者单位
摘要
1 南京邮电大学电子与光学工程学院、柔性电子(未来技术)学院,江苏 南京 210023
2 射频集成与微组装技术国家地方联合工程实验室,江苏 南京 210023
为了解决硅纳米线光电探测器光吸收率较低的问题,构造了一种六边形硅纳米线结构的光电探测器,并在该结构上覆盖零带隙的石墨烯,同时加入Au光栅,最后利用COMSOL软件对器件结构进行建模分析。研究表明,在0.5~1.5 μm光波段范围内,石墨烯的覆盖和Au光栅的加入能有效提升器件的光吸收性能,并且石墨烯与Au光栅的厚度均对该器件性能有所影响。
纳米线光电探测器 光吸收率 石墨烯 LSPR效应 COMSOL软件 nanowire photodetectors light absorption graphene LSPR effect COMSOL software 
激光与光电子学进展
2024, 61(5): 0504001
陈斌 1傅骁 1,*段发阶 1闫钰 1[ ... ]钟国舜 2
作者单位
摘要
1 天津大学精密测试技术及仪器国家重点实验室,天津 300072
2 中国电子科技集团公司第十一研究所,北京 100016
由于转盘电极原子发射光谱(RDE-AES)技术具有操作简单、无须制备样品、结果可靠性强等优良特性,被广泛应用于油液检测。但该技术采用的光源主要是电弧,由于电极磨损导致放电间隙改变造成的电弧不稳定等原因导致最后采集的光谱数据所分析的结果与实际存在误差。本文提出了一种基于“双转盘”电极结构的原子发射光谱油液检测装置的检测方法,即将传统“棒-转盘”电极结构中的棒电极更换为可以旋转的转盘电极,其显著优势是减小了电极磨损所带来的检测误差。对其结构进行物理建模,通过COMSOL多物理场仿真软件对电弧激发的过程进行了仿真,采用控制变量法研究了电极间隙、油膜厚度、外加激励三个主要变量对电弧激发效果的变化规律的影响,得到了影响因素与电弧激发时刻和激发瞬时温度的关系曲线图,并根据仿真结果进行了参数优化。仿真结果显示,“双转盘”电极结构较传统结构的激发效果有了明显改善,激发时间和激发温度都有一定的改善,尤其在大批量检测时电弧激发效果稳定,验证了该方法的先进性和实用性,为转盘电极原子发射光谱油液检测方法的进一步深入研究提供了分析支持。
仪器,测量与计量 双转盘 电弧激发 油液分析 原子发射光谱 COMSOL仿真 instrumentation, measurement, and metrology double turntable arc excitation oil analysis atomic emission spectrum COMSOL simulation 
激光与光电子学进展
2023, 60(23): 2312003
作者单位
摘要
北京信息科技大学 北京市传感器重点实验室, 北京 100192
该文提出了一种单轴微机电系统(MEMS)热膨胀流陀螺的基本结构, 并揭示了其敏感机理。通过有限元法, 利用COMSOL Multiphysics建立了陀螺的三维模型, 在有无角速度时对陀螺敏感元件的温度场和等温线变化情况进行计算。结果表明, 单轴MEMS热膨胀流陀螺具有陀螺效应, 输入角速度为[-1 080 (°)/s,1 080 (°)/s], 陀螺的结构灵敏度为0.053 9 K/[(°)·s-1], 非线性度为14.13%。
热膨胀流陀螺仪 微机电系统(MEMS) 有限元分析 三维模型 thermal expansion flow gyroscope MEMS COMSOL COMSOL finite element analysis three-dimensional model 
压电与声光
2023, 45(2): 195
作者单位
摘要
昆明物理研究所,云南昆明 650223
光机热仿真分析是预测光学系统光学性能及结构优化的有效手段,本文提出了一种基于有限元仿真分析软件COMSOL Multiphysics,耦合固体传热学、固体力学以及几何光学的多物理场耦合建模方法,实现了离轴四反光学系统的光机热一体化仿真,避免了传统的光机热仿真分析在不同软件间信息传递和转换的过程,提高了仿真的集成性。本文针对离轴四反光学系统构建其多物理场耦合仿真分析模型,分析了光学系统在不同温度条件下的结构变形和光学镜面变形,并通过光线追迹和点列图判断光学性能变化,为后续开展光学系统的优化提供了一种有效手段。
离轴四反光学系统 多物理场 光机热仿真 光学性能 off-axis four-mirror optical system, multi-physics COMSOL 
红外技术
2023, 45(10): 1084
作者单位
摘要
长春理工大学光电工程学院,吉林 长春 130022
针对传统变焦腹腔镜调焦结构所需空间大、调焦精度难以保证等问题,提出了一种以液体透镜为核心元件参与变焦的腹腔镜光学系统,利用液体透镜代替机械变焦结构,实现了变焦功能。推导了液体透镜电压与焦距的关系方程,结合COMSOL软件设计并仿真了满足所需焦距范围的双液体透镜。用ZEMAX软件设计优化了腹腔镜液体透镜变焦光学系统,通过控制电压即可实现焦距5~15 mm范围内同一像面高清晰成像。在焦距15 mm时,全视场点列图均方根(RMS)半径为6.694 μm,在焦距5 mm时,全视场点列图RMS半径为4.596 μm,均小于7.4 μm的像元尺寸。系统调制传递函数(MTF)在68 lp/mm处均大于0.5,4个组态(焦距分别为5、7.2、10.4、15 mm)畸变分别为7.047%、1.961%、0.732%、0.295%,满足腹腔镜对光学系统畸变的要求。
光学设计 变焦系统 液体透镜 腹腔镜 COMSOL ZEMAX optical design zoom system liquid lens laparoscope COMSOL ZEMAX 
中国激光
2023, 50(21): 2107204
王少业 1,2,3张剑波 1,2,3赵子文 1,2,3,*杜亦凡 1,2,3钟双栖 1,2,3
作者单位
摘要
1 上海大学特种光纤与光接入网重点实验室,上海 200444
2 上海大学特种光纤与先进通信国际合作联合实验室,上海 200444
3 上海大学上海先进通信与数据科学研究院,上海 200444
采用COMSOL Multiphysics有限元仿真软件模拟不同功率、不同扫描速度的CO2激光退火锗芯光纤过程中的温度场分布。通过分析激光退火过程中光纤温度场的分布和变化,得到较为适合的激光退火条件。结合退火后锗芯光纤的拉曼光谱测试,发现对于外径和内径分别为190 μm和28 μm的锗芯光纤而言,在所有退火条件中,2.153 W激光功率、6 mm/s扫描速度能明显改善光纤性能。本仿真研究为优化锗芯光纤特性的实验提供了参考。
光纤光学 锗芯光纤 COMSOL仿真 CO2激光 温度场分布 fiber optics Ge core fiber COMSOL simulation CO2 laser temperature field distribution 
激光与光电子学进展
2023, 60(15): 1506005
王宇 1雷洪 1,*李晓红 2,**
作者单位
摘要
1 西南科技大学材料与化学学院,四川 绵阳 621010
2 西南科技大学数理学院,四川 绵阳 621010
结合当前塑料基材表面构建减反射结构的现状和趋势,使用COMSOL Multiphysics软件在可见光谱范围内研究了中空二氧化硅粒子(HSP)和HSP-实心二氧化硅粒子混合对所构成的减反射表面的光学性能的影响。具体考察的因素包括:HSP的尺寸、空心度、粒子间距、树脂覆盖高度、入射角和排布方式等几何参数。结果表明,当采用半径为100 nm的HSP,且树脂覆盖粒子一半高度时,在六方格子排布的HSP间隙掺入小尺寸实心二氧化硅粒子,可在整个可见光谱范围内获得较低的反射率,涂层的平均反射率可低至0.24%。
薄膜 中空二氧化硅 涂层 减反射 COMSOL Multiphysics软件 thin films hollow silica coating anti-reflection COMSOL Multiphysics software 
光学学报
2023, 43(9): 0931004
Author Affiliations
Abstract
1 Jerusalem College of Technology, Lev Academic Center, Faculty of Engineering, Department of Applied Physics/Electro-Optics Engineering, Advanced Laboratory of Electro-Optics, Jerusalem, Israel
2 Bar-Ilan University, Faculty of Engineering, Ramat Gan, Israel
3 Nanotechnology Center for Research and Education, Lev Academic Center, Jerusalem, Israel
4 Bar-Ilan University, The Nanotechnology Center, Ramat Gan, Israel
5 Politehnica University of Bucharest, Center for Microscopy-Microanalysis and Information Processing, Bucharest, Romania
A thorough understanding of biological species and emerging nanomaterials requires, among other efforts, their in-depth characterization through optical techniques capable of nanoresolution. Nanoscopy techniques based on tip-enhanced optical effects have gained tremendous interest over the past years, given their potential to obtain optical information with resolutions limited only by the size of a sharp probe interacting with focused light, irrespective of the illumination wavelength. Although their popularity and number of applications is rising, tip-enhanced nanoscopy (TEN) techniques still largely rely on probes that are not specifically developed for such applications, but for atomic force microscopy. This limits their potential in many regards, e.g., in terms of signal-to-noise ratio, attainable image quality, or extent of applications. We take the first steps toward next-generation TEN by demonstrating the fabrication and modeling of specialized TEN probes with known optical properties. The proposed framework is highly flexible and can be easily adjusted to be used with diverse TEN techniques, building on various concepts and phenomena, significantly augmenting their function. Probes with known optical properties could potentially enable faster and more accurate imaging via different routes, such as direct signal enhancement or facile and ultrafast optical signal modulation. We consider that the reported development can pave the way for a vast number of novel TEN imaging protocols and applications, given the many advantages that it offers.
tip-enhanced nanoscopy scanning probes COMSOL simulations nano-objects optical modeling 
Advanced Photonics Nexus
2023, 2(2): 026002
作者单位
摘要
南京理工大学 电子工程与光电技术学院,江苏南京210094
为了实现深宽比大于6∶1的硅通孔的形貌测量,提出了一种基于像差补偿的近红外显微干涉检测方法。该方法采用近红外宽带光作为光源,能够穿透硅通孔,检测系统中内置变形镜自适应像差补偿模块,主动补偿硅通孔引入的调制像差。在检测硅通孔三维形貌时,依据COMSOL Multiphysics有限元仿真软件得到的三维硅通孔高深宽比结构对探测光的调制像差规律,指导设置需变形镜补偿的像差种类和量值,用基于频域的评价函数指标阈值,判定硅通孔底部图像的聚焦状态,获得待测硅通孔清晰的底部图像,本质上提升探测光的重聚焦能力。在此基础上,使用垂直扫描干涉法得到待测硅通孔的深度与其三维形貌分布。实验测量了直径为10 μm、深度为65 μm、深宽比为6.5∶1和直径为10 μm、深度为103 μm、深宽比为10.3∶1的硅通孔深孔,并与高精度SEM的测量结果对比,深度测量的相对误差为1%。与白光显微干涉测量结果对比表明,本文所提出的方法可以获得清晰的高深宽比硅通孔的底部图像,有效增强底部的宽谱干涉信号和对比度,能够准确测量更高深宽比硅通孔的三维形貌。
无损测量 光学显微干涉 自适应像差补偿 COMSOL仿真 硅通孔形貌 nondestructive measurement optical microscopic interference adaptive aberration compensation COMSOL simulation through silicon via morphology 
光学 精密工程
2023, 31(3): 301
作者单位
摘要
辽宁工程技术大学, 爆破技术研究院,阜新 123000
为解决高原多年含水冻岩区露天矿山爆破作业过程中炮孔出现涌水、冰冻无法装药问题, 以拉萨市墨竹工卡县甲玛露天矿为对象, 基于弹性力学、达西定律、数学物理方法等理论, 通过COMSOL-Multiphysics有限元模拟软件建立矿区成孔后温度变化模型, 并利用SG-DTS-84U光纤测温仪现场试验结果对数值模拟结果进行验证, 对比后发现模拟结果与现场试验结果具有较高的吻合度, 由此证实了该模拟结果的正确性与科学性。在此基础上改变数值模型相关参数对不同外界环境下炮孔成孔后温度场变化规律进行研究, 即分析炮孔成孔后温度-水分场耦合作用下24 h内不同地表温度、不同渗流速度对孔内温度的影响过程, 研究矿区孔内温度场变化规律, 以期进一步寻找根本解决冰冻孔装药的技术难题。通过研究结果表明:炮孔成孔后孔内冰冻深度主要受地表温度及渗流水速度控制, 且地表深度≤6 m时孔内温度受外界温度影响大, 深度>6 m时孔内温度主要受渗流水速度及孔壁原始温度影响; 炮孔成孔后孔内温度在8 h时逐渐趋于稳定, 其温度随深度的增加而降低; 当渗流水速度≤5 m/h时渗流速度的变化对矿区温度场的发展规律具有显著影响, 渗流水速度>5 m/h时渗流速度的变化对炮孔内温度场影响减弱。
冰冻炮孔 高原高寒 温度场 水分场 COMSOL数值模拟 多场耦合 frozen blast hole high and could plateau temperature field water field COMSOL numerical simulation multi-field coupling 
爆破
2022, 39(4): 0032

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