作者单位
摘要
1 长春理工大学 国家纳米操纵与制造国际联合研究中心,吉林长春30022
2 佛山科学技术学院 机电工程与自动化学院,广东佛山585
为了实现大面积图案化铜微纳结构的制备,基于液相下激光烧蚀技术,以硅片为衬底,将其浸没在含有Cu2O微米粒子的乙醇溶液中,采用纳秒脉冲激光进行加工。研究了激光功率、扫描速度和扫描次数对铜微纳结构的影响,分析了图案化铜微纳结构的形成机制,并研究了图案化铜微纳结构的浸润特性。扫描电子显微镜结果表明,随着激光功率、扫描速度和扫描次数的增加,图案化铜微纳结构中的铜颗粒熔融现象加剧,光斑中心区域的纳米颗粒粒径逐渐增大,光斑交界处形成呈现周期性分布的微米量级单元结构。能量色散X射线光谱证明少量Cu元素分布在光斑中心区域,大量Cu元素集中在光斑交界处。随着扫描次数的增加,样品表面粗糙度和纯净水/食用油接触角均呈现先上升后下降的趋势。当扫描次数为6时,表面平均粗糙度为(1.3±0.11)μm,纯净水接触角可达(155.2±1.5)°,食用油接触角达(100.0±1.3)°。该大面积图案化铜微纳结构制备方法简单快速,无粉尘污染,在微流体芯片、集水系统和废水处理等领域具有广泛的应用前景。
激光烧蚀 图案化铜微纳结构 浸润特性 二元结构 laser ablation patterned Cu micro-nano structure wetting characteristic binary structure 
光学 精密工程
2023, 31(15): 2248
作者单位
摘要
陆军装甲兵学院装备再制造技术国防科技重点实验室,北京 100072
飞秒激光加工是近年来微纳加工领域中一种重要的加工方法。飞秒激光不仅能够对材料进行表面改性、烧蚀,更具有在特定区域加工高精度三维结构的独特优势,飞秒激光加工在微纳加工领域有着广阔的应用前景。本文主要阐述了飞秒激光与金属相互作用的一般过程,介绍了飞秒激光直写加工、飞秒激光诱导产生表面周期性结构、飞秒激光复合化学方法等表面微纳结构的制备方法。然后,分别从环境工程、航空航天以及生物医学领域阐述了飞秒激光在金属表面制备微纳结构的应用。最后,对当前飞秒激光制备微纳结构的不足和未来研究方向进行总结和展望。
飞秒激光 三维结构 微纳加工 表面微纳结构 femtosecond laser three-dimensional structures micro/nano processing surface micro/nano structure 
激光与光电子学进展
2023, 60(17): 1700005
钟楚怡 1,2欧阳名钊 1,2,*周岩 3任航 1,2[ ... ]吴锦双 1,2
作者单位
摘要
1 长春理工大学光电测控与光信息传输技术教育部重点实验室,吉林 长春 130022
2 长春理工大学光电工程学院,吉林 长春 130022
3 天津津航技术物理研究所,天津 300309
减反射微纳结构表面具有宽光谱、宽角度抗反射的优异光学性能,在光电池、光探测领域有广阔的应用前景。但微纳结构表面的周期结构单元微小,容易受到外界环境影响而损伤。为增强微纳结构表面微纳结构单元的机械稳定性,提出并制备了复合网栅减反射微纳结构表面,在硅基底上构建氧化硅复合网栅结构,实现了对内部微纳结构单元的保护作用。经过光学反射率测试,所制备的复合网栅微纳结构表面在3~5 μm宽谱段、0°~40°宽角度内的平均反射率小于4%。此外,利用胶带剥离法测试网栅结构对微纳结构的保护作用,实验结果表明,带有网栅结构的微纳结构形貌并未产生损伤且减反射性能保持良好,最终证明设计的网栅结构具有力学保护性能。该研究将有助于推动微纳结构表面在高精度光学探测领域内的应用。
减反射微纳结构 复合网栅结构 光学性能 力学保护 antireflection micro-nano structure composite grid structure optical property mechanical protection 
光学学报
2023, 43(16): 1623024
夏鹏宇 1,2李全勇 1,2,*李堂玥 1,2,3张悦 1,2[ ... ]任姣姣 1,2,3
作者单位
摘要
1 长春理工大学光电测控与光信息传输技术教育部重点实验室,吉林 长春 130022
2 长春理工大学光电工程学院,吉林 长春 130022
3 长春理工大学中山研究院,广东 中山 528400
太赫兹光电导天线是一种常用的太赫兹源,但光导材料都有很高的折射率,导致其光电转换效率较低,同时由于存在电场的屏蔽效应,太赫兹辐射功率极易饱和,难以提升。基于表面等离子激元理论,采用时域有限差分方法(FDTD)软件计算仿真了太赫兹波通过柱状金属间隙的增强性能,从改变微纳结构着手以改善太赫兹光电导天线把泵浦激光转换为太赫兹波的转换效率。设计的双侧异排列微纳结构透过率达到90.38%,电场强度达到1.02,是单层微纳结构的185.45%。结果表明,当其他条件相同的情况下,单层正三角形排列的圆柱纳米柱优于其他单层结构,双层异排列微纳结构优于单层微纳结构及其他双层结构。
光电导天线 太赫兹 异排列 双层微纳结构 时域有限差分法 photoconductive antenna terahertz heterogeneous arrangement double-layer micro-nano structure finite difference time domain 
光学学报
2023, 43(16): 1623023
作者单位
摘要
西安工业大学 光电工程学院,西安 710021
利用等效介质理论计算出区熔硅微纳米结构的几何尺寸,然后在有限元模拟的基础上建立了光学模型。研究了在长波红外(8~12 μm)范围内的抗反射效果,并分别分析了表面形貌和结构特征尺寸对透射率的影响。通过自由基等离子源刻蚀技术和低能量离子束刻蚀技术联合制备的方式,在硅表面形成了具有抗反射自清洁功能的微纳米复合结构。测得其透射率为78%,静态接触角为125.77°,并对所得结构进一步分析,实验结果表明:在长波红外范围微纳米复合结构的抗反射性能优于仅存在单一微米结构时,且纳米级别的微结构对红外波段减反射作用并不明显,微米结构是提升硅材料表面长波红外范围透射率的主要因素;具有微纳复合结构的材料表面张力大于单一微/纳米结构,与理论模拟结果一致,表明微纳米结构的存在能够有效改善硅表面的疏水能力。
区熔硅 疏水性 微纳结构 亚波长 自由基等离子体源 低能离子束 Zone-melted silicon hydrophobic property Micro/nano structure Subwavelength Free radical plasma source Low energy ion beam 
光子学报
2023, 52(6): 0623002
作者单位
摘要
北京理工大学 光电学院 光电成像技术与系统教育部重点实验室,北京 100081
与传统成像系统相比,偏振成像系统通过探测目标物在不同状态下的明显偏振差异,提高对目标物的探测和识别能力,因而被广泛应用于复杂环境或有伪装物的目标探测。特别是短波红外谱范围的信息探测可以提供人眼所不能看见的分辨率和细节,是目前**和民用领域的重点研究方向之一。这篇综述归纳总结了传统偏振成像系统的结构分类及其特点,探讨了新型微纳偏振成像系统的研究进展,并针对目前短波红外偏振成像技术存在的主要问题提供了可行性分析和建议。
光电成像系统 偏振成像技术 短波红外 新型微纳结构 目标探测与识别 optoelectronic imaging system polarization imaging technology short-wavelength infrared novel micro-nano structure target detection and recognition 
应用光学
2023, 44(3): 643
董彬 1张娟 2王达伟 1张亦元 1[ ... ]吴东 1,**
作者单位
摘要
1 中国科学技术大学精密机械与精密仪器系,中国科学院材料力学行为与设计重点实验室,安徽省高等学校精密科学仪器重点实验室,安徽 合肥 230026
2 中国科学技术大学第一附属医院,生命科学与医学部,安徽 合肥 230001
Therefore, in this review, the principle and advantages of femtosecond laser as well as its application in the micro/nano processing of optical device are discussed in detail. This review is divided into five sections. The first section introduces the mechanism and processing properties of femtosecond laser. The second section discusses a variety of methods to improve the resolution of femtosecond laser micromachining. The third section focuses on the femtosecond laser processing technology, and the fourth section describes the femtosecond laser's application in the processing of optical devices, including microlens, optical waveguide, grating, and photonic crystals. Finally, this review makes a summary and discusses the prospect of femtosecond laser micromachining used in optical devices.
飞秒激光 高精度 微纳结构 光学器件 femtosecond laser high-precision micro/nano structure optical device 
光电工程
2023, 50(3): 220073
王新安 1范天博 1,2,2,*赵一波 1刘森 1[ ... ]李雪 1,2,3
作者单位
摘要
1 沈阳化工大学, 辽宁省化工应用技术重点实验室, 沈阳 110142
2 沈阳化工大学, 辽宁省镁钙无机功能材料工程研究中心, 沈阳 110142
3 沈阳化工大学, 沈阳市镁钙资源利用技术重点实验室, 沈阳 110142
本文以硝酸铜为原料, 采用氨气沉淀法制备了多种形貌的碱式硝酸铜。研究了反应过程中温度、通氨时间和通氨速率对产品微观形貌和产品收率的影响, 在最佳反应条件, 即反应时间40 min、反应温度90 ℃、通氨速率500 mL/min时, 产品收率达到50%, 产品形貌为类六方片状, 分散性好, 粒径分布接近于正态分布。在产品中发现由纳米级碱式硝酸铜颗粒紧密排布而成的二维纳米网状结构, 上面分布有纳米级微孔。采用Morphology及CASTEP程序对碱式硝酸铜生长习性进行理论分析, 计算结果与实验吻合, 由温度引起的(001)晶面显露程度变化是导致宏观形貌不规则的重要因素。
硝酸铜 碱式硝酸铜 氨气沉淀法 纳米结构 形貌 copper nitrate basic copper nitrate ammonia precipitation nano-structure morphology 
人工晶体学报
2023, 52(3): 536
作者单位
摘要
1 北方民族大学材料科学与工程学院,宁夏硅靶及硅碳负极材料工程技术研究中心,银川 750021
2 银川艾尼工业科技开发股份有限公司,银川 750299
3 青岛睿海兴业管理咨询服务有限公司,青岛 266041
作为新一代低成本、高效率的光伏器件,以有机卤化铅CH3NH3PbX3(MAPbX3,X=Br、I、Cl)为光吸收层的钙钛矿太阳能电池(PSCs)相比于其他类型的光伏器件,具有原料丰富、工艺简单等特点。在较短的时间内,该类电池效率已由3.8%迅速攀升至25.7%,几乎可以媲美商用硅太阳能电池,成为能源应用领域的一颗新星。氧化锌(ZnO)因其具有材料易于加工、电子迁移率高、制造成本低廉且形貌结构多样等优点,被作为该类电池较为重要的一种电子传输层(ETL)而被广为研究。本文主要以不同结构的ZnO纳米薄膜ETL作为研究对象,对其在PSCs中的应用进行了总结,详细介绍了基于不同形貌ZnO纳米结构PSCs的研究进展,分析了该类电池面临的主要问题与解决处理方式,并对未来的发展趋势进行了展望。
钙钛矿太阳能电池 电子传输层 纳米结构 光电转换效率 perovskite solar cell ZnO ZnO electron transport layer nano structure CH3NH3PbX3 CH3NH3PbX3 photoelectric conversion efficiency 
人工晶体学报
2023, 52(2): 208
作者单位
摘要
苏州大学 功能纳米与软物质研究院,江苏 苏州 215123
高性能材料研究使有机发光二极管(Organic light?emitting diode,OLED)取得了突飞猛进的发展,但是器件内部生成的光子由于光学损耗无法全部发射到外部空间,从而极大地降低了OLED效率,并阻碍了其在节能照明市场的应用。通过调控光损失区域的波传导,光提取技术能够有效抑制衬底、波导、表面等离子激元等损耗模式,理论上可使效率扩大4倍。具有1.05~2倍扩大效果的光提取技术已被大量报道,但与理论极限仍存在很大差距。为此,本文简要分析了OLED光学损耗模式,综述了近年来高效的、特别是能实现2倍以上扩大效果的光提取技术。
有机发光二极管 光提取 波导模式 微纳结构 organic light-emitting diodes light extraction waveguide mode micro-nano structure 
发光学报
2023, 44(1): 163

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