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关键词： 表面光栅   掩埋金属   掩膜   窄线宽   光谱   光栅形貌   远场光斑  

摘要： 提出了一种基于掩埋金属掩膜的表面光栅分布反馈半导体激光器制备工艺,该工艺方案可以减小器件工艺对光栅结构的影响,无需额外增加光栅保护工艺。在半导体外延片表面预先制作Ni-Au金属层,形成光栅的硬掩膜;完成波导和钝化层工艺后,去除波导结构表面的钝化层形成电极注入窗口的同时,露出掩埋的Ni-Au金属掩膜;在掩埋Ni-Au金属掩膜和钝化层的共同阻挡作用下,进行干法刻蚀工艺,在脊波导表面形成光栅结构。采用该工艺方案制备了光栅周期为10μm的高阶表面光栅DFB半导体激光器件。实验结果表明,与光刻胶作为表面光栅刻蚀掩膜的工艺相比,掩埋金属掩膜工艺方案保证了表面光栅的形貌,使光栅内的折射率具有更好的周期性分布,器件的单纵模半高全宽由0.56 nm降至0.23 nm,且在输入电流为1 A的情况下可以获得242 mW的输出功率。该工艺有效改善光栅的形貌,提升器件的光谱特性。

关键词： 超表面   相位梯度   广义斯涅尔定律   超宽带   极化转换   全反射   波束偏折   相位调控  

摘要： 为了实现电磁波的传播和共极化特性调控,利用PB几何相位理论设计了一种基于“弯工”形的金属结构超表面,采用10种不同的单元进行空间排布,每个相邻单元相位差为π10,实现了0~2π相位内的反射波相位调控。基于广义斯涅尔定律构建了相对带宽为57.3%的相位梯度超表面,其基本单元由顶层弯工形金属结构、中间为介质层与底层铜金属板组成。通过在不同频点处分别入射线极化波和圆极化波,能够实现对任意波束入射下的反射波束的偏转调控。仿真了在不同频点下的反射波束的偏转角度,并且与理论结果相一致。在设计频段范围内其共极化转换效率达90%以上,镜面反射率在-20 dB以下。通过测试所制作的超表面的镜面反射率为-15 dB与仿真结果基本相吻合。与传统超表面相比,所设计的超表面其频带范围在18.8~33.9 GHz,具有宽频带、高极化转换率、体积小、成本低的优点。该超表面能够应用在诸多方面如5G技术、高增益天线、超宽带隐身和雷达散射RCS等。

关键词： 光纤光栅传感器   光纤布拉格光栅   聚酰亚胺   二甲基硅油   温度与相对湿度  

摘要： 为了满足工业上对温度与湿度同时测量的需求,利用级联的光纤布拉格光栅(FBG)设计了一款能够实现湿度和温度同时测量的在线光纤光栅传感器。在2个FBG(FBG1与FBG2)的表面涂覆不同的敏感性聚合物材料。其中,FBG1的裸表面涂有聚酰亚胺薄膜,利用它来测量环境湿度;FBG2的裸表面填充二甲基硅油,利用它来测量环境温度。研究了传感器的工作原理,进行了温湿度传感实验。实验结果表明,随着环境温度和湿度的变化,FBG2的温度灵敏度为14.4 pm/℃,而对湿度不敏感;FBG1的温度和湿度灵敏度分别为12.8 pm/℃和2.1 pm/%RH,实验结果与理论分析基本吻合。另外,利用实验获得的FBG1与FBG2的温度与湿度灵敏度,构建灵敏度测量矩阵实现了环境温湿度的同时测量。该传感器具有结构简单、灵敏度较高、性能稳定与重复性好等优点,并且具有多路同时测量功能。

关键词： 莫尔纹   微纳模板   聚二甲基硅氧烷(PDMS)   光栅   手性  

摘要： 具有莫尔纹结构的微纳模板对手性结构的自组装制备具有重要的意义。提出了一种制备大面积具有手性莫尔纹结构的聚二甲基硅氧烷(PDMS)微纳褶皱模板的方法,该方法操作简单且易于重复。实验中以商用数字化视频光盘(DVD)作为基础模板,在PDMS基片上预先复制DVD光栅结构,然后通过氧等离子体的处理,使受到氧化作用的PDMS表面杨氏模量增加,利用软硬膜层间的机械不稳定性诱导新的类光栅褶皱出现,通过调整两种光栅之间的夹角即可形成莫尔纹结构。实验表明在PDMS拉伸比为15%、等离子体功率13 W、气压0.2 mbar(1 bar=10^(5) Pa)、处理时间60 s时,可有效制备莫尔角度覆盖±15°~±90°的莫尔纹模板。该方法可以实现厘米级具有莫尔纹结构微纳模板的制作,并且不需要采用刻蚀等微纳加工手段,有望对人工微纳手性结构的低成本制备提供新的思路。

关键词： 薄膜   光学薄膜   光散射   薄膜散射   双向反射分布函数  

摘要： 为了降低金属高反射薄膜表面微粒污染物的光学散射,分析了金属铝膜表面不同厚度的SiO_(2)保护层薄膜上半径为100 nm的球状微粒污染物球心处的电场强度,取电场强度极小值点对应的SiO_(2)薄膜的物理厚度125 nm作为SiO_(2)薄膜的优化厚度,理论计算了当波长为632.8 nm的光束正入射时,镀有优化SiO_(2)保护层的铝膜表面的双向反射分布函数(BRDF)。研究结果显示,在-90°~90°散射角内,与不镀保护层相比,优化后膜层表面污染物的散射得到了显著降低,在反射光传输方向上,镀制保护层前后B_(R)×cosθ_(s)(B_(R)为双向反射分布函数,θ_(s)为散射角)分别为0.00855和0.00048。计算了原始膜系与优化膜系表面污染物的总散射损耗,分别为0.018609和6.09264×10^(-4),优化膜系使得表面微粒的总散射降低了96.73%。最后实验镀制了四种薄膜设计,测量了相同污染条件下四种膜系表面的污染物散射情况,证实了优化SiO_(2)薄膜保护层可降低微粒污染物散射。

关键词： 光栅   传感   反射特性   时域有限差分法  

摘要： 构建了双层式金属光栅结构,利用时域有限差分法对亚波长金属光栅的反射特性进行模拟与分析。首先优化光栅结构的尺寸、入射角参数,得到最优参数后确定结构,然后分析不同表层覆盖物(折射率不同)对金属光栅反射特性的影响,研究结果为金属光栅结构在传感测量领域的应用打下理论基础。

关键词： 光学薄膜   双带通滤光片   低温光谱   红外  

摘要： 双带通滤光片可以在元件的任意一个几何位置上同时透过两个光谱通道,从而实现双光谱通道的同时探测。文中研制了一种在100 K低温下使用的短波和中波红外双带通滤光片,选用Ge和SiO分别作为高低折射率膜层,在蓝宝石(AlO)基片上设计了具有Fabre-Perot(F-P)结构的短波通道滤光膜系和中波通道滤光膜系,它们在另一通带位置兼具增透能力,组合形成了包含短波通道(2.60~2.85μm)和中波通道(4.10~4.40μm)的双带通滤光片。Ge和SiO薄膜分别以电子束和电阻热蒸发的方式在高真空环境中完成沉积。测试结果显示,在100 K低温下,短波和中波通道的平均透射率分别达到91.2%和87.7%,顶部波纹幅度分别为2.1%和3.8%,波长3.00~3.95μm光谱区域内的截止深度低于0.1%。该双带通滤光片在低温下的光学性能满足光学成像仪器的光谱应用要求,有利于更加精确的红外遥感和探测。

关键词： 最小二乘支持向量机   波动方程   近似解  

摘要： 提出了一维波动方程的基于最小二乘支持向量机方法的近似解求法。该方法求得的近似解结构简单、精度高、形式固定。所得近似解由两部分组成:一部分是满足边值条件的已知函数;另一部分是两项的乘积,其中一项是边值为0的已知函数,另一项是与径向核函数相关的函数。同时证明了解的收敛性和稳定性,最后通过两个数值算例验证了该方法的有效性。

关键词： 缺氧缺血性脑损伤   核磁共振成像   扩散张量成像   早产儿   超声  

摘要： 目的 探讨早产儿脑损伤的核磁共振成像(MRI)扩散张量成像(DTI)超声诊断价值。方法 回顾性选取本院2018年6月至2020年2月期间收治的68例缺氧缺血性脑损伤(HIBD)早产儿作为研究对象,根据病情严重程度将68例早产儿HIBD分为轻度组(n=29例)、中度组(n=23例)、重度组(n=16例),统计分析DTI和超声对HIBD的诊断价值。结果 DTI诊断HIBD准确率为94.12%(64/68)高于超声的50%(34/68)(P<0.05);DTI诊断HIBD轻度、中度、重度的灵敏度、特异度、准确度均高于超声(P<0.05);重度组额叶白质、半卵圆中心、内囊前肢、内囊后肢、胼胝体膝部、胼胝体压部和豆状核FA值低于中度组和轻度组(F=9.273;F=17.006;F=9.529;F=60.075;F=2 0.256;F=13.473;F=20.256;P<0.05)。结论 DTI对早产儿HIBD的诊断价值高于超声,能为病情评估提供客观依据。

关键词： 光纤光栅   振动传感器   悬臂梁   铰链   多分量  

摘要： 传感技术是衡量一个国家信息化程度的重要标志。振动信号的检测在工业尤其在石油勘探方面有着重要作用。其中,基于光纤布拉格光栅(Fiber Bragg Grating,FBG)的振动传感器具有诸多优点而备受关注。简单介绍了FBG振动传感器的原理,并根据结构类型对近几年研发出的FBG振动传感器进行了分类和总结。阐述了四种FBG振动传感器的优缺点,并重点对悬臂梁式和柔性铰链式结构的FBG振动传感器进行了总结。接着从三个方向对现有的FBG振动传感器进行了分析并提出了优化建议。最后对FBG振动传感器的发展做出了预测与展望。