南京航空航天大学机电学院, 江苏 南京 210016
构建了高斯脉冲激光线刻蚀能量密度分布模型,研究了激光功率和脉冲数对化学气相沉积(Chemical Vapor Deposition,CVD)金刚石表面上的点/线尺寸的影响规律,得到了能量在材料表面的扩散机理及刻蚀面组分,并在此基础上进行了激光面刻蚀。结果表明:高斯单脉冲激光作用下刻蚀轮廓近似为高斯曲面,间接证明了激光束在材料表面作用的能量呈高斯分布,且刻蚀面由金刚石、石墨和杂化物质构成,CVD金刚石表面的脉冲点刻蚀深度和宽度都随着激光功率和脉冲数的增大而增大。激光功率对CVD金刚石表面线刻蚀程度的影响较大,当功率值增大12W时,刻蚀宽度和侧面扫入深度分别增大23.32μm和346.04μm;激光扫描速度则对CVD金刚石表面线刻蚀程度的影响相对较小,当扫描速度增大49.8mm/s时,刻蚀宽度和侧面扫入深度分别减小了6.35μm和70μm。在功率为3W、扫描速度为50mm/s和扫描间距为2μm的条件下进行了激光面刻蚀,刻蚀深度为9.71μm,表面粗糙度为1.10μm。
激光技术 纳秒激光加工 金刚石 高斯脉冲 点/线刻蚀 中国激光
2020, 47(12): 1202007
同济大学 物理科学与工程学院， 上海市特殊人工微结构材料与技术重点实验室， 上海 200092
为了系统地研究Br的引入对CuBrxI1-x薄膜发光强度和衰减时间的影响，通过气相沉积法在Si片上制备了CuBrxI1-x(0≤x≤1)闪烁薄膜，并测试了薄膜的发光性能和衰减曲线。结果表明，所制备的样品具有良好的CuBrxI1-x(0≤x≤1)固溶体结晶性；相对于长波段的深能级发射，CuBrxI1-x薄膜均表现出较强的光致和X射线激发近带边发射，且发射强度随Br含量的增加而大幅增加，有利于提高闪烁器件的探测效率；不过薄膜的发光衰减时间会随Br含量的增加而变慢(40～300 ps)。本研究工作对于通过选择合适组分的CuBrxI1-x闪烁材料以平衡探测效率和时间响应的测量需求具有重要意义。
CuBrxI1-x闪烁薄膜 发光强度 衰减时间 CuBrxI1-x scintillation film luminescent intensity decay time
1 首尔国立大学 电子与计算机工程系, 韩国 首尔 08826
2 南京理工大学 光谱成像与智能感知江苏省重点实验室, 江苏 南京 210094
由于三维(3D)成像技术有着广泛的应用, 尤其是在信息和生命科学领域的应用, 因此越来越受到人们的关注。这些技术大致可分为两类: 基于光线的三维成像技术和基于波前的三维成像技术。传统成像技术存在系统装置复杂和成像质量不尽人意等问题, 极大限制了其在相关领域的应用, 因此基于深度测量的三维成像技术越来越受到重视。文中概述了基于深度测量的三维成像技术, 分别详细描述了基于深度测量三维成像的光线场和光波场的相关技术, 给出了光线场和光波场成像技术之间的联系, 基于这些描述和分析, 给出了基于深度测量三维成像研究领域的研究方向。
光场 相位恢复 三维成像 light field phase retrieval three-dimensional imaging 红外与激光工程
2019, 48(6): 0603013
1 上海大学机电工程与自动化学院, 上海 200072
2 中国科学院上海光学精密机械研究所, 上海 201800
提出一种基于一维光栅函数进行纯相位编码的方法,该方法以双相位全息编码技术为基础,将复振幅图像编码成纯相位图,并将编码得到的相位图直接加载到相位型空间光调制器上进行光学重建。在重建过程中,用一个有低通滤波器的4-f系统选择衍射级次,并选用一级衍射分量进行重建。一维光栅函数编码可以提高一级衍射分量所能获得的能量。因为没有相位元件零级信息的影响,重建图像的质量得到了提升。数值模拟和实验结果证明,该方法可以有效重构编码复杂物体的振幅和相位,该方法得到的一级衍射能量比二维棋盘格函数编码得到的一级衍射能量高。
全息 计算全息 相位调制 一维光栅 相息图
同济大学物理科学与工程学院, 上海市特殊人工微结构材料与技术重点实验室, 上海 200092
以微孔硅阵列为模板, 高纯CuI粉末为原料, 采用压力注入法, 成功制备了具有单分散微柱结构的像素化CuI闪烁转换屏。 扫描电子显微镜(SEM)与X射线衍射(XRD)的测试结果表明, 所制备的转换屏中CuI微柱连续、 致密, 微柱柱径约为2.5 μm、 间隔约为1.5 μm、 柱长约为80 μm, 并具有良好的γ相晶体结构。 在X射线激发下, 所制备的像素化γ-CuI闪烁转换屏具有峰值波长位于680 nm附近的红光慢发射带; 掺碘后, 该发射带被较大幅度的抑制, 同时出现了峰值波长位于432 nm 的快发光峰; 当碘掺杂含量达到10 Wt％时, 峰值波长位于680 nm附近的红光慢发射带被完全抑制, 只存在峰值波长位于432 nm的快发光峰。 采用刃边法测量了所制备的像素化γ-CuI闪烁屏的空间分辨率, 结果显示其分辨率可达38 lp·mm-1, 表明该闪烁屏除拥有超快时间响应特性外, 兼具很高的空间分辨本领, 在X射线成像方面具有独特的应用价值。
像素化γ-CuI闪烁转换屏 微柱结构 闪烁性能 空间分辨率 Pixelated γ-CuI scintillation conversion screen Micro-columnar structure Scintillation property Spatial resolution 光谱学与光谱分析
2017, 37(5): 1566
同济大学物理科学与工程学院, 上海市特殊人工微结构材料与技术重点实验室, 上海 200092
X射线成像在生命科学和物质微结构分析等许多方面有着非常重要的应用, X射线成像仪器核心部件之一为X射线-可见光转换屏。 透明闪烁薄膜是实现高空间分辨率X射线成像的一条有效途径。 铕掺杂M′型LuTaO4是一种性能优越的闪烁材料, 其密度高达9.75 g·cm-3, 化学性质稳定, 辐照硬度大, 有望制备成透明薄膜型高空间分辨率X射线转换屏。 以2-甲氧基乙醇为溶剂、 PVP为胶粘剂, 采用溶胶-凝胶法成功制备出M′型LuTaO4∶Eu3+透明闪烁厚膜, 并对透射率、 光致发光、 X射线激发发射光谱和空间分辨率等一系列的薄膜性能进行表征。 经过8次旋涂之后, 膜层均匀、 无裂纹, 厚度为2.1 μm, 发光波段的透射率为70%以上, 成像空间分辨率达到1.5 μm。 将厚膜作为X射线-可见光转换屏, 成功对果蝇进行了X射线成像, 其复眼结构清晰可见。 此外, 紫外和X射线激发下闪烁膜的发光特性研究表明, 该厚膜具有优良的发光性能, 已基本满足高分辨率X射线成像的要求, 有望在显微X射线成像方面获得很好应用。
LuTaO4∶Eu3+厚膜 溶胶-凝胶法 发光性能 X射线成像 LuTaO4∶Eu3+thick film Sol-gel method Luminescence property X-ray imaging
Author Affiliations
Abstract
1 Department of Electrical and Electronic Engineering, The University of Hong Kong, Pokfulam, Hong Kong, China
2 Institute of Applied Physics, University of Electronic Science and Technology of China, 610054 Chengdu, China
In optical scanning holography, one pupil produces a spherical wave and another produces a plane wave. They interfere with each other and result in a fringe pattern for scanning a three-dimensional object. The resolution of the hologram reconstruction is affected by the point spread function (PSF) of the optical system. In this paper, we modulate the PSF by a spiral phase plate, which significantly enhances the lateral and depth resolution. We explain the theory for such resolution enhancement and show simulation results to verify the efficacy of the approach.
Digital holography Digital holography Computational imaging Computational imaging Optical transfer functions Optical transfer functions Photonics Research
2016, 4(1): 01000001
同济大学物理科学与工程学院,上海市特殊人工微结构材料与技术重点实验室, 上海 200092
以石英基片为衬底,采用真空热蒸发法,通过调控衬底温度制备出了具有微柱结构、柱径在μm量级、厚度约17 μm的γ-CuI超快闪烁转换屏.在X射线激发下,所制备的γ-CuI超快转换屏具有峰位在430 nm的快成分发射峰和峰位在700 nm的慢成分发射带,其中快成分发射峰占总发光的主要部分;随着衬底温度由170 ℃升高至210 ℃,转换屏430 nm发射峰的强度会逐渐减弱,而700 nm发射带的强度则逐渐增强,这可能是由于较高的衬底温度会造成碘流失从而引起转换屏中碘空位增加、铜空位减少所致(Cu/I增大),碘流失的假设得到了卢瑟福背散射实验的验证.γ-CuI超快转换屏的晶体结构呈(111)晶面择优取向,且不随衬底温度而变化,当衬底温度升高至210 ℃时,由于CuI分子获得的动能增加,转换屏还会出现微弱的(220)和(420)晶面的取向.当衬底温度由170℃增至190 ℃时,转换屏的微柱结构会随之优化,微柱结构明显,但当衬底温度进一步增至210 ℃时,由于表面扩散和体扩散效应加剧,微柱结构会随之退化.最后,采用刃边法测量了所制备γ-CuI转换屏的空间分辨率,结果显示170,190和210 ℃衬底温度条件下所制备的转换屏,其空间分辨率分别为:4.5,7.2和5.6 lp·mm-1,微柱结构有助于提高转换屏的空间分辨率。
γ-CuI超快闪烁转换屏 真空热蒸发法 微柱结构 X射线激发发射光谱 空间分辨率 γ-CuI ultrafast scintillation conversion screen Thermal evaporation method Micro-columnar structure X-ray excited emission Spatial resolution 光谱学与光谱分析
2015, 35(4): 1079
Author Affiliations
Abstract
Graphics processing unit (GPU) based fast calculation method for computer generated spherical hologram (CGSH) of a real-existing object is proposed. Three-dimensional (3D) point cloud is constructed by capturing a real-existing object from multiple directions using a depth camera. The GPU based calculation is used in both hologram generation part and numerical reconstruction part of the CGSH. The improved calculation efficiency is verified by comparing the computation speed between central processing unit (CPU) based and GPU based implementation.
090.0090 Holography 090.1760 Computer holography Chinese Optics Letters
2014, 12(6): 060016
哈尔滨工业大学 空间光学工程研究中心, 黑龙江 哈尔滨 150001
杂散光分析已经成为光学系统设计中必须考虑的关键因素之一。基于蒙特卡洛法, 利用TracePro软件进行建模仿真, 对多目标复合半实物仿真系统的杂散光进行了分析。仿真结果表明仿真系统的杂散光主要来自两方面: 一是扩束光束经主反射镜边缘反射的未复合光束;另一个是由于仿真系统关键元件自发辐射产生的杂散光。根据杂散光系数和元件制冷温度的关系得出: 当制冷温度为200 K时, 仿真系统的杂散光系数小于2%。分析结果对导弹的多目标复合半实物仿真系统的设计具有重要的指导意义。
光学系统设计 杂散光分析 半实物仿真 多目标复合 自身辐射 optical system design stray light analysis hardware-in-loop multi-target compounding self-thermal radiation
