1 江南大学理学院，江苏 无锡 214122
2 江苏省轻工光电工程技术研究中心，江苏 无锡 214122
3 光电对抗测试评估技术重点实验室，河南 洛阳 471003
热晕效应是影响高功率激光光束质量的重要因素之一，对这一效应进行合理的仿真，有利于高能激光的应用。针对目前模拟高能激光热晕效应的微扰法、积分法和相位屏法适用条件不清晰的问题，对三种数值模拟方法进行了系统的对比，并结合实验数据确定了每种方法最为合适的适用范围：广义畸变参数N<3时，选用积分法；3<N<4.8时，选用微扰法；N>4.8时，选用相位屏法。此外，利用可编程的液晶空间光调制器实现了热晕相位畸变的实验室模拟，得到的实验室模拟结果与数值仿真结果高度吻合。合理的数值模拟及实验室模拟对于强激光的实际应用具有重要的参考价值。
激光光学 热晕效应 高能激光 微扰法 积分法 相位屏法
1 吉林建筑大学 寒地建筑综合节能教育部重点实验室，吉林 长春 130118
2 吉林建筑大学 电气与计算机学院，吉林 长春 130118
为了提高薄膜晶体管的性能，本文基于射频磁控溅射技术，采用氧化锌锡（ZTO）材料作为沟道层，在SiO2/p-Si衬底上制备高性能ZTO薄膜晶体管。采用AFM、XRD、UV-Vis研究了溅射功率对ZTO薄膜的表面形貌和光学性能的影响。使用半导体参数仪对ZTO薄膜晶体管进行电学性能的测试，利用XPS分析研究溅射功率对ZTO薄膜中元素组成和价态的影响，探索高性能薄膜晶体管的原理机制。实验结果表明，所有ZTO薄膜样品是非晶结构，表面致密，透光率均大于90%。适当增加溅射功率能够改善ZTO薄膜晶体管的电学性能。在90 W溅射功率下制备的薄膜晶体管综合性能较好，其饱和迁移率达到了15.61 cm2/（V·s），亚阈值摆幅为0.30 V/decade，阈值电压为-5.06 V，电流开关比为8.92×109。
薄膜晶体管 溅射功率 XPS分析 ZTO薄膜 thin-film transistor sputtering power XPS analysis ZTO thin film
1 西南科技大学信息工程学院，四川 绵阳 621010
2 西南科大四川天府新区创新研究院，四川 成都 610299
3 中国工程物理研究院化工材料研究所，四川 绵阳 621900
太赫兹光谱可表征晶体分子间弱相互作用，太赫兹光谱的非谐性机理为晶体宏观性质认知提供了微观基础。以2，6-二氨基-3，5-二硝基吡嗪（ANPZ）为对象，研究了温度作用下太赫兹光谱非谐性机理。通过光谱测量，获得ANPZ不同吸收峰的温度诱导非谐特性。通过密度泛函理论，对吸收的振动特性进行指认。对振动特性的分解结果表明：特定分子间氢键的软化是太赫兹光谱强非谐性的原因。进一步，基于声子和准简谐近似计算了ANPZ原子随温度的位移特性，并对上述分析结论进行了验证。研究表明：太赫兹光谱技术结合相关方法，可以深入分析温度作用下晶体内分子间氢键的响应规律，可为晶体宏观性质的认识提供科学分析手段。
光谱学 非谐性 模态分解 分子间氢键 温度 激光与光电子学进展
2024, 61(5): 0530001
Yuting Xiao 1,2,4†Lianwei Chen 1,2,3,4†Mingbo Pu 1,2,3,4,*Mingfeng Xu 1,2,3,4[ ... ]Xiangang Luo 1,2,4,**
Author Affiliations
Abstract
1 National Key Laboratory of Optical Field Manipulation Science and Technology, Chinese Academy of Sciences, Chengdu 610209, China
2 State Key Laboratory of Optical Technologies on Nano-Fabrication and Micro-Engineering, Institute of Optics and Electronics, Chinese Academy of Sciences, Chengdu 610209, China
3 Research Center on Vector Optical Fields, Institute of Optics and Electronics, Chinese Academy of Sciences, Chengdu 610209, China
4 School of Optoelectronics, University of Chinese Academy of Sciences, Beijing 100049, China
Super-resolution (SR) microscopy has dramatically enhanced our understanding of biological processes. However, scattering media in thick specimens severely limits the spatial resolution, often rendering the images unclear or indistinguishable. Additionally, live-cell imaging faces challenges in achieving high temporal resolution for fast-moving subcellular structures. Here, we present the principles of a synthetic wave microscopy (SWM) to extract three-dimensional information from thick unlabeled specimens, where photobleaching and phototoxicity are avoided. SWM exploits multiple-wave interferometry to reveal the specimen’s phase information in the area of interest, which is not affected by the scattering media in the optical path. SWM achieves ~0.42 λ/NA resolution at an imaging speed of up to 106 pixels/s. SWM proves better temporal resolution and sensitivity than the most conventional microscopes currently available while maintaining exceptional SR and anti-scattering capabilities. Penetrating through the scattering media is challenging for conventional imaging techniques. Remarkably, SWM retains its efficacy even in conditions of low signal-to-noise ratios. It facilitates the visualization of dynamic subcellular structures in live cells, encompassing tubular endoplasmic reticulum (ER), lipid droplets, mitochondria, and lysosomes.
super-resolution anti-scattering unlabeled high temporal resolution Opto-Electronic Science
2023, 2(11): 230037
云南北方光电仪器有限公司, 云南昆明 650032
摘要: 本文基于一种多波段图像融合系统, 对系统光轴平行性装调技术进行研究。系统为五光轴平行系统, 包括白光模块、微光模块、短波红外模块、长波红外模块、激光测距模块, 通过计算得到精度最高的为微光模块, 精度为 32.09., 即平行性偏差小于 32.09.不影响系统使用。装调时采用光轴中心与平行光管十字靶板中心对准的方法, 得到的图像为最大图像尺寸的 99.89%, 对图像信息获取不产生影响。最后用搭建好的平台对系统进行实验验证, 实验证明平行性最大偏差为 9″, 小于系统最大允许误差, 所以得出结论该装调方法对类似产品的装调具有一定参考价值。
图像融合 光轴平行性 平行性偏差 中心对准 image fusion, parallelism of optical axis, paralle
1 中国农业大学营养与健康系, 北京 100193
2 北京小仙炖生物科技有限公司, 北京 100020
3 中国农业大学食品科学与营养工程学院, 北京 100083
4 北京小仙炖生物科技有限公司, 北京 100020河北省燕窝鲜炖技术创新中心, 河北 廊坊 065700
食用燕窝可以调节肠道菌群, 改善人体免疫。采用傅里叶变换红外光谱技术对鲜炖燕窝进行光谱扫描, 并用特征的光谱吸收峰与服用燕窝后的小鼠肠道菌群进行关联性分析, 解析燕窝中的功能因子与肠道菌群的关联, 为探讨燕窝调控肠道机理奠定研究基础。 结果表明, 服用仙炖燕窝后肠道菌在属水平上: 有益菌Lactobacillus和Lachnospiraceae_NK4A136_group呈现上升趋势, 有益菌Faecalibaculum和Akkermansia呈现下降趋势; 有害菌Desulfovibrio、 Enterorhabdus和Candidatus_Saccharimonas均呈现下降趋势。 两个产品燕窝的红外差异光谱主要集中在1 700～1 200 cm-1波段范围, 主要为酰胺键、 芳香CC键以及羧基CO基团的分布区, 这些官能团与有益菌Lactobacillus和Lachnospiraceae_NK4A136_group呈现正相关, 与有害菌Desulfovibrio和Enterorhabdus呈现负相关。 随后利用高分辨质谱对相应的鲜炖燕窝产品进行物质解析, 发现主要成分有氨基酸类, 脂类(磷酸酯类、 脂肪酰、 鞘氨醇等), 酯类和唾液酸等物质, 这些物质与肠道菌呈现不同的相关性, 总的来说脂类物质中特别是一些磷酸酯类(磷脂酸、 磷脂酰胆碱、 磷脂酰甘油、 磷脂酰乙醇胺)和脂肪酰类物质与有害菌呈现负相关, 与有益菌呈现正相关。 这些物质所含有的特征官能团也可以与红外结果相对应。 以上结果表明, 傅里叶变换红外光谱技术可为探讨燕窝中功能因子调控肠道菌群研究提供理论依据。
鲜炖燕窝 傅里叶变换红外光谱 功能因子 肠道菌群 Fresh stewed bird′s nest Fourier transform infrared spectroscopy Functional factors Intestinal flora 光谱学与光谱分析
2023, 43(8): 2452
重庆邮电大学光电工程学院, 光电信息感测与传输技术重庆重点实验室, 重庆 400065
表面增强拉曼散射(SERS)技术具有灵敏度高、 检测速度快、 能够实时分析等优势, 广泛应用于医疗、 生物、 食品安全、 环境监测等领域。 目前SERS信号探测方式主要有单点探测、 长程探测两种方式。 由于存在样品分子分布不均、 激光光斑探测范围有限等因素干扰, 单点探测方式的重复性易受到影响。 为了弥补单点探测的不足, 近年来以光波导和光纤为载体的拉曼信号长程探测被大量研究。 归纳总结了近几年SERS信号长程探测的研究进展, 并分析了当前长程探测方式面临的挑战和未来发展趋势。 首先, 介绍了单点探测和长程探测基本原理。 其次, 介绍了基于光纤的SERS信号长程探测研究进展。 基于光纤的SERS信号长程探测方式包括空心光纤和实心光纤两类。 基于空心光纤的SERS信号长程探测方式采用空心光纤作为液体输运与信号传输的复合通道, 具有厘米量级的有效探测距离以及较高灵敏度, 但该探测方式进样困难且复合通道内待测样本分子不易彻底清洗; 基于实心光纤的SERS信号长程探测, 通常使用物理或化学手段对实心光纤的固有结构进行处理, 探测距离一般在微米至毫米量级, 该类型的制作难度相对较高。 然后概述了基于光波导的SERS信号长程探测研究情况。 基于液芯光波导的SERS信号长程探测方式将微流体与SERS相结合, 可有效增加样品分子与SERS“热点”的接触面积, 提高其探测灵敏度。 该方式可达到单分子检测水平, 但在微通道中制备增强介质存在困难。 基于固体光波导的SERS信号长程探测目前大多处于理论分析阶段, 常通过仿真软件对SERS长程探测结构进行研究分析, 探明其作用过程机理。 最后, 对SERS信号长程探测方式研究进展进行了总结和展望, 并提出可行的研究建议, 为SERS信号长程探测相关研究提供参考依据。
表面增强拉曼散射 长程探测 光纤 光波导 Surface-enhanced Raman scattering Long-range detection Optical fiber Optical waveguide 光谱学与光谱分析
2023, 43(8): 2325
红外与激光工程
2023, 52(11): 20230212
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
荧光玻璃陶瓷结合了荧光粉优异的发光性能和玻璃基质良好的热导率及热稳定性的特点，已在高功率白光LED乃至激光照明领域引起了广泛的关注。本文采用一种选择性激光（CO2激光器）烧结技术，制备了YAG∶Ce荧光玻璃陶瓷，并研究了其荧光发光性能以及构筑的白光LED的器件性能。与传统的重熔融或固相烧结方法不同，选择性激光烧结技术仅对局部加热且升/降温速率大，因此该方法具有节能和快速的特点。研究表明，选用适当的激光功率（24 W）、扫描速度（135 mm/s）和扫描间隔（9 μm）等参数，可制备出形貌较好的YAG∶Ce荧光玻璃陶瓷；经过630 ℃热处理1 h消除应力后，其呈现出Ce3+离子典型的4f→5d能级跃迁对应的宽带激发光谱（峰值为340 nm和455 nm）以及5d→4f能级跃迁对应的宽带发射光谱（峰值为570 nm），量子效率达82%；与450 nm蓝光LED芯片（3.11 V，0.30 A）组合后，可实现92 lm的白光输出，流明效率为98 lm/W，显色指数为69，色温为5 001 K，色坐标为（0.34，0.35）。以上结果表明，该方法在制备荧光玻璃陶瓷中具有重要的应用潜力。
荧光玻璃陶瓷 Ce3+掺杂 选择性激光烧结 白光发光二极管 glass ceramic phosphor Ce3+ doped selective laser sintering white light-emitting diodes
1 重庆理工大学材料科学与工程学院，重庆 400054
2 中国科学院重庆绿色智能技术研究院智能增材制造技术与系统重庆市重点实验室，重庆 400714
利用动电位极化曲线、电化学交流阻抗谱、X射线光电子能谱（XPS）和电子背散射衍射（EBSD）等测试方法研究了固溶时效处理对激光熔丝真空增材制造Ti6Al4V钛合金在质量分数为3.5%的NaCl溶液中的耐蚀性能的影响规律，其中固溶温度为950 ℃，时效温度分别为 500 ℃和600 ℃。研究结果表明，固溶时效处理后试样的腐蚀电流密度变小，腐蚀后试样表面生成的钝化膜中的高价态氧化物TiO2的含量增多，钝化膜更稳定，保护效果更好，耐蚀性能明显得到改善，其中500 ℃时效试样的耐蚀性能最优，600 ℃时效试样次之。其原因是固溶时效处理后试样中的针状相减少，大角度晶界比例增加，导致耐蚀性能提高。此外，与500 ℃时效试样相比，600 ℃时效试样中的α片层明显变厚，导致耐蚀性能变差。
激光技术 激光真空增材制造 Ti6Al4V合金 固溶时效处理 耐蚀性能 中国激光
2023, 50(24): 2402305
