红外与激光工程
2023, 52(11): 20230134
1 南京大学电子科学与工程学院,超导电子学研究所,江苏 南京 210023
2 紫金山实验室,江苏 南京 211111
提出了一种在超表面中嵌入二氧化钒(VO2)从而对太赫兹波进行动态调控的方法。VO2在68 ℃左右会发生绝缘体到金属的相变,导致其电导率发生4~5个数量级的显著变化。超表面由一个双开口金属谐振环阵列以及金属环开口处嵌入的VO2结构组成。仿真结果表明,通过改变VO2的电导率,太赫兹波可以实现高频与低频之间的谐振模式的切换。值得注意的是,这种模式转换不仅可以在实验中通过直接改变环境温度实现,还可以通过激光和强场太赫兹的泵浦完成。这种多样化的激励为该超表面在实际多场景应用中动态调控太赫兹波提供了参考。
光电子学 太赫兹 超材料与超表面 二氧化钒 激光泵浦 强场太赫兹 中国激光
2023, 50(17): 1714015
1 河南理工大学机械与动力工程学院,河南 焦作 454000
2 中国科学院半导体研究所,北京 100083
3 中国科学院大学材料与光电研究中心,北京 100049
以高功率散裂靶测温需要为牵引,设计并制备了一种基于飞秒光纤光栅的高温传感阵列。采用飞秒激光刻写的光纤光栅和管式封装方法,扩大并提升了传感器的测温范围和机械强度。研究并优化了涉及退火步骤、退火时间、退火温度在内的退火工艺,并进行多次退火(800 ℃,20 h)处理,提高了光纤布拉格光栅的稳定性。通过对其进行标定测试,获得了温度-波长的精确拟合函数。结果表明,传感器在100~500 ℃温度范围内的精度达±0.2 ℃。经过现场测试,该传感器可实现对高功率散裂靶温度的精确测试。
光纤布拉格光栅 高温传感器 高精度 温度测量 激光与光电子学进展
2023, 60(11): 1106032
1 哈尔滨工业大学深圳校区理学院,深圳 518055
2 哈尔滨工业大学航天学院,哈尔滨 150001
纳米金刚石具有优异的机械性能、导热性、生物相容性和结构可调性,在复合材料、电化学、催化、医学等领域的研究被不断开拓,工业上通过爆轰法实现纳米金刚石的大批量生产为其应用提供了基础。由于纳米金刚石表面结构复杂,需要精准调控以实现目标性能,对其表面功能化的研究具有重要的实际意义。本文首先介绍了对纳米金刚石进行各种表面修饰的方法,然后着重阐述其表面功能化研究对纳米金刚石在机械性能、催化性能和生物医学领域应用的影响,最后对纳米金刚石未来的研究方向进行了展望。
纳米金刚石 表面功能化 机械性能 催化性能 生物医学 性能调控 nanodiamond surface functionalization mechanical property catalytic performance biomedical science performance modulation
1 中国科学院半导体研究所光电系统实验室,北京 100083
2 中国科学院大学材料科学与光电技术学院,北京 100049
3 中国科学院海洋研究所,山东 青岛 266071
光纤传感器以其尺寸小、易于组网、本征抗电磁干扰等优势,有望在海洋观测领域成为一种辅助的测量手段。近年来围绕着物理海洋观测领域的光纤传感技术研究受到了科研人员的广泛关注。本文按测量对象和测量原理分类,着重介绍了基于光纤光栅的海水温度传感器、海水盐度传感器和海水压力传感器,基于多芯光纤的海水盐度传感器,基于Michelson和Mach-Zehnder干涉式的海水盐度传感器,基于F-P腔的海水压力传感器,基于谐振、耦合技术的新型光纤海洋温盐深传感器,以及基于热耗散和湍动能耗散两种原理的光纤湍流传感器;分析了各种传感器的测量方法与实验结果,并指出技术上的优缺点。最后,展望了光纤传感器在物理海洋观测领域的发展前景。
光纤光学 温度 盐度 压力 深度 湍流 光纤传感 激光与光电子学进展
2021, 58(13): 1306014
1 中国科学院西安光学精密机械研究所, 西安 710119
2 中国科学院大学, 北京 100049
设计并研制了碳纤维复合材料主次镜连接筒.根据光学设计中的公差分配, 结合复合材料层合板理论, 分析了复合材料铺层设计对面内刚度和轴向及周向热膨胀系数的影响, 确定了最终的铺层方式.利用有限元软件分析了重力作用下及温度变化时主次镜间的位置变化及连接筒的模态分布.最后, 完成了碳纤维复合材料薄壁连接筒的成型和精加工, 检测了主次镜系统光学性能, 并对装配完成后的相机进行了鉴定级力学试验.分析结果表明: 在1g重力载荷及2℃温升耦合作用下,次镜偏心小于0.002 mm, 次镜倾斜小于2″, 主次镜连接筒及次镜系统组合体基频达到265 Hz, 满足光学设计要求和结构稳定性要求.光学性能检测结果及力学试验结果表明, 主次镜系统波像差满足装配要求, 主次镜连接筒能够承受鉴定级力学试验考核, 连接主次镜的两端响应放大仅1.7倍, 体现了良好的阻尼性能.本文中研制的主次镜连接筒重量仅为6.4 kg, 实现了高轻量化和高刚度, 满足空间相机对主次镜位置精度和稳定性的要求.
空间相机 碳纤维复合材料 主次镜连接筒 铺层设计 工程分析 Space camera Carbon fiber-reinforced plastics Barrel Laminating design Engineering Analysis
根据Voigt线型函数的解析形式, 利用数值计算方法建立了Voigt线型宽度与洛仑兹线型宽度和高斯线型宽度的经验公式。以该线型宽度经验公式为基础, 建立了由实验获得的光谱线型宽度计算得到洛仑兹和高斯宽度的方案, 以一组线型函数为例验证了我们计算方案的可靠性。根据本工作建立的方法, 对Ar气等离子体射流的696.5 nm谱线进行了计算, 得到了与其对应的洛仑兹线型和高斯线型函数。
洛仑兹线型函数 高斯线型函数 Voigt线型函数 半高全宽 Lorentz line shape function Gaussian line shape function Voigt line shape function full width at half maximum intensity
1 中国科学院西安光学精密机械研究所空间光学应用研究室, 陕西 西安 710119
2 中国科学院大学, 北京 100049
空间主反射镜拼接化是未来宇宙观测的发展趋势之一,相比传统的整镜形式空间主镜,拼接主反射镜具有大口径、突破运载器整流罩尺寸限制、高分辨率、轻质和主动调节等特点。根据国内外相关文献和研究项目中主反射镜的拼接化结构形式不同,将可展开拼接式空间主反射镜分为了在轨展开式、在轨拼接式和在轨分布式等三大类,并分别阐述了三种空间拼接主镜的概念、特点与拼接结构形式。按照三种分类形式分别介绍了目前已知的空间拼接式主反射镜项目的研究背景和研究内容。归纳了主反射镜拼接化结构所涉及的关键技术,总结了空间主反射镜拼接化结构设计在拼接精度和面形精度两个方面的研究难点。
光学设计 空间光学 拼接结构 可展开机构 拼接主反射镜 结构设计 激光与光电子学进展
2018, 55(3): 030002