1 1.福建工程学院 电子电气与物理学院, 福州 350108
2 2.中国科学院 福建物质结构研究所, 光电材料化学与物理重点实验室, 福州 350002
作为实现全固态激光器频率转换功能的关键材料, 紫外非线性光学晶体发挥着不可替代的作用。设计兼具大的非线性光学系数、合适的双折射和宽带隙的紫外非线性光学晶体仍然是该领域亟待攻克的一个难题。由于具有宽的带隙, 硫酸盐已成为紫外非线性光学晶体领域的一个重要研究方向。SO4四面体基团具有接近非极性的Td对称性, 使其极化率各向异性和二阶极化率较小, 因而对晶体的非线性系数和双折射贡献很小。通常引入畸变程度高的阳离子多面体可以增加晶体的非线性效应和双折射。本工作将易于形成畸变多面体的Hg2+离子引入到硫酸盐体系中, 采用高温熔体法合成出新型非线性光学晶体材料Rb3Hg2(SO4)3Cl。该晶体属于单斜晶系, 空间群为P21, 晶胞参数为a=0.78653(2) nm, b=0.97901(2) nm, c=1.00104(3) nm, β=110.95(3), Z=2。其晶体结构由[SO4]四面体、[HgO5]和[HgO4Cl]多面体以角共享的方式连接形成空间网状结构, 而Rb+填充在孔洞中。Rb3Hg2(SO4)3Cl晶体的粉末倍频效应为1.5倍KDP, 且能够在可见光区实现相位匹配。紫外漫反射光谱测试表明, 紫外截止边为251 nm, 对应光学带隙为4.94 eV。利用偏光显微镜确定该晶体在546.1 nm处的双折射为0.04。此外, 第一性原理计算表明, 晶体的非线性系数主要来源于扭曲的[HgO5]、[HgO4Cl]和[SO4]多面体。上述结果表明, Rb3Hg2(SO4)3Cl是具有潜在应用前景的紫外非线性光学晶体材料。
紫外 汞基硫酸盐 非线性光学晶体 晶体结构 ultraviolet Hg-based sulfate nonlinear optical crystal crystal structure
本文采用电光系数的粉末测试方法，探索发现了新型电光晶体KLi(HC3N3O3)·2H2O。根据粉末样品的红外反射光谱和拉曼光谱，计算获得晶格振动对电光系数的贡献值，再加上粉末倍频效应推算的有效非线性光学系数，最终计算出KLi(HC3N3O3)·2H2O的电光系数为2.37 pm/V，与商用电光晶体β-BBO相当。采用水溶液法进行晶体生长，测试不同原料生长晶体时的过热和过冷曲线，优化生长工艺，获得35 mm×25 mm×10 mm透明晶体。采用X射线定向技术辅以压电系数测量，确定了晶体形貌与各向异性生长速率的对应关系。
电光晶体 电光系数 水溶液法 红外反射光谱 拉曼光谱 晶体生长 KLi(HC3 N3O3)·2H2O KLi(HC3 N3O3)·2H2O electro-optic crystal electro-optic coefficient aqueous solution method infrared reflectance spectrum Raman spectrum crystal growth
鱼眼镜头优势在于拥有极大的视场, 可以捕获更多信息。如今鱼眼镜头在安保安防、摄影、航空航天等方面得到广泛应用, 尤其在**和**中的地位不可替代。本文首先概括了鱼眼镜头的成像原理和发展历程, 分析了现代鱼眼镜头初始结构设计中的光线溢出以及与镜面无交点等常见的关键问题和已有的思路, 介绍了现代鱼眼镜头的应用和发展趋势, 最后讨论了鱼眼镜头目前发展中存在的一些设计瓶颈以及鱼眼镜头未来的发展方向。
鱼眼镜头 光线溢出 初始结构 fisheye lens, overflow of light, initial structure
北方夜视科技研究院集团有限公司, 云南昆明 650223
随着卫星载荷在大气和地物等目标探测、识别领域的广泛应用, 空间红外相机技术得到了快速发展, 这对空间红外光学系统的技术水平也提出了越来越高的要求。本文通过调研近十年来国内外典型星载红外光电载荷的技术特点及其变化情况, 分析、总结了空间红外光学技术的研究现状和发展趋势。
红外相机 光学载荷 高分辨率 infrared camera optical load high resolution
1 中国科学院福建物质结构研究所, 福州 350002
2 天津理工大学功能晶体研究院, 天津 300384
紫外非线性光学晶体是组成紫外固态激光器的关键材料。目前, 紫外非线性光学晶体主要依赖硼酸盐晶体, 但已有的硼酸盐晶体并不能完全满足应用需求, 而进一步研发新型硼酸盐非线性光学晶体难度不断增大, 因此开拓新的材料体系显得尤为迫切。从硼酸盐结构与非线性光学效应关系可知, 含有平面共轭基团的硼酸盐具有大的倍频系数、合适的双折射率和短的紫外截止边等特性, 因此平面共轭基团是硼酸盐非线性光学晶体的核心功能基元。基于几何构型拓展平面共轭基团研究是探索新体系紫外非线性光学晶体材料的重要思路和关键环节。基于此, 本团队提出以具有平面三角共轭结构的碳酸盐、硝酸盐、胍盐和具有平面六元环共轭结构的氰尿酸氢盐、巴比妥酸氢盐等化合物为研究对象, 拓展紫外非线性光学晶体材料的探索范围。本文将主要介绍本团队近年来在碳酸盐、硝酸盐、胍盐、氰尿酸氢盐、巴比妥酸氢盐紫外晶体探索方面取得的研究成果。
平面共轭构型 非线性光学晶体 碳酸盐 硝酸盐 胍盐 氰尿酸氢盐 巴比妥酸氢盐 planar conjugated configuration nonlinear optical crystal carbonate nitrate guanidine cyanurate barbiturate 人工晶体学报
2022, 51(9-10): 1588
具备连续变焦功能是目前先进红外热像仪的重要特征之一，而变焦凸轮是驱动连续变焦光学系统中各镜组运动的关键部件。为了设计出良好性能的变焦凸轮结构，本文首先应用动态光学理论推导出变焦光学系统的像移补偿组公式得到像移补偿组的轨迹曲线，然后利用序列二次规划法(sequential quadratic programming, SQP)优化算法来减小动态光学曲线的压力角，结合光机设计理论运用 Creo进行凸轮曲线生成及凸轮槽切除从而获得变焦凸轮结构。再基于有限元分析理论对凸轮结构进行分析，最终通过变焦系统运动及成像结果确认本文方法可行。
连续变焦 变焦凸轮 像移补偿 光机设计 有限元分析 continuous zoom zoom cam, image motion compensation, opto-mechanic
为了实现弹载红外相机静态质心配平，在整机质量具有一定要求下，设计了一套数量少、质量 轻、工艺性好、互换性优的配重负载组合。针对狭小空间体积的弹载红外相机设计出配重负载以及合 理安排负载组合的安装位置，提出了先利用三维设计软件 Creo4.0 仿真出原始样机质心位置，再结合 整机的质心要求，在空间两点采用力矩平衡原理计算出配重负载质量和质心应在位置的耦合关系，在 总结归纳了配重负载设计原则之上，运用 Creo4.0 设计出配重负载方案。经过投图、加工、装配以及 严格的质心测试论证，结果表明，该方法很好地实现了质心配平功能，使得弹载红外相机满足质心要 求。这种静态质心配平思路相较于试配法具有快速高效、布局合理等优势。
弹载红外相机 质心配平 力矩平衡原理 质心测试 missile-borne infrared camera, centroid trim, leve
研制出一款小像元10 μm中心距红外焦平面探测器CMOS（complementary metal oxide semiconductor）读出电路ROIC（read out integrated circuit）。读出电路设计包括积分后读出（integration then reading，ITR）和积分同时读出（integration while reading，IWR）模式，ITR模式下有2档增益，电荷满阱容量分别为4.3 Me?和1.6 Me?，其他功能包括抗晕、串口功能控制以及全芯片电注入测试功能。读出电路采用0.18 μm工艺，电源电压3.3 V，测试结果表现出良好的性能：在77 K条件下，全帧频100 Hz，读出电路噪声小于0.2 mV。本文介绍了该款读出电路设计的基本架构，分析了在小的积分电容下电路抗干扰能力的设计。在测试过程中，发现了盲元拖尾现象，分析了拖尾现象产生的原因，为解决拖尾现象设计了抗晕管栅压产生电路，最后给出了整个电路的测试结果。
小像元间距 读出电路 红外焦平面探测器 small pixel，ROIC，infrared focal plane detector
