长春理工大学 高功率半导体激光国家级重点实验室,长春 130022
通过设计基于金刚石微槽结构的复合热沉,利用不同材料的热导率差异改变热流传导方向,以优化垂直腔面发射半导体激光器（VCSEL）面阵由于温度分布不均匀导致的中心热量堆积的问题,从而改善激光器面阵整体的输出功率,提高可靠性。基于有限元分析法建立三维热电耦合模型,研究了VCSEL面阵单元排布方式对激光器热串扰效应的影响,同时还研究分析了金刚石复合热沉中微槽形状和位置的变化对半导体激光器内部温度的影响,设计最优结构对激光器的出光性能做进一步优化。采用金刚石复合热沉后的垂直腔面发射激光器面阵,与传统金刚石热沉的封装结构相比,激光器发光单元的温度差值降低了29%,为大面积半导体激光器面阵的输出功率优化提供了新思路。
半导体激光器 金刚石复合热沉 微槽结构 有限元分析法 热管理 semiconductor lasers diamond composite heat sink micro groove structure finite element analysis method thermal management
南京邮电大学电子与光学工程学院，江苏 南京 210023
基于介电润湿液体透镜的原理，利用COMSOL仿真软件设计了方腔结构的非球面双液体透镜模型，分析了MATLAB工具对模型中界面面型的拟合精度。设计加工了具体的器件结构，研究了非球面双液体透镜的面型变化情况。通过图像处理和面型拟合分析，获得非球面面型的实验结果，验证了方腔结构的非球面液体透镜结构的可行性。
光学设计 液体透镜 介电润湿效应 非球面 激光与光电子学进展
2023, 60(21): 2122005
长春理工大学高功率半导体激光国家重点实验室，吉林 长春 130022
为了实现高功率半导体激光器连续泵浦源输出，设计一种使用微通道热沉封装多个单管半导体激光器的堆叠结构。基于有限元分析，此结构可以通过辅助热沉和微通道内部圆柱翅片扩展单管半导体激光器的传热渠道，与传统凹槽微通道相比，热传导效果有所增强，优化提出斜翅片结构，控制水流速，调节流体流动从而产生混流效应，进一步改善微通道散热性能，对其封装下的多单管进行功率拟合，理论最大输出功率可达128.75 W，在微通道热沉所需制冷功耗较低的前提下，可以实现多单管半导体激光器连续工作模式下泵浦且满足其散热需求。
半导体激光器 微通道 斜翅片 有限元分析 散热性能 激光与光电子学进展
2023, 60(21): 2114005
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
子孔径共相位作为光学综合孔径成像的关键技术之一，其成像相位调制的精度要求小于0.1λ(λ为入射光波长)。为满足高精度要求并兼顾大调节范围，利用压电陶瓷管内的填充透明液体构造液体光学调相器，通过压电效应在通光方向产生的微量电位移进行光学相位调节。实验使用波长为632.8 nm的迈克耳孙干涉仪装置，采用定线灰度化图像处理方法，在0～28.0 V电压下检测到调相器的调相范围为0～4π(外加电压为150.0 V时可拓展至0～20π)，调相精度达到λ/36，满足光学综合孔径子孔径相位调制的要求。
成像系统 图像处理 光学综合孔径 压电陶瓷管 液体调相器 干涉检测 中国激光
2022, 49(23): 2305001
南京邮电大学微流控光学技术研究中心，江苏 南京 210023
设计了一种基于介电润湿效应的叠加式液体透镜，分析其对含有曲率误差、倾斜误差和活塞误差的畸变波前的校正能力。采用COMSOL软件构建叠加式液体透镜模型，仿真模拟了不同电压组合下液体界面面型的变化情况，获得该叠加式液体透镜内双液体界面的变化范围；采用ZEMAX软件，借助点扩散函数变化，分析该透镜对波前任意点处曲率误差、倾斜误差和活塞误差的校正能力。结果表明：该叠加式液体透镜可以实现同时对不同类型畸变波前的校正，相应的峰谷值(PV)由校正前19.7853?下降到校正后0.18?，均方根值(RMS)由校正前5.6638?减小到校正后0.0355?，斯特列尔比(SR)由校正前的接近0值提高到0.962的较理想状态。
液体透镜 介电润湿 波前校正 斯特列尔比值 liquid lens electrowetting-on-dielectric wavefront correction Strehl ratio
南京邮电大学电子与光学工程学院微流控光学技术研究中心，江苏 南京 210023
为解决仿生复眼系统不能自适应变焦的问题，提出了一种基于介电润湿液体透镜曲面阵列的可变焦仿生复眼系统。分析系统结构对成像性能的影响，计算系统的自适应变焦能力及相应像平面可移动范围。结果表明：系统成像的视场角随着基底曲率的增大而增大。相比于非均匀透镜阵列，均匀透镜阵列可明显降低系统的离焦像差。适当减小子透镜单元尺寸，也可以达到降低边缘透镜离焦像差的目的。当物距或者接收器位置发生改变时，通过调整子透镜单元焦距降低系统的离焦像差。系统接收器可移动范围为1.9 mm~15 mm。
光学设计 介电润湿 复眼 液体透镜阵列 可变焦 optical design electrowetting-on-dielectric compound eye liquid lens array variable-focus
1 沈阳农业大学植物保护学院, 沈阳 110866
2 保光科技发展有限公司, 天津 301700
硅是地壳中重要的元素, 且在水稻生长中发挥重要作用, 但叶面喷施硅肥对水稻增产和抗病虫的影响研究甚少。为探讨叶面硅肥的作用, 本文通过大田试验研究了叶面喷施硅肥对水稻的农艺性状、抗病和抗虫性的影响。田间试验结果表明, 与对照相比, 叶面喷施硅肥的水稻植株颜色更绿、茎秆更粗壮且抗倒伏, 分蘖数、穗数、每穗的实粒数、千粒重及产量均提高, 并且二化螟蛀虫数减少, 未发生纹枯病。叶片离体接种试验进一步证明, 叶面喷施硅肥可显著提高水稻对纹枯病的抗性。
水稻 叶面硅肥 农艺性状 抗病和抗虫性 纹枯病 rice foliar silicon fertilizer agronomic trait resistance to disease and insect rice sheath blight
1 南京邮电大学电子与光学工程学院、微电子学院, 江苏 南京 210023
2 中国空间技术研究院北京空间机电研究所, 北京 100094
基于模拟退火算法(SAA)提出了一种多目标优化合成孔径成像阵列的方案。根据合成孔径成像的调制传递函数(MTF)特性,设计了孔径阵列在多个方向上的频谱优化目标函数。以劣化后的Golay6结构作为初始阵列进行模拟计算,结果表明,SAA可以有效改善中频段MTF的平稳性,显著提高成像阵列的实际截止频率。当填充因子F=11.5%时,相比Golay6孔径阵列,优化后的孔径阵列在退火衰减参数α=0.97时的平均修正因子可达到8.61%。
激光与光电子学进展
2021, 58(16): 1611001
