中国电子科技集团公司第二十四研究所, 重庆 400060
提出了一种高压低功耗比较器电路。该电路基于05 μm CMOS工艺设计, 采用差分对单端输出结构, 利用高压PMOS尾电流进行偏置, 实现了降低功耗的目的。结果表明, 该电路静态电流约为825 μA, 工作电压范围为3～18 V, 输入失调电压为5 mV, 输入失调电流约6 fA, 输入偏置电流约25 pA。该电路适用于低功耗、高压模拟模拟集成电路领域。
低功耗 比较器 模拟集成电路 low power comparator analog IC
1 中国科学技术大学环境科学与光电技术学院，安徽 合肥 230026
2 中国科学院合肥物质科学研究院安徽光学精密机械研究所安徽省光子器件与材料重点实验室，安徽 合肥 230031
3 先进激光技术安徽省实验室，安徽 合肥 230037
4 中国科学技术大学研究生院科学岛分院，安徽 合肥 230026
5 安徽工业大学微电子与数据科学学院，安徽 马鞍山 243002
6 安徽大学物质科学与信息技术研究院，安徽 合肥 230061
Nd∶GSAG是重要的942 nm固体激光工作物质，在机载和星载水汽检测中有重要的应用。生长了低浓度Nd∶GSAG晶体，通过与高掺杂浓度Nd∶GSAG、Nd∶YAG进行对比，研究了它的结构、光谱和激光性能。掺杂原子数分数为0.94%的Nd∶GSAG晶体在808.5 nm处的吸收系数为3.79 cm-1，吸收截面为3.41×10-20 cm2，4F3/2上能级寿命为275 μs，比掺杂原子数分数为1.20%的Nd∶GSAG晶体高出22 μs。掺杂原子数分数为0.94%的Nd∶GSAG晶体在942 nm和1060 nm处的激光半峰全宽分别为0.53 nm和0.59 nm，比Nd∶YAG在946 nm和1064 nm处的激光半峰全宽0.66 nm和0.64 nm窄，表明其光波单色性更好。掺杂原子数分数为0.94%的Nd∶GSAG在942 nm处的斜效率和光光转换效率分别为5.5%和4.2%，优于Nd∶YAG在946 nm处的斜效率（5.0%）和光光转换效率（3.2%），但在1.06 μm附近低于Nd∶YAG。942 nm处于水汽的吸收波段，上述结果表明Nd∶GSAG的942 nm波段激光有望成为水汽检测的优良光源。
激光光学 固体激光 Nd∶GSAG 光谱 中国激光
2023, 50(23): 2301007
1 山东理工大学机械工程学院，山东 淄博 255049
2 洛阳船舶材料研究所，河南 洛阳 471003
3 哈尔滨工业大学材料科学与工程学院，黑龙江 哈尔滨 150001
钛合金表面氧化在提高耐磨、耐蚀、界面相容性等方面具有重要应用。采用高斯分布的面热源，模拟红外激光制备Ti6Al4V钛合金表面氧化层过程中的温度分布及变化。首先，通过对比激光功率为500 W（功率密度为39.8 W/mm2）、扫描速度为15 mm/s时钛合金表面和厚度方向温度分布的模拟与试验结果，验证了有限元模型的有效性。然后，采用该模型研究激光功率、扫描速率、重复扫描间隔等对温度场的影响规律。随着激光功率增加，扫描速率降低，加工过程中的线能量增加，钛合金表面和厚度方向的温度整体增加。当线能量相同情况下，由于能量在钛合金表面的累积，大功率高扫描速度下可以获得更高的表面温度和基本相同的内部温度。随着重复扫描间隔的缩小，表面最高温度逐渐升高。
激光加工 氧化层 钛合金 数值模拟 激光与光电子学进展
2023, 60(17): 1714006
1 北方爆破科技有限公司, 北京 100097
2 中广核铀业发展有限公司, 北京 100029
为探索压渣厚度对电铲铲装效率的影响, 我们在炮孔直径为251 mm, 台阶高度为7.5 m的生产区块爆破中设计了厚度分别为8 m、10 m、12 m和15 m的压渣。通过对爆后电铲铲装效率的统计, 同时分析爆破块度分布及爆堆高度, 确定了最佳的压渣爆破厚度。试验结果显示:当压渣厚度为10 m时, 不同开挖纵深处, 其块度分布均为最佳, 尤其是400~600 mm的块度区间比例最高; 爆堆隆起高度达到12.6 m, 在所有测试中最接近电铲的最佳铲装高度, 此时电铲铲装效率最高; 区块排数对压渣爆破效果有很大影响, 最佳的炮孔排数为10排, 超过10排后, 爆破效果不佳, 电铲铲运效率降低, 在进行多排孔大区块压渣爆破时, 10排之后的爆破参数需要调整; 采用压渣爆破后, 有效作业时间增加了1 h, 矿石贫化率降低了3%, 在湖山铀矿全寿期内累计可以累计创造4.5亿美元的经济效益。该项研究首次将压渣爆破技术推广至多排孔大区块(20~30排)爆破中, 这既符合大型矿山生产的客观需求, 也是设备大型化后的必然趋势。可以使得湖山矿爆破更为精细化的同时, 也可以为国内外类似的矿山爆破提供重要的现场数据。
爆破工程 压渣爆破 铲装效率 块度分布 隆起高度 blasting engineering buffer blasting loading efficiency fragmentation distribution muck pile height
实现不同OAM光束的空间分离在许多领域都起到重要作用。通过光学坐标变换原理可以实现不同轨道角动量模式的空间分离, 而且可以降低相邻模式之间的串扰, 从而提高OAM模式分辨率。研究为OAM模式分束提供了一种更具可行性的新方案。
轨道角动量 坐标变换 OAM模式分束 orbital angular momentum coordinate transformation OAM beam splitting
光子学报
2022, 51(11): 1118002
安徽建筑大学机械与电气工程学院，安徽 合肥 230601
通过选区激光熔化技术制备316L不锈钢样件，利用扫描电子显微镜和光学显微镜分析了试样的微观组织，研究了激光功率和线能量密度（LED）对成形试样上表面形貌的影响，并以激光功率、扫描速度为输入，基于遗传算法优化反向传播（GA-BP）神经网络对成形样件上表面的粗糙度进行预测。实验结果表明，LED对试样表面形貌和成形缺陷的影响较大，当LED为240 J/m时，熔道平整且连续，GA-BP神经网络预测模型的平均绝对百分误差为6.34%。
激光光学 选区激光熔化 表面形貌 神经网络 遗传算法 表面粗糙度 激光与光电子学进展
2022, 59(7): 0714011
1 安徽大学 物质科学与信息技术研究院，安徽 合肥 230601
2 中国科学院合肥物质科学研究院 健康与医学技术研究所，安徽 合肥 230031
3 中国科学技术大学，安徽 合肥 230026
采用传能光纤替代导光臂传输激光能量能够极大地改善医用手柄的灵活性、降低系统复杂程度、提高激光传输效率。设计研制了2.79 μm Er, Cr: YSGG激光器及其光纤耦合系统。分析了激光器谐振腔输出镜对输出高斯光束参数的影响，设计弯月型透镜作为激光器谐振腔输出镜减小激光光束发散角，并选择合适的耦合单透镜，满足了数值孔径为0.29、芯径为400 μm的ZBLAN玻璃光纤耦合条件。实验结果表明，在弯月型透镜作为激光输出镜，耦合透镜焦距为20 mm时，可实现激光传输耦合效率高达83%，最大传输功率6 W，满足了激光医疗仪器的临床应用需求。
Cr, Er: YSGG激光 单透镜 谐振腔 光纤 空间耦合 Cr, Er: YSGG laser single lens resonant cavity fiber space coupling 红外与激光工程
2021, 50(S2): 20210236
红外与激光工程
2021, 50(9): 20210145
1 电子科技大学电子薄膜与集成器件重点实验室, 四川 成都 610054
2 中国电子科技集团公司第二十四研究所, 重庆 400060
3 中国电子科技集团公司第四十四研究所, 重庆 400060
目前与互补金属氧化物半导体工艺兼容且具有高发光效率的硅基光源的制作技术尚不成熟,针对这一问题,研究了一种新型多晶硅发光器件。首先研究了该结构在反偏电压下可能存在的各种雪崩模式(带间跃迁、轫致辐射、空穴在轻和重质量带之间的带内跃迁、高场条件下的电离和间接带间重组),对不同雪崩模式下的发光机理进行了理论分析;然后研究了器件内部的空穴和电子在反偏电压下的漂移及扩散情况,指出载流子注入增加了参与雪崩倍增过程的载流子数量,进而使碰撞电离率提高;最后对器件的电场、光谱、电流与光强等数据进行分析,对量子效率和光电转换效率进行计算,验证了所研究结构通过载流子注入实现了碰撞电离率的提高,进而实现了发光效率的提高,其中量子效率为5.9×10 -5,光电转换效率为4.3×10 -6。
激光光学 集成电路工艺 全硅光学生物传感器 发光效率 碰撞电离率 载流子注入
