华中科技大学 光学与电子信息学院，湖北 武汉 430074
微米级芯片因其成本低、技术成熟等优势，目前在大规模工业生产中应用广泛。而在制造领域，微米级分辨率的数字光刻投影物镜设计成果则相对较少。本文基于ZEMAX设计了一款具有微米级分辨率的数字光刻微缩投影物镜，对于光刻常用的405 nm的光源，其具有0.625 μm的分辨率，能够完成较为精密的结构加工；将成像的畸变降低到了0.0159%，极大地提高了成像质量；物镜设计放大倍率为－0.0714，物方数值孔径为0.02，能够满足大多数微米级芯片制造。同时设计了一组微透镜阵列用于匀光照明，降低了光照不均匀的影响。经公差分析，有90%的成品MTF>0.7692，满足加工精度要求。
微米级芯片 数字光刻 微透镜阵列 匀光 micron scale chip digital lithography ZEMAX ZEMAX microlens array uniform light
阵列涡旋的空间扩展受到限制，实际可用的轨道角动量（OAM）本征态数量有限。为突破这一限制，将广义聚焦相位与圆形域函数集成进涡旋相位设计，制备出基于α-Si纳米天线的涡旋相位超表面，在实验上实现同心广义完美涡旋光束（G-PVBs）。这一设计打破了传统涡旋光对称形状的限制，光束图案和螺旋干涉图中的不同涡旋形状和螺旋瓣都以非重叠的同心方式排列。该方案实现了涡旋光形状、拓扑荷、涡旋光数目和偏振的解耦合，同时每个涡旋光束携带稳定的拓扑荷信息及涡旋形状信息，有效避免了模间串扰。通过这种紧凑的同心排列方式，可实现完美涡旋光束的空间复用、偏振复用和OAM模式复用，拓展涡旋光通信信道和信息维度，为高容量的加密涡旋光通信提供广阔的应用前景。
超表面 广义完美涡旋光阵列 混合相位超表面 空间复用和偏振复用 涡旋光通信 激光与光电子学进展
2025, 62(15): 1526001
1 重庆邮电大学 光电工程学院，重庆 400065
2 中国科学院绿色智能技术研究院 微纳制造与系统集成中心，重庆 400714
3 中国科学院大学重庆学院 智能制造学院，重庆 400714
提出了一种基于连续面型微棱镜阵列结构的激光分束器元件设计及制作方法，该方法利用微棱镜单元对入射光斑的能量进行重新分配，并精确控制子光束的偏转方向，从而生成出射角度及能量分布可控的任意阵列光束。研究了微棱镜阵列分束器的设计原理，建立了微棱镜单元结构参数与光学性能对应的函数关系模型，开发了微棱镜设计算法，并分析了针对不同结构特征的微棱镜阵列及其制作与检测的优选方案。以间隔角度0.15°、能量分布比例为0.365∶0.225∶0.365的1×3微棱镜阵列分束器为例，开展了分束器建模及几何光线追迹仿真，设计出了目标微棱镜阵列结构，并进一步通过光刻刻蚀技术实现了该分束器的精确制作，最后搭建了测试光路开展光学性能测试，通过光斑图像处理算法对分束器光学性能进行表征分析。实验测试结果表明，所设计和制备的微棱镜阵列分束器的能量利用率在91%以上，能量分布误差小于6%，偏转角度误差在0.4%以下，验证了微棱镜分束器原理的可行性。该研究解决了现有分束元件中央亮斑及衍射能量损失难以规避等难题，为远距离、任意能量分布的分束器研制提供了一条可能的有效途径。
光学工程 激光分束器 光刻刻蚀 微棱镜阵列 光线追迹 optical engineering laser splitter photoetching microprism array ray tracing 红外与激光工程
2025, 54(6): 20240557
红外与激光工程
2025, 54(6): 20250098
红外与激光工程
2025, 54(6): 20240591
1 重庆理工大学 机械检测技术与装备教育部工程研究中心，重庆400054
2 时栅传感及先进检测技术重庆市重点实验室，重庆400054
针对传统位移传感器无法兼顾大量程和高精度的测量难题，提出一种基于球阵列的磁阻式时栅位移测量新方法。利用空间正交激励绕组构建正交变化的磁场，通过空间周期性传感结构精确实现磁场约束控制。采用感应绕组拾取磁场变化，建立磁阻与位移的映射关系，揭示了位移传感机理。通过电磁仿真对模型参数进行优化，研制了传感器，搭建了实验平台，开展了传感器测量误差实验研究。实验结果表明，传感器在512 mm测量范围内，测量误差为±9.4 μm，分辨力为0.1 μm。采用毫米级传感单元实现微米级测量精度，大大降低了传感器的制造难度，量程可按需扩展，无需借助细分技术实现高分辨力位移测量，可用于强油污等恶劣环境下位移测量，具有重要的学术价值和工程应用价值。
球阵列 时栅传感器 磁场约束 直线位移 spherical array time-grating sensors magnetic field constraint linear displacement
1 浙江工业大学物理学院，浙江 杭州 310023
2 上海鸿辉光通科技股份有限公司，上海 201822
3 浙江大学杭州国际科创中心，浙江 杭州 311215
基于光子集成平台的片上光谱仪具有尺寸紧凑、可靠性高、成本和功耗低、易与光电探测器阵列集成等优点，近年来引起了人们的广泛关注。本团队提出了一种基于石英平面光波导（PLC）平台的由3×N阵列波导光栅（AWG）构成的新型高分辨率光谱仪。该AWG具有三个通道间隔为的输入波导和N个通道间隔为的输出波导。三个输入波导采用时分复用，并按顺序被一一激发，因此结合每个输入的所有光谱响应，仅使用N个输出通道即可实现通道波长间隔为且通道数扩大至3×（N-2）的微型光谱仪。设计并制作出了一个输出通道波长间隔为1.2 nm、输出通道数目N=40的微型光谱仪芯片，其尺寸为16 mm×10.5 mm。实验测得该光谱仪所有输出通道的损耗为-4 dB~-2.5 dB，光谱噪声水平优于-30 dB。该光谱仪的分辨率主要由单通道光谱响应的3 dB带宽决定，即光谱分辨率为0.63 nm。利用所设计光谱仪相邻通道的高度光谱重叠特性，将其用于光纤布拉格光栅（FBG）传感器的波长解调。结合重心（COG）算法并利用该光谱仪的多个通道，完成了对三个FBG传感器的解调，在40~ 120 ℃的温度范围内，解调结果与商用光谱仪读出波长的均方根误差（RMSE）小于20 pm。
片上光谱仪 阵列波导光栅（AWG） 高分辨率 石英平台 时分复用 中国激光
2025, 52(13): 1319001
1 山西大学 激光光谱研究所， 光量子技术与器件全国重点实验室， 山西 太原 030006
2 山西大学 极端光学协同创新中心， 山西 太原 030006
锡铅（Sn-Pb）混合钙钛矿因其卓越的光电特性，在近红外光电探测器领域得以快速发展。然而，由于其固有的快速结晶特性和Sn2+易氧化的问题，实现高性能锡铅混合光电探测器仍面临巨大挑战。为了解决这一问题，该研究引入了多功能分子2，3-二氟苯胺（DBM），以调控Sn-Pb混合钙钛矿的结晶过程并且延缓Sn2+氧化，从而有效提升薄膜质量。与原始薄膜相比，经DBM分子调控的Sn-Pb混合钙钛矿薄膜具有高度均匀的形貌、显著降低的粗糙度和缺陷密度。基于这种调控薄膜制备的自驱动型近红外光电探测器，光谱响应范围为300~1 100 nm， 最高响应度为0.51 A·W-1，近红外区域（780~1 100 nm）的比探测率高达2.46 × 1011 Jones，线性动态范围超过152 dB，响应时间为123/464 ns。在此基础上制备的5 × 5光电探测器阵列在近红外区域（最高可达980 nm）展现了卓越的成像能力。该工作不仅促进了Sn-Pb混合钙钛矿在近红外探测与成像领域的快速发展，还为其商业化进程奠定了基础。
锡铅混合钙钛矿 近红外光电探测器 成像阵列 氧化 结晶调控 tin-lead mixed perovskites near-infrared photodetectors imaging array oxidation crystallization modulation
1 南京理工大学电子工程与光电技术学院，江苏 南京 210094
2 南京理工大学物理学院，江苏 南京 210094
在扫描角度足够多的情况下，工业微焦点锥束CT解析类算法重建出的图像质量较高；反之扫描角度过少，即稀疏角度扫描则会导致重建出的图像产生严重的条状伪影。针对稀疏扫描导致的条状伪影问题，通过深度学习技术对重建加以辅助，在保证重建质量的前提下，减少了扫描数量从而缩短了扫描时间。具体来说，首先，对输入图像进行离散小波变换；然后，采用去噪扩散概率模型（DDPM）学习小波变换后原始图像与稀疏扫描重建图像低频部分对应的系数，高频部分采用基于深度可分离卷积的高频恢复模块进行训练；最后，通过小波逆变换合成图像。实验结果表明，在自行构建的球阵列封装数据集上，基于小波的DDPM相较于其他几种重建方法，扫描数量由1024个减少到180个，扫描时间是原来的17.58%，同时抑制了伪影，保留了高频细节，在定性和定量评价中均优于其他方法。
微焦点锥束CT 稀疏扫描 去噪扩散概率模型 小波变换 球阵列封装 激光与光电子学进展
2025, 62(12): 1234001
