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激光直写光刻技术的发展与应用(特邀)

中国激光 2024年第12期51卷 278-291页

作者：陈林森黄文彬浦东林乔文周冯斌眭博闻孟志苏州大学光电科学与工程学院江苏苏州215006 数码激光成像与显示教育部工程研究中心江苏苏州215006

以“光”为媒介的激光直写技术是研制先进功能材料与功能元器件的重要途径、探索未知光电子世界的窗口,也是通向更高制造目标的桥梁。激光直写产生的微纳结构形貌及其排列所形成的许多新特性、新现象和新机理是研究制备新材料、新器件... 详细信息

以“光”为媒介的激光直写技术是研制先进功能材料与功能元器件的重要途径、探索未知光电子世界的窗口,也是通向更高制造目标的桥梁。激光直写产生的微纳结构形貌及其排列所形成的许多新特性、新现象和新机理是研究制备新材料、新器件的重要途径,牵引着光电子器件与材料研究和应用的发展,在柔性触控传感、微波天线、薄膜成像器件、3D显示面板、虚实融合光波导镜片等新型信息领域具有巨大的应用价值,引领着激光直写光刻技术向大面积、3D形貌、多维调控方向发展。本文综述了激光直写光刻技术在制备新型微纳结构方面面临的重大挑战以及激光直写光刻技术创新和装备成果,同时展示了该技术在新型显示、大尺寸触控、光场调控等领域的应用。

关键词：激光直写光刻技术微纳光学 3D形貌新型显示

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多角度偏振成像光谱仪的光学设计

红外与激光工程 2017年第11期46卷 227-233页

作者：黄绪杰靳阳明潘俏朱嘉诚沈为民苏州大学物理与光电.能源学部教育部现代光学技术重点实验室江苏苏州215006 苏州大学物理与光电.能源学部江苏省先进光学制造技术重点实验室江苏苏州215006

大气气溶胶是引起全球气候变化和空气质量问题的重要因素之一,利用卫星遥感监测全球大气气溶胶具有重要意义。利用大气气溶胶的多角度偏振光谱信息联合反演,可有效去除地表反射的影响,获得精确的遥感结果,因此亟需研究具备多角度偏振光... 详细信息

大气气溶胶是引起全球气候变化和空气质量问题的重要因素之一,利用卫星遥感监测全球大气气溶胶具有重要意义。利用大气气溶胶的多角度偏振光谱信息联合反演,可有效去除地表反射的影响,获得精确的遥感结果,因此亟需研究具备多角度偏振光谱信息获取能力的一体化光学仪器。所设计的多角度偏振成像光谱仪光学系统,前置望远物镜采用多镜头视场拼接方式,实现地面目标沿轨方向±60°内多角度探测,分光系统共用一个Offner分光装架。像质评价结果显示,在探测器奈奎斯特频率处中心波段的MTF达到0.8,点列图均位于艾里斑范围内,各项指标均满足设计要求。光学系统整体结构紧凑、无运动部件,可实现目标多角度偏振光谱图像的信息获取。

关键词：多角度偏振光谱仪强度调制光学设计

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非相干叠加激光发射系统光学设计

红外与激光工程 2014年第6期43卷 1728-1734页

作者：赵知诚沈为民唐敏学贺虎成苏州大学物理与光电.能源学部教育部现代光学技术重点实验室江苏苏州215006 苏州大学物理与光电.能源学部江苏省先进光学制造技术重点实验室江苏苏州215006

介绍了一种适用于三束激光非相干叠加聚焦的新型激光发射光学系统,工作波长1080nm,全视场角0.6°。系统为离轴两镜反射结构,对三束紧密排列的激光光束进行扩束聚焦,系统主镜为口径303mm的椭球面反射镜,系统像质接近衍射极限,并且可以通... 详细信息

介绍了一种适用于三束激光非相干叠加聚焦的新型激光发射光学系统,工作波长1080nm,全视场角0.6°。系统为离轴两镜反射结构,对三束紧密排列的激光光束进行扩束聚焦,系统主镜为口径303mm的椭球面反射镜,系统像质接近衍射极限,并且可以通过控制次镜轴向位置调焦适应不同目标距离。计算了叠加后的激光光斑的功率密度分布和环围功率曲线,设计在目标距离1000m时叠加光斑半径9 mm内的环围功率大于95%,此激光发射系统结构简单,长径比小,聚焦质量满足使用需求,激光光斑能量得到有效叠加。

关键词：激光发射光学系统非相干叠加两镜反射系统非球面反射镜

基于微光纤Sagnac环的可切换多波长掺铒光纤激光器

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光子学报 2021年第5期50卷 76-85页

作者：季彦呈陈育培刘文孙丹李帅章国安朱晓军南通大学信息科学技术学院江苏南通226019 苏州大学江苏省先进光学制造技术重点实验室、教育部现代光学技术重点实验室江苏苏州215006

提出了一种基于微光纤Sagnac环的可切换多波长掺铒光纤激光器。微光纤Sagnac环梳状滤波器是由一个腰区直径为5.68μm的微光纤耦合器熔接一段5.5 cm的保偏光纤而成。将该滤波器熔接到光纤环形腔中,通过调节偏振控制器,实现了四波长激光... 详细信息

提出了一种基于微光纤Sagnac环的可切换多波长掺铒光纤激光器。微光纤Sagnac环梳状滤波器是由一个腰区直径为5.68μm的微光纤耦合器熔接一段5.5 cm的保偏光纤而成。将该滤波器熔接到光纤环形腔中,通过调节偏振控制器,实现了四波长激光输出。此外还分别实现了稳定可切换的单、双、三波长激光输出,且双波长和三波长激光的输出间隔可调谐。实验结果表明,所有输出激光光谱的3 dB线宽均小于0.027 nm,边模抑制比均大于40 dB,最大可达到58 dB。对输出三波长的激光进行稳定性测试,其在1 h内波长偏移量小于0.028 nm,峰值功率波动量小于0.9 dB。该激光器单色性好、稳定性好,可应用于波分复用及全光通信系统等领域。

关键词：微光纤 Sagnac环多波长可切换保偏光纤光纤激光器

大相对孔径宽视场无遮拦平场两反射镜望远物镜分析与设计

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光学学报 2015年第3期35卷 269-277页

作者：周正平赵知诚靳阳明沈为民苏州大学物理与光电·能源学部教育部现代光学技术重点实验室江苏苏州215006 苏州大学物理与光电·能源学部江苏省先进光学制造技术重点实验室江苏苏州215006

根据研制宽视场大相对孔径高光谱成像仪的性能指标和应用要求,研究与设计了结构简单的凸面、凹面反射镜组成的偏视场两反前置系统。基于高斯光学和利用杨氏公式的像散分析,在系统焦距归一化条件下,凸面反射镜顶点曲率半径的取值区间为[2... 详细信息

根据研制宽视场大相对孔径高光谱成像仪的性能指标和应用要求,研究与设计了结构简单的凸面、凹面反射镜组成的偏视场两反前置系统。基于高斯光学和利用杨氏公式的像散分析,在系统焦距归一化条件下,凸面反射镜顶点曲率半径的取值区间为[2.5 mm,3.24 mm）。给出根据指标要求确定系统初始结构参数的方法与结果。例如,优化设计得到的偏视场无遮拦像方远心两反前置望远物镜的工作波段为0.4~1.0μm、相对孔径为1/1.8、视场角为40°。此镜头的两块反射镜面形均为扁球型二次曲面,具有结构简单、成像性能接近衍射极限、像方远心、及相对孔径大集光本领强、视场大且平像场的优点,可用作高空间分辨率、高光谱分辨率及高信噪比要求的成像光谱仪的前置物镜。

关键词：光学设计无遮拦两反望远系统大相对孔径宽视场像散

空间调制干涉型和衍射光栅型成像光谱仪信噪比性能的分析比较

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光学学报 2015年第9期35卷 122-128页

作者：靳阳明王岩赵知诚陈新华宋文宝沈为民苏州大学物理与光电.能源学部教育部现代光学技术重点实验室江苏苏州215006 苏州大学物理与光电.能源学部江苏省先进光学制造技术重点实验室江苏苏州215006

以Sagnac空间调制干涉型成像光谱仪和Offner凸面光栅衍射型成像光谱仪为例,着重分析和比较这两类成像光谱仪的信噪比性能。在相同观测条件下,通过推导这两类成像光谱仪所得到的图像像元的光谱辐亮度,指出空间调制干涉型成像光谱仪并不... 详细信息

以Sagnac空间调制干涉型成像光谱仪和Offner凸面光栅衍射型成像光谱仪为例,着重分析和比较这两类成像光谱仪的信噪比性能。在相同观测条件下,通过推导这两类成像光谱仪所得到的图像像元的光谱辐亮度,指出空间调制干涉型成像光谱仪并不具有高通量和多路复用优势,信噪比也低于衍射光栅成像光谱仪。而且随着光谱谱段数的增加,即光谱分辨率的提高,衍射光栅成像光谱仪的信噪比优势更明显。

关键词：成像系统成像光谱仪信噪比空间调制干涉仪干涉型衍射光栅

晶体光轴取向和厚度对双光楔消偏器性能的影响

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光学学报 2017年第8期37卷 273-279页

作者：靳阳明沈为民苏州大学物理与光电.能源学部教育部现代光学技术重点实验室江苏苏州215006 苏州大学物理与光电.能源学部江苏省先进光学制造技术重点实验室江苏苏州215006

在消偏器工作原理的基础上,利用米勒矩阵和斯托克斯矢量,建立消偏器结构参数与光学系统偏振敏感度的一般关系。借助数值分析,当两楔形晶体光轴夹角为90°时,消偏器具有优良的消偏性能,并且光轴取向下时调整晶体厚度可进一步减小光学系... 详细信息

在消偏器工作原理的基础上,利用米勒矩阵和斯托克斯矢量,建立消偏器结构参数与光学系统偏振敏感度的一般关系。借助数值分析,当两楔形晶体光轴夹角为90°时,消偏器具有优良的消偏性能,并且光轴取向下时调整晶体厚度可进一步减小光学系统偏振敏感度。以光栅成像光谱仪为例设计消偏器,给出其性能评价。

关键词：光学设计成像光学系统米勒矩阵双光楔消偏器

基于Dyson结构的新型快照式分光成像系统光学设计

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光学学报 2022年第4期42卷 149-156页

作者：谭奋利曾晨欣冯安伟赵世家季轶群苏州大学光电科学与工程学院江苏苏州215006 苏州大学江苏省先进光学制造技术重点实验室江苏苏州215006 苏州大学教育部现代光学技术重点实验室江苏苏州215006

快照式光谱成像系统可实时获取运动目标的光谱图像,在动态目标跟踪和识别等领域有着迫切的应用需求。快照式光谱成像系统的光谱分辨率与空间分辨率相互制约,针对现有快照式分光成像系统数值孔径小、难以同时实现高光谱分辨率和高空间分... 详细信息

快照式光谱成像系统可实时获取运动目标的光谱图像,在动态目标跟踪和识别等领域有着迫切的应用需求。快照式光谱成像系统的光谱分辨率与空间分辨率相互制约,针对现有快照式分光成像系统数值孔径小、难以同时实现高光谱分辨率和高空间分辨率的问题,提出了一种基于Dyson同心结构的新型快照式分光成像系统,它具有数值孔径大、成像性能优和结构紧凑等优点;视场离轴和复杂化设计可在保持光学成像性能的同时,增大机械装调空间,具有很好的工程可实施性。优化设计得到的新型快照式分光成像系统的数值孔径达到了0.3,光谱分辨率优于0.54 nm,空间采样点数为112×24。这种高光谱分辨率和高空间分辨率的快照式分光成像系统可为研究对大视场内快速运动目标进行精确探测识别的快照式光谱成像系统提供重要的理论基础。

关键词：光学设计快照式分光成像系统 Dyson同心结构高光谱分辨率高空间分辨率

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无人机载超低空宽覆盖遥感相机光学系统设计

光学学报 2021年第14期41卷 167-172页

作者：李加慧谭奋利曾晨欣季轶群苏州大学光电科学与工程学院江苏苏州215006 苏州大学江苏省先进光学制造技术重点实验室江苏苏州215006 苏州大学教育部现代光学技术重点实验室江苏苏州215006

基于对称前置同心物镜和中继转像透镜阵列设计的新型级联光学成像系统,是同时实现宽覆盖和高分辨率航拍作业的有效途径。针对超低空精准农情监测和精准施药需求,通过研究新型级联光学成像系统在超低空飞行高度下获取的最佳中间曲面像面... 详细信息

基于对称前置同心物镜和中继转像透镜阵列设计的新型级联光学成像系统,是同时实现宽覆盖和高分辨率航拍作业的有效途径。针对超低空精准农情监测和精准施药需求,通过研究新型级联光学成像系统在超低空飞行高度下获取的最佳中间曲面像面面型及位置,研究并设计适用于超低空飞行高度的新型级联光学成像系统。在设计时,针对无人机(UAV)轻小型载荷需求,在系统中通过引入非球面来平衡轴外像差、减少镜片数量、缩短光学系统筒长。基于此,优化设计了飞行高度为20~80 m、焦距为60 mm、F数为3.4的无人机载宽覆盖遥感相机光学系统,其视场角高达132°,实现了地面宽覆盖,且成像性能优,为农用无人机精准高效农情监测提供了重要参考途径。

关键词：光学设计级联光学成像结构中间曲面像面宽覆盖超低空