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半绝缘砷化镓光电导天线的封装优化

激光与光电子学进展 2024年第19期 267-272页

作者：张梓桐王天一郭宇飞李金江添翼王建波齐志强王晨晟华中光电技术研究所武汉光电国家研究中心大恒新纪元科技股份有限公司

针对光电导天线（PCA）芯片目前普遍面临太赫兹发射功率较低的问题，利用Si3N4和硅凝胶对PCA芯片进行钝化和封装，并利用太赫兹时域光谱（THz-TDS）系统测量其太赫兹波形。实验结果表明：1) Si3N4钝化层的引入可以将无激光照射下的器件... 详细信息

针对光电导天线（PCA）芯片目前普遍面临太赫兹发射功率较低的问题，利用Si3N4和硅凝胶对PCA芯片进行钝化和封装，并利用太赫兹时域光谱（THz-TDS）系统测量其太赫兹波形。实验结果表明：1) Si3N4钝化层的引入可以将无激光照射下的器件电阻增大约一个数量级、将太赫兹波幅值提高至约为原来的6倍以及将在大气环境下探测到的太赫兹谱宽从1.5 THz扩展至约3.0 THz;2)硅凝胶能对激光起到会聚或发散作用，同时也可以将器件耐压性提高至少为原来的1.4倍，进而将太赫兹波幅值提升至原来的1.5倍。

关键词：太赫兹脉冲光电导天线太赫兹时域光谱欧姆接触绝缘封装

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铝合金高频振荡扫描激光-电弧复合焊缝成形规律与预测

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焊接学报 2024年第7期45卷 83-91页

作者：苗晓军韩丽娟李凯王磊姜来合格廖伟高明平高集团有限公司平顶山467001 华中科技大学武汉光电国家研究中心武汉430074 深圳市中基自动化股份有限公司深圳518105

高频振荡扫描激光-电弧复合焊接能够通过扫描搅拌效应调控铝合金焊缝微观组织及其力学性能,但是在控形方面还鲜有研究,无法为工业应用提供理论支撑.为此,系统研究了激光束扫描振幅A和频率f对AA6082铝合金激光-电弧复合焊缝成形特征的影... 详细信息

高频振荡扫描激光-电弧复合焊接能够通过扫描搅拌效应调控铝合金焊缝微观组织及其力学性能,但是在控形方面还鲜有研究,无法为工业应用提供理论支撑.为此,系统研究了激光束扫描振幅A和频率f对AA6082铝合金激光-电弧复合焊缝成形特征的影响规律,包括焊缝表面飞溅、焊缝下部激光区宽度和熔深占比,并基于光束扫描的能量分布特征和激光焊接模式转变行为,探讨了焊缝形貌转变机理.随后,根据焊缝成形缺陷数量和激光深熔焊模式进一步确定了激光束扫描参数的优化区间范围,具体为0.4 mm≤A≤1.0 mm和300 Hz≤f≤500 Hz.最后,通过对光束扫描参量的线速度归一化处理,建立了优化参数区间内的焊缝特征值的线性定量关系,精度达到89.8%,为高频振荡扫描激光-电弧复合焊缝形貌特征的预测与调控提供了数据支撑.

关键词：振荡扫描激光-电弧复合焊焊缝成形铝合金

太赫兹金属线波导传输特性实验研究及模拟分析

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物理学报 2024年第11期73卷 155-163页

作者：徐振罗曼李吉宁刘龙海徐德刚天津大学精密仪器与光电子工程学院天津300072 天津大学光电信息技术教育部重点实验室天津300072 爱德万测试(中国)管理有限公司上海201203

太赫兹波介于微波与红外之间,当前太赫兹波主要在自由空间中传输,金属线波导以低损耗、低色散等突出的传输特性被广泛关注.本研究首先根据太赫兹波在不同金属线表面的趋肤深度选择铜线作为研究对象,然后基于太赫兹时域光谱系统搭建可调... 详细信息

太赫兹波介于微波与红外之间,当前太赫兹波主要在自由空间中传输,金属线波导以低损耗、低色散等突出的传输特性被广泛关注.本研究首先根据太赫兹波在不同金属线表面的趋肤深度选择铜线作为研究对象,然后基于太赫兹时域光谱系统搭建可调节式金属线波导传输特性测试光路,采集到通过不同半径、不同长度、不同端口状态的单/双铜线传输的时域信号,最后利用有限元方法对不同半径、不同形变程度的单/双根铜线在空气域的传输特性进行仿真.实验结果表明,传输损耗会随着铜线长度的增加而增加,金属线越细传输速度越慢,端口形态对传输特性的影响不如长度变化对传输特性的影响明显,双金属线越粗传输速度越快.仿真结果表明,太赫兹波在单根金属线上传输时,电场主要分布在金属线表面,金属线越细表面等离激元的模场面积越小;当金属线形变成椭圆时,模场主要分布在长轴两端;当太赫兹波在双金属线中传输时,模场主要分布在两根金属线中间,且距离越远模场面积越小.本研究结合实验与仿真分析方法对单、双金属线的太赫兹传输特性进行研究,为后续开发高效太赫兹金属波导提供参考.

关键词：太赫兹时域光谱金属线波导表面等离激元

面向结构化道路的智能驾驶轨迹规划一致性研究

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汽车工程 2024年第3期46卷 383-395,430页

作者：吴晓建廖平伟雷耀江会华王爱春胡家琦南昌大学先进制造学院南昌330031 江铃汽车股份有限公司南昌330001 南昌航空大学测试与光电工程学院南昌330038 比亚迪股份有限公司深圳518119

智能车在动态环境中的轨迹规划须具备良好的舒适性及安全性,离散采样轨迹规划算法具有实时性高、多目标最优等优点而被广泛研究和应用,但在仿真及实车测试中发现,典型的基于多项式优化求解的离散采样局部轨迹规划结果在换道等瞬态过程... 详细信息

智能车在动态环境中的轨迹规划须具备良好的舒适性及安全性,离散采样轨迹规划算法具有实时性高、多目标最优等优点而被广泛研究和应用,但在仿真及实车测试中发现,典型的基于多项式优化求解的离散采样局部轨迹规划结果在换道等瞬态过程存在一致性较差的问题。本文针对性提出一种考虑一致性评价的“拼接+强规划”轨迹规划算法。具体而言,根据自车状态截取历史轨迹为当前周期拼接轨迹,结合拼接轨迹和轨迹末状态采样点生成基于多项式的候选轨迹簇作为轨迹强规划阶段,再基于轨迹横向偏差设计轨迹一致性评价函数以从轨迹簇中选取较高一致性的最优行驶轨迹。经仿真和真实道路场景实车验证,表明所提出的轨迹规划方法在满足轨迹安全性、平顺性、舒适性要求的基础上提高了智能驾驶车辆行驶轨迹的整体一致性。

关键词：智能驾驶局部轨迹规划轨迹一致性避障

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超表面透镜偏振可切换的多通道功能复用

红外与毫米波学报 2024年第3期43卷 369-374页

作者：刘小东朱亦鸣上海尼博电子科技有限公司上海201615 上海理工大学光电信息与计算机工程学院上海200093

超表面概念的提出为研究平面化和超薄的光学元器件提供了一种全新的设计思路。传统的几何相位型的超表面透镜受制于偏振锁定的限制,阻碍了其实现多功能的复用。文章提出了一种通过几何相位实现超表面透镜偏振解耦的方法。进一步,利用该... 详细信息

超表面概念的提出为研究平面化和超薄的光学元器件提供了一种全新的设计思路。传统的几何相位型的超表面透镜受制于偏振锁定的限制,阻碍了其实现多功能的复用。文章提出了一种通过几何相位实现超表面透镜偏振解耦的方法。进一步,利用该方法作者实现了超表面聚焦透镜在纵向以及纵向和横向实现多通道功能(如聚焦光斑和聚焦涡旋)的复用和偏振可切换特性。相关研究为实现多功能可集成的平面化器件提供了新的研究思路。

关键词：超表面超透镜聚焦涡旋

基于Linux的EtherCAT主站实时性的研究

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仪表技术与传感器 2024年第8期 60-64页

作者：王岩赵璨程慧杰郭爽爽张传锦李琦济宁科力光电产业有限责任公司山东锐易电动科技有限公司

精密加工领域对控制系统的实时性要求比较高,传统的控制系统不能满足高通信速率和高实时性的要求。为了提高系统实时性,提出了一种在Linux非实时系统上安装Xenomai实时内核的方案,该方案通过在Linux操作系统上安装Xenomai实时内核,然后... 详细信息

精密加工领域对控制系统的实时性要求比较高,传统的控制系统不能满足高通信速率和高实时性的要求。为了提高系统实时性,提出了一种在Linux非实时系统上安装Xenomai实时内核的方案,该方案通过在Linux操作系统上安装Xenomai实时内核,然后对Linux内核和Xnomai实时内核进行配置和优化,接着移植IgH EtherCAT Master协议栈构建EtherCAT主站,最后对系统进行抖动测试,通过数据分析得出改造后的EtherCAT主站通信抖动在10μs之内,DC同步抖动在10 ns之内。测试结果表明,优化后的Linux系统实时性有了很大改善,EtherCAT主站实时性和稳定性有了较大提升,能够满足工业控制系统对实时性的要求。

关键词：操作系统工控机实时内核 EtherCAT主站抖动实时性

利用局部受激散射提升布里渊光时域反射系统性能

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光子学报 2024年第6期53卷 122-131页

作者：陈映恺乐晨郑永红朱海军钟振涛刘江涛刘阳李拥政郭林峰徐小敏南京信息工程大学物理与光电工程学院南京210044 南京地铁建设有限责任公司南京210019 中铁三局集团华东建设有限公司南京211153 中铁(上海)投资集团有限公司上海200126 中铁隧道集团二处有限公司廊坊065200 江苏省大气海洋光电探测重点实验室南京210044 剑桥大学工程系英国剑桥CB21PZ

分布式光纤传感技术在工程领域中逐渐得到大规模应用,为了简化传感解调模式以提高光纤监测方案的工程便捷性和可行性,在降低光纤监测成本的同时提高监测的精度和准确性,提出了一种基于局部受激散射的布里渊光时域反射系统。在采取光纤... 详细信息

分布式光纤传感技术在工程领域中逐渐得到大规模应用,为了简化传感解调模式以提高光纤监测方案的工程便捷性和可行性,在降低光纤监测成本的同时提高监测的精度和准确性,提出了一种基于局部受激散射的布里渊光时域反射系统。在采取光纤单端探测以满足工程便捷使用要求的基础上,利用连续泵浦光的自发布里渊散射与系统中的探测脉冲光作用,通过自发布里渊散射系统中产生的局部受激布里渊散射模式,来提升布里渊光时域反射仪的传感距离和测温精度。通过此方法,可使原低成本布里渊光纤传感系统在使用宽度为100 ns的常用探测光脉冲基础上,将2.7 km测温光缆的末端测温精度提升至±1.27℃,提升了283%,改善了系统的测温精度和传感距离,且该结构不额外增加运算时间及其他冗余光电器件。与传统相干探测结构相比,该系统为改善低成本建筑工地专用布里渊光时域反射仪的性能提供了一种途径,尽量满足当前阶段建筑工程领域对超低成本分布式光纤解调仪的应用需求。

关键词：光纤传感布里渊光时域反射仪受激布里渊散射测温精度结构优化

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光束质量对铝合金激光焊接效率与良率的影响

中国激光 2024年第12期51卷 3-11页

作者：张帅刘同争徐志宏代小光朱朝晖高明郭少锋湖南大科激光有限公司湖南湘阴414615 华中科技大学武汉光电国家研究中心湖北武汉430074

为了满足当前新能源动力电池高速生产线极限制造的需求,基于激光焊接过程中的能量分布特征,系统分析了铝合金激光焊接中光纤激光器的光束质量效应,研究了光束质量与焊接稳定性和焊接效率之间的定量关系。随着激光器光束质量因子(M^(2))... 详细信息

为了满足当前新能源动力电池高速生产线极限制造的需求,基于激光焊接过程中的能量分布特征,系统分析了铝合金激光焊接中光纤激光器的光束质量效应,研究了光束质量与焊接稳定性和焊接效率之间的定量关系。随着激光器光束质量因子(M^(2))的减小,焊缝熔深为2.7 mm时焊接速度呈增大趋势,焊接熔深的工序能力指数(CPK)值也呈增大趋势;当M^(2)从11.60减小到1.25时,焊缝熔深为2.7 mm时激光器的焊接速度增加了5.5倍,焊接熔深CPK值提升了2.3倍。基于激光能量分布特征的分析结果,激光器光束质量效应的提升机制为:在保持相同熔深的条件下,M^(2)越小,能量密度极大值越大,且焊道边缘与中间区域之间的能量密度极值差越大,工件材料的能量吸收效率会越高,则激光器的焊接效率越高。提出将激光器能量密度极大值和能量密度极值差这两者的乘积作为激光器能量密度焊接效率影响因子,由理论计算可知,M^(2)为1.18时的激光器能量密度焊接效率影响因子比M^(2)为11.6时的增加了5.2倍,与实验结果基本一致。

关键词：激光技术激光焊接光束质量能量分布铝合金

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深紫外高陡度滤光膜的研制

光学学报 2024年第7期44卷 252-260页

作者：蔡元浩付秀华林兆文王奔黄卓彬潘永刚董所涛付广元长春理工大学光电工程学院吉林长春130022 长春理工大学中山研究院广东中山528437 中山吉联光电科技有限公司广东中山528437

为抑制非相干光产生的干扰,提高紫外单色仪的分辨率,本文选择Al2O3、AlF3分别作为高、低折射率材料,在熔融石英基底上设计并制备了深紫外全介质高陡度滤光膜。通过优化沉积工艺及膜层应力分析方法,解决了薄膜应力过大所导致的膜裂问题;... 详细信息

为抑制非相干光产生的干扰,提高紫外单色仪的分辨率,本文选择Al2O3、AlF3分别作为高、低折射率材料,在熔融石英基底上设计并制备了深紫外全介质高陡度滤光膜。通过优化沉积工艺及膜层应力分析方法,解决了薄膜应力过大所导致的膜裂问题;并对实验结果进行反演分析,通过优化监控方法提高了膜厚控制精度。制备的深紫外高陡度滤光膜在232~400 nm平均透过率为97.67%,在115~228 nm平均透过率为0.61%,过渡区陡度为3.6 nm,满足紫外单色仪的使用需求。

关键词：光学薄膜紫外单色仪深紫外滤光膜高陡度薄膜应力