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基于THz-TDR的芯片金属微带线缺陷检测

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红外与毫米波学报 2024年第3期43卷 359-368页

作者：徐振徐德刚刘龙海李吉宁张嘉昕王坦任翔乔秀铭姜晨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 航天科工防御技术研究试验中心北京100854

针对体积小、走线密集、集成度高的封装芯片缺陷检测,目前的主要检测手段存在精度低、周期长等缺点。为弥补传统检测方法的不足,作者结合太赫兹技术与时域反射技术,探究对芯片上金属导线缺陷检测的可行性。首先在不同宽度的金属微带线... 详细信息

针对体积小、走线密集、集成度高的封装芯片缺陷检测,目前的主要检测手段存在精度低、周期长等缺点。为弥补传统检测方法的不足,作者结合太赫兹技术与时域反射技术,探究对芯片上金属导线缺陷检测的可行性。首先在不同宽度的金属微带线上加工了不同比例的凸起、凹槽缺陷,模拟集成芯片中金属导线的不完全开/短路等阻抗不匹配情况,利用太赫兹时域反射计采集其时域反射信号。然后根据时域反射脉冲对应的时间分别对不同缺陷程度、不同缺陷类型进行定性分析,并精确计算出了芯片上金属微带线的缺陷位置。最后利用有限元分析法对硅基底上存在缺陷的金属微带线进行仿真分析,与实验结果具有良好的一致性。该研究表明,太赫兹技术与时域反射技术结合能够实现对芯片上金属导线缺陷的诊断检测,为集成芯片的缺陷检测提供了经验参考。

关键词：太赫兹时域反射微带线集成芯片缺陷检测

高效率连续波Nd∶YVO_(4)/KGW内腔拉曼激光器

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中国激光 2024年第5期51卷 19-23页

作者：盛泉耿婧旎李锦辉付士杰史伟姚建铨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 东南大学成贤学院江苏南京210088

报道了基于Nd∶YVO_(4)激光晶体和钨酸钆钾(KGW)拉曼晶体的端面泵浦连续波内腔拉曼激光器,实验研究了基频激光偏振方向对KGW拉曼激光器输出功率、光谱和模式特性的影响。当基频光偏振方向平行于KGW晶体的Nm轴时,901 cm^(-1)拉曼频移增... 详细信息

报道了基于Nd∶YVO_(4)激光晶体和钨酸钆钾(KGW)拉曼晶体的端面泵浦连续波内腔拉曼激光器,实验研究了基频激光偏振方向对KGW拉曼激光器输出功率、光谱和模式特性的影响。当基频光偏振方向平行于KGW晶体的Nm轴时,901 cm^(-1)拉曼频移增益较高,在36.6 W半导体激光泵浦功率下获得了6.63 W的1177.3 nm连续波斯托克斯光输出,光光效率和斜效率分别为18.1%和24.7%;而当基频光沿KGW晶体Ng轴偏振时,由于768 cm^(-1)和901 cm^(-1)两条拉曼谱线的竞争以及对应89 cm^(-1)小波数拉曼峰的级联拉曼斯托克斯光起振,拉曼激光器的光谱和功率特性均发生劣化。在实验中还观察到KGW像散的热透镜效应对激光模式产生的影响。

关键词：激光器受激拉曼散射连续波拉曼激光器内腔拉曼激光器钨酸钆钾晶体

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基于区域细节强化的偏振去散射方法(特邀)

激光与光电子学进展 2024年第2期61卷 236-247页

作者：胡浩丰孙鑫翟京生李校博天津大学未来技术学院天津300072 天津大学海洋科学与技术学院天津300072 天津大学精密仪器与光电子工程学院天津300072

在散射环境下获取的图像质量退化严重,细节对比度降低,极大地限制了光学成像技术在诸多领域的应用。由于散射光具有部分偏振特性,基于偏振成像的去散射技术近年来得到了广泛的关注及应用。但传统的偏振去散射方法的复原效果十分依赖对... 详细信息

在散射环境下获取的图像质量退化严重,细节对比度降低,极大地限制了光学成像技术在诸多领域的应用。由于散射光具有部分偏振特性,基于偏振成像的去散射技术近年来得到了广泛的关注及应用。但传统的偏振去散射方法的复原效果十分依赖对场景偏振参数的准确估计,对强散射的复杂场景难以取得理想的去散射效果。为了克服这一缺点,提高偏振去散射方法在不同环境中的适用性,着眼于偏振图像的区域细节,提出一种基于区域细节强化的偏振去散射新方法。该方法结合对比度和Stokes矢量来确定两幅待复原的偏振子图,通过频域处理估计模型的关键参量,然后利用散射退化模型反解出未退化图像,最终融合形成去散射图。实验结果表明:所提方法在不同种类散射环境(雾霾或浑浊水体)和不同散射强度下均具有良好的复原效果,提高了偏振算法的适用性;同时,充分利用了偏振图像的强度分布特点,能够突出原图中的强偏振区域,可同时复原高低偏振目标物体,增强图像的细节信息。

关键词：偏振光学图像退化散射偏振成像对比度区域细节

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超声声场激光层析成像及其扫描参数优化研究

中国激光 2024年第5期51卷 36-47页

作者：张小丽何程昊冯秀娟张慧牛锋何龙标中国计量科学研究院力学与声学计量科学研究所北京100029 天津大学精密仪器与光电子工程学院天津300072

空气耦合(简称“空耦”)超声换能器具有非接触检测、适合复杂工况和原位检测等独特优势,已被广泛应用于超声无损检测等领域。声场重建对于开展空耦超声换能器声束宽度、扩散角等声场特性参数的表征,进而保障超声检测系统的横向分辨率及... 详细信息

空气耦合(简称“空耦”)超声换能器具有非接触检测、适合复杂工况和原位检测等独特优势,已被广泛应用于超声无损检测等领域。声场重建对于开展空耦超声换能器声束宽度、扩散角等声场特性参数的表征,进而保障超声检测系统的横向分辨率及定位精度具有重要意义。笔者基于声光效应和层析成像技术对50~200 kHz空耦超声换能器的声场重建开展研究。超声声场的重建质量与空间分辨率密切相关,但高空间分辨率会导致扫描时间呈几何倍数增长。笔者从仿真和实验的角度对声场空间分辨率(即声场扫描参数)进行优化,在保证声场重建图像质量的前提下将扫描效率提高了2~4倍。同时,将优化后的声场重建结果与传声器在相同位置处的声场直接测量结果进行比较,验证了声光效应层析成像进行超声声场重建的可靠性。

关键词：测量层析成像处理声光效应激光测振仪声场表征扫描效率

基于自适应条件直方图均衡的红外图像细节增强算法

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红外技术 2024年第1期46卷 52-60页

作者：马群赵美蓉郑叶龙孙琳倪锋天津大学精密仪器与光电子工程学院天津300072 天津津航技术物理研究所天津300308

红外图像普遍存在对比度低、细节不清晰、边缘特征不突出等问题。针对这些问题,本文提出了一种自适应条件直方图均衡的红外图像细节增强算法。采用引导滤波将红外图像分解为背景层和细节层;然后采用自适应阈值邻域条件直方图结合对比度... 详细信息

红外图像普遍存在对比度低、细节不清晰、边缘特征不突出等问题。针对这些问题,本文提出了一种自适应条件直方图均衡的红外图像细节增强算法。采用引导滤波将红外图像分解为背景层和细节层;然后采用自适应阈值邻域条件直方图结合对比度受限直方图均衡方式,对背景层图像进行灰度压缩和对比度增强;接着利用引导滤波的中间计算结果构造滤噪掩模,在对细节层进行增强的同时有效滤除背景噪声;最后将背景层和细节层处理结果进行线性融合得到细节增强后红外图像。主观评价和客观数据计算表明,本文提出的红外图像细节增强算法无须手动调节参数即可实现对各类场景的自适应,可以在抑制噪声的前提下,有效增强图像细节,并提升图像整体对比度水平。对算法进行了嵌入式移植,显示效果和资源占用表明算法具有很强的工程化应用水平。

关键词：红外图像增强引导滤波直方图均衡嵌入式移植

多条薄膜铌酸锂波导热光移相器设计与性能对比

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激光与光电子学进展 2024年第11期61卷 199-205页

作者：卢金龙郝婷李志浩周赤吉贵军天津大学精密仪器与光电子工程学院天津300072 珠海光库科技股份有限公司广东珠海519080

通过多物理场模拟对比了不同加热电路时三条薄膜铌酸锂波导情况下热光移相器的温度分布、调制效率与瞬态响应。结果显示:薄膜铌酸锂热光移相器总阻值不变的情况下,在仅有一条位于中心波导正上方的加热电极时具有最高的热调制效率;采用... 详细信息

通过多物理场模拟对比了不同加热电路时三条薄膜铌酸锂波导情况下热光移相器的温度分布、调制效率与瞬态响应。结果显示:薄膜铌酸锂热光移相器总阻值不变的情况下,在仅有一条位于中心波导正上方的加热电极时具有最高的热调制效率;采用多条离散分布的加热电阻经优化后可在调制效率基本不变的情况下获得更优的热串扰,尤其适用于多波导集成时的局部调制;三维多物理场模拟结果显示优异的热调制效率(约34 mW),且器件瞬态响应时间约为180μs。

关键词：薄膜铌酸锂热光移相器多波导集成多物理场模拟

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生物医学光学组织仿体研究及应用进展

激光与光电子学进展 2024年

作者：杨仲弘何立源吴英超张瀚文于粤雯赵东杰李欣煜刘蓉陈文亮李晨曦精密测试技术及仪器全国重点实验室(天津) 天津大学精密仪器与光电子工程学院天津大学医学院

生物医学光学是已成为与人类医疗健康息息相关的研究手段。光学仿体具有与组织相似光学、力学等特性，在生物光学检测与成像方法研究、仪器开发、系统校准与标定等方面发挥了重要作用。本文综述了组织光学仿体制备材料、制备工艺及应用... 详细信息

生物医学光学是已成为与人类医疗健康息息相关的研究手段。光学仿体具有与组织相似光学、力学等特性，在生物光学检测与成像方法研究、仪器开发、系统校准与标定等方面发挥了重要作用。本文综述了组织光学仿体制备材料、制备工艺及应用研究的主要进展，分析了各种仿体材料光学及力学特性、复杂结构仿体制备工艺的优缺点以及应用情况。总结了光学相干层析成像、光声成像以及荧光成像等光学成像与检测方法对于仿体的要求及的应用进展，为生物光学研究中仿体选择及制备提供了参考。

关键词：组织仿体光学检测成像技术

kHz、mJ量级的可调谐MgO∶PPLN中红外光参量振荡器

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中国激光 2024年第7期51卷 227-233页

作者：刘帅陈锴孙悦闫超乔鸿展常继英李吉宁王与烨钟凯徐德刚姚建铨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 天津大学微光机电系统技术教育部重点实验室天津300072

3~5μm中红外波段激光在大气中具有较高的透过率,因此被广泛应用于光电对抗等领域。报道了基于掺杂氧化镁的周期极化铌酸锂(MgO∶PPLN)晶体的kHz、mJ量级的中红外光学参量振荡器(OPO)。采用纳秒脉冲1064 nm激光泵浦基于多周期MgO∶PPLN... 详细信息

3~5μm中红外波段激光在大气中具有较高的透过率,因此被广泛应用于光电对抗等领域。报道了基于掺杂氧化镁的周期极化铌酸锂(MgO∶PPLN)晶体的kHz、mJ量级的中红外光学参量振荡器(OPO)。采用纳秒脉冲1064 nm激光泵浦基于多周期MgO∶PPLN晶体的OPO,OPO采用泵浦双通单谐振平凹腔结构。中红外激光的重复频率为1 kHz,4.08μm处输出的最高单脉冲能量达到1.041 mJ。最高光-光转换效率为16.8%,斜效率为19.3%,中红外激光脉宽约为9.53 ns。在最高能量输出时,OPO运转30 min时输出功率的均方根(RMS)为0.24%。通过温度-极化周期结合的调谐方式,OPO在3.49~4.18μm的较宽范围内都能够保持0.9 W以上平坦的高能量输出。在极化周期27.5~29.6μm以及温度25~200℃的调节范围内,闲频光波长的调谐范围为3.49~4.48μm。实现了重复频率为kHz量级、单脉冲能量为mJ量级的可调谐中红外输出,其在光电对抗领域具有应用价值。

关键词：激光器中红外激光掺杂氧化镁的周期极化铌酸锂全固态激光器光参量振荡器

基于可饱和吸收体的700 mW单频2.05μm线性腔铥钬共掺光纤激光器

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中国激光 2024年第6期51卷 9-13页

作者：蒋沛恒史朝督陈林付士杰盛泉付彩玲史伟姚建铨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 深圳大学物理与光电工程学院光电子器件与系统教育部/广东省重点实验室广东深圳518060

报道了基于掺铥光纤可饱和吸收体的单频2.05μm线性腔铥钬共掺全光纤振荡器。腔内采用4.6 m长的铥钬共掺光纤作为增益介质,并利用未被泵浦的掺铥光纤作为可饱和吸收体实现选频,通过调整可饱和吸收体的长度可优化选频能力。在3.5 W的1570... 详细信息

报道了基于掺铥光纤可饱和吸收体的单频2.05μm线性腔铥钬共掺全光纤振荡器。腔内采用4.6 m长的铥钬共掺光纤作为增益介质,并利用未被泵浦的掺铥光纤作为可饱和吸收体实现选频,通过调整可饱和吸收体的长度可优化选频能力。在3.5 W的1570 nm激光泵浦下,获得了最高714 mW的2048.6 nm单频激光输出,相应的斜率效率为25.1%,激光光谱线宽为17 kHz。

关键词：激光器单频光纤激光器铥钬共掺光纤可饱和吸收体 2μm激光