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可见光减反射膜薄层控制误差的分析与性能优化

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光学精密工程 2024年第1期32卷 1-11页

作者：付秀华魏雨君林兆文潘永刚李刚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528436 中山吉联光电科技有限公司广东中山528436 云南北方光学科技有限公司云南昆明650216

为提升光学镜头的成像质量,消除杂散光的影响,以K9玻璃为基底设计可见光波段平均反射率小于0.1%的减反射膜。采用电子束离子辅助沉积的制备方式,针对薄层敏感度高、光谱变化大等问题,通过建立稳定控制膜层厚度的数学模型来减小膜厚误差... 详细信息

为提升光学镜头的成像质量,消除杂散光的影响,以K9玻璃为基底设计可见光波段平均反射率小于0.1%的减反射膜。采用电子束离子辅助沉积的制备方式,针对薄层敏感度高、光谱变化大等问题,通过建立稳定控制膜层厚度的数学模型来减小膜厚误差,提高制备精度和成膜稳定性。对减反射膜进行环测实验,优化调整工艺参数,侧重提高减反射膜的硬度和耐水煮能力。实验结果表明,最终制备出的减反射膜在420~680 nm波段内的平均反射率约为0.044%,最高反射率为0.0712%,克服了以MgF2为外层的减反射膜机械性能和化学稳定性较差的问题,满足工程应用低损耗、稳定可靠、高强度、可重复性制备的要求。

关键词：光学薄膜电子束蒸发镀膜误差控制机械性能可见光反射率

K9玻璃磁流变抛光材料去除效率的动态预测与工艺优化研究

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机械科学与技术 2024年

作者：卢明明刘宇强林洁琼杨亚坤孙少毅吉林长春工业大学机电工程学院苏州迈智诺智能装备科技有限公司研发部

本研究旨在精确预测磁流变抛光K9玻璃加工过程中的材料去除率，并找到最佳工艺参数组合。采用了响应面法（RSM）与粒子群优化算法（PSO）相结合的方法建立了材料去除率预测模型，并进行了最优工艺参数的搜索。首先，利用响应面法构建了... 详细信息

本研究旨在精确预测磁流变抛光K9玻璃加工过程中的材料去除率，并找到最佳工艺参数组合。采用了响应面法（RSM）与粒子群优化算法（PSO）相结合的方法建立了材料去除率预测模型，并进行了最优工艺参数的搜索。首先，利用响应面法构建了动态预测模型，将工件转速、偏摆速度和工作间隙作为输入，K9玻璃的材料去除率作为输出，并研究了工艺参数与材料去除率之间的交互影响。随后，利用粒子群优化算法进行全局寻优，并通过实验验证了最优工艺参数。结果表明：构建的动态预测模型具有高精度，相关系数R2为0.9887，调整决定系数Radj2为0.9388。各工艺参数与材料去除率均存在交互作用，但工件转速与工作间隙的交互作用影响最小。粒子群优化算法寻优得到的最佳工艺参数组合为：工件转速600 r/min、偏摆速度102 mm/min、工作间隙2.5 mm。预测的K9玻璃的材料去除率为0.739 μm/min，实际为0.719 μm/min，误差仅为2.8%。该研究为磁流变抛光K9玻璃的材料去除效率动态预测及工艺参数优化提供了一定的指导意义。

关键词： K9 磁流变抛光响应曲面法粒子群优化算法材料去除率工艺参数动态预测优化

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面向光学/精密结构的碳化硅制备和应用进展

光学学报 2024年第4期44卷 56-77页

作者：张舸崔聪聪李伟董斌超曹琪周立勋郭聪慧张巍徐传享朱万利包建勋中国科学院长春光学精密机械与物理研究所吉林长春130033 中国科学院光学系统先进制造技术重点实验室吉林长春130033 长春长光精瓷复合材料有限公司吉林长春130033

碳化硅陶瓷具有力学和热学综合性能优势,已广泛应用于光学/精密结构构件的制造。综述了应用于天/地基先进光电系统领域的碳化硅陶瓷制备技术国内外现状,对比分析了常压烧结、反应烧结、气相转化/沉积三种已获得工程化应用的致密化技术,... 详细信息

碳化硅陶瓷具有力学和热学综合性能优势,已广泛应用于光学/精密结构构件的制造。综述了应用于天/地基先进光电系统领域的碳化硅陶瓷制备技术国内外现状,对比分析了常压烧结、反应烧结、气相转化/沉积三种已获得工程化应用的致密化技术,以及预制体成型技术和材料性能调控方法;介绍了碳化硅陶瓷的增材制造技术,及其应用于光学/精密结构构件制备的进展;总结了超大口径、超高复杂度碳化硅陶瓷的连接技术。阐述了不同应用场景对碳化硅陶瓷的性能需求及其面临的挑战,展望了碳化硅陶瓷制备技术的发展趋势。

关键词：光学材料碳化硅陶瓷光学/精密结构构件致密化技术增材制造连接技术

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提升电力保供能力的配电网点对点交易机制

电力建设 2024年第1期45卷 147-156页

作者：孙勇李宝聚时雨杨瑞付小标王尧国网吉林省电力有限公司长春市130000 国网吉林省电力有限公司经济技术研究院长春市130021 北京清能互联科技有限公司北京市100084

随着深度脱碳进程的不断推进,高比例新能源并网易引发的弃风与缺电并存现象亟待解决。为此,提出一种提升电力保供能力的配电市场点对点交易机制,以保障源荷不匹配期间的电力供应。首先,介绍了面向电力保供的配电日前市场交易机制,同时... 详细信息

随着深度脱碳进程的不断推进,高比例新能源并网易引发的弃风与缺电并存现象亟待解决。为此,提出一种提升电力保供能力的配电市场点对点交易机制,以保障源荷不匹配期间的电力供应。首先,介绍了面向电力保供的配电日前市场交易机制,同时提出引导电力大用户参与电力保供的基本策略;其次,构建了配电市场中各参与主体的最大化利润模型;进而,利用自适应交替方向乘子法求解该模型得到市场出清结果和各参与主体的能量管理策略;最后,通过算例验证了所提模型的有效性及计算方法的正确性。仿真结果表明,风电不足时,通过政策引导电力大用户向居民用户售电可保证电力供应;该策略还可减少电力大用户购电成本4%,提高5%的运行效益。

关键词：电力市场电力保供纳什均衡自适应交替方向乘子法电力大用户

封装方式对垂直腔面发射激光器热特性的影响及优化

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发光学报 2024年第8期45卷 1371-1379页

作者：张玮王延靖佟海霞王子烨陆寰宇王品尧佟存柱中国科学院长春光学精密机械与物理研究所发光学及应用国家重点实验室吉林长春130033 中国科学院大学北京100049 吉光半导体科技有限公司吉林长春130031

垂直腔面发射激光器(VCSEL)易于片上集成,是激光雷达、安防照明等系统中的关键光电子器件。但VCSEL器件内部严重的自发热现象会影响器件的输出功率、高速特性和稳定性等,因此VCSEL热管理技术极具重要性,采用优化的封装方式能够有效增加V... 详细信息

垂直腔面发射激光器(VCSEL)易于片上集成,是激光雷达、安防照明等系统中的关键光电子器件。但VCSEL器件内部严重的自发热现象会影响器件的输出功率、高速特性和稳定性等,因此VCSEL热管理技术极具重要性,采用优化的封装方式能够有效增加VCSEL的热耗散,是改善VCSEL热性能的重要方法。本文基于有限元(Finite-element method,FEM)计算模型,对不同封装方式和器件表面采用覆盖铜薄层的VCSEL热特性进行数值分析。仿真结果表明,相较于顶出光封装方式,衬底出光(完全刻蚀上下DBR)的倒装焊封装能够有效降低有源区温度,下降超56%。随着器件台面直径逐渐增大,采用顶出光封装方式的器件温度和热阻显著下降,温度下降约50℃,热阻下降超3.25 K/mW;而完全刻蚀上下DBR结构且采用倒装焊封装方式和仅刻蚀PDBR结构且倒装焊封装方式的器件温度和热阻则均呈缓慢上升趋势,器件温度上升约2℃,热阻上升约0.15 K/mW。在器件台面、侧壁及衬底上表面覆盖一层铜可有效降低有源区温度和改善热阻,当覆铜层厚度为3μm时,有源区温度下降43%,热阻下降1.9 K/mW。本文分析了封装方式对VCSEL热特性的影响并提出相应的优化方案,对VCSEL的有效散热封装具有指导意义。

关键词：垂直腔面发射激光器(VCSEL) 热特性温度热阻

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基于准二维钙钛矿的窄线宽红光电致发光器件性能研究

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发光学报 2024年第8期45卷 1211-1218页

作者：张云杰李晓丹郭晓阳刘星元中国科学院长春光学精密机械与物理研究所发光学及应用国家重点实验室吉林长春130033 中国科学院大学北京100049 中国市政工程东北设计研究总院有限公司吉林长春130021

金属卤化物钙钛矿发光二极管(PeLEDs)具有宽色域和高色纯度,在照明和显示方面有着广阔的应用前景。英国伦敦大学研究团队发表于Scientific Reports的一项开创性研究发现,每天只需暴露在红光下3 min,就能显著缓解视力下降。而钙钛矿的光... 详细信息

金属卤化物钙钛矿发光二极管(PeLEDs)具有宽色域和高色纯度,在照明和显示方面有着广阔的应用前景。英国伦敦大学研究团队发表于Scientific Reports的一项开创性研究发现,每天只需暴露在红光下3 min,就能显著缓解视力下降。而钙钛矿的光谱可调性及较高的色纯度都为护眼红光PeLEDs的实现提供了保障。与以往的界面工程、配体工程等不同,本文从结构优化的角度来提升准二维钙钛矿红光PeLEDs的外量子效率(EQE),即结合微腔结构实现线宽更窄的红光电致发光器件。结果表明,将分布式布拉格反射镜(DBR)与PeLEDs相结合,设计并制备的基于微腔结构的高性能PeLEDs在窄化PeLED的电致发光(EL)半高全宽的基础上实现了EQE成倍增长,最大EQE能达到11.26%。相较于同条件下制备的参比器件,具有微腔结构的PeLED器件EL线宽窄化到参比器件的1/3,仅为11 nm。

关键词：准二维钙钛矿分布式布拉格反射镜红光电致发光半高全宽

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基于高光谱数据的地表水化学需氧量反演

光谱学与光谱分析 2024年第4期44卷 997-1004页

作者：王雪映刘适搏朱继伟马婷婷中国科学院长春光学精密机械与物理研究所吉林长春130033 中国科学院大学北京100049 长春长光格瑞光电技术有限公司吉林长春130102 吉林省水文水资源局吉林长春130022

化学需氧量(COD)是地表水质量评价的重要指标。传统的COD检测方法存在需使用有毒试剂、易造成二次污染等缺点,高光谱法可避免上述缺点,在COD检测方面有着广阔的应用前景。为了探索在室内利用高光谱技术反演地表水COD浓度的可行性方法,... 详细信息

化学需氧量(COD)是地表水质量评价的重要指标。传统的COD检测方法存在需使用有毒试剂、易造成二次污染等缺点,高光谱法可避免上述缺点,在COD检测方面有着广阔的应用前景。为了探索在室内利用高光谱技术反演地表水COD浓度的可行性方法,以吉林省内流域的129个地表水样本为研究对象,将样本集以3∶1划分为训练集和测试集,使用高光谱成像系统收集样本的DN值并计算相应的水体光谱反射率,采用导数法进行数据预处理,通过Pearson相关性分析判断光谱数据与COD浓度实测值间的相关程度并提取特征谱数据。利用全谱数据和特征谱数据分别建立基于粒子群算法优化的最小二乘支持向量机(PSO-LSSVM)反演模型,通过决定系数R^(2)、均方差RMSE和相对偏差RPD分析比较这几种模型的预测精度和可靠性。研究结果表明:经过导数法预处理后,地表水COD浓度与光谱反射率的相关性明显增强;利用导数光谱数据建模的预测结果优于用原始光谱数据建模的预测结果;提取特征谱数据所建立的模型比利用全谱数据建立的模型有更好的预测效果。其中采用一阶导数预处理方法并利用特征谱建立的地表水COD浓度反演模型预测结果最好,验证集决定系数R^(2)=0.8567,均方差RMSE=3.8229,相对偏差RPD=2.6414。以上研究初步证实了在室内基于高光谱数据对地表水COD浓度进行反演的可行性,为高光谱技术用于地表水COD检测提供了新的方法和思路。

关键词：高光谱化学需氧量导数法最小二乘支持向量机粒子群算法

带宽超30 GHz的850 nm方形横向耦合腔VCSEL

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发光学报 2024年第3期45卷 493-499页

作者：佟海霞王延靖田思聪蒋宁李浩佟存柱魏志鹏长春理工大学物理学院高功率半导体激光国家重点实验室吉林长春130022 中国科学院长春光学精密机械与物理研究所发光学及应用国家重点实验室吉林长春130033 吉光半导体科技有限公司吉林长春130031

如今,人们对研究耦合腔面发射激光器结构的兴趣逐渐增加。这种结构通过向主腔施加调制电的同时向每个反馈腔施加直流电来实现带宽提升。然而,单独驱动主腔对器件性能的影响尚未得到深入研究。为了更全面地了解耦合腔激光器,我们设计并... 详细信息

如今,人们对研究耦合腔面发射激光器结构的兴趣逐渐增加。这种结构通过向主腔施加调制电的同时向每个反馈腔施加直流电来实现带宽提升。然而,单独驱动主腔对器件性能的影响尚未得到深入研究。为了更全面地了解耦合腔激光器,我们设计并制备了边长为30μm×30μm的方形横向耦合腔VCSEL,并研究了在方形横向耦合腔中单独驱动主腔时器件性能的变化。室温下,-3 dB带宽达30.1 GHz,在非归零调制下,在背对背传输速率40 Gbit/s时获得清晰的眼图,相对强度噪声值为-160 dB/Hz。证明了反馈腔在不加驱动的条件下仍会对主腔的性能提供正向作用。设计的TCC-VCSEL器件只需要一个电源驱动,使其适用于高密度集成,为封装集成应用提供了新的思路。

关键词：垂直腔面发射激光器横向耦合腔高速

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大相对孔径物方远心检测镜头光学系统设计

长春理工大学学报（自然科学版） 2024年第4期47卷 41-46页

作者：罗天娇丛京洲罗春华长春电子科技学院光电科学与工程学院长春130114 舜宇光学科技有限公司宁波315400 长春理工大学光电工程学院长春130022

针对工业在线检测中线路板瑕疵点检测问题,给出了一种大相对孔径物方远心检测系统的设计。基于镜头设计的具体参数展开工作,首先选用双高斯复杂化系统作为初始结构;然后为了达到远心度与像质的要求加入多种适合的操作数后进行反复优化,... 详细信息

针对工业在线检测中线路板瑕疵点检测问题,给出了一种大相对孔径物方远心检测系统的设计。基于镜头设计的具体参数展开工作,首先选用双高斯复杂化系统作为初始结构;然后为了达到远心度与像质的要求加入多种适合的操作数后进行反复优化,最后得到镜头基本参数:放大倍率3.5倍、最大相对孔径D/f'=1/1.6且光圈可调,焦距100 mm,系统长度560 mm。物方远心度小于2°,畸变小于0.01%,轴上调制传递函数在50 lp/mm处大于0.33,0.7视场传递函数在50 lp/mm处大于0.18,整体系统在波长587~760 nm范围内色还原良好。镜头设计结果结构合理,像质优良;系统具有良好加工工艺性及较好的装校性能。

关键词：光学设计大相对孔径物方远心双高斯结构