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近红外强激光与反射式全息平面衍射光栅的交织发展

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中国激光 2024年第11期51卷 480-499页

作者：晋云霞韩昱行曹红超孔钒宇邵建达中国科学院上海光学精密机械研究所薄膜光学研发中心上海201800

强激光领域目前正处于取得重大突破和开拓应用的关键阶段,尤其以面向高峰值功率的超强超短激光和高平均功率的高能连续激光为代表。近五年来,国内外基于啁啾脉冲放大及其衍生技术的超强超短激光大科学装置已经突破十拍瓦量级峰值功率,... 详细信息

强激光领域目前正处于取得重大突破和开拓应用的关键阶段,尤其以面向高峰值功率的超强超短激光和高平均功率的高能连续激光为代表。近五年来,国内外基于啁啾脉冲放大及其衍生技术的超强超短激光大科学装置已经突破十拍瓦量级峰值功率,数百千瓦平均功率高能光谱合束连续激光装备已交付使用,其中反射式全息平面衍射光栅作为当前强激光技术发展的关重件,中国科学院上海光学精密机械研究所在最大口径脉冲压缩光栅和高性能合束光栅研制方面领先国际;未来五年,国际范围内百拍瓦超强超短激光装置建设任务将陆续上线、高能连续激光也将一举迈向新台阶,由此拉动千亿级行业的发展,其中高性能衍射光栅的支撑和功率引领作用不可替代。综述了强激光与反射式全息平面衍射光栅的交织发展,重点介绍国内外金属型和全介质型光栅的研究进展,并展望了追逐新时代强激光之旅中光栅领域面临的新任务及其挑战。

关键词：超强超短激光高能连续激光脉冲压缩光栅合束光栅强激光衍射光栅

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微型化显微成像系统的关键技术及研究进展

激光与光电子学进展 2024年

作者：刘晓宇刘紫千斯科龚薇浙江大学脑科学与脑医学学院浙江大学光电科学与工程学院浙江大学教育部脑与脑机融合前沿科学中心

神经环路动态功能的研究是当前脑科学研究的重点和难点,微型化显微成像技术为其研究提供了重要的研究手段。相较于双光子荧光成像和光纤光度法，微型化显微镜能够在模式动物自由活动状态下进行长时程、单细胞分辨率、实时成像。近十几... 详细信息

神经环路动态功能的研究是当前脑科学研究的重点和难点,微型化显微成像技术为其研究提供了重要的研究手段。相较于双光子荧光成像和光纤光度法，微型化显微镜能够在模式动物自由活动状态下进行长时程、单细胞分辨率、实时成像。近十几年来，科学家们围绕可穿戴、高稳定性要求，先后研制了单光子、多光子成像系统，并从荧光探针、光电子元件、数据传输等方面不断优化，提升系统性能，扩展应用范围。本文将从成像原理、基本结构、系统优化、应用方案及未来发展方向等方面对微型化显微成像系统进行分析和讨论，综述各方向研究进展，旨在为该领域技术提升和神经科学家应用提供参考。

关键词：微型化显微成像单光子微型化显微镜双光子微型化显微镜活体荧光成像

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基于相位调制的高相干光源照明匀化方法

物理学报 2024年第15期73卷 59-70页

作者：魏嘉昕沙鹏飞方旭晨卢增雄李慧谭芳蕊吴晓斌中国科学院微电子研究所光电技术研发中心北京100029 中国科学院大学北京100049

蝇眼透镜被用于高相干性激光的整形匀化时,会产生多子光束干涉现象导致照明面光强呈现梳状分布.本文建立了一种蝇眼随机相位调制匀化系统仿真模型,对蝇眼透镜子光束进行随机相位调制,并统计平均多次照明光强.理论和仿真分析证明该方法... 详细信息

蝇眼透镜被用于高相干性激光的整形匀化时,会产生多子光束干涉现象导致照明面光强呈现梳状分布.本文建立了一种蝇眼随机相位调制匀化系统仿真模型,对蝇眼透镜子光束进行随机相位调制,并统计平均多次照明光强.理论和仿真分析证明该方法可以有效地消除干涉图案,提高照明均匀性.进一步展示了蝇眼透镜子孔径和焦距对该系统匀化效果的影响,并通过优化系统参数和结构,减弱了蝇眼透镜衍射效应的影响,提高了匀化效果,最终在100 mm^(2)的方形区域内实现了不均匀性小于1.2%的均匀照明.

关键词：高相干光匀化蝇眼透镜相位调制

基于匀光管的极紫外消相干和光强均匀化仿真研究

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物理学报 2024年第11期73卷 133-144页

作者：李慧谭芳蕊尹皓玉马钺洋吴晓斌中国科学院微电子研究所光电技术研发中心北京100029 中国科学院大学北京100049

自由电子激光光源(free electron laser,FEL)可发出波长为13.5 nm的极紫外(extreme ultra-violet,EUV)辐射,在EUV光刻领域能够发挥重要作用.但FEL自身的高相干特性以及类高斯光强轮廓分布特征,会对成像带来不利影响,无法满足EUV光刻领... 详细信息

自由电子激光光源(free electron laser,FEL)可发出波长为13.5 nm的极紫外(extreme ultra-violet,EUV)辐射,在EUV光刻领域能够发挥重要作用.但FEL自身的高相干特性以及类高斯光强轮廓分布特征,会对成像带来不利影响,无法满足EUV光刻领域成像应用需求.本文通过计算模拟的方法,设计了一种匹配FEL应用的、用于EUV波段去相干和光强均匀化的新型匀光管结构.模拟结果显示,针对波长为13.5 nm、直径200μm、发散度20 mrad的FEL-EUV高斯光束,采用新型匀光管结构,与常规匀光管结构相比,在同等长度和内径时,具有更显著的去相干能力和光场均匀化作用.当新型匀光管内径为1 mm、总长度不低于0.6 m、倾斜角度为10 mrad时,高相干光场完全被扰乱,实现低相干光输出.并可获得均匀照明光场,光强分布不均匀性数值从常规圆柱型匀光管的28.38降低至0.97.同时,相应能量传输效率为37.6%,最大传输效率达到44.58%.结果表明,新型匀光管结构能够满足EUV辐射去相干应用需求,同时可提高照明视场光强分布均匀性,在EUV光刻领域及其他成像应用具有很大应用前景.

关键词：极紫外光源自由电子激光匀光管相位光强均匀性

聚丙烯腈预氧纤维/硅橡胶烧蚀防热材料的制备及其性能

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材料工程 2024年第8期52卷 200-211页

作者：杨芮刘磊春史胜许海建陈文旗陈一上海航天精密机械研究所研发中心上海201699

聚丙烯腈预氧纤维(PANOF)作为一种低成本、高性能阻燃纤维,在航空航天用热防护材料中极具应用前景。选用丙酮和硅烷偶联剂KH570依次对市售PANOF进行除油纯化和表面改性,得到了预处理PANOF(t-PANOF)。通过扫描电子显微镜(SEM)、傅里叶红... 详细信息

聚丙烯腈预氧纤维(PANOF)作为一种低成本、高性能阻燃纤维,在航空航天用热防护材料中极具应用前景。选用丙酮和硅烷偶联剂KH570依次对市售PANOF进行除油纯化和表面改性,得到了预处理PANOF(t-PANOF)。通过扫描电子显微镜(SEM)、傅里叶红外光谱(FT-IR)和X光电子能谱(XPS)对预处理前后的PANOF进行了表征,比较了纤维形态结构及其与硅橡胶(SR)界面性能的变化。研究了t-PANOF对SR力学性能和热性能的影响,并考察了在助成瓷剂(CFA)作用下,CFA/t-PANOF/SR三元复合材料的烧蚀响应行为。结果表明:经过预处理,纤维与橡胶的界面黏合水平得到了显著改善,t-PANOF/SR复合材料的拉伸断裂强度也随之提高。但是随t-PANOF含量的增加,复合材料的综合力学性能呈现出先上升后下降的趋势,纤维最佳用量为5~10份。t-PANOF增强骨架的构筑有助于改善SR在高温富氧环境下的维形能力以及CFA/t-PANOF/SR复合材料的烧蚀表现。在2 MW/m~2高温氧化气流下,CFA/t-PANOF/SR复合材料表面生成了以纤维骨架为主体结构的抗氧化陶瓷层,对应线烧蚀率和质量烧蚀率仅为0.02 mm/s和0.02 g/s,有望成为新一代空天飞行器的烧蚀防热材料。

关键词：聚丙烯腈预氧纤维硅橡胶界面黏合烧蚀抗氧化

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具有低噪声及高线性度的高性能MOCVD-SiN_(x)/AlN/GaN毫米波MIS-HEMTs

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红外与毫米波学报 2024年第2期43卷 200-206页

作者：袁静景冠军王建超汪柳高润华张一川姚毅旭魏珂李艳奎陈晓娟中国科学院微电子研究所高频高压器件与集成研发中心北京100029 中国科学院大学北京100029

文章在超薄势垒AlN/GaN异质结构上采用金属有机化学气相沉积(MOCVD)原位生长SiN_(x)栅介质,成功制备了高性能的SiN_(x)/AlN/GaN金属-绝缘体-半导体高电子迁移率晶体管(MIS-HEMTs)。深能级瞬态谱(DLTS)技术测试SiN_(x)/AlN的界面信息,显... 详细信息

文章在超薄势垒AlN/GaN异质结构上采用金属有机化学气相沉积(MOCVD)原位生长SiN_(x)栅介质,成功制备了高性能的SiN_(x)/AlN/GaN金属-绝缘体-半导体高电子迁移率晶体管(MIS-HEMTs)。深能级瞬态谱(DLTS)技术测试SiN_(x)/AlN的界面信息,显示其缺陷能级深度为0.236 eV,俘获截面为3.06×10^(-19)cm^(-2),提取的界面态密度为10^(10)~10^(12)cm^(-2)eV^(-1),表明MOCVD原位生长的SiN_(x)可以有效降低界面态。同时器件表现出优越的直流、小信号和噪声性能。栅长为0.15μm的器件在2 V的栅极电压(Vgs)下具有2.2 A/mm的最大饱和输出电流,峰值跨导为506 mS/mm,最大电流截止频率(fT)和最大功率截止频率(fMAX)分别达到了65 GHz和123 GHz,40 GHz下的最小噪声系数(NFmin)为1.07 dB,增益为9.93 dB。Vds=6 V时对器件进行双音测试,器件的三阶交调输出功率(OIP3)为32.6 dBm,OIP3/Pdc达到11.2 dB。得益于高质量的SiN_(x)/AlN界面,SiN_(x)/AlN/GaN MISHEMT显示出了卓越的低噪声及高线性度,在毫米波领域具有一定的应用潜力。

关键词： SiN_(x)栅介质 MOCVD MIS-HEMTs 界面态低噪声线性度毫米波

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PON网络流氓ONU定位防护方法研究

光通信研究 2024年

作者：余辰东刘申璇倪磊君中兴通讯上海研发中心

【目的】主流无源光网络（PON）技术采用的上行时分复用（TDMA）方式以及光线路终端（OLT）侧光模块采用的强度调制直接检测方式，决定了流氓光网络单元（ONU）问题是PON技术的固有缺陷，流氓ONU作为PON网络中常见问题，其故障成因与表... 详细信息

【目的】主流无源光网络（PON）技术采用的上行时分复用（TDMA）方式以及光线路终端（OLT）侧光模块采用的强度调制直接检测方式，决定了流氓光网络单元（ONU）问题是PON技术的固有缺陷，流氓ONU作为PON网络中常见问题，其故障成因与表现多样，因此定位防护均很困难。为保障PON网络的稳定运行，需要找到适用性强，处理效率高的定位防护手段。【方法】本文通过对流氓ONU故障成因与影响的对比分析，比较传统定位方法的应用场景与优缺点，从而优选出特征匹配法作为流氓ONU的主要定位防护方法，通过基于PON链路相关的告警、拓扑、状态和性能等外部明显特征与预设策略的匹配；从网络到网元多层次的数据统计、事件对比、找到流氓ONU的快速定位路径，并结合大数据分析探讨了流氓ONU定位防护的后续研究方向。【结果】基于分析，传统方法存在各种限制与效率问题，综合定位防护效果不佳。基于网络事件的数据分析比对，特征判断方法对各种流氓ONU场景通用性较好，不但对当前故障可较快定位，且对历史故障或故障预防，所述方法也均适用。且特征判断方法的定位时长和防护效果均较符合预期。【结论】流氓ONU故障随着网络变化，技术升级，业务场景扩展也呈现动态变化的特点，因此对应的定位防护手段也需要与时俱进。结合网元、网络各类事件与特征的综合分析方法，可很好的适应上述变化；同时辅之以定位算法优化迭代，实现对流氓ONU的动态适配和高效定位，最终保障PON网络的稳定运行。

关键词： PON ONU 长发光乱发光

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基于PSD的六自由度位移测量解耦方法研究

红外与激光工程 2024年第5期53卷 105-116页

作者：付文江卢增雄吴晓斌黄宇峰高斌陈学同中国科学院微电子研究所光电技术研发中心北京100029 中国科学院大学北京100049

基于位置敏感探测器(Position Sensitive Detector,PSD)的六自由度(6 Degree of Freedom,6DOF)位移测量对紧凑空间内精密位移台初始位置和姿态的精密测量具有重要作用。精密位移台位移与PSD上光斑位移之间非线性关系的解耦是实现精密位... 详细信息

基于位置敏感探测器(Position Sensitive Detector,PSD)的六自由度(6 Degree of Freedom,6DOF)位移测量对紧凑空间内精密位移台初始位置和姿态的精密测量具有重要作用。精密位移台位移与PSD上光斑位移之间非线性关系的解耦是实现精密位移台亚微米及微弧度位移测量精度的关键。根据PSD与6DOF精密位移台上角锥棱镜之间的位置关系,构建了6DOF位移测量方案,建立了6DOF位移台位移与PSD上光斑位移之间的精确对应关系模型,采用数值计算法对该模型进行解耦求解,并与小角度近似法进行了对比分析。结果表明,当6DOF位移台单自由度位移范围为±10 mm和±10 mrad时,数值计算法引入的解算误差最大值为10^(-17)mm和10^(-15)~10^(-16)mrad量级,而小角度近似法引入的解算误差最大值为5.39μm和35.5μrad;在此基础上,采用蒙特卡洛法以随机均匀分布方式产生10000组六自由度位移进行分析,表明数值计算法引入的解算误差平均值为10^(-17)mm和10^(-17)mrad量级,而小角度近似法引入的解算误差平均值为10^(-3)~10^(-6)mm和10^(-5)mrad量级,其中z方向解算误差达到4.4μm,R_(x)和R_(y)方向解算误差达到28μrad,故小角度近似法无法满足上述位移测量精度要求。所提出的基于数值计算法的解耦方法对实现6DOF位移台的高精度位移测量具有重要意义。

关键词：六自由度位移测量位置敏感探测器理论建模数值计算法小角度近似法

基于归一化的高精度EUV反射率测试技术研究

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中国激光 2024年第7期51卷 196-202页

作者：张良乐韩晓泉谢婉露吴晓斌方旭晨高梓翔沙鹏飞王魁波中国科学院微电子研究所光电技术研发中心北京100029 中国科学院大学北京100049

基于使用气体放电等离子体(DPP)极紫外(EUV)光源自研的小型反射率测试装置,分析了DPP光源参数及不同型号探测器对反射率测试的影响,提出了一种能量归一化的反射率测试方法,并测试了13.5 nm波长下Mo/Si多层膜反射镜的反射率特性。研究结... 详细信息

基于使用气体放电等离子体(DPP)极紫外(EUV)光源自研的小型反射率测试装置,分析了DPP光源参数及不同型号探测器对反射率测试的影响,提出了一种能量归一化的反射率测试方法,并测试了13.5 nm波长下Mo/Si多层膜反射镜的反射率特性。研究结果表明:在相同光源参数下,SXUV100型探测器的极紫外能量探测性能优于AXUV100G型;通过归一化使光能量波动对反射率测试光束的波动误差从6.2%降低到0.64%,多层膜反射镜的峰值反射率的测量重复性从4.34%提高到0.69%,与国外同等实验装置精度相当,实现了高精度反射率测试,可为极紫外光刻机的光学元件提供反射率测试。

关键词：极紫外气体放电等离子体光源反射率能量探测归一化