硅基微纳光电子系统中光源的研究现状及发展趋势

综合微电子学及微纳光学的优势,硅基微纳光电子学正在快速走向实用阶段.与微电子制造技术兼容的微纳光子器件,包括调制器、探测器、分束器以及耦合器等均取得了重要的突破.但硅基微纳光源的研究则仍处在探索阶段.外部光源在多大程度上能代替片上光源?片上光源的最佳选择是什么?介绍、分析了目前硅基微纳光源的研究现状及进展,并对片上光源的研究趋势进行展望.     

3D片上光互连网络研究(本期优秀论文)

介绍了片上光互连的优势及其几个重要器件,并分析其网络的基本单元、开关网络结构和3D互连结构,提出了现阶段最主要的技术问题及其未来研究方向集中在片内光源的研制和片外光源耦合、互连网络功耗和温度的控制、互连网络结构和路由算法的优化三方面。     

用于多纵模LDs的消偏器研究

线偏振多纵模(MLM)激光可用适当厚度的晶体波片消偏,波片的光轴和入射光偏振方向呈45°夹角。对2种实际的MLM光源仿真分析了消偏光的偏振度(DOP)与波片厚度的关系,提出了一种可连续、大范围调节光程差(OPD)的实验装置。理论分析和实验结果表明:最佳波片厚度主要由光源的中心波长和纵模间隔决定;DOP决定于光源的谱特征,光谱越对称,强度相对大的纵模数越多,DOP越小。     

SMT片式元件焊点质量信息提取仿真光源建立

为检测SMT片式元件焊点的质量，减少研究过程中制作实际光源的成本，方便观察各个角度下的焊点形态，研究了仿真光源检测办法。通过建立SMT片式元件焊点模型，比较确定条件下仿真光源和实际光源的效果，确定最佳光照模型。通过改变仿真光源的位置，确定最佳仿真光源的光照位置，从而确定最佳实际光源光照位置。该研究通过Surface Evolver软件建立各种SMT片式元件焊点模型，并通过OPENGL编程完成SMT片式元件焊点模型的转化和光源的仿真过程，该研究对SMT片式元件焊点的检测研究起到优化光源位置结构的作用，对SMT片式元件焊点后期检测提供了坚实基础。     

基于片光源照明成像的水中群气泡特性测量

研究了舰船尾流分布特性规律,分析了图像法测量舰船尾流气泡参数的难点,提出了片光源照明、高速摄影技术结合的尾流气泡群测量方法.采用空气泵产生压缩空气,并通过微孔陶瓷管释放的方法建立了水中气泡产生及控制平台,系统通过调节空压泵气压,产生不同大小、密度、运动速度的气泡源,并采用片光源、短曝光时间（最小曝光时间为14μs）高速相机对不同气泡源进行了测量分析.结果表明：采用片光源照明、CCD照相技术可对气泡群进行清晰成像,空压泵压力的调节可获取不同尺寸、密度、运动速度的气泡源.     

Cu2O-CuO复合颗粒的制备及其光电性能的对比研究

通过水热法合成纯的Cu2O颗粒,通过氧化还原法合成Cu2O-CuO复合颗粒和纯的CuO颗粒.采用场发射扫描电子显微镜、X射线衍射谱对产物的结构、组成进行了研究.结果表明,Cu2 O-CuO复合颗粒为立方体多刺结构.表面光电压实验表明,所得的Cu2O-CuO复合颗粒具有特殊的瞬态光电压,能敏锐察觉到光源的变化.光催化实验表明,Cu2O-CuO复合颗粒具有不弱于纯Cu2O颗粒的光催化活性.     

波片位相延迟测量的双λ/4波片法

在对波片延迟量的测量中常因光源起伏影响测量精度,出现较大的测量误差,为了避开光源强度起伏的影响,提高系统的测量精度,减小测量误差,用两个标准λ/4波片与待测波片组合,使其满足一定条件等效为旋光器,搭建了一套测量系统,用角度测量替代对光强的直接测量.实验结果表明,该系统可有效避免光源强度起伏对测量结果的影响,测量精度可达0.5°.与传统测量方法相比,该测量系统具有构造简单,不受光源起伏影响,以及测量精度高等特点,是一种便捷有效的测量方法.     

应用石墨片导热层压封装COB LED光源及其热性能

研究了加石墨片导热层的层压封装COB LED光源的热性能和水下环境运行的可靠性。采用COB技术制备了COB LED光源,并在COB LED光源和平面铝基板散热器之间加石墨片进行真空层压封装,然后对层压封装的COB LED光源模组进行了光谱和热性能实验。在900 mA恒流驱动条件下,测得COB LED光源的电压温度系数为-0.3 mV/K;对石墨片导热层层压封装的COB LED光源模组和未加石墨片的模组在水温25℃水环境下进行了运行对比实验,结果发现运行结温分别为49.28℃和63.67℃。实验结果表明,层压封装COB LED光源用石墨片导热层能有效降低运行结温,并适合在常温水下照明应用。     

增强现实显示衍射光波导的设计

提出了在波矢k空间中设计衍射光波导片的相关理论,系统仿真并研究了光线波长、光栅周期、光栅时钟角、波导基底折射率以及波导基底折射率色散对衍射光波导视场角以及相关设计参数的影响.设计结果表明,当使用宽光谱光源时,光谱带边缘波长的视场存在切割,对显示效果影响不大,衍射光波导片适用于宽光谱光源.波导基底折射率色散对衍射光波导设...     

激光照排机用的声光调制器

本文介绍了行扫描激光照排机用的声光调制器的设计及制作结果.器件工作频率为90兆赫.声光介质是钼酸铅、[001]方向通声;[100]方向通光,压电换能器用36°y切铌酸锂片,光源波长6328埃.介质与换能器之间用In焊接.器件工作在脉冲重复频率5兆赫时光脉冲上升时间约35毫微秒.光斑腰部直径约0.15毫米,衍射效率大于75%,消光比1000:1.     

基于Mie散射理论的微球体颗粒半径分析

为高效、经济、准确地对微球体颗粒的半径进行测量．基于Mie散射理论设计了一种测量装置。本文应用Mie散射理论对微球体颗粒光散射的性质进行了理论分析与数值计算．得出了散射光分布与入射光波长、微球体颗粒半径以及微球体相对折射率之间的关系。结果表明：入射光波长越小,散射光能量越集中分布在散射角较小的范围内;相对折射率的变化对散射光分布的影响不大：不同半径颗粒的散射光强的分布差异较大,因此通过测量散射光的分布可以确定微球体颗粒的半径．从理论上证明了该设计方案的可行性。结合理论分析与计算结果设计了一种用于测量微球体颗粒半径的装置,该装置具有结构简单、成本低、效率高等优点,可以用于实际测量,具有一定的实用性。     

侧向光散射式颗粒计数技术的研究

分析了一种光学颗粒计数器设计技术的理论和方法 ,并研制了一套用于颗粒计数的实验装置。经过实验验证 ,该装置能够对液体介质中的颗粒状杂质的数量和粒径进行检测。试验表明 ,该装置不仅能够测量大颗粒 ,而且还能够检测较小的颗粒。     

自旋场效应晶体管的电学特性研究(英文)

用非平衡格林函数方法研究一种自旋场效应晶体管的电子输运特性。结果表明,不考虑自旋散射的作用,当漏极电压比较小时该器件能达到很高的磁阻比率。对该器件在考虑自旋散射和不考虑自旋散射下的输出电流进行对比,发现在铁磁平行(反平行)的条件下,考虑自旋散射时的输出电流要比不考虑自旋散射时的输出电流小(大)。研究结果揭示了该器件的物理机制,为该器件的优化设计提供了理论指导。     

激光法测量湍流流场时散射粒子的选择

激光技术测速时需要有合适的粒子。本文研究了用三维粒子动态分析仪(PDA)测量湍流流场时选择合适的散射粒子的问题。试验结果和理论分析表明:(1)散射粒子的特性参数是影响测速精度的重要因素;(2)在湍流度较高的流场中测量时应尽可能选择直径小、密度低、折射率大的粒子作为散射粒子,而且粒子散播的浓度要合适。     

椭圆高斯波束中小粒子的一阶散射特性

研究电磁波束的小粒子散射特性在环境监测等领域有着广泛的应用。将电磁波束做级数展开,给出了各项对应电磁波的物理意义及粒子内电场的解析式。以椭圆高斯波束为例,对粒子内电场以及后项与前项电磁波束中粒子内电场的大小的比值随照射距离、频率的变化做了仿真。研究了椭圆高斯波束中小粒子的散射特性,通过仿真分析了波束腰宽和频率对散射特性的影响,验证了算法的有效性。研究表明,波束腰宽可以改善粒子的识别性能,粒子对高阶项的散射场远小于对次阶项的散射场,瑞利粒子内场表达式中坐标的幂次与外场波束表达式中坐标的幂次相同。所提方法简单,为研究电磁波束的粒子散射特性探索了新的途径。     

粒子动态分析仪(PDA)测量湍流场时散射粒子的选择

应用激光技术测量流场时需要合适的散射粒子。本文研究了激光三维粒子动态分析仪测量湍流流场时,如何选择合适散射粒子的问题。实验结果表明,散射粒子的合理选择是保证测量精度的重要措施之一。在测量强脉冲湍流场时,应选用密度小,直径小且折射率大的粒子作为散射粒子。选择合适的粒子播散浓度。     

非磁性小粒子散射的磁偶极贡献

采用磁偶极子和电四极子模型下的静场近似方法 ,得到了球形小粒子电磁散射场的两个高阶项 ,其大小正比于粒子半径的五次方 ,它和Mie级数解中对应的两项近似结果完全一致 ,从而可以将Mie级数解中这两项解释为磁偶极和电四极项散射的贡献。该方法仅要求粒子的几何尺寸的平方远小于波长的平方 ,在该条件下可将这种方法推广应用到非球形粒子 ,并给出了椭球和矩形两种非球形小粒子磁偶极散射贡献的理论计算公式 ,其结果与FDTD数值模拟结果有很好的一致性。     

利用近红外扩散相关谱同时测量生物样品光学特性和动态特性

由于近红外光对于大多数生物样品具有较高的穿透深度,因此近红外光谱技术广泛用于生物医学、化工、食品安全以及农产品等领域的无损检测,但是多局限于生物样品的光学性质测量,即光吸收测量.利用最新研制的近红外光扩散相关谱系统和采用脂肪乳作为生物样品的替代物,同时测量了国产30%脂肪乳的光学特性和动态特性,约化散射系数约为303 cm~(-1),吸收系数约为0. 037 cm~(-1),30%脂肪乳稀释为0. 85%(体积比)浓度后的布朗扩散系数约为8. 40×10~(-9)cm~2/s,根据Stokes-Einstein关系可推算出脂肪乳的颗粒半径约为253 nm;研究了脂肪乳随时间演化特性,在七天时间内约化散射系数上升106%,布朗扩散系数下降到63%,研究表明利用近红外扩散相关谱系统的光强衰减可以获得生物样品的光学特性(约化散射系数和吸收系数),利用光强随时间的波动可以获得生物样品的动态特性(布朗扩散系数),因此能够更加准确的测量生物样品的性质变化,为生物样品检测提供一种新的技术手段.     

多角度动态光散射角度误差对权重估计的影响

角度权重估计是多角度动态光散射测量技术的重要环节,其方法可依赖于光强均值或光强自相关函数基线。角度误差对颗粒粒度分布测量准确性的影响在很大程度上取决于角度权重系数的估计。通过对模拟和实测动态光散射数据的反演,研究了角度误差对基线值法和光强均值法进行权重估计对粒度分布反演的影响。结果表明:采用两种方法进行角度加权,无角度误差时反演结果无显著差异。存在角度误差时,误差对光强均值法反演结果的影响大于基线值法,并且对大颗粒的影响显著大于对小颗粒的影响。导致这一结果的原因在于,当散射角存在误差时,基于Mie理论的光强均值法得到的权重系数为理论值,与实测的光强自相关数据所对应的权重系数存在偏差。而且随着颗粒粒径的增大,Mie散射光强随散射角变化呈现出更为剧烈的波动,致使这种偏差加大。因此,采用基于Mie散射理论的光强均值法进行角度加权,对多角度光散射测量装置应提出较高的精度要求。     

Source-Region Electromagnetic Field in an Affinely Transformable AUBM

We derive expressions for the source–region electromagnetic field in an affinely transformable Axially Uniaxial Bianisotropic Medium (AUBM) by employing a technique originally developed by Fikioris for free space (i.e., vacuum). The obtained results may be used to determine the scattering response of an electrically small bianisotropic particle embedded in an affinely transformable AUBM. They can therefore be further used to homogenize a wide class of particulate composites.