近红外车载激光雷达高耐磨双层减反膜

工作波长为905 nm的激光雷达在汽车自动驾驶领域具有强大的应用前景,但工业常用的磁控溅射减反膜,作为其光学窗口表面涂层之一,存在耐磨性不足问题,难以适应恶劣户外环境。采用溶胶凝胶法结合高温固化工艺,为工作波长为905 nm的车载激光雷达减反膜提供高耐磨、低成本的解决方案,并研究了固化温度、盐酸浓度、络合剂存在且低酸浓度下的含水量对TiO2折射率的影响。从反射率、粗糙度、硬度、耐磨性等方面对采用不同底层固化方式的双层减反膜的光学性能和机械性能进行评估,结果表明:当入射光波长为905 nm时,薄膜表现出优良的减反性能,入射角为15°时反射率小于1%,入射角为60°时反射率小于5%,粗糙度最低为0.005μm,基本满足水平视角120°的激光雷达的光学需求。薄膜铅笔硬度达8H,最多能够承受8000次往复摩擦且无明显损伤,具有优良的适应恶劣环境的能力。

镍基阵列微针的薄胶微电铸制备工艺

阵列镍微针具有机械强度高、导电性好等优点,广泛应用于生物工程等领域。微电铸工艺凭借其复制精度高、适应性广等优点,已成为制备镍微针的可靠方法。然而,在微电铸工艺中,通常需要使用与铸层厚度相同的光刻胶模具,导致厚胶微电铸时面临微结构处存留残胶、胶层难以去除等问题。为了解决上述问题,获得尖端曲率半径为纳米尺度的阵列镍微针,我们提出了镍基阵列微针的薄胶微电铸制备工艺并进行实验验证。首先,利用(100)型单晶硅的各向异性刻蚀特性制备阵列锥坑硅模具;接着,在硅模具表面溅射一层厚度为200 nm的镍种子层;然后,使用光刻工艺制备微针支撑梁薄胶模具;最后,对硅模具进行微电铸,释放阵列镍微针。实验结果表明:本实验采用的方法可以在不损伤硅模具的前提下,得到尺寸平均偏差1.7μm、绝对位置平均偏差1.8μm、尖端平均曲率半径150 nm的阵列镍微针;使用厚度为~2μm的RFJ-60负性光刻胶作为微电铸的模具,成功制备出厚度为~24.3μm的阵列镍微针支撑梁。此外,通过将SiO2侧蚀量补偿进光刻掩膜版图形尺寸的方法,将镍微针相对尺寸误差降低至1%。结合微电铸工艺和单晶硅的各向异性刻蚀特性,能够高质量、高效率地制备阵列镍微针,为阵列镍微针的批量化制备奠定了基础。

基于边缘梯度搜索的激光定向能量沉积熔池尺寸提取方法

针对激光定向能量沉积过程中存在熔池弱边缘导致熔池宽度难以准确提取的问题,本工作基于熔池边缘灰度梯度变化差异,提出了一种基于边缘梯度搜索模型的熔池宽度提取方法。为了得到精确的熔池尺寸,首先基于数学形态学的方法对熔池图像进行预处理得到粗定位边缘,然后通过试验确定弱边缘梯度阈值,最后采用边缘梯度搜索模型对粗定位边缘进一步分割得到精分割边缘,使用椭圆拟合法进行边缘拟合得到熔池宽度,试验结果表明该方法具有良好的熔池宽度检测精度。

太赫兹噪声源研究进展

噪声源是一种产生可控(频率及功率可控)噪声的装置,是器件研发环节中的重要工具。太赫兹噪声源在太赫兹器件噪声系数测试、星载微波辐射计标定、成像和波谱分析等方面具有重要的应用。本文系统地梳理了国内外太赫兹噪声源的发展及研究近况,分析了基于热力学、电子学和光子学太赫兹噪声源的技术特点,并对其未来发展方向进行了展望。

CCD/EMCCD光电参数测试系统的设计与应用

本文开发了一种用于测量CCD和EMCCD(电子倍增CCD)芯片光电参数的测试系统。该测试系统通过自动模式或手动模式间的切换,测量器件的暗电流、读出放大器的响应度、电荷转移效率、电荷容量和其他参数。该测试系统可以针对不同规格和结构的CCD/EMCCD器件,实现CCD晶圆或封装好的成品的参数测试,实现576×288、640×512、768×576、1024×1024、1280×1024 CCD/EMCCD的测试和筛选。

基于改进YOLOv5s的曲面光学镜片缺陷检测

针对曲面光学镜片表面缺陷检测精度不高的问题,提出一种基于改进YOLOv5s的曲面光学镜片缺陷检测方法。首先,设计镜片表面缺陷采集装置,并对采集到的缺陷图片进行数据增强以制作镜片缺陷数据集。其次,为了增强YOLOv5s网络对通道信息的利用,在特征提取网络引入SE注意力机制,使网络能够更加准确地提取信息;并在主干网络最后一个C3模块融入Transformer,帮助网络更好地提取全局信息,提高检测效率。最后,考虑到小目标特征信息容易丢失的问题,将主干网络160×160像素的特征层加入颈部的特征融合中,增加网络对浅层信息的利用。改进的YOLOv5s目标检测算法的均值平均精度(mean average precision,mAP)和召回率(recall,R)分别为93.9%和91.6%,比原网络算法分别提高了3.2%和3.4%,表明改进YOLOv5s算法可以有效检测出镜片表面缺陷。

红外探测器锗窗口无助焊剂回流焊接工艺研究

对红外探测器锗窗口无助焊剂回流焊接工艺进行了研究,在还原性气氛下使用铟焊料片对不同镀层体系的锗窗口和可伐合金进行了焊接试验。通过对不同镀层体系下焊接的窗口部件的焊缝形貌、真空漏率分析、X射线无损检测分析以及可靠性试验分析,表明通过对锗窗口和可伐合金焊接面镀金处理,在还原性气氛下回流焊接可以制备出满足密封要求和环境适应性要求的窗口部件。

冷屏对红外焦平面探测器组件性能的影响

分析了国内早期中波320×256红外焦平面探测器组件与国外同类产品在装机性能上的差异,采用三种实验方法检测了国内外探测器组件的光电性能,通过对探测器组件光电转换和结构的分析,确定出杂散光在冷屏内部的反射是导致测试结果差异的原因,冷屏内表面黑化层和结构形式是影响组件实际应用的关键。冷屏结构改进后,有效改善了国内探测器组件的实际应用性能。

人工势场法的复杂光学曲面加工最优路径求解

加工路径对于复杂光学曲面表面质量与工件光学性能具有重要影响,为此,研究人工势场法的复杂光学曲面加工最优路径求解方法,提高加工质量,并满足实际应用需求。依据等残高条件,确定复杂光学曲面加工的刀位点;以该刀位点为人工势场法求解最优加工路径时的目标点;通过在人工势场斥力场函数内引入相对速度斥力势场,改进斥力场函数,利用引力势力场函数与改进斥力场函数,确定各刀位点的合力;依据各刀位点的合力决定刀具的进给方向,即复杂光学曲面的最优加工路径。实验证明:该方法的加工精度最高为98.15%,可有效确定复杂光学曲面的刀位点,完成最优加工路径求解;应用该方法加工的复杂光学曲面工件表面粗糙度较低,加工质量较高。

红外双反射镜折转光学系统的MTF测量

为了压缩总长度,红外热像仪普遍采用双反射镜折布局(U型)及箱式壳体,而现有传函仪仅能测量非折转布局(一字型)的光学系统的调制传递函数(Modulation Transfer Function,MTF),导致传函仪无法接到U型光学系统的像面,因此无法测量其MTF。为了解决该难题,本文采用光瞳衔接的方式,设计和加工一个中继镜组把U型光学系统的像面引出,通过测量组合系统的MTF,再计算出U型光学系统的MTF,从而解决其MTF测量的难题。然后使用6个同一个型号的红外热像仪对测量方法进行验证,在排除影响测量的干扰因素以后,通过测量组合系统MTF,再计算出U型光学系统的MTF。同时,在测量过程中发现5#、6#红外热像仪的U型光学系统的MTF下降较多,通过红外中心偏差测量仪的测量,发现第三、四镜片的中心偏差较大,故重新装调和控制,从而使U型光学系统的MTF有大幅提升。该方法为U型光学系统的MTF测量和性能提升提供了新的思路。

光学非球面元件非球面度计算方法

详细介绍光学非球面元件非球面度计算的牛顿迭代法、近似法、最小二乘法 3种方法 ,并根据工程实践比较了 3种方法的优缺点 ,得出了工程应用中的结论 :近似法适用于一些相对孔径较小的非球面 ,否则误差会较大 ;牛顿迭代法的精度较高 ,但计算量大也最复杂 ,且不能直接得到最接近参考圆的圆心位置坐标 ;最小二乘法的计算方法简单 ,不涉及求导、积分、迭代 ,适合编写计算程序 。

不同钝化结构的HgCdTe光伏探测器暗电流机制

在同一HgCdTe晶片上制备了单层ZnS钝化和双层 (CdTe +ZnS)钝化的两种光伏探测器 ,对器件的性能进行了测试 ,发现双层钝化的器件具有较好的性能 .通过理论计算 ,分析了器件的暗电流机制 ,发现单层钝化具有较高的表面隧道电流 .通过高分辨X射线衍射中的倒易点阵技术研究了单双层钝化对HgCdTe外延层晶格完整性的影响 ,发现单层ZnS钝化的HgCdTe外延层产生了大量缺陷 。

基于纳米压印的大角度衍射光学元件批量化制备方法

针对大角度(大于50°)衍射光学元件低成本、批量化制备的需求,提出一种基于纳米压印技术的制备方法.首先利用光学曝光技术或电子束直写技术制备衍射元件的原始母板,然后将原始母板的结构通过纳米压印过程复制到压印胶上,完成衍射光学元件的制备.由于纳米压印母板可以多次重复使用,降低了制作成本,提高了效率.用该方法制备了不同特征尺寸(最小为250nm,衍射全角为70°)的衍射光学元件,具有良好的衍射效果,实现了对高深宽比浮雕结构的高保真复制.该技术可实现从微米到纳米跨尺度兼容的衍射光学元件的高保真、低成本、批量化制备.

紫外LED圆环阵列均匀照明的实现方法

为构造指纹荧光检测中所需的均匀照明紫外光源,选择紫外LED阵列照明。采用光电探测器检测单颗LED的辐射角分布,拟合单个LED角分布函数;用8颗LED均匀置于半径为10mm的圆环上,在圆环上方5mm处的中心轴上放置一个LED;在给定的观察屏上照度不均匀误差下,根据斯派罗法则,确定观测屏与圆环阵列之间的距离,从而实现LED圆环阵列的照度分布均匀化。也可以给定观测屏到圆环的距离,确定轴上LED放置点到圆环的距离。实验结果表明,观测屏到圆环距离为11.0cm时,在半径为10.0mm的圆域内,照度不均匀相对误差小于1.27%。

非球面碳化硅反射镜的加工与检测

为了获得高精度非球面碳化硅(SiC)反射镜,对非球面碳化硅反射镜基底以及改性后碳化硅反射镜表面的加工与检测技术进行了研究。介绍了非球面计算机控制光学表面成型(CCOS)技术及FSGJ-2非球面数控加工设备。采用轮廓检测法和零位补偿干涉检测法分别对碳化硅反射镜研磨和抛光阶段的面形精度进行了检测,并采用零位补偿干涉检测法及表面粗糙度测量仪对最终加工完毕的碳化硅反射镜的面形精度和表面粗糙度进行检测。测量结果表明:各项技术指标均满足设计要求,其中非球面碳化硅(SiC)反射镜实际使用口径内的面形精度(RMS值)为0.016λ(λ=0.632 8μm),表面粗糙度(RMS值)为0.85 nm。

大功率LED螺旋扁管水冷散热技术

提出了一种基于螺旋扁管的大功率发光二极管阵列水冷散热结构,并建立了机械模型.从换热设备小型化角度,以最优的换热效果和较低的水流功耗等作为换热器性能评价准则,对不同水速、管壁厚度、螺旋段长度、压扁厚度的螺旋扁管进行仿真分析.在某一换热工况下对螺旋扁管结构尺寸进行了优化,利用有限体积法求解了计算域,结果表明:优化后的螺旋扁管水冷结构具有很好的换热能力;对供电功率为180 W的发光二极管阵列照明系统进行散热,芯片最高温度为57.573 9℃,可为大功率发光二极管照明系统的散热器工程设计提供一定的参考.

晶片材料的超精密加工技术现状

文章介绍了晶片材料的超精密加工设备以及几种典型晶片材料加工工艺的最新发展 ,综述了几种典型超精密加工设备的特点以及单晶硅片、石英晶体、K9玻璃、钽酸锂单晶材料的加工工艺方法 ,探讨了晶片材料的超精密加工技术的发展趋势。

红外光电成像系统MTF测试技术分析

调制传递函数是评价红外光电成像系统整机成像质量的重要指标之一。通常MTF的测试方法有狭缝法和刀口法等。详述了倾斜目标靶(斜狭缝和斜刀口)测试MTF的测试原理,并且对该两种方法进行了比对实验。提出一种改进刀口法,将多行数据刃边对齐并排列成一行数据作为刀口扩散函数,能增加采样点数和采样率并提高测试分辨率,进而得到刀口图像,对每行数据先微分得到各行LSF(线扩散函数),再对LSF多行数据构成的新图像按照斜缝法处理过程计算MTF。实验验证表明,该方法数据能够有效地降低在MTF测试过程中的噪声影响,与斜缝法MTF测试结果差值最大不超过7.5%。

卡塞格林红外光学系统装调技术研究

介绍了一种卡塞格林红外光学系统的装调方法。利用中心偏测量仪完成主次镜的装调,利用定心车的工艺完成红外目镜组的定心车削,然后在中心偏测量仪上完成主次镜和目镜组的组合装调。由于该系统采用的是线列探测器,因此采用一个外置摆镜,使摆镜以固定频率摆动,使目标源在探测器上形成了一幅完整的图像,从而可以很方便的完成探测器的装调。采用本方法,完成了一台该光学系统的装调,并测量了光学系统的等效噪声温差和最小可分辨温差,均达到了技术指标要求。

硅微通道板微加工技术研究

微通道板(MCP)是二维通道电子倍增器,广泛用于电子、离子、紫外辐射和X-射线的探测与成像。提出一种硅微通道板(Si-MCP)制备工艺,分别采用干法刻蚀和电化学腐蚀微加工技术制备了硅微通道阵列(SMA)。重点研究了硅感应耦合等离子体刻蚀和光电化学腐蚀的特性,结果表明:硅光电化学腐蚀技术易于制备高长径比微通道,微通道侧壁更光滑、可制备倾斜通道、更适合制备Si-MCP.制备出通道周期为6μm、长径比大于50的SMA结构。采用厚层氧化实现了Si-MCP基体绝缘,采用原子层沉积工艺制备了连续倍增极,制作出Si-MCP样品。测试结果表明,采用半导体微加工技术制备的Si-MCP电子增益特性具有可行性。