高性能中波红外陷波滤光片设计与研制

为了有效抑制4.3μm CO_(2)辐射对3μm~5μm中波红外目标信号的干扰,基于Needle随机插层优化算法,采用电子束蒸发方法,建立了石英晶振监控方式下多层超厚Ge/Al_(2)O_(3)薄膜生长误差的精确反演修正模型,实现了中波红外陷波滤光片的设计、精确反演与制备;同时,针对中波红外陷波滤光片存在的面型变化大的问题,采用预置基底面型方法,实现了中波红外陷波滤光片低面型调控。研究结果表明:随着镀膜时间的增加,高折射率Ge膜具有较好的生长稳定性,而低折射率Al_(2)O_(3)薄膜材料沉积比例因子变化高达11.9%,且呈规律性渐变趋势;所制备的中波红外陷波滤光片在4.2μm~4.5μm波段区间平均截止透过率小于0.3%;3.5μm~4.05μm及4.7μm~5.0μm波段的平均透过率大于95%,镀膜后的面型被有效控制在较小范围;膜层具有较好的复杂环境适应性,成功通过了GJB 2485-95中牢固性、高温、低温、湿热等环境试验考核。

红外LED用GaAs单晶的垂直梯度凝固制备研究

GaAs单晶是当前光电子器件的主要衬底材料之一,在红外LED中有着重要应用。但杂质浓度高、迁移率低等缺点会严重影响红外LED器件性能。为生产出低杂质浓度、高迁移率、载流子分布均匀、高利用率的红外LED用掺硅垂直梯度凝固(VGF)法GaAs单晶,本文研究了热场分布、合成舟和炉膛材质、工艺参数对单晶的成晶质量、杂质浓度、迁移率、载流子分布的影响。利用CGSim软件对单晶生长热场系统进行数值模拟研究,温区一至温区六长度比例为8∶12∶9∶5∶5∶7时,恒温区达到最长,位错密度达到1 000 cm^(-2)以下,成晶率达到85%。采用打毛石英合成舟进行GaAs合成,用莫来石炉膛替代石英炉膛,可以获得迁移率整体高于3 000 cm^(2)/(V·s)的GaAs单晶,满足红外LED使用要求。对单晶生长工艺参数展开研究,采用提高头部生长速度、降低尾部生长速度的方式提高单晶轴向载流子浓度均匀性,头尾部载流子浓度差降低33%,尾部迁移率从2 900 cm^(2)/(V·s)提高到3 560 cm^(2)/(V·s)。单晶有效利用长度提高33%,单晶利用率达到75%,大幅降低了原料损耗成本。

四枯丁苯氧基氯代酞菁铟激光防护材料

纳秒级脉冲激光对战场中广泛使用的光电传感器构成了严重威胁。光限幅材料在阻止强激光通过的同时,不影响低能量信号光的通过,是目前激光防护领域的研究热点。针对可见-近红外波段光电传感器强激光防护应用需求,在金属酞菁化合物基础上,基于增强其共轭体系电子云密度的设计思想制备了一种新型高性能光限幅材料——四枯丁苯氧基氯代酞菁铟,并对其进行了测试表征。瞬态吸收光谱实验表明,四枯丁苯氧基氯代酞菁铟具有很强且长寿命的激发态吸收。光限幅性能测试证明其光限幅启动阈值为8 mJ/cm^(2),光限幅阈值为0.06 J/cm^(2),损伤阈值大于4 J/cm^(2),当输入能流达到3 J/cm^(2)时,光限幅器件透过率下降到6%。由测试结果可以看出,该材料光限幅启动阈值及光限幅阈值低,损伤阈值高,可见-近红外波段线性透过率高,具有优异的光限幅性能,在光电系统激光防护中具有较高的应用前景。

光子集成干涉成像系统微透镜排布设计与图像复原

光子集成干涉成像系统体积小、重量轻、功耗小,且系统分辨率不受单个透镜口径尺寸的限制,是一种新兴的成像技术。针对光子集成干涉成像系统图像复原问题,开展了图像复原技术和微透镜阵列最优排布研究,提出了基于压缩感知的光子集成干涉成像图像恢复技术,以及基于图像残差的最优微透镜阵列排布设计评估方法;通过计算仿真,可实现在有限空间体积限制下微透镜阵列最优设计,在干涉臂数量为75条,每条干涉臂上有38个微透镜时系统成像质量最佳。仿真结果表明:基于压缩感知算法的图像重构方法使系统RMSE(root mean squared error)降低了近90%,PSNR(peak signal to noise ratio)显著提高,图像复原的质量大幅度提升,并且在采用该算法的基础上对一定口径内微透镜排布方式对成像质量的影响进行了定量分析。

叠层式箔片动压气体推力轴承承载特性

为揭示叠层式箔片结构对动压气体推力轴承承载性能的强化机制,建立了该结构静力学有限元仿真模型及弹流润滑分析方法,研究了叠层式箔片结构刚度随载荷的变化及楔形气膜间隙特征参数的演化规律。结果表明:随着载荷升高,叠层式结构刚度增幅呈先小后大的非线性特征,且周向局部刚度大小交替变化。这导致轴承楔形气膜间隙特征参数随承载力增大而明显变化,承载力从15 N增大到75 N,楔形高度可从45μm降低至16.8μm,节距比则先增大后减小。与承载力相同条件下的波箔型轴承相比,叠层式箔片动压气体推力轴承气膜压力分布会出现承载力强化的双峰值,且最小气膜厚度可增大35%至50%,可有效降低转静子间的碰磨概率。

介孔Al_(2)O_(3)-SiO_(2)玻璃中自由基羰基末端缺陷的白色光致发光性能研究

制备具有强发光性、高稳定性、低毒性的白色光致发光块体玻璃对LED显示技术的进步具有重要意义。本文利用溶胶凝胶法制备了不同组分的Al_(2)O_(3)-xSiO_(2)块体干凝胶,在约500℃烧结的过程中,玻璃表现出强烈的白色可见光致发光宽峰,该宽峰来自孔表面的自由基羰基末端缺陷,并且其发光强度与自由基缺陷的浓度和发光强度有明显关系。