激光聚变装置能源组件中电感作用的研究

利用等效电路分析了激光聚变装置中氙灯常数对能源组件放电参数的影响 ,调节调波电感可有效保证各路氙灯的电流和能量的一致性 。

基于线激光正交扫描的电感微裂纹热成像检测

在检测铁氧体电感表面微裂纹时,传统机器视觉检测存在裂纹成像信噪比不高、准确率低等问题。为此文中搭建了一套基于线激光正交扫描的微裂纹热成像检测系统。通过热像仪记录试样表面温度变化并成像;采用次最大值滤波消除热成像图的非均匀性和边缘轮廓干扰,再利用多方向扇形滤波得到试样在不同方向上的灰度图;最后通过BP神经网络和形态学处理实现对电感表面微裂纹的定性检测。结果表明:基于两种规格共610个样品测试,所有裂纹和隐裂均正确成像;自动识别算法误检率5%,裂纹漏检率6%,隐裂漏检率10%。系统每5 s检测20~35个电感,可应用于生产中自动化品质检测。

基于MEMS技术研制RF硅基微电感线圈

在分析了硅基上金属线圈的串联电阻、金属层厚度等在低频和高频的情况下对Q的影响及原因的基础上,提出了一种在硅杯表面采用浓硼扩散区与镀金属膜形成的欧姆接触电极作为内引线的硅基电感的新制造方法。设计了硅基电感的版图尺寸和相关的工艺流程,用IntelliSuite软件模拟验证了工艺流程的可能性,再利用Ansys有限元软件中的电磁分析模块模拟了电流与磁感应强度的关系、衬底涡流分布等,为平面电感的理论与实验的进一步比较分析提供了参考依据。在研制过程中发现影响电感性能好坏的主要因素是衬底涡流效应,为此提出了在矩形硅杯膜上制作电感的方法,为了进一步减薄金属电感线圈衬底的厚度,在硅杯膜背面采用激光打孔得到了膜厚约为5μm的衬底,从而可以使衬底中的涡流大幅度减少、电感的Q值得到很大提高。此外,提出的新制造方法采用了绝缘性能比SiO2好的Al2O3薄膜作为电感线圈与衬底之间的绝缘层。结果表明,设计的平面螺旋电感具有制造工艺简单、与IC工艺相兼容的优点,有广泛的应用前景。

激光微细熔覆快速原型制造厚膜电感元件

采用激光微细熔覆快速制造技术直接将电感元件集成在电路板上,使之由插装或表面贴装元件直接转化成平面膜式电感,大大减少了焊点,缩短互连,减少了占用面积,从而提高了可靠性和电性能。另外,不需要掩模的制作和高温烧结,简化了工艺,降低了成本,提高了效率。

工件表面粗糙度微机测量系统

粗糙度是工件表面微观不平度的客观反映,在非实验室条件下难于直接测量,主要依靠工件与样块进行比较的方法来评定的,人为误差很大。针对这一问题提出了一种在微机控制下利用激光技术测量的新方法,它是将激光束对工件表面扫描所获取的精糙度信息,经微机处理后做出粗糙度评定。同时,输出机加的控制信号,实现机加测量同步进行。实验证明,利用本方法对样件进行测量,与利用对比法测量的结果一致,可见该方法是可行的,提高了测量精度,实现了粗糙度测量的自动化。

激光治疗着色牙光敏指示剂的实验研究

光敏指示剂是激光治疗着色牙中辅助药物对激光的吸收和判断漂白药物是否反应完全的试剂。本文探讨了分别以熟褐、青莲、朱红、翠绿、胡兰五种基色作为漂白药物的光敏指示剂时 ,激光治疗着色牙的疗效。研究结果表明 :在熟褐、青莲、朱红、翠绿、胡兰五种基色中 。

基于分水岭算法的电感激光热成像图像分割

激光热成像是一种检测电感微裂纹的新方法,但批量自动检测时电感彼此靠近易导致定位错误和误检。根据激光扫描和热成像检测过程分析图像特征,提出求取温度梯度图并利用次大值滤波消除其激励非均匀性,采用形态学操作断开样品粘连处并去除干扰噪声点;通过距离变换结合分水岭算法得到电感图像分割结果。实验结果表明:该方法实现了对批量铁氧体电感图像的自动分割提取,为后续铁氧体电感试样的分选打下良好基础。

10Gb/s 2.2V输出CMOS激光驱动器

采用逆向递推设计法,利用TSMC 0.18μm CMOS工艺,设计实现了适用于超高速光纤通信系统的激光驱动器电路。核心电路为两级直接耦合差分放大器。电路设计中采用电感并联峰化技术拓展带宽和降低功耗。后仿真结果表明,在1.8V电源供电时,工作速率10Gb/s,输入单端峰峰值为400mV的差分信号,在50Ω的负载上可提供2.2V的输出电压。电路功耗185mW。版图面积为0.9mm×0.95 mm。

硅基微电感的研究

阐述了一种在硅杯表面采用浓硼扩散区与镀金属膜形成的欧姆接触电极作为内引线的硅基电感的新制造方法,提出了在硅杯背面用激光器打孔以减薄衬底厚度,从而使电感的Q值得到提高的一种方案,并应用目前普遍采用的电感模型,利用Ansys有限元软件中的电磁分析模块模拟了电感几何参数与磁感应强度、电感值的关系。结果表明,该方法具有制造工艺简单、与IC工艺相兼容的优点,有广泛的应用领域。

4×5Gbit/s VCSEL阵列驱动集成电路

基于GSMC 130 nm工艺设计并制备了一款4通道垂直腔面发射激光器(VCSEL)阵列驱动电路芯片。该芯片核心电路主要包括限幅放大器(LA)、输出级驱动电路、带隙基准电压源、8 bit数模转换器(DAC)电路等。输出级驱动电路将LA输出的电压信号转换成电流信号,并配合偏置电路驱动VCSEL,实现调制发光,其中LA采用有源电感峰化结构,其峰化强度可通过DAC进行配置,输出级驱动加入前馈电容补偿技术以拓展带宽。在典型输出配置(输入差分峰峰值200 mV、5 Gbit/s的PRBS7信号)下,每个通道可输出最大12.5 mA的调制电流和2 mA的偏置电流。芯片实测结果表明,在典型输出配置下得到干净清晰的5 Gbit/s眼图,每个通道的总抖动为31.535 ps,功耗为84.5 mW。

基于3D打印技术的耦合电感研究

耦合电感主要应用于矿下开关电源,以提高系统的稳态和动态响应性能。传统的耦合电感由铁氧体和铜线缠绕而成,体积较大,不利于开关电源功率密度的提高;其制作工艺决定了其在空气中的磁通散射较大。针对以上问题,对利用3D打印技术——选择性激光烧结技术(SLS)来实现耦合电感的研究。首先,提出2种不同的3D耦合电感结构,并对其结构进行Maxwell仿真和分析。其次,推导出了耦合系数、电感和漏感值的理论计算公式,并分析了其影响因数。为了更好地验证SLS技术生产耦合电感的特性,制作了一个超薄的、易于三维集成的耦合电感模型,并将其应用于一台100 k Hz、10 V输入、2 V/1 A输出的两相交错并联降压斩波电路中。通过测试其在功率电路中的性能,得出其电流纹波和工作效率曲线。由仿真结果和试验数据对比分析可知,3D打印生产的耦合电感不仅体积小,并且能够在开关电源中稳定工作,大大提高了效率。

3kW射频板条CO_2激光器多电极放电均匀性与阻抗匹配性

针对3kW大功率射频板条CO_2激光器的多组电极放电均匀性与阻抗匹配性问题,采用麦克斯韦时域差分法构建了多组电极下的放电模型,获得了最佳放电均压效果的均压电感值。以放电区等效阻抗值为基础结合均压电感值得到极板放电的总负载阻抗值。利用总负载阻抗值并通过Smith圆图获得与之对应的匹配网络阻抗参数,使总负载阻抗与匹配网络阻抗之和为纯电阻50Ω,实现射频输入功率的完全馈入。实际测得当放电均匀与阻抗匹配时驻波比为1.18。研究结果表明,在时域差分法模型中增加匹配的均压电感后,极板整体放电均匀性波动从之前的15%降低到2.8%,且每组电极的放电均匀性差异控制在0.3%以内。放电实验表明,在放电均匀且阻抗匹配情况下,对应激光器输出功率为3.1kW,且在2h内波动可稳定在±1%以内。

窄脉宽大电流半导体激光器驱动电路研究

激光雷达被广泛应用在无人驾驶、测量测绘等领域,为降低功耗、成本和体积,脉冲式半导体激光器成为激光驱动电路的首选。在此背景下,以电感为储能元件对一种窄脉宽大电流半导体激光驱动电路进行了优化设计。在详细介绍驱动电路的工作原理的基础上,重点研究了储能电感值大小与电路功耗的影响关系。运用ORCAD PSPICE仿真软件建立了驱动电路仿真模型,总结出影响脉冲电流的脉宽、峰值和波形振荡的主要因素。测试表明,在电路重复频率为10 kHz的条件下,储能电感功率损耗为59 mW,驱动电路的脉宽为3.8 ns,上升沿为3.5 ns,下降沿为3.7 ns,峰值电流为132 A,激光器输出峰值光功率约为326 W。