国家实验室设备公共管理信息平台的开发

文章介绍了武汉光电国家实验室“设备公共管理信息平台”的设计思想、以及该平台的设计方法,提出了利用网络技术设计设备共用平台,进行设备生命周期管理的新思路。

信息光电子器件与集成

2014年6月18～21日，“武汉·中国光谷，2014光电子器件与集成（OEDI）国际学术研讨会”（Optoelectronic Devices and Integration （OEDI））在华中科技大学举行。此次国际学术研讨会由武汉光电国家实验室（筹）（WNLO）和美国光学学会（OSA）联合承办，国家自然科学基金委员会支持，是第7届国际光子与光电子学会议（POEM2014）以及美国光学学会（OSA）联合举办的两个POEM—OSA专题会议（即光电子器件与集成（OEDI）和光纤技术与应用（FB—TA））之一。

新型光电子材料氧化钒

介绍了一种新型的光电子材料——氧化钒.在不同的温度下氧化钒可以在半导体-金属-绝缘体之间可逆转变,并且伴随相变的发生,该材料的光电特性也随之发生变化,在非制冷红外探测器和智能激光防护方面有着广泛的应用前景.

光电子器件与集成

2015年6月16～19日，2015光电子器件与集成国际学术研讨会在武汉举行。此次会议由武汉光电国家实验室（筹）（WNLO）和美国光学学会（OSA）联合承办，是第8届国际光子与光电子学会议（PO—EM2015）与美国光学学会（OSA）联合举办的两个POEM—OSA专题会议（即光电子器件与集成（OE—DI）和能源光子学（PFE））之一。

LIBS结合图像筛选方法提高钢铁中Cu、Cr、Mn元素检测稳定性研究

优质特种钢材和低端粗钢之间的性能差异主要受其构成元素种类及其成分含量的影响,因此,如何快速准确地对物质成分进行定性及定量分析对钢铁产品的质量评估至关重要。针对传统方法难以实现对钢铁合金成分的快速准确检测的难题,采用激光诱导击穿光谱(LIBS)结合等离子体图像信息的方法,通过快速地对不同元素的特征光谱强度与激发生成的等离子体图像进行采集,分析两者之间的相关性,并通过提取的图像特征信息的异常值剔除了部分无效光谱数据,进而实现了对钢铁成分的高精度分析。通过分析延迟时间和激光能量等不同实验条件对元素特征光谱强度及其对应等离子体图像的影响规律,不仅证明了等离子体图像与光谱之间存在相关性,还利用等离子体图像特征信息的局部最优值确定了最优延迟时间、激光能量分别为1000 ns与50 mJ,并根据图像特征的平均阈值来筛选无效光谱数据。结果表明,图像筛选优化数据后,各元素谱线校准模型的决定系数(R^(2))分别从原始数据的0.978、0.986、0.957、0.935提升至0.995、0.997、0.968、0.957,且其定标曲线对未知样品元素的预测浓度相对标准偏差(RSD)下降为原始数据预测浓度RSD的50%左右。由此可知采用LIBS结合图像筛选方法可以减少定量分析的误差,提高预测结果精确度。

二氧化钛薄膜的三阶非线性光学特性

采用脉冲激光沉积技术在熔石英基片上制备了c轴取向的锐钛矿相TiO2薄膜.通过X射线衍射和原子力显微镜对薄膜的结构、结晶性和表面特性进行了表征.通过透射光谱计算得到TiO2薄膜折射率约为2.1,光学带隙约为3.18eV.结合飞秒激光和Z扫描方法测量了薄膜的超快非线性光学特性,结果表明:锐钛矿TiO2薄膜具有负的非线性吸收系数和负的非线性折射率,其大小分别为-6.2×10-11m/W和-6.32×10-17m2/W,对应的三阶非线性极化率的实部和虚部分别为-7.1×10-11esu和-4.42×10-12esu.并计算薄膜的优值比T=βλ/n2≈0.8,表明锐钛矿相的TiO2在非线性光学器件方面具有潜在的应用前景.

微小互连高度下的电子封装焊点微观组织

研究了互连高度分别为100,50,20,10μm四种不同互连高度的铜/锡/铜三明治结构微焊点的微观组织变化.结果表明,随互连高度的降低,焊料层中的铜浓度也随之升高,焊点两侧生成的Cu6Sn5金属间化合物层(intermetallic compound,IMC)厚度随之降低,但其所占焊点的比例却升高.根据IMC层厚度和焊料中铜的浓度,计算了不同互连高度微焊点所消耗的铜层厚度,发现消耗的铜基体厚度随着微焊点互连高度的降低而减少.老化过程中,焊点互连高度越低,IMC生长速度和IMC比例升高速度越快,微观组织变化越显著.

激光感应复合熔覆的稀释率分析模型及实验研究

在分析计算感应加热温度模型和激光感应复合熔覆能量作用的基础上,推导出了激光感应复合熔覆稀释率的表达式,定量反映了稀释率与激光、感应能量、材料特性和工艺参数之间的关系,并且通过实验进行了验证。研究结果表明:复合熔覆的稀释率随激光功率的增加而增大,随送粉率的增加而减小,随扫描速度的增大而减小;在其他参数恒定,感应能量增加时,稀释率显著增大。该稀释率分析模型有助于复合熔覆加工中稀释率的控制,为复合熔覆工艺参数的优化设计和熔覆层的质量控制提供了理论基础。

纳米TiO_2薄膜的脉冲激光沉积及其光学特性

采用脉冲激光沉积技术(PLD)在硅基片上生长了二氧化钛纳米晶氧化物薄膜,系统讨论了基片温度、氧分压等因素对薄膜结构特性的影响.X射线衍射结果表明在氧气氛下,生长的薄膜为锐钛矿结构,其结晶性随着基片温度的升高而增强,在750℃、5Pa氧压的情况下为完全c轴取向的锐钛矿相TiO_2薄膜,在750℃、5Pa氩气氛下则为(110)取向的金红石相薄膜.场发射扫描电子显微镜结果表明薄膜表面致密,呈纳米晶结构,其晶粒尺寸在35nm左右.用傅立叶红外光谱和拉曼光谱对不同条件下制备的TiO_2薄膜进行了表征.紫外-可见透射光谱的测试结果表明,薄膜在可见光区具有良好的透过率,计算得到制备的锐钛矿和金红石相TiO_2薄膜在550nm处的折射率分别为2.3和2.5,其光学带隙分别为3.2和3.0eV.因此通过沉积条件的改变可得到结晶性能和光学性能都不同的TiO_2薄膜.

视频技术在智能交通信息检测中的应用

论述了各种基于视频图像分析和模式识别技术的交通检测算法的实现思路和特点,及其产品化现状和发展方向。通过对各种检测算法的比较,采用了基于像素强度的图像差分法作为检测算法的基础,以本实验室的研究成果为例描述了一个基于DSP平台的嵌入式交通信息采集系统。

X光胶片响应曲线的实验标定

介绍了天津ⅢX光胶片在北京同步辐射源3W1B装置上进行绝对响应标定的一种实验方法。实验中采用快门控制曝光时间,标准探测器记录积分光强,从而得到胶片接收到的绝对光强,并用黑密度计扫描胶片得到光学黑密度。数据处理中通过对快门响应的标定和对光源分布不均匀性的处理来减小光强的不确定度。实验得到了胶片在1 keV和1.5 keV两个能点绝对光强与黑密度之间的绝对响应实验数据,并用Hen-ke的理论公式拟合得到绝对响应曲线。

基于视频技术的嵌入式交通信息采集系统

简要分析了交通信息采集技术的发展状况,并结合当前智能交通系统的应用需求,设计并实现了一种基于高性价比DSP硬件平台的嵌入式交通信息采集系统。本系统是一种基于视频图像分析和模式识别技术,对交通信息进行实时采集和分析的嵌入式集成系统,具有很好的稳定性和实时性。

SGDBR激光器中取样光栅的理论和实验研究

讨论了取样光栅分布布拉格反射激光器(SGDBR)中取样光栅对激光器调谐范围、输出功率和光谱质量的影响,介绍了其设计流程,并据此对SGDBR进行了实验研究.其取样光栅的反射谱和设计相符,且在30nm准连续调谐范围内边模抑制比都大于30dB.

短脉冲强激光打靶产生的质子角分布实验研究

采用短脉冲强激光辐照固体双层薄靶的方式对质子束的产生及质子束角分布开展了实验研究。在SILEX-Ⅰ短脉冲激光装置上利用脉宽为30 fs的强激光辐照背面镀有CH膜的金膜靶,在距离靶背3.3 cm处采用CR39记录靶背出射的质子角分布。通过分析靶背出射质子的角分布,研究了激光功率密度和对比度对质子加速机制的影响。研究结果表明:占主导地位的质子产生和加速机制对激光预脉冲比较敏感。激光预脉冲较弱时,靶背壳电场加速机制占主导地位;当激光预脉冲较强时,靶前加速机制占主导地位。此外,还对导致质子环形分布的磁场大小进行了估算。

CO_2激光器虚共焦腔凸面镜失调的实验研究

高功率激光器工作时,由于谐振腔反射镜上的光强分布不均匀,会导致镜面温度不均匀,从而造成镜面的角向偏转,致使激光器光轴发生偏转,严重影响输出光束质量,甚至造成不出光。文中主要从实验研究了CO2激光器虚共焦腔凸面镜失调对激光器输出光束质量的影响,实验结果表明,当凸面镜失调角接近于由理论计算而得的失调临界角时,输出光斑约为半个圆环,与理论分析非常符合,当凸面镜失调角达到约为失调临界角的4.5倍时,完全停止振荡。

半导体光放大器非线性失真特性实验研究

对半导体光放大器(SOA)用于1310nm残留边带幅度调制(AM-VSB)视频光信号放大时的非线性失真特性进行了实验研究.分析了非线性失真机理.给出了当输入光信号波长位于SOA增益谱下降沿且输入光信号功率较大时,SOA所引入的非线性失真主要由其增益随输入光信号功率变化而波动所造成的结论和对应表达式.提出了减小非线性失真的方法.设计了适合于AM-VSB视频光信号放大的SOA并用于有线电视(CATV)系统实验.研究结果表明,在300mA的工作电流下,SOA在载频647.25MHz处引入的组合二阶互调失真(CSO)在-42dB^-38dB之间,并随输入光信号功率的增加而变大.

基于有限元法的发光二极管光学传播模型

应用有限元电磁场分析方法对发光二极管(LED)芯片的光学传播进行模拟.对光子晶体结构的外量子效率进行了计算.特别的是,对光源的处理上,使用了点光源球面波来进行分析并且考虑了光源的相干性.由于计算的复杂程度,对模型进行了简化处理.把光子晶体结构的实验数据与仿真结果进行了对比,验证了模型的正确性.

Origin在“光强响应率”实验数据处理中的应用

现代实验教学和数据处理中,存在许多非线性函数规律的验证实验,传统作图方法处理并确定函数关系较困难,数据量大、计算复杂、效率低,容易导致出错。利用Origin软件的绘图、线性拟合、归一化处理、Lab Talk编程等功能处理光谱探测系统光强响应率实验数据,最终得到光强响应率。使用Origin软件处理数据,实现过程简便,结果直观准确,便于光学的理论分析与实验教学。

伽马辐照对掺镱硅酸盐玻璃光学性能的影响

采用传统的高温熔融法熔制了一系列掺镱硅酸盐玻璃,并测试了这些样品经总剂量为5 kGy的钴-60伽马射线辐射源辐照前后的吸收谱、荧光谱和上转换发光光谱.实验结果表明:辐致暗化效应导致玻璃样品在400 nm附近出现一个非常强的宽吸收带,其尾端可延伸至近红外区.经辐致损耗谱分析可知,部分Yb3+离子在辐照过程中通过俘获电离自由电子转变成了Yb2+离子,导致掺杂样品的辐致损耗明显比基质材料的要大.在960 nm LD泵浦下辐照过的样品荧光强度、上转换发光强度及荧光寿命均有所下降,且在476 nm附近出现了氧缺陷ODC(Ⅱ)的荧光.室温下辐照过的样品在荧光测试过程中温度明显升高并出现漂白现象.

双波长皮秒脉冲与可调谐脉宽产生的实验研究

为了提高多波长光脉冲设备的实用性,采用双波长工作原理,设计了一种稳定的双波长半导体环形光纤激光器。讨论了环形腔色散、滤波器脉宽以及调制深度等对输出脉冲的影响。结果表明,双波长光脉冲的重复率为5.0GHz,典型脉宽为20ps,双波长光脉冲具有良好的边模抑制比,当输出波长为1554.75nm和1557.21nm时,边模抑制比分别为29.1d B和29.7d B,其典型的输出功率分别为-6.7d Bm和-6.1d Bm,输出光谱的峰值功率波动小于0.5d B。这项研究对太赫兹源和多波长光脉冲设备的研究具有借鉴意义。