垂直端面光波导形状缺陷的激光补偿

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作者 高鸿鹄 马骏杰 +1 位作者 朱林伟 史强 《中国光学(中英文)》 北大核心 2025年第4期869-878,共10页

为了解决光子芯片垂直端面光波导桥接过程中,由于光子芯片表面遮挡激光束而引发的光波导形状缺陷问题,基于高数值孔径物镜聚焦光场分布,研究了激光焦点在光子芯片垂直端面不同x方向偏移距离处的光强分布特征。首先,给出了高数值孔径物... 为了解决光子芯片垂直端面光波导桥接过程中,由于光子芯片表面遮挡激光束而引发的光波导形状缺陷问题,基于高数值孔径物镜聚焦光场分布,研究了激光焦点在光子芯片垂直端面不同x方向偏移距离处的光强分布特征。首先,给出了高数值孔径物镜聚焦系统中焦点附近光场分布的解析表达式,以及线偏振光入射时的聚焦光场分量表达式。然后,通过给出的表达式进行数值模拟,研究了激光焦点在距离光子芯片垂直端面不同x方向偏移距离处的焦点光强分布,揭示了焦点光场受到干扰时的强度变化,并绘制出焦点光场强度变化曲线。该曲线与实验中观测到的光波导形状变化趋势相符。最后,基于焦点光强分布曲线,反向推导出了激光功率补偿系数曲线。并将其应用于光波导补偿加工实验中,经过功率补偿加工后,光波导宽度小于4μm的部分被成功补偿至4μm,而且形态变得更加笔直,缺陷得到有效修复。数值模拟计算和实验结果表明:该方法成功弥补了由激光功率不足引起的光波导形状缺陷,为光子芯片集成耦合领域的光波导加工制备提供了有效的解决途径。 展开更多

关键词 光波导 光子引线键合 高数值孔径 激光直写 光子芯片

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梯形内嵌多方孔模块发射药的打印制备及定容燃烧性能

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作者 吉小旺 凡文蕊 +3 位作者 李纯志 龙义强 周伟良 肖乐勤 《爆破器材》 CAS CSCD 北大核心 2024年第5期21-27,共7页

为了设计和制备弧厚小、燃烧时间短、渐增性好的新型发射药,以12.7 mm枪弹装药为对象,设计了梯形内嵌多方孔结构,采用直写成型工艺制备了外层弧厚不同、内嵌多方孔结构的梯形模块发射药。发射药长41 mm,内嵌方孔单边长为0.4 mm,内孔个数... 为了设计和制备弧厚小、燃烧时间短、渐增性好的新型发射药,以12.7 mm枪弹装药为对象,设计了梯形内嵌多方孔结构,采用直写成型工艺制备了外层弧厚不同、内嵌多方孔结构的梯形模块发射药。发射药长41 mm,内嵌方孔单边长为0.4 mm,内孔个数为3105。通过密闭爆发器试验,研究了模块发射药和制式药/模块发射药混合装药的定容燃烧性能。结果表明:打印发射药燃烧正常,在相对压力B>0.2后,外层弧厚为1.0 mm的模块发射药的动态燃烧活度相对外层弧厚为0.5 mm的下降较缓;当混合装药质量比为55时,分裂点后移,燃烧渐增性较好;打印发射药在爆发器内燃烧时间小于8 ms,与制式药燃烧时间相当,能满足小口径武器快速燃烧的要求。 展开更多

关键词 内嵌多方孔 模块发射药 直写打印 燃烧性能

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多自由度机械臂直写3D打印过程的可变角度参数影响研究 被引量：1

3

作者 冯立阳 杨文振 +4 位作者 商二威 张盟 陈彦秋 倪铭 刘禹 《材料科学与工艺》 CAS CSCD 北大核心 2024年第2期1-11,共11页

为解决传统三轴打印在曲面领域制备能力不足的瓶颈,克服阶梯效应等缺陷,本文设计研发了一种基于多自由度机械臂的直写式3D打印平台,并采用硅橡胶材料开展打印实验,系统研究了喷头打印角度对线条几何形状和多层线条成型效果的影响,最终... 为解决传统三轴打印在曲面领域制备能力不足的瓶颈,克服阶梯效应等缺陷,本文设计研发了一种基于多自由度机械臂的直写式3D打印平台,并采用硅橡胶材料开展打印实验,系统研究了喷头打印角度对线条几何形状和多层线条成型效果的影响,最终制备出高保形性的结构样品。研究表明:改变喷头引导角进行打印时,随着喷头引导角度的增大,硅泡沫线条宽度的一致性更高,且引导角大于0°时所打印的线条横截面形状规则,多层结构的成型效果良好,并可改善大跨距下的线条塌陷问题。本文实验结果揭示了打印高保形性硅泡沫的多角度工艺规律,与传统的竖直方向或法线方向相比,喷头引导角大于0°时打印的硅泡沫结构保形性更高,可为曲面传感器、共形天线等对保形性要求较高的应用场合提供借鉴指导。 展开更多

关键词 直墨水书写 机械臂3D打印 多角度工艺 共形制造

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硅基光子晶体板的光刻和反应离子刻蚀 被引量：7

4

作者 张磊 张晓玉 +4 位作者 张福甲 姚汉民 杜春雷 刘强 潘莉 《光电工程》 EI CAS CSCD 北大核心 2004年第2期1-3,7,共4页

用光刻和反应离子刻蚀的方法对硅材料光子晶体板的制作进行了研究。实验发现,与激光 直写曝光相比,光刻曝光更有利于胶上图形的陡直度。扫描电子显微镜测试表明,反应离子刻蚀后得到深3.3μm,晶格周期10.95μm,占空比50%的孔状光子晶体... 用光刻和反应离子刻蚀的方法对硅材料光子晶体板的制作进行了研究。实验发现,与激光 直写曝光相比,光刻曝光更有利于胶上图形的陡直度。扫描电子显微镜测试表明,反应离子刻蚀后得到深3.3μm,晶格周期10.95μm,占空比50%的孔状光子晶体板结构,孔的陡直度保持较好,基本满足设计要求。 展开更多

关键词 光子晶体 光刻 离子蚀刻 激光直写 扫描电子显微镜

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激光高分子聚合物纳米制造技术及应用进展(特邀) 被引量：3

5

作者 张琛 朱洁 +6 位作者 章裕 王凯歌 赵伟 杨亚平 冯晓强 陈浩伟 白晋涛 《光子学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2020年第11期126-143,共18页

激光高分子聚合物纳米制造技术是当前国际精密制造领域研究的热点技术.基于双光子、多光子非线性效应以及光激发-光抑制机制,激光制造技术打破了光学衍射极限的限制,能够实现纳米精度的三维立体复杂结构的无掩模快速制造,有力地为相关... 激光高分子聚合物纳米制造技术是当前国际精密制造领域研究的热点技术.基于双光子、多光子非线性效应以及光激发-光抑制机制,激光制造技术打破了光学衍射极限的限制,能够实现纳米精度的三维立体复杂结构的无掩模快速制造,有力地为相关领域的纳米结构制造需求提供了解决方案.本文简单回顾了激光高分子聚合物纳米制造技术的发展历程,详细阐述了激光技术实现纳米精度制造的原理及其相应的技术特点,介绍了其在微纳光学、光信息存储、仿生材料、生物医学诊疗等多个领域的新发展及应用情况,展望了激光高分子聚合物纳米制造技术未来面临的主要挑战. 展开更多

关键词 激光制造技术 高分子聚合物 双/多光子直写 双束激光超分辨直写 光聚合 功能纳米材料 衍射极限

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微笔-激光直写组合加工制备多电极阵列系统

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作者 曹宇 刘建国 曾晓雁 《浙江大学学报（工学版）》 EI CAS CSCD 北大核心 2012年第6期1004-1007,1033,共5页

针对传统的硅基微加工技术因依赖掩模光刻技术而柔性化程度低的不足,以石英玻璃为基底、金为微电极材料体系,利用微笔-激光直写组合加工技术制作了带有微区温控特性的多电极阵列系统.实验结果表明:金电极导体线宽44μm,膜厚12μm,平均... 针对传统的硅基微加工技术因依赖掩模光刻技术而柔性化程度低的不足,以石英玻璃为基底、金为微电极材料体系,利用微笔-激光直写组合加工技术制作了带有微区温控特性的多电极阵列系统.实验结果表明:金电极导体线宽44μm,膜厚12μm,平均电阻率1.2×10-6Ω.cm,电极阻抗随频率的升高而降低,在低频时表现为容抗特性,具有较好的阻抗重复精度;用于微区温控的环形加热电阻在15～28V,通电电压对微区加热温度的关系具有较好的线性控制能力,环形热敏电阻在15.0～80.0℃范围内的电阻温度系数值为2 805×10-6/℃,温度响应性能满足应用要求. 展开更多

关键词 多电极阵列 微笔 激光 直写 电子浆料

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基于飞秒激光的高速双光子刻写技术 被引量：9

7

作者 杨顺华 丁晨良 +4 位作者 朱大钊 杨臻垚 刘勇 匡翠方 刘旭 《光电工程》 CAS CSCD 北大核心 2023年第3期34-55,共22页

基于飞秒激光的双光子聚合(two-photon polymerization,TPP)加工技术一直是三维微纳加工技术中的研究热点。随着生命科学、材料工程、微纳光学等领域对复杂、大面积微型三维器件制备需求的提升,TPP加工效率不足的问题日益严重,加工时间... 基于飞秒激光的双光子聚合(two-photon polymerization,TPP)加工技术一直是三维微纳加工技术中的研究热点。随着生命科学、材料工程、微纳光学等领域对复杂、大面积微型三维器件制备需求的提升,TPP加工效率不足的问题日益严重,加工时间过长不仅造成加工结构的不稳定,更是严重阻碍这些重要三维器件的进一步推广应用。本文以TPP加工效率提升方面的研究工作为主线,分别从单光束刻写、并行多光束刻写、面曝光和体曝光四个方式进行总结与对比,阐述相应的光学系统设计、刻写策略、刻写精度与通量等方面的研究情况,总结各种技术的优势与劣势,同时展望未来发展趋势。 展开更多

关键词 飞秒激光直写 双光子光刻 单光束扫描 多焦点并行 面曝光 体曝光

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离散时空直接建模思想及其在模拟多尺度输运中的应用 被引量：8

8

作者 刘畅 徐昆 《空气动力学学报》 CSCD 北大核心 2020年第2期197-216,共20页

统一气体动理学格式是基于离散空间直接建模的思想构建的多尺度数值格式。本文对统一气体动理学格式近十年的发展进行总结,并对未来的发展方向进行展望。统一气体动理学格式的建模思路突破了传统偏微分方程数值离散求解的制约,回归物理... 统一气体动理学格式是基于离散空间直接建模的思想构建的多尺度数值格式。本文对统一气体动理学格式近十年的发展进行总结,并对未来的发展方向进行展望。统一气体动理学格式的建模思路突破了传统偏微分方程数值离散求解的制约,回归物理建模的出发点,基于守恒定律在离散时空有限尺度的控制体上进行建模,利用网格界面处的动理学方程时间演化解构建数值通量,从而构造出有限控制体上取决于网格尺度和时间步长的气体动力学控制方程。统一气体动理学格式建模有两个关键点:一是宏观守恒量与微观分布函数耦合演化,二是通过界面处的多尺度时间演化解构建数值通量。统一气体动理学格式是一种多尺度数值格式,根据网格努森数能够准确捕捉从稀薄到连续不同流域的流体物理。从某种意义上说气体动理学格式提供了有效的随不同网格努森数变化的连续性方程,即连续流的纳维-斯托克斯(N-S)方程和稀薄流的波尔兹曼(Boltzmann)是统一气体动理学格式在网格努森数很小和很大情况小逼近的两个极限方程。对于连续流的黏性边界层问题的捕捉,统一动理学格式不要求网格尺度小于粒子平均自由程。统一气体动理学格式成功应用于多尺度气体输运,等离子体输运,中子、光子输运,以及气固离散两相流等领域的数值模拟,在计算精度和计算效率上都体现出明显优势。尤其对于等离子体的输运计算,统一气体动理学格式提供了一个在连续变化尺度上的模拟方法,包括从求解电子、离子的自由输运的Vlasov动理学方程到连续流域内的双流体方程以及磁流体方程。本文总结了统一气体动理学格式的建模思想,数值性质,以及格式在不同领域的应用。 展开更多

关键词 直接建模方法 统一气体动理学格式 等离子体 离散两相流 辐射输运

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初始振动态对氢分子离子电离通道的影响 被引量：6

9

作者 王雁君 苗向阳 《原子与分子物理学报》 CAS CSCD 北大核心 2015年第5期723-727,共5页

通过数值求解非Born-Oppenheimer(BO)近似条件下的一维含时薛定谔方程,理论模拟了H+2在不同核初始振动态条件下(v=0到v=7)的库仑爆炸核初始动能释放谱.模拟结果表明:强激光场中氢分子离子的电离通道主要包括直接多光子电离、电荷共振增... 通过数值求解非Born-Oppenheimer(BO)近似条件下的一维含时薛定谔方程,理论模拟了H+2在不同核初始振动态条件下(v=0到v=7)的库仑爆炸核初始动能释放谱.模拟结果表明:强激光场中氢分子离子的电离通道主要包括直接多光子电离、电荷共振增强电离及有中间过程的电荷共振增强电离,并且可以通过选取不同的初始振动态实现对氢分子离子电离通道的控制. 展开更多

关键词 库仑爆炸核初始动能释放谱 非Born-Oppenheimer近似 直接多光子电离 电荷共振增强电离

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直写3D打印GNPs-MWCNT导电聚合物复合材料的制备及性能 被引量：6

10

作者 陈小军 胡翠雯 +5 位作者 崔子怡 莫德云 连海山 江树镇 弓满锋 罗毅辉 《机械工程材料》 CAS CSCD 北大核心 2020年第11期83-91,共9页

以石墨烯纳米片(GNPs)和多壁碳纳米管(MWCNT)为导电填料,以聚氧化乙烯(PEO)聚合物为基体制备得到复合材料薄膜,研究了不同GNPs/MWCNT填充量及配比对复合材料形貌、透光率、导电性和压阻特性的影响。结果表明:随GNPs/MWCNT填充量增加,复... 以石墨烯纳米片(GNPs)和多壁碳纳米管(MWCNT)为导电填料,以聚氧化乙烯(PEO)聚合物为基体制备得到复合材料薄膜,研究了不同GNPs/MWCNT填充量及配比对复合材料形貌、透光率、导电性和压阻特性的影响。结果表明:随GNPs/MWCNT填充量增加,复合材料表面包覆的PEO聚合物减少,导电填料连通性能增强;填充GNPs/MWCNT后,复合材料透光率降至50%以下,填料质量分数和配比变化对透光性的影响不大;随GNPs/MWCNT填充量和配比增加,复合材料导电性能显著提升;当GNPs/MWCNT填充质量分数为10%、配比(质量比)为1…1时,复合材料压敏性能最优,且其前驱体溶液稳定性较好,连续打印能力优良,能够进行大面积喷印制造。 展开更多

关键词 柔性压力传感器 复合材料 石墨烯纳米片 多壁碳纳米管 直写3D打印 压阻特性

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基于多材料3D打印技术的RFID天线快速制造 被引量：3

11

作者 官俊 丁医华 +3 位作者 葛青涛 赵帅 陆杨 张婕 《工程设计学报》 CSCD 北大核心 2023年第3期288-296,共9页

为了保护RFID(radio frequency identification,射频识别)天线,避免其接触外部环境而氧化、腐蚀,以及为了提高产品的防伪性、一体性与美观性,需要将RFID天线放置在产品结构表面或产品内部。为了快速制造这类产品,搭建了一台集成熔融沉... 为了保护RFID(radio frequency identification,射频识别)天线,避免其接触外部环境而氧化、腐蚀,以及为了提高产品的防伪性、一体性与美观性,需要将RFID天线放置在产品结构表面或产品内部。为了快速制造这类产品,搭建了一台集成熔融沉积成形(fused deposition modeling,FDM)和直写成形(direct ink writing,DIW)这2种3D打印技术的多材料3D打印机,其可打印面积为220 mm×190 mm。通过ANSYS HFSS仿真软件分析了天线结构与基板结构对RFID天线辐射性能的影响;然后,选取4种RFID天线作为3D打印对象,使用导电银浆和聚乳酸(polylactic acid,PLA)分别作为天线和基板的打印材料,并对天线打印件回波损耗的实测曲线与仿真曲线进行比较。结果显示,4种RFID天线的谐振频率相对于其设计频率915 MHz均向低频方向发生了约185 MHz的偏移。根据天线打印件回波损耗的测量结果,进一步优化天线模型,并打印了一款基板厚度为3 mm、天线臂长为55 mm的内嵌式RFID天线,其满足谐振频率为915 MHz且-10 dB下带宽大于150 MHz的设计要求。研究结果验证了利用多材料3D打印技术一体化打印RFID天线及产品本体的可行性,为RFID天线的快速制造提供了参考,该工艺具有广阔的应用前景。 展开更多

关键词 多材料 射频识别天线 熔融沉积成形 直写成形 快速制造

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基于DIW的“互锁”型层状钛基复合材料成型及其力学性能

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作者 顾宇佳 王匀 +4 位作者 潘帅兴 于超 王永亮 刘宏 李瑞涛 《材料工程》 EI CAS CSCD 北大核心 2023年第10期188-196,共9页

采用浆料直写打印(direct ink writing,DIW)技术对0.8%(体积分数,下同)BNNSs/TC4浆料和TC4浆料进行双材料互嵌打印,构建层间“互锁”界面。结合DIW和快速热压烧结(fast hot pressed sintering,FHPS)技术得到纳米TiB增强的层间“互锁”... 采用浆料直写打印(direct ink writing,DIW)技术对0.8%(体积分数,下同)BNNSs/TC4浆料和TC4浆料进行双材料互嵌打印,构建层间“互锁”界面。结合DIW和快速热压烧结(fast hot pressed sintering,FHPS)技术得到纳米TiB增强的层间“互锁”型致密层状TC4-TiB/TC4复合材料,并对其力学性能进行研究。结果表明:烧结后成功保留了层间“互锁”结构;利用DIW制备的层间“互锁”型层状TC4-TiB/TC4复合材料与未作构型的增强相均匀分布的0.4%TiB/TC4复合材料相比,强度提升了9.1%,达到1206 MPa,但韧性并未下降。分析发现,“互锁”的层间界面使裂纹发生极大的偏转,阻碍裂纹扩展,提升整体材料的韧性,为成型复杂强韧复合材料构件提供了思路。 展开更多

关键词 层状钛基复合材料 浆料直写打印 多材料打印 非均匀分布 互锁结构

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基于CNT/LIG复合电极的高灵敏非对称压力传感器

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作者 倪卓雅 朱逸云 +1 位作者 王昊宇 赵江 《半导体技术》 CAS 北大核心 2023年第9期741-746,共6页

采用激光直写技术一步制备了多壁碳纳米管嵌入激光诱导石墨烯(CNT/LIG)的图案化复合电极,并将其组装成柔性非对称压力传感器。CNT/LIG阻敏复合材料具有三维交联结构,测试结果表明这种独特的微观结构赋予了CNT/LIG非对称压力传感器高的... 采用激光直写技术一步制备了多壁碳纳米管嵌入激光诱导石墨烯(CNT/LIG)的图案化复合电极,并将其组装成柔性非对称压力传感器。CNT/LIG阻敏复合材料具有三维交联结构,测试结果表明这种独特的微观结构赋予了CNT/LIG非对称压力传感器高的灵敏度(2.17 kPa^(-1))、超低的检测下限(约1.8 Pa)、快的响应/恢复时间(120 ms/130 ms)和显著的重复性等优异特性。应用验证显示,该高性能CNT/LIG非对称压力传感器可以实时准确地监测人体的各种细微运动,如呼吸、声音振动、手指运动、脉搏等,在人机互动、电子皮肤、健康监测等众多领域具有重要应用价值。 展开更多

关键词 激光诱导石墨烯(LIG) 多壁碳纳米管(CNT) 激光直写 非对称 压力传感器

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