摘要：锥形半导体激光器具有高亮度、高光束质量等特点。通过借助数值模拟仿真软件Lastip,优化设计了976 nm锥形半导体激光器结构。在低光限制因子Г条件下,确定了In Ga As/Al Ga As量子阱厚度及非对称波导厚度比值关键参数,并分析了主振荡器的注入光功率和耦合进锥形区的基侧模衍射分布特性。研究结果表明:与传统的单量子阱器件结构相比,当光限制因子Г相同均为2%时,在工作电流为3 A条件下,优化设计的非对称双量子阱结构主振荡器的基侧模分布更为集中。其注入光功率由2.76 W提升至3.67 W,同时耦合进锥形区的基侧模衍射分布更为均匀,并具有稳定的电光转换效率。

摘要：提出了一种高电光转换效率的新型复合波导半导体激光器结构(Composite Waveguide LD,CWG LD)。该器件结构高的电光转换效率得益于其所采用的Al组分阶梯分布AlxGa1-xAs波导层。通过优化设计波导层电阻率分布及能带分布,CWG LD结构在保证输出光功率的同时,可以有效地降低器件串联电阻并提高电光转换效率。结合理论分析及计算机数值仿真软件,分析了复合波导提升器件电光转换效率的机理。经优化,在激光器条宽为6μm、腔长为1 000μm的情况下,波导层阶梯数为1时CWG LD结构可以获得最大的电光转换效率。研究结果表明:在注入电流为900 m A时,CWG LD结构的串联电阻由常规波导器件结构的3.51Ω降低为2.67Ω,电光转换效率由54.7%提升至69.5%。

摘要：在太赫兹厚度无损检测中,针对薄涂层上、下表面回波不可分的问题,测定频率为0.2~7 THz的普通面漆涂层的光学参数,根据其在频率为0.2~2 THz时的光谱特性,采用折射率常数模型和消光系数常数模型建立了反射式太赫兹波传播仿真模型。将仿真波形与实际太赫兹检测波形的差值方程组作为目标函数,提出最小二乘厚度优化方法,同时引入太赫兹发射器与样品间的距离参数对目标函数进行优化。设计具有不同阶梯厚度的面漆涂层样件进行无损检测厚度成像实验。实验结果表明:所提方法对定量无损检测精度有显著提高效果,对面漆涂层来说,厚度检测精度达到了7.9μm,相较于现有方法提升了2个数量级;距离参数的引入实现了对检测过程中太赫兹发射器与样品间距离分布的可视化分析。

摘要：为了提高超辐射发光二级管的光谱宽度和出光功率,设计了外延片有源区非均匀阱宽三量子阱结构和波导区非对称大光腔结构。在器件结构设计方面,利用增益钳制理论提出了器件新结构,设计了多波长增益钳制系统;在器件制备方面,采用纳米压印技术在器件脊形台面上制作了多波长表面分布式反馈钳制系统纳米柱。制备的器件泵浦区脊形条长350μm,吸收区长250μm,台宽5μm,台高1μm,在工作电流为160 m A时,室温连续输出功率14.63 m W,中心波长848.7 nm,半峰宽22 nm.这种新结构设计增益了器件非中心波长,抑制了中心波长法布里-珀罗振荡,同时实现了器件中心波长法布里-珀罗增益钳制。

摘要：为解决太阳直接辐射测量过程中跟踪装置导致的全年测量均匀性难以保证的关键问题、实现无需跟踪的太阳直接辐射全季全纬度均匀测量,提出了一种用于太阳直接辐射测量的自由曲面反射镜优化设计方法。分析了全球太阳直接辐射角度变化规律,建立了自由曲面反射镜初始结构模型;构建了时空尺度下辐照度均匀性(RFUS)评价函数,建立了二分进化与无余变长机制,提出了基于进化策略的自由曲面反射镜优化方法;以地球全纬度地区太阳直接辐射均匀测量为目标,迭代优化并仿真分析了染色体细分参量分别为3°,1°,0.5°,0.25°的4种代表性自由曲面反射镜面型。结果表明:染色体细分参量为0.25°时RFUS最优,为92.36%;搭建反射光斑中心位置及RFUS验证实验,所提方法得到的光斑中心最大直线距离约为1.5 mm,RFUS为90.34%,该方法可实现全时空太阳直接辐射均匀测量,为后续太阳辐射测量领域新产品和新应用提供理论基础和技术支持。

摘要：为了降低基于硅基液晶拼接的动态星模拟器背景杂散光,对传统的光学引擎进行优化,提出一种多偏振分光棱镜组合方式,并对其光机结构进行设计.阐述了光学引擎照明系统的设计方案,讨论了降低视场角、增强均匀性的方法.通过Tracepro对照明光学系统进行仿真,对照明光源设计方案的可行性进行了验证.实验结果表明:优化后的动态星模拟器杂散光辐照度降低了2.93倍.优化后的光学引擎有效地抑制了背景杂散光,并且增强了两片反射式硅基液晶对比度的一致性.

摘要：分析了煤炭带式输送机输送带表面与煤粉粘附现象,从生物体表自洁现象中得到启示,利用生物仿生学原理,提出改善输送带表面形貌以达到与煤粉脱附的目的。以荷叶表面结构形貌为原型,分析其微观结构形貌,运用相似工程学原理设计出一种具有凸包结构的输送带表面形貌,以达到有效脱附煤粉,并建立该结构的实体模型。

摘要：采用具有"负-正"形式的反远距结构作为初始结构,利用Q-type非球面设计了一款工作在可见光波段的电子内窥镜物镜(EEO)光学系统,其全视场为110°,焦距为1 mm,F数为3.3,最大通光孔径为3 mm,系统总长为7.89mm。该光学系统由6片透镜组成,包括两组双胶合透镜和一片两面均为Q-type非球面的镜片。设计结果表明,在奈奎斯特空间频率143lp/mm处的调制传递函数(MTF)高于0.4,接近衍射极限。为验证Q-type非球面在EEO系统设计中的优越性,在相同计算平台与结构参数下设计了一款包含幂级数(PS)非球面的EEO系统,对两者进行了分析比较。结果表明,Q-type非球面具有更强的系统像差校正能力,且有利于提高系统的优化设计效率;设计得到的Q-type非球面与其最接近球面之间的偏离量非常小,有利于提高非球面光学元件的加工效率与检测精度,降低成本;同时Q-type非球面EEO系统的装配敏感性更低,有利于提高系统的装配效率。

摘要：利用微环谐振器进行光速控制时,各参数对光脉冲传输的影响是不可忽略的,它除了导致光脉冲展宽,还引起脉冲的畸变。基于微环谐振器的传输特性,推导了单环谐振器的二阶色散和三阶色散表达式,针对无损耗/增益情形,分析了利用微环谐振器进行光速控制时,高阶色散和输入脉冲中心波长对输出脉冲畸变的影响,分析了损耗/增益对单环谐振器输出脉冲畸变的影响。结果表明,二阶色散导致脉冲展宽,三阶色散导致脉冲畸变,输入脉冲中心波长位置影响脉冲分裂谷底的深浅,而损耗和增益影响脉冲畸变情况。为利用微环谐振器实现光速控制的应用提供了设计优化依据。

摘要：为满足在各种谱线分布下对星敏感器探测能力的高准确度标定,提出了一种基于数字微镜器件的光谱可调星模拟器光源光学系统设计方法,以解决星模拟器与星敏感器观星色温不匹配对星敏感器光信号定标准确度产生的问题.首先,根据设计指标选取Czerny-Turner型光学系统为光源光学系统,对Czerny-Turner型光学系统的彗差和象散进行分析,选取消彗差的Czerny-Turner结构;其次利用MATLAB程序求解Czerny-Turner型光学系统初始结构并应用ZEMAX对其进行优化;最后对光学系统进行公差分析.公差分析结果表明,在400~1 100nm的工作谱段范围内,光学系统的光谱分辨率小于2nm,设计结果满足要求,有效降低了光谱不匹配带来的定标误差.