摘要：为了满足半导体激光器能量均匀化的应用需求,基于ZEMAX光学设计软件设计了一套光束整形匀光系统。采用非球面镜与倒置柱面镜望远系统的透镜组合对单模半导体激光器进行准直,得到近似高斯圆光斑;在推导了基模高斯强度分布的匀光投影半径的基础上,利用ZEMAX优化得到两个非球面镜组成的匀光透镜组,在一定范围内可获得能量均匀度达96%以上的圆光斑。同时,实现了一个大功率半导体激光器光纤耦合模块的能量匀化设计,满足对能量匀化要求较高的应用。结果表明,该研究为半导体激光器能量均匀化的应用提供了有效方法。

摘要：针对传统工业视觉检测系统控制终端软件存在耦合性高、扩展能力差、实时性不强的缺点,给出了一种运行在嵌入式Linux系统上的控制终端软件设计方案。该方案利用分层模型思想和中间件技术对传统MVC模式进行改进,进一步降低软件耦合;采用线程池技术处理不同设备的交互请求,通过支持向量回归(SVR)算法对请求完成时间进行预测估算,并基于预测结果动态确定线程优先级。实验结果表明,所设计的控制终端软件耦合程度低,实时性强,请求超时发生率仅为1.74%。

摘要：通过合理的合成路线与微观结构设计,开发具有高比容量和柔性的钠离子电池负极材料,是当前的难点。采用静电纺丝制备自支撑碳纳米纤维膜,利用不同浓度的硼酸铵溶液对纤维膜进行改性,研究了浸渍溶液浓度和热处理温度对碳纳米纤维膜相组成、微观形貌及储钠性能的影响。结果表明:低浓度硼酸铵溶液改性并未改变纤维膜三维相互交错的空间结构,但纤维膜表面粗糙程度增加,使改性后的碳纳米纤维缺陷和活性点位增多并减小了碳层间距。采用0.02mol/L硼酸铵溶液浸渍改性和600℃热处理后得到的碳纳米纤维膜作为钠离子电池自支撑负极时,可获得最优的储钠性能。在100mA/g电流密度下,该电池初始充比容量为354.7mAh/g,循环100周后电池的可逆充放电比容量为316.8mAh/g,表现出优异的储钠性能。

摘要：采用SCAPS-1D软件建立了CZTS(Cu2ZnSnS4)薄膜电池模型,并对其输出特性进行了数值模拟,分别研究了CZTS吸收层厚度、载流子浓度和禁带宽度对CZTS薄膜电池的影响。结果表明较薄的CZTS吸收层即可满足对光谱吸收需要。载流子浓度NA的增加可以提高开路电压,但会造成短路电流减小,所以载流子浓度也是太阳电池设计中需要平衡的问题之一。最后采用成分分级方法,通过改变Se/(Se+S)比例来研究不同禁带宽度下的CZT(S,Se)(Cu2ZnSn(S,Se)4)电池性能。结果发现当Se/(Se+S)=0.3,即Eg=1.32eV时电池效率达到最高21.1%。

摘要：为实现不等壁厚复杂零件的激光增材制造,设计开发了一种基于自适应镜的可变圆光斑激光熔覆光学系统。系统由反射式抛物准直镜、反射式自适应镜和反射式抛物聚焦镜等组成。通过气压比例阀调节自适应镜腔内气压,改变自适应镜表面曲率半径,使光束以不同程度的会聚角或发散角入射到反射式抛物聚焦镜,从而改变作用在工件表面的激光光斑大小。建立了基于自适应镜变斑光学系统的物理模型,通过Matlab和Zemax软件仿真分析了自适应镜焦距的变化范围、反射式抛物准直镜与反射式抛物聚焦镜的焦距和位置,以及光纤激光光源参数等对系统变斑特性的影响。采用6 kW光纤激光器,按照变光斑、变功率、等速度、等功率密度的方案进行激光熔覆工艺实验,实现了壁厚由3 mm渐变到8 mm的椭圆形工件的激光熔覆增材制造。

摘要：针对3 kW 半导体激光器应用于机器人表面改性系统，聚焦光斑不均匀问题，提出了一种采用菲涅耳透镜对面阵高功率半导体激光器输出光斑进行聚焦匀化的方法，设计出尺寸为10 mm×2 mm 的均匀矩形光斑。利用Zemax 和Matlab 软件进行仿真分析，研究了菲涅耳透镜楞距和入射光发散角对聚焦系统焦斑均匀性的影响。结果表明，当菲涅耳透镜楞距在1 mm 以内时，焦斑均匀性最佳约为94.90%。随着楞距的继续增大，输出光斑均匀性会逐渐降低。当楞距增大到2.5 mm 后，光斑的均匀性不再随楞距的增大而变化，基本稳定在93.85%左右。焦斑的均匀性会随着发散角的增大有所提高，但是发散角太大会使聚焦难度增加，而且光斑均匀性也随之劣化。当菲涅耳透镜楞距为1 mm，入射光发散角在12.5~20 mrad范围内时，焦斑均匀性最好约为95.22%。

摘要：实现波导与光纤的耦合是各种集成光学器件从实验室走向实用的关键,耦合效率的高低直接影响到各种集成光学器件的性能,也是光纤通信和集成光学等领域必须解决的问题。其中,在光纤和波导是理想准直的条件下,模场失配损耗是影响波导与光纤耦合效率的最主要因素。综述了国内外几种典型的通过降低模场失配损耗来提高耦合效率的方法,具体包括楔形耦合器、棱镜耦合器和光栅耦合器,并对它们的特点做了总结和比较。结果表明,在提高耦合效率方面,制作相对简单的反向楔形耦合器具有绝对的优势,在光纤通信和集成光学领域中应用价值较高。

摘要：自旋轨道矩为设计新型自旋电子存储和逻辑器件提供了物理基础,而实现零磁场自旋轨道矩操控磁矩翻转是此类自旋电子器件应用的物理基础.本工作在钇铁石榴石(Yttrium Iron Garnet,YIG)磁性绝缘薄膜层上生长了Ta/CoTb/Pt亚铁磁性多层膜,利用YIG磁性绝缘层对具有垂直磁各向异性的CoTb薄膜施加磁偶极相互作用场,再辅以Ta和Pt层中叠加的自旋轨道矩,实现零外场下对CoTb磁矩的操控和翻转.实验上通过反常霍尔效应及反常霍尔电阻测量脉冲电流诱导的磁化翻转行为,并在磁光克尔显微镜下观察到了脉冲电流驱动的磁畴壁运动特征,发现对于YIG/Ta/CoTb/Pt器件,由于受到底层YIG的影响,亚铁磁CoTb的磁畴以条纹状特征进行运动和完成磁化翻转,这与Si/Ta/CoTb/Pt薄膜磁化翻转特性存在显著区别.本文对于自旋电子低功耗器件尤其是全电学驱动的自旋轨道矩器件的研究,具有参考意义和潜在应用价值.

摘要：介绍了一款应用于无线收发系统的12 bit 200 MS/s的A/D转换器(ADC)。流水线型模数转换器是从中频采样到高频采样并且具有高精度的典型结构,多个流水线型模数转换器利用时间交织技术合并成一个模数转换器的构想则是复杂结构和能量利用率之间的折中选择。采用了时间交织、流水线和运算放大器共享等技术,既提高了速度和精度,也节省了功耗。同时为了减小时序失配对时间交织流水线ADC性能的影响,提出了一种对时序扭曲不敏感的采样保持电路。采用SMIC0.13μm CMOS工艺进行了电路设计,核心电路面积为1.6 mm×1.3 mm。测试结果表明,在采样速率为200 MS/s、模拟输入信号频率为1 MHz时,无杂散动态范围(SFDR)可以达到67.8 d B,信噪失真比(SNDR)为55.7 d B,ADC的品质因子(Fo M)为1.07 p J/conv.,而功耗为107 m W。

摘要：以岩土工程边坡数值模拟仿真可视化为研究对象,分析、研究了数字高程模型(DEM)和样条函数。将非均匀B样条曲面拟合和准均匀B样条小波多尺度分解结合起来,实现多尺度DEM地形建模方法,设计了相应的算法。实验结果表明,其建模造型效果逼真,多尺度分辨率明显,是一种高效实用的建模方法。