固体浸没透镜用于飞秒三维光存储研究

为进一步提高光存储密度，利用固体侵没透镜（SIL）与数值孔径为0.55的长工作距离物镜对飞秒激光脉冲进行聚焦，完成了PMMA及石英介质上的存储实验,并对聚焦物镜焦点与SIL底面离焦时的介质内焦点位置和系统的数值孔径进行了模拟。实验结果表明：当聚焦物镜焦点与SIL底面适当离焦时，实际聚焦在介质内的焦点深度不断加深，且系统的有效数值孔径不断增大。利用这一结果，在距PMMA表面20μm的地方得到了点间距1μm，层间距2.5μm的6层空间点阵；在距石英介质表面15μm的地方获得了点间距为0.6μm，层间距为2.5μm的5层空间点阵，其存储密度可达1.1×1012bits/cm3。     

FDTD方法对固体浸没透镜的光场分析

采用二维时域有限差分(2D-FDTD)方法研究了高斯光束通过固体浸没透镜(SIL)的光场分布特性.模拟结果表明,SIL的折射率越大,底面出射的光斑越小,但随离底面距离的增大光束很快展宽;当只有入射角大于全反射临界角、具有高空间频率的部分高斯光束聚焦到SIL底面金属膜中心的微孔时,针对不同直径的微孔,模拟了出射光场的分布,发现微孔直径在某一特定值时,出射光斑半径在距SIL底面近半个波长范围内无明显改变,该结果为增大SIL和存储介质间距的方案提供了理论依据.     

利用截头圆锥形仿生蛾眼结构提高LED光提取效率

为提高发光二极管(LED)光提取效率,根据等效介质理论在LED钝化层(SiNx)表面设计并制作了一种截头圆锥形微结构阵列。通过模拟重点分析了微结构的底面占空比、底面直径、高度和倾角对提高LED光提取效率的影响,得出微结构的底面占空比为0.55、底面半径为220nm、高度为245nm、侧面倾角为70°时器件的光提取效率最优,是无表面微结构器件的4.85倍。采用纳米球刻蚀技术在LED钝化层表面制备该亚波长纳米结构,并与无表面微结构的LED芯片进行电致发光对比测试。结果表明,制作有微结构的样品在20 mA和150 mA工作电流下的发光效率是无微结构参考样品的4.41倍和4.36倍,计算结果与实验结果比较一致,说明在LED钝化层制作该结构可有效提高光提取效率。     

用于双层存储的SIL近场分析

固体浸没透镜 (SIL)用于光存储光学系统增大了光学头物镜的数值孔径 ,利用近场倏逝波读写 ,减小了光斑的直径 ,提高了存储密度。文中建议 :(1)将半球SIL分割成两部分 ,其中一部分由存储媒质的保护层充当 ,避免直接污染记录层 ;(2 )在半球SIL单层读写的基础上 ,再将第一层记录媒质作为SIL的一部分形成超半球齐明SIL ,以实现双层存储。并对此时的近场进行了解析分折     

电磁波在非均匀磁化的等离子体鞘套中传输特性研究

采用流场模拟软件模拟了十一组分RAM-II飞行器表面等离子体鞘套的分布,提取了四个典型飞行高度、飞行状态下的等离子体鞘套的分布信息.然后根据RAM-II飞行器等离子体鞘套数据,利用计算色散介质的Z变换FDTD方法主要计算了电磁波在四个不同高度处等离子体鞘套中的功率反射系数和功率透射系数.此外,根据目前可以做出的磁场强度的大小,对四个不同高度下的非均匀等离子体鞘套层按距飞行器表面的距离进行相应的非均匀磁化.由于左旋极化波和右旋极化波在磁化等离子体中的传输特性不同,最后对比了左旋极化波、右旋极化波在非磁化和磁化情况下的传输特性,对飞行器导航通信磁窗天线的设计给出建议.     

基于同轴转臂的角分辨光谱测量系统

设计实现了基于同轴转臂的角分辨光谱测量系统,适用于对表面等离激元结构进行角分辨镜面反射光谱表征。以激发转臂与收集转臂绕样品台表面回转实现定向入射与收集;利用标准圆棒约束两转臂回转轴承同心,并允许转臂与电动转盘径向相对移动以保证两转臂沿同轴转动,进而确保角分辨光谱的角度信息准确;利用反向传播神经网络算法对光栅分光光谱仪进行标定,确保光谱信息准确。系统可分辨高度角范围为7.9°~89°,最小角度分辨率为0.1°。通过该系统对金表面一维周期光栅、金表面二维周期纳米结构等样品在不同介质环境、不同高度角与不同方位角下进行镜面反射谱采集实验,完成了对上述表面等离激元结构可靠的角分辨光谱表征。     

注点计时器

注点计时器是使注射器射出的钢笔水,对准装在电动机轴上转盘的小孔,由于转盘高速稳定地转动,使细水柱变成小点从孔中射出,注在与转盘平面靠近而运动的纸带上(或明胶     

半球形固体浸没透镜显微系统的透射光场研究

应用高数值孔径系统的矢量衍射理论研究了半球形固体浸没透镜(SIL)球面表面的反射对SIL系统透射场的影响.研究结果表明,半球形SIL球面表面的反射对SIL显微系统的透射光强产生很大的影响.然而,这种反射不改变半球形SIL显微系统的分辨率.SIL球面介质界面材料的折射率失配越大,透射光强减小越多.在SIL的球面表面涂上减反膜或者在物镜和SIL之间填充折射率较大（但比SIL的折射率小）的介质可以提高系统的透射光强.     

基于导波驱动相变材料超构表面的基波及二次谐波聚焦

利用超构表面优异的波前调控能力将片上光子集成电路对光场的操控拓展至自由空间是当前一项重要课题.本文采用传输相位方法设计了一种基于波导模式激发的内嵌式超构表面,其相位分布同时满足导模的基频以及二倍频的聚焦.在此基础上,将内嵌式材料限定为相变材料,结合其在不同相态时的折射率差异,通过仿真手段实现了两种相态下分别针对于基波和二次谐波的聚焦.在基波(或二次谐波)实现高质量聚焦时,焦点处二次谐波(或基波)的成分得到了很大程度上的抑制,更有利于后续完全滤波.进一步地,通过在波导层底面嵌入与顶面完全相同的超构表面,并横向错开半个周期,最终将关于基波聚焦和二次谐波聚焦的器件效率提升为原先单阵列情形的2.2倍和3.7倍.本文的研究为导波驱动(或激发)超构表面的线性及非线性多功能复合调控提供了一种新的可能途径.     

ZnO薄膜原子力显微镜图像的多重分形谱

用原子力显微镜测定了Si衬底,未退火和退火ZnO薄膜的表面形貌,为了获得AFM图像的多重分形谱,比较了5种计算局域高度分布概率的方法(相对平均高度的方差、相对平均高度的绝对偏离、以粗糙表面最低点为基准面、以一定深度为基准面和以薄膜平均底面为基准面).发现前三种方法在小概率的子集起主要作用时不能很好地满足标度不变性,后两种方法则能很好地满足标度不变性,其范围可达三个数量级,并且可以对不同样品进行定量的比较. 关键词：     

Engineering issue study of triple harmonic method for in situ flying height analysis

In situ flying height testing technology is becoming more and more important in slider–disk interaction analysis and manufacturing quality control of disk drives and head-related components. Triple harmonic method is a quite promising choice for in situ flying height analysis, compared with other in situ methods reported up to now. This paper reports results of investigations on engineering issues of applying triple harmonic method for in situ flying height analysis. The paper reports results of analysis on the effects of various testing conditions on flying height testing repeatability and accuracy. Results suggest that working at reasonable high channel density and working on the ratio between third and first harmonics will be an advantage in terms of both flying height testing sensitivity and testing repeatability. Comparing with media thickness effect, the gap-length variation among different heads will be important if it is to study flying height difference among different heads and the testing is at high channel density. Also, it is suggested to work at AC erased track, in order to reduce the non-linearity caused by hard transition.     

一种全帧型CCD航空相机像移补偿方法

提出一种全帧型CCD航空相机像移补偿的实现方法.应用全帧型CCD在机械快门不关闭的情况下连续曝光的特点,并根据不同的速高比控制暂停脉冲的个数和宽度,控制了CCD垂直转移的速度,使CCD在曝光的同时进行转移和读出,实现了全帧型CCD航空数码相机航向方向的像移补偿.实验数据表明：该方法能够实现全帧型CCD像移补偿的功能.     

Squeal and chatter phenomena generated in a mountain bike disc brake

This paper examines squeal and chatter phenomena generated experimentally in mountain bike disc brakes. There are two kinds of frictional self-excited vibrations in the bike disc brakes, called squeal with frequency of 1 kHz and chatter with frequency of 500 Hz. In order to reproduce the squeal and chatter, a bench test apparatus using an actual bike was set up to determine the associated frequency characteristics experimentally. The results show the frequencies to be independent of pad temperature and disc rotating speed. Squeal is shown to be in-plane vibration in the direction of the disc surface which is caused by the frictional characteristics having negative slope with respect to the relative velocity in the vibrating system, which includes brake unit, spokes and hub. Chatter is generated within a limited high temperature region. Again, it is frictional vibration in which the squeal and out-of-plane vibration of the disc due to Coulomb friction combine through the internal resonance relation between in-plane and out-of-plane nonlinear vibration caused by the temperature increase of the disc during braking.     

基于旋转式反射镜的飞行视觉系统设计

在MEMS麦克风贴片工艺中,真空吸嘴吸取MEMS芯片以后需要进行芯片位姿的精确校正。为实现高速高精度贴片功能,提出了一种基于旋转式反射镜的飞行视觉系统,该方案利用齿轮齿条将吸嘴的升降运动转化为反射镜的旋转运动,通过设计齿轮参数,实现反射镜不干涉吸嘴的拾放功能。当反射镜旋转到与水平位置夹角呈45°时,视觉系统可以获得MEMS芯片的静止的清晰图像,CCD相机采集一幅图像后,在贴片头飞行的过程中,控制系统完成MEMS芯片的位置和角度的校正。实验结果表明,该系统可以获取高质量MEMS芯片图像。该系统结构简单紧凑,成像无失真,不限制贴片头的运动轨迹,显著提高了MEMS芯片的贴片质量和贴片效率,可广泛地应用于贴片机系统中。     

Towards fly- and lubricant-contact recording

Reducing the spacing between the magnetic head and the magnetic media is of crucial importance in enabling future high-density magnetic data storage. The magnetic spacing has been reduced to a level that we have to explore new schemes for the further reduction of the spacing. This paper reports authors’ efforts towards fly- and lubricant-contact recording scheme. The targeted objective is to minimize the mean-plane spacing between the slider and disk surfaces and to allow the further reduction of the overcoat thickness. The slider will still fly over the disk surface. The read/write head part of the slider will be protruded to contact lubricant—to minimize the mean-plane mechanical spacing. The key factors for achieving such a mechanism include super-smooth slider and disk surfaces, advanced slider air-bearing design to significantly reduce flying height modulation caused by disk waviness and flatness, nano-actuator design, position feedback control scheme to control the contact depth, and so on. The preliminary experimental data confirm the feasibility of such a lubricant-contact scheme. The slider air-bearing design presented in this work also indicates the feasibility of high-performance slider design, which can well follow the disk waviness. A parameter, anti-modulation factor, is introduced for the evaluation of slider's performance in reducing flying height modulation caused by disk waviness.     

近场记录光盘的写入能量的研究

近场记录光盘是一种新的光盘记录技术,它有二个特点：（１）极高的记录密度;（２）很高的寻道速度。本文介绍了近场光盘技术的特性;提出了近场光盘记录技术中动态条件下读写中的写入能量地头盘间的能量传输问题进行了仿真计算。     

KDP光学零件超精密车削加工误差的频谱特性与控制

超精密车削技术适于加工KDP(磷酸二氢钾)等频率转换类型的强光光学零件,但车削表面存在明显的加工纹理,导致抗激光损伤阈值降低。以加工表面误差幅值及其频谱分布为对象,分析了KDP光学零件超精密车削的加工特征和误差形态,采用功率谱密度(PSD)评价方法研究了工艺参数与误差频谱的内在关系,结果表明:不同进给速度及主轴转速将使螺旋形刀痕的间距发生变化,进而影响KDP表面误差的频率成分;切削深度虽然对误差频谱影响很小,但会改变PSD的幅值;当主轴转速高于500 r/min、进给速度小于2 mm/min、切削深度小于2 μm时能够加工出rms值优于20 nm的KDP面形。在此基础上,以典型KDP光学零件加工为例,通过超精密补偿车削方法将低频误差的PSD控制在300 nm2·mm以内,中高频误差的PSD控制到国家点火装置(NIF)标准线以下,满足强光系统的工作要求。     

利用海洋环境噪声估计浅海海底表层声速

为提高反演效率,提出一种快速估计浅海海底表层声速的方法。根据噪声能流理论,垂直阵接收的海洋环境噪声数据能够用于无源提取海底反射损失,反射损失曲线中具有明显的临界角效应,从而接估计海底表层声速。以射线模型为基础,推导了噪声提取的反射损失与理论值之间的差异,并讨论实际阵列波束形成在不同角度和频率下的性能。考虑到非等声速环境下声线会发生弯曲,需对角度进行修正以提高方法的广泛适用性。不同频率的临界角与有效深度之间存在对应关系,黄海某海区数据处理结果表明,在临界角不变的有效深度内,海底表层可以视为等声速层,该海区海底表层0.5 m内声速估计结果为1547 m/s,与有源反演结果相近。