太赫兹金属双光栅超厚胶光刻工艺

介绍了制备某太赫兹频率真空辐射光栅的超厚胶光刻工艺,针对工艺中的难点(大厚度和高深宽比)展开了深入分析。实验分析了基片处理、涂胶、前烘、曝光、后烘、显影等工艺过程对光刻的影响,通过优化工艺参数,解决了胶膜脱落、开裂,不同胶层间的结合,光栅沟槽间的光刻胶残留等问题,成功制备了厚度为700 m、深宽比为14的侧壁陡直、表面平整的双光栅结构胶膜。     

全介质光栅在太赫兹波段的光调控特性

采用激光直写技术在100 μm厚的Si衬底上制备了全介质光栅结构, 利用近红外光抽运-太赫兹探测(near infrared pump-Terahertz probe)技术对该全介质光栅在THz波段的光谱响应及其光调控特性进行了测试, 最后结合电磁仿真结果, 对米谐振(Mie resonance)的形成机理和光调控机理进行了解释并对调控光作用下全介质光栅的电导率数值进行了估算. 研究结果表明: 在光栅与THz偏振垂直的情况下, 该全介质光栅在0-1.0 THz范围内有3个典型的米谐振峰且谐振模式各不相同; 随着调控光功率的增加, 3个谐振峰的谐振强度出现了不同程度的减弱, 其中第一个谐振峰的光调控幅度达到50%以上, 调控光作用下米谐振强度的减弱是由于光生载流子对入射THz波的吸收和散射导致了介质光栅内部感生电磁场减弱引起的. 上述工作对全介质超材料在THz波段的共振特性研究和相关光调控器件的研制具有重要参考价值.     

聚合物太赫兹光纤布喇格光栅

研究了一种基于聚合物太赫兹光纤的太赫兹光纤布喇格光栅.通过二氧化碳激光器或紫外激光器点对点加工聚合物太赫兹光纤,实现聚合物太赫兹光纤直径的周期性调制,从而实现太赫兹光纤布喇格光栅的周期性折射率调制.基于有限元方法和光纤布喇格光栅相关理论,考虑反射峰波长、反射率、带宽、光纤长度、光纤直径和光纤直径形状变化程度等因素,研究了太赫兹光纤布喇格光栅的特性.理论模拟表明,反射峰波长和光栅周期存在与传统光学波段光纤布喇格光栅不同的非线性关系.     

太赫兹量子阱光电探测器光栅耦合的模拟与优化

光栅耦合是量子阱光电探测器探测正入射电磁辐射的常用耦合方法,本文采用模式展开法研究了一维金属光栅太赫兹量子阱光电探测器中的电磁场分布,并给出了器件有源区中的平均光强.研究结果表明,若一维光栅的周期与太赫兹波在器件材料中的波长相当,并且根据器件结构选取合理的光栅占空比,可使器件中的平均光场最强,光栅的光耦合效率最高,从而提高器件的响应率.关键词：太赫兹量子阱光电探测器光栅     

太赫兹多波束调控反射编码超表面

已报道的大多数编码超表面仅利用相位或幅度编码进行电磁波调控,限制了太赫兹波调控灵活性.本文提出了一种反射超表面单元,通过相位编码构造超表面,在圆极化波入射下获得反射波束分裂和偏转功能,实现对圆极化波束的灵活调控;同一超表面单元结构利用幅度编码构造超表面在线极化太赫兹波入射下,实现空间成像功能.通过相位编码和幅度编码结合构造超表面,提高了对太赫兹波操控的灵活性,该编码超表面构造思路可以为太赫兹器件设计提供一种全新思路.     

太赫兹超分辨近场成像方法研究综述

受衍射极限的限制,传统太赫兹成像分辨率在毫米量级,无法满足目前前沿研究向微纳米尺度发展的主要趋势。高时空分辨率太赫兹成像技术成为当下太赫兹领域最重要的研究热点之一。近场太赫兹成像技术是实验中将太赫兹成像分辨率提升至微纳米量级的重要方法。介绍了近场太赫兹成像技术的基本原理,详述了多种近场太赫兹成像技术的发展历程与技术路线,从时空分辨能力、频谱分辨能力、成像质量、成像信噪比和适用场景等多个角度分析并总结了各种近场太赫兹成像技术的优势和不足。最后,讨论并展望了太赫兹超分辨成像未来的发展趋势。     

双尺度织构的激光光刻工艺

搭建了双光束激光干涉光刻系统和激光快速扫描系统。利用干涉光刻系统,实现了不同周期、不同深度、大面积的表面规则光栅织构的构筑。利用激光快速扫描器的二维扫描功能,通过控制激光功率和扫描速度,对曝光量和填充线条间距进行了优化。提出了两种双尺度复合织构的制备方法：一种是在激光快速扫描系统中对抗蚀剂表面分别进行x, y方向的扫描光刻,然后在干涉光刻系统中进行双光束干涉光刻;另一种是在激光干涉光刻系统中进行两次曝光,每次曝光的入射角不同。实验结果表明：这两种方法在制备双尺度复合织构方面具有快速、廉价、操作简易等优点。     

基于金属光栅的氨基酸溶液太赫兹光谱检测

基于太赫兹金属光栅谐振传输现象,利用金属光栅表面等离子体共振对周围介质敏感的特性,设计了一种由金属光栅、样品池和高阻硅基底组成的免标记生物传感器.利用这种传感器在太赫兹时域光谱下测量了苏氨酸和精氨酸溶液的太赫兹透射光谱.结果表明:苏氨酸和精氨酸的共振频率随着溶液浓度改变在0.6～0.75 THz之间出现频移,并且苏氨酸和精氨酸的混合样品的光谱并不是两者光谱的线性叠加.     

基于三层光栅结构的超宽带太赫兹吸收体

基于等效介质膜理论及多层减反膜原理设计了用于超宽带太赫兹吸收体的三层微结构光栅,光栅基质采用重掺硼硅材料.用有限时域差分法分析了光栅周期、光栅宽度和深度对太赫兹吸收体反射系数的影响.数值分析结果表明,在低于3THz波段,吸收率高于98%的带宽为1.3THz,吸收率高于95%的带宽达2.1THz.用严格耦合波理论对该三层光栅的高吸收现象进行理论分析,分析结果表明,光栅多级衍射的相互作用减少了入射面的反射率,增大了该吸收体的吸收率.进一步优化三层光栅微结构的参量,在0.6~6THz范围内实现了大于95%的太赫兹吸收.基于光栅结构的吸收体结构简单,易于设计与分析,可以应用于太赫兹成像与探测应用领域.     

光栅-液晶复合结构太赫兹移相器

随着太赫兹技术及其应用的快速发展,各类太赫兹控制器件需求也随之增加,作为太赫兹系统重要器件之一,太赫兹波移相器成为当前研究热点.已有移相器存在着尺寸较大、结构复杂、相移量较小等问题,为克服上述缺陷,提出一种光栅-液晶复合结构太赫兹移相器,该器件结构为石英、石墨烯、液晶盒、光栅结构、石墨烯和石英组成.通过改变石墨烯电极上...     

SUNIST低环径比托卡马克的供电系统

介绍了SUNIST低环径比托卡马克的纵向场线圈、欧姆加热场线圈和平衡场线圈的电学参数。所用电容器组储能系统采用电容换流式准恒流充电回路。测量了这三组线圈中的放电电流,并将测量结果与回路计算结果作了比较。     

D-~3He商用堆工作物理参数的空间分析

由于D-~3He聚变堆不要求厚的包层和大的内侧空间,中子壁负载小得多,第一壁几乎是永久性的,维修更换问题减轻。采用低径比有利于电流驱动和较大的等离子体变形和好的垂直稳定性,以便得到大的等离子体电流,因而得到高的β和好的约束。本文从目前普遍采用的堆芯等离子体物理规律为基础,编制了DHE3TOK程序。研究了以D-~3He为燃料,低径比A=2.5工作在第一稳定区的商用堆特点。对它的工作物理参数空间范围进行广泛调查的基础上,提出了需要研究和发展的关键工程技术问题。     

The spectral combination characteristic of grating and the bi-grating diffraction imaging effect

This paper reports on a new property of grating, namely spectral combination, and on bi-grating diffraction imaging that is based on spectral combination. The spectral combination characteristic of a grating is the capability of combining multiple light beams of different wavelengths incident from specific angles into a single beam. The bi-grating diffraction imaging is the formation of the image of an object with two gratings: the first grating disperses the multi-color light beams from the object and the second combines the dispersed light beams to form the image. We gave the conditions necessary for obtaining the spectral combination. We also presented the equations that relate the two gratings’ spatial frequencies, diffraction orders and positions necessary for obtaining the bi-grating diffraction imaging.     

Aspect-ratio dependent oscillatory thermocapillary convection in the floating half zone

The dependency of the critical Marangoni number on the geometrical aspect ratio of the floating half zone is essential to predict the onset of oscillatory thermocapillary convection.The experimental studies in the microgravity conditions on floating half zones of several centimeters in diameter have predicted that the critical Marangoni number increases with the increasing aspect ratio,and the terrestrial experimental studies have predicted the contradictory conclusion for floating half zones of several mil...     

Rheology of suspensions of rodlike particles

Suspensions of rigid rodlike particles in Newtonian suspending fluids are considered. We discuss the dependence of the relative viscosity _r upon the volume fraction of particles, their aspect ratioa _r, and the particle orientation distribution when the particles are sufficiently large that hydrodynamic forces are dominant. Theoretical results are reviewed for a variety of long slender particles. Experimental results obtained using classical rheometrical techniques are discussed. It is shown that whena _r25, data from several laboratories agree and they indicate that _r depends more strongly upon thana _r. Previous experimental results using falling ball rheometry are discussed as well as some more recent findings. These are shown to provide insights heretofore unavailable into the macroscopic rheology of suspensions of randomly oriented and oriented rods.     

Saturated flow boiling characteristics in single rectangular minichannels: effect of aspect ratio

In this study, saturated flow boiling characteristics of deionized water in single rectangular minichannels are investigated experimentally. A special attention is paid to the effect of aspect ratio (channel width to depth, W_ch/H_ch) on the heat transfer and total pressure drop. Experiments are conducted for various values of the mass flux and the wall heat flux. Flow visualization is used as a complementary technique for a deeper physical understanding of flow phenomena. The results show that the channel aspect ratio has a significant effect on both the local two-phase heat transfer coefficient and the total pressure drop. In general manner, the aspect ratio of 1 presents the highest heat transfer coefficients, while the aspect ratio of 0.25 demonstrates the lowest ones. On the other hand, the lowest values of the pressure drop are obtained at the extreme values of the aspect ratio (0.25 and 4).     

有限宽双光栅成像效应的分析与应用

用稳相积分法分析了点光源经过2个平行放置的有限宽平面透射光栅组成的系统衍射后的复振幅分布。当两光栅满足双光栅成像条件时,将其衍射成像与无限宽双光栅衍射成像进行对比,得到有限宽光栅对双光栅衍射像的位置没有影响,而衍射像随两光栅之间的相对距离及衍射级数而变化。文中计算了满足双光栅成像条件时,某实验参数下衍射像的大小的情形,结果有限宽双光栅成像被放大了1.22倍。并根据其原理进行白光再现普通透射全息图色彩研究。