材料加工用激光束质量初探

本文从激光材料加工的角度讨论了以M2参数作为光束质量评价标准的可能性。指出对穿透式的加工方式,M2参数可以表示光束的实用价值,但对表面加工方式,M2参数的大小并不能反映光束实际的实用价值。     

基于太赫兹超材料的牛血清白蛋白传感器研究

太赫兹波具有非电离、对非极性物质穿透性高、对氢键等弱共振敏感等特性,是生物、材料、化学等领域的重要研究对象。蛋白质、糖类等生物大分子的转动频率和基团的振动频率以及分子之间弱相互作用的特征频率恰好处于太赫兹频段,这赋予了太赫兹光谱技术在生物医学领域中极大的发展潜力。然而,由于待测物尺寸一般小于太赫兹波长（0.03～3.00 mm）,微量的待测物难以引起谱线的改变,太赫兹光谱检测灵敏度较低。能够灵活操控电磁波特性的超材料为解决上述问题提供了新的思路,通过设计不同的结构及参数,能够得到谐振频率位于太赫兹波段的超材料,微量的待测物即可引起谱线的明显变化。基于共振型太赫兹超材料构建了牛血清白蛋白（BSA）传感器,实验结果表明,当BSA溶液的体积质量为2.0～8.0 mg/mL时,传感器共振频率偏移量与溶液浓度呈线性关系,传感器的最低浓度检测限为0.3 mg/mL。     

1.3μm固体激光器研究进展

1.3μm波段固体激光器在多领域均有着重要作用,本文介绍了近20年来国内外不同晶体材料输出1.3μm波段激光的研究进展,包括几种常用的晶体如YAG、YVO₄、GdVO₄以及其他晶体。通过分析认为,对新材料、新机制的探索与应用是未来1.3μm波段激光器的主要发展方向。     

蓝光激光增材高反射率金属研究现状及发展趋势

激光增材制造技术利用逐点逐层的加工方式,对于复杂金属构件的制备具有极大的技术优势。对于高反射率金属材料,它们在不同波长下的激光吸收率相差较大,提高其对激光吸收率是改善成形件质量的重要途径之一。为获得质量良好的成形件,可采用如蓝光激光、绿光激光等短波长激光光源对高反射率金属材料进行增材制造。阐述了金属粉末材料对蓝光激光的吸收机理、蓝光激光器的研究及发展现状,分析并总结了高反射率金属蓝光激光选区熔化及沉积技术的研究现状,并展望了其未来的发展趋势。     

考虑需求侧响应的综合能源系统可靠性评估

为了进一步激发综合能源系统的多能互补特性和挖掘需求侧可参与系统优化调度的调节潜力,提升综合能源系统的可靠性水平,提出一种考虑需求响应的综合能源系统可靠性评估方法。首先,根据负荷响应特性引入价格型和替代型两类需求响应,分别建立基于电价弹性矩阵的价格型需求响应模型,及考虑不同能源需求在同一时间点上相互转换的替代型需求响应模型;其次,建立以系统购买能源成本最小与负荷削减惩罚成本最小为目标的优化调度模型,并在Matlab平台上调用CPLEX进行求解;然后,基于时序蒙特卡洛模拟法获得各设备状态并设计出可靠性评估流程;最后,通过北方某工业园区综合能源系统进行算例分析,比较了系统在不同运行方式下的可靠性指标与经济性水平。算例仿真结果表明,引入价格型和替代型需求响应可协调优化各时段用能需求,能够有效提高综合能源系统的可靠性和经济性。     

半导体设备运动控制系统接口设计

在多自由度纳米级运动平台的运动控制系统架构中,运动控制器和电机驱动器之间增加了运动控制系统接口的设计,用于实现光纤接口和模拟量控制接口的转换,从而完成运动平台的驱动控制。运动控制系统接口的设计主要针对光纤接口的运动控制器及常用的模拟量控制伺服或线性驱动器,适用性强。主要描述了运动控制系统接口的功能与构成、硬件设计、现场可编程逻辑门阵列（FPGA）程序设计。     

SEMI标准在半导体制造设备中的应用

SEMI标准是一项国际通用的半导体行业标准,为研究SEMI标准在半导体制造设备中的应用情况,介绍了SEMI S2半导体设备安全准则、SEMI F47半导体设备电压暂降抗扰度标准并说明了标准的实际应用。分析了SEMI S23半导体设备能源、电力和原料的使用效率标准、SECS/GEM通讯标准及其研究应用现状;提出了我国半导体产业的快速发展需要加大SEMI标准的普及应用。     

纳秒脉冲激光清洗石化设备对清洗表面的影响

采用纳秒脉冲激光对石化设备普遍使用的20钢表面锈蚀层以及油污进行了激光清洗试验,通过正交实验法得到优化后的激光清洗工艺参数,在激光功率18 W,激光脉冲重复频率75kHz,扫描速度3 000mm/s的清洗工艺参数下可有效去除20钢表面的锈蚀层;在激光功率20 W,激光脉冲重复频率75 kHz,扫描速度2 250 mm/s的清洗工艺参数下可有效去除20钢表面附着的油污。分析了激光清洗前后材料表面形貌的变化,研究了激光清洗前后表面的显微硬度以及耐腐蚀性,结果表明：激光清洗可以在不改变材料的耐腐蚀性能的同时提升材料表面的显微硬度,从而达到理想的激光清洗效果。     

基于偏振不敏感超材料的全光可调谐太赫兹慢光效应研究

太赫兹(terahertz,THz) 慢光效应可以有效地提升THz脉冲数据传输的安全性和存储性,而一般THz慢光器件对入射THz波偏振态变化敏感。本文设计了一种超材料结构,其微结构单元由一个十字型谐振器和4个U型谐振器构成。研究表明:基于超材料的THz慢光效应对线偏振光和圆偏振光均不敏感。通过对超材料结构的参数优化,获得到了最大群折射率为1 618的慢光效应。另外,本文在超材料微结构层和SiO₂衬底之间嵌入了一层二硫化钼(MoS₂)薄膜,当MoS₂的载流子浓度从1.7×10¹⁷ cm-3增大到5.1×10¹⁹ cm-3时,群折射率从1 566减小到26。实现了偏振不敏感全光可调谐的THz慢光效应。该研究有望为偏振不敏感和全光可调谐的THz慢光器件设计提供崭新的研究思路。     

新型电阻膜吸波体在封装辐射抑制中的应用

为抑制封装系统中无意的电磁辐射,设计了一种单元尺寸为0.079λ_L×0.079λ_L、厚度为0.057λ_L的新型电阻膜超材料吸波体结构.该电阻膜超材料吸波体通过在玻璃基板的两侧溅射氧化铟锡薄膜,并在顶层设计图案化的强耦合结构实现了超带宽吸收.通过仿真和实物测试证实了该吸波体结构在17～41 GHz频率范围内具有90%以上的吸收率.为了进一步研究其电磁辐射抑制能力,将该吸波体应用于封装系统模型中,仿真结果显示在18～47 GHz频率范围内3 m辐射电场明显降低,最佳抑制效果达到18 dB.所有结果表明所提出的电阻膜吸波体具有小型化、超宽带、极化不敏感和角度稳定的特性,其良好的辐射抑制能力为封装系统的辐射超标问题提供了新的解决思路.