期刊,红外与激光工程 2024年卷1期_国家学术搜索

期刊信息/Journal information

红外与激光工程

主　　编：崔玉平

出版周期：月刊

国际刊号：1007-2276

电子邮箱：irla@vip.sina.com

电　　话：022-23666400 58625208

邮政编码：300308

地　　址：天津市空港经济区中环西路58号

红外与激光工程/Journal Infrared and Laser EngineeringCSCD北大核心CSTPCDEI

查看更多>>《红外与激光工程》系中国宇航学会光电技术专业委员会会刊，由中国航天科工集团公司主管，创刊于1972年，是国家科委和国家新闻出版署批准的国内外公开发行的国家级学术刊物。30年来期刊不断发展，现已是中国科技论文统计源期刊，中文核心期刊，被美国“工程索引（EI）compendex”，英国 “科学文摘（SA）”，美国“剑桥科学文摘（CSA）”，俄罗斯“文摘杂志（AJ）”收录，被美国际媒体指南，乌里希期刊指南，中国科学引文数据库（CSCD）收录，并入编清华大学主办的中国学术期刊光盘版。本刊是中国航天界光电子技术领域内学术性与工程应用性集于一体的综合性刊物，主要刊登国内红外与激光技术方面的学术论文和工程研究报告，集中反映了中国光电技术在宇航、卫星及导弹武器系统中的工程应用水平。期刊的编委会由70余人组成，其中包括王大珩、母国光、张履谦、周立伟、姚建铨院士，及其他国内光电领域著名的专家、学者，他们来自航天、航空、兵器、电子、机械系统及中科院，国内著名大学，有他们审稿把关，期刊质量得到提高。

正式出版

收录年代

光电量子器件研究进展(封面文章·特邀)

宋海智张子昌周强邓光伟...

1-17页

查看更多>>摘要：量子科技的发展多年来得到了光电技术的有力支撑,笔者团队由此进行了一系列光电量子器件的研究和开发.为在光纤量子通信中实现单光子信号的按需产生,笔者设计了几种微纳柱型光腔-量子点单光子源;发展了频分复用技术,研制了高纯度、高全同的宣布式单光子源;利用GaN缺陷的单光子特性,制备了室温量子随机数发生器.笔者优化周期极化铌酸锂的级联波导结构设计,大幅提升了通信波段量子纠缠光源性能,使保真度高于 97%,噪声特性提高 10 倍;设计和制备Si3N4 微环腔纠缠源器件,实现了 99%的干涉可见度,展示了芯片集成量子光源的技术可行性;应用所制备的纠缠光源,实现了数十千米光纤基量子密钥分发和量子隐形传态.笔者发展了单光子探测器制造工程,研制了用于太阳光谱量子测量的低噪声高速雪崩单光子探测器和用于量子成像的 128×32及以上规模的雪崩焦平面单光子探测器.笔者制备了光纤基量子存储器,实现了 1650 个光子模式的有效存储;研究了光机械量子器件的原理机制,探索了纳米光机电系统用于量子精密测量的技术前景.希望以上综述为未来量子信息网络的发展提供研究参考和技术储备.

关键词：

光电子学量子器件量子信息单光子量子纠缠量子网络

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透明硬脆材料激光剥离关键问题研究(特邀)

赵树森何宏智韩世飞姜璐...

18-32页

查看更多>>摘要：透明硬脆材料由于其优异的力学性能、热稳定性、耐腐蚀性以及光电性能,广泛应用于半导体与电子领域.传统透明硬脆材料切片方法效率低、材料损耗大,制约了硬脆材料的推广应用.激光剥离技术是近年来新兴的一种透明硬脆材料切片新方法,较传统金刚线切割方法大幅提升硬脆材料的切片效率和材料利用率,目前已发展成为硬脆材料激光加工领域学术研究与产业应用的焦点.文中深入分析透明硬脆材料激光剥离物理过程,归纳激光剥离过程关键科学问题:透明硬脆材料对激光的非线性吸收、激光作用下材料内部微观结构演化与缺陷扩展规律,以及激光光场调控对材料改质影响机制等.基于这些科学问题,综述了近年来激光剥离不同类型透明硬脆材料的研究进展,目前用于激光剥离的材料已涵盖了SiC、Si、GaN、金刚石等半导体材料,蓝宝石、多晶Al2O3、氧化锆等陶瓷材料,激光剥离技术已发展出超快激光双脉冲诱导剥离、超快激光-化学辅助剥离、多激光复合剥离等.激光剥离物理过程是一个典型的激光-材料-热学-力学多学科交叉问题,尽管在实验结果方面获得了显著突破和迅猛发展,但目前对于工艺机理仍缺乏深入的理论与数值建模研究.未来透明硬脆材料激光剥离技术将会朝着百微米以下超薄厚度剥离、改质层低损伤、工艺自适应等方向发展,将为半导体与电子等领域快速发展提供更大的技术支撑.

关键词：

超快激光硬脆材料剥离非线性吸收缺陷扩展光场调控

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利用非线性损耗提升全固态单频激光器输出功率研究进展(特邀)

卢华东李佳伟靳丕铦苏静...

33-45页

查看更多>>摘要：全固态单频连续波激光器因其噪声低、线宽窄、光束质量好、功率稳定性高等优点已经被广泛应用于产生非经典光场、冷原子物理研究、引力波探测等诸多领域.随着科学技术的不断发展,传统的全固态激光器的输出功率已经不能满足前沿领域的需求,因此亟需在保持全固态激光器整体性能的同时进一步提升激光器的输出功率.为此首先需要更高的泵浦功率,而这将使激光器内部增益提高,在腔内损耗不变的情况下,原非振荡模式也将满足起振条件,从而使激光器在跳模或多模状态下运转.此外,激光晶体的热效应和损伤阈值也限制了输出功率的提高.本文介绍了一种利用非线性损耗大幅度提升全固态单频连续波激光器的输出功率的技术和方法.通过在谐振腔中引入非线性损耗,使主模经受的非线性损耗是次模的一半.在模式竞争的作用下,谐振腔内的模式被更进一步的选择,从而允许全固态单频激光器在更高的增益下保持单纵模运转.通过在谐振腔内插入多块增益晶体可以有效缓解由于激光增益晶体热效应的限制,从而实现更高功率的单频激光输出.目前高功率全固态连续波激光器的输出功率已经达到了一百瓦的量级,且还在进一步提高.通过在谐振腔内引入非线性损耗,全固态单频连续波激光器的整体性能在得以保障和提高的同时,其应用范围也得到了进一步的推广.

关键词：

全固态激光器非线性损耗单频高功率

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超声对激光熔覆WC颗粒强化涂层耐磨防腐性能的影响(特邀)

姚喆赫戴温克邹朋津余沛坰...

46-58页

查看更多>>摘要：面向海洋、矿山等领域机械部件表面耐磨防蚀涂层制备需求,针对陶瓷颗粒强化涂层高耐磨性能与高耐腐蚀性能难以兼容的问题,搭建了超声辅助激光熔覆试验平台,制备了有无超声作用下的碳化钨(WC)颗粒强化涂层.研究了超声对复合涂层微观组织形貌、元素分布、WC表面合金层厚度的影响规律,并进一步开展了有无超声试样硬度、摩擦磨损与耐蚀性能测试.结果表明:超声振动能够细化晶粒,平均晶粒尺寸从 101.0 μm降至 59.6 μm,抑制偏析,促使WC表面合金层溶解与熔覆层元素的均匀分布;超声作用下,试样平均显微硬度由 310 HV0.1 提升至 425 HV0.1,同时超声作用下WC颗粒周围硬度分布更加均匀;有无超声作用下试样失重量分别为 6.5 mg和 8.8 mg,试样磨损率分别为0.0323 mg/m和 0.0438 mg/m,试样磨损率降低了 26.2%;超声作用下试样腐蚀电流密度由 5.20 μA/cm2降低为 2.13 μA/cm2,同时电化学阻抗谱表明超声作用下试样表面具有更大的电容阻抗环、阻抗模量与相角值.

关键词：

激光熔覆WC颗粒强化涂层超声耐磨性能防腐性能

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天文应用红外焦平面读出电路研究

梁清华魏彦峰陈洪雷郭晶...

59-72页

查看更多>>摘要：成功设计了一款天文应用的 640×512短波红外焦平面读出电路.由于红外天文观测具有极低背景辐射、光子通量低的特点,为了实现探测器的高信噪比,需要降低器件的暗电流和电路噪声.电路采用有效的功耗管理策略,在保证电路正常工作的前提下尽可能地降低电路功耗以减小电路辉光对器件暗电流的影响.同时,研究非破坏性读出的数字功能,实现了超长的积分时间和信号的多帧累积,并作为一种斜坡采样的策略有效地降低读出噪声.短波HgCdTe焦平面的测试结果符合理论设计预期,开启电路非破坏性读出功能,设置 6000 s的积分时间,当电路功耗调低至 14.04 mW时暗电流为0.9e-·pixel-1·s-1.读出噪声在两档增益下分别为 50e-(10 fF)和27e-(5 fF),非线性度低于 0.1%.

关键词：

红外天文观测红外焦平面读出电路低功耗非破坏性读出读出噪声

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一体化红外抑制器排气出流对其气动和红外辐射特性的影响

文星耀张靖周单勇

73-88页

查看更多>>摘要：经地面模型实验验证,数值仿真展示了一体化红外抑制器排气出流、模拟旋翼下洗气流和模拟前飞来流相互作用下的流动和换热特征,通过改变排气出流角度和模拟前飞来流速度,计算分析一体化红外抑制器引射、混合特性以及红外辐射强度空间分布的变化规律.仿真结果表明:模拟的前飞来流与排气出流相互作用后会造成局部排气不畅,前飞来流甚至倒灌入红外抑制器内,从而引起抑制器壁面局部高温,增加了抑制器整体红外辐射强度;改变排气角度可将之改善,且存在气动和红外辐射特性兼顾的最佳角度.前飞来流速度从 15 m/s提高到 55 m/s,抑制器内部高温壁面温度降低,抑制器红外辐射强度峰值在 3～5 μm波段降低约 50%,在 8～14 μm波段降低约 20%.红外抑制器的下洗气流进口加装弯曲导流片可以对内部混合管高温壁面进行遮挡,有效降低顶部视角的红外辐射强度.最佳排气角度下,利用排气下游隔板的遮挡,正对抑制器排气出口方向(底部视角)上的3～5 μm和8～14 μm波段红外辐射峰值分别降低约50%和33%.

关键词：

红外抑制器波瓣喷管总压恢复系数红外辐射引射系数旋翼下洗

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攻角对临近空间飞行器侧喷射流红外辐射特性影响数值模拟

吕蓉牛青林王晓冰

89-100页

查看更多>>摘要：临近空间飞行器侧喷射流干扰效应对目标红外辐射特性规律影响受到广泛关注.文中以典型锥柱裙飞行器为研究对象,预测飞行器典型飞行工况(20 km@5 Ma)不同攻角下的绕流场、侧喷流和壁面温度,结合窄谱带模型处理高温气体辐射物性参数,采用视在光线法求解辐射传输方程,分析攻角对侧喷流的复燃及目标在不同谱带和不同观测角度下红外辐射特性的影响.结果表明:随着攻角由负转正射流复燃程度降低,α=10°较α=-10°偏低 176%;侧喷流在 2.7 μm和 4.3 μm两个特征峰值波段辐射显著,其他波段内目标辐射主要来源于本体;目标辐射强度在俯视观测角度下随攻角由负转正而减小,在侧视观测角度下攻角出现引起辐射强度降低,α=±10°较α=0°偏低 6.8%.该研究可为临近空间飞行器侧喷射流相关的目标特性识别提供理论参考.

关键词：

临近空间飞行器侧喷射流喷流干扰效应红外辐射攻角

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热像仪的光轴热稳定性仿真及拓扑优化研究

李晶董树林金宁杨开宇...

101-108页

查看更多>>摘要：热成像仪由于工作环境较为恶劣,且自身发热量较大,容易导致热像仪光轴发生热偏移,严重影响其瞄准性能.为了提高红外热像仪的光轴热稳定性,以某型热像仪光轴敏感部件——折转镜为主要研究对象,研究其在不同环境温度条件下的光轴变化情况,并通过构建折转镜的有限元仿真模型以及试验测试系统,获得与试验数据一致性较好的有限元模型;以此为基础,采用基于变密度法的拓扑优化仿真技术,以刚度最大化为设计目标,以体积分数为约束,对折转镜座进行了拓扑优化设计.通过试验测试得出,优化设计的折转镜座的光轴高温偏移量由 46.1″减小到 25.5″,减小了 44.7%,折转镜座的光轴低温偏移量由 92.9″减小到 51.0″,减小了 45.1%,极大地提高了折转镜的光轴热稳定性.最后,将优化后的折转镜安装到某型热像仪中进行整机试验测试,热像仪整机的高温光轴偏移量由0.461 mrad减小到 0.340 mrad,下降了 26.2%,低温光轴偏移量由 0.485 mrad减小到 0.296 mrad,下降了 39.0%,证明了仿真与拓扑优化模型的可行性与有效性,为后续红外热像仪整机的轻量化设计与性能提升奠定了基础.

关键词：

结构设计拓扑优化红外热像仪折转镜光轴热稳定性

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含端壁涡轮导叶红外测温的误差影响机理研究

翟颖妮梁智杰孟宪龙刘存良...

109-122页

查看更多>>摘要：由于涡轮叶片所处的工作环境复杂,受到壁面及燃气辐射干扰,导致测温十分困难.为进一步分析涡轮叶片表面在端壁影响下的温度分布情况,采用数值模拟结合自定义编程的方式进行了含端壁涡轮导叶的温度误差验证计算.利用自定义编程对经典同心球模型进行了角系数,有效辐射等可靠性验证计算,验证方法可靠.基于该方法进行了端壁与涡轮导叶各网格单元的角系数,叶片表面间的辐射换热计算,输出涡轮导叶的表面辐射特性分布,运用玻尔兹曼定律反推导出该工况涡轮导叶所受到的辐射能流分布情况;计算分析了不同误差影响机理下,含端壁的涡轮导叶温度误差分布情况,探明了热辐射环境下对叶片表面辐射特性的影响.结果表明:当进口黑体辐射温度在 1400～1800 K之间,进口辐射强度是对叶片换热影响最大的因素;利用有效辐射和所计算的误差分布可知,进口辐射温度影响区域主要是叶片前缘区域,最大计算误差不超过 2.82%;通过有效辐射及误差分布可见,出口黑体辐射温度的变化对于涡轮导叶的影响较小,受温度影响区域也主要为叶片前缘区域,最大计算误差不超过 2.35%;叶片表面发射率与温度成正相关,当叶片表面发射率增大时,叶片表面温度随之均匀升高,在真实工况下,叶片材料物性的改变较小,在发动机设计中可以近似忽略由于叶片温度变化导致物性参数改变带来的影响.

关键词：

涡轮叶片数值模拟辐射换热计算辐射特性反射辐射角系数

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基于注入锁定技术的单频连续高功率1342nm Nd:YVO4激光器

周子涵王志敏薄勇张丰丰...

123-130页

查看更多>>摘要：研究了一种基于注入锁定技术的 888 nm 半导体激光器(LD)泵浦的高功率单频可调谐1342 nm Nd:YVO4 激光器.采用最大输出功率 20 mW分布式反馈单频半导体 1342 nm激光器作为注入种子,利用lock-in(LI)技术,对LD端泵的Nd:YVO4 环形腔激光器进行种子注入,实现了单频可调谐激光输出.激光器最大平均输出功率为 13.9 W,测量的线宽为 41 MHz,调谐范围为 1341.6774～1341.8025 nm.x轴和y轴的光束质量M2因子分别为Mx2=1.30和My2= 1.23.实验结果表明:与先前文献报道的注入锁定1342 nm可调谐激光的结果相比,所需种子功率大幅减小,输出功率也有所提升.

关键词：

Nd:YVO4激光器连续波单频可调谐注入锁定

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