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登錄激光、光電子設計與工藝
關注創建者:nanguaa 創建時間:2018-01-24

激光、光電子設計與工藝的實例教程
南極熊導讀:大壁厚陶瓷光固化3D打印工藝,在后期脫脂和燒結環節往往出現問題,國內公司因泰萊激光已經實現了新突破。
近年來,光固化陶瓷3D打印技術廣受業內關注。相對于其它陶瓷3D打印方式,光固化陶瓷3D打印具有成型效果好、精度高、表面質量好、燒結后成品致密性好、強度高等優點,在航空航天、生物醫療、能源化工、工程機械、電子制造等領域應用廣泛。
光固化陶瓷3D打印在成型工藝上已經發展較為成熟,但是在后期脫脂和燒結環節,生坯XYZ三個方向的厚度都超過7mm時,易產生開裂、變形、脫皮等問題,導致制件失敗,其主要原因:
①在光固化過程中存在固化內應力,在脫脂過程存在一個應力釋放過程而導致開裂;
②光固化陶瓷材料有機物含量高,并且通過聚合反應形成三維空間網絡結構的大分子,壁厚了就較難脫脂;
③對于高致密度的結構陶瓷,由于高的固含量導致顆粒之間較難形成合理的脫脂通道。
△脫脂燒結過程中出現開裂變形
△ 工藝改善前后對比圖
南極熊獲悉,最近,因泰萊激光在大壁厚陶瓷材料光固化陶瓷3D打印工藝上取得突破性進展。他們利用自主研發的氧化鋁陶瓷材料和CeraBuilder系列陶瓷3D打印設備,實現了大壁厚氧化鋁陶瓷(XYZ三個方向上厚度均大于20mm)的打印成型和脫脂燒結,燒結后的成品件,外表和內部無裂紋、致密性好、強度高。
展開 他們采用標準的CMOS制造技術,在制造工藝中引入少量變化,從而在塊狀硅中創造出光子器件區域。這些光子器件在晶體管處理期間集成。這包括,在塊狀硅中添加一個由絕緣體材料二氧化硅形成的“孤島”,并在其頂部沉積多晶硅薄膜,從而形成了絕緣襯底上的硅。光子器件會從這個絕緣襯底上的硅區域制造出來,而晶體管則會在CMOS芯片上標準的塊狀硅區域形成。
(圖片來源:Nature)
價值
這一新型平臺將光子器件帶入最先進的塊狀硅微電子芯片中,帶來更快更節能的通信,并將為光電子系統芯片的量產鋪平道路,極大地改善計算設備與移動設備。
除傳統數據通信之外,其應用還包括圖像和數據識別任務中的深度學習神經網絡的訓練,無人駕駛汽車中采用的低成本紅外激光雷達傳感器、智能手機人臉識別技術以及增強現實技術。
此外,光學使能的芯片將帶來新型的數據安全和硬件鑒權、應用于第五代(5G)無線通信網絡的更加強大的芯片、量子信息處理器件和量子計算器件。
關鍵字
半導體、芯片、電子、光子、工藝
展開 激光擴束系統是激光干涉儀、激光測距儀、激光雷達等諸多儀器設備的重要組成部分,其光學系統多采用通過倒置的望遠系統,來實現對激光的擴束,其主要作用是壓縮激光束的空間發散角,使擴束后的激光束口徑滿足其他系統的要求。
激光器發出的光束直徑很細小,通常只有零點幾到幾毫米,激光束的這些特性在某些方面是很有用的。然而在一些應用領域中需要的確是寬光束,如激光全息、光信息處理、激光照明、激光測距等。例如在激光干涉儀的應用中,它要照射比激光束口徑大得多的被測物體,然后通過光束的干涉來實現測量。又如在激光的全息應用中,它要照射比激光束口徑大得多的全息記錄介質,以實現信息的記錄和重現。因此需要使用激光擴束系統來實現激光束的準直擴束。
本文設計的是一種帶折疊光路的激光擴束系統,可以有效節省系統空間。
設計要求:EPD=10mm、f2/f1=10、波長1064nm、輸入輸出均為準直光、系統總長<450mm、使用兩個平面鏡折疊光路、波前差、。
設計步驟
1、 系統參數設定
孔徑類型選擇入瞳直徑,孔徑值輸入10,;波長選擇ND:YAG,或者直接輸入1.064,其它保持系統默認。
2、 建立系統結構
在鏡頭數據編輯器中輸入如下初始結構數值。
設置變量優化初始結構。
查看布局圖和標準點列圖。
添加反射鏡,第一塊反射鏡X傾斜-90°,第二塊反射鏡X傾斜90°。
設置雙膠合透鏡,使光路平行出射。
進一步優化結構參數,此時針對平行光優化評價函數要選擇波前。
查看3D布局圖和波前圖。
3、 控制系統總長
打開評價函數編輯器,插入空行,并改為OPLT來控制總長,設置如下。
最后再根據需求修改鏡片尺寸等參數。
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展開 壓縮光的產生
壓縮光通常是利用某些光學非線性相互作用從相干態或真空態的光產生的。例如,具有真空輸入的光學參量放大器可以產生壓縮真空,從而使一個正交分量的噪聲降低 10 dB 量級。在某些情況下,可以通過倍頻來獲得明亮的振幅壓縮光中較低程度的壓縮。光纖中的克爾非線性也產生振幅壓縮光。當半導體激光器使用穩定的泵浦電流運行時,可以產生振幅壓縮的光。擠壓也可能由原子-光相互作用引起。
另一種可能性是使用光量子擠壓器[ 22 , 28 ]。這里,與強度噪聲相關的輻射壓力的波動調制光諧振器中的光的路徑長度,從而引起幅度和相位噪聲之間的相關性。
應用領域
原則上,壓縮光可用于許多領域,因為它允許在減少量子噪聲的情況下進行測量。一個例子是使用大型干涉儀探測引力波的超精確長度測量。特別是,先進的 LIGO Hanford 設置配備了該技術,在 2015 年首次探測成功之前,該技術大大提高了測量靈敏度[23]?[26]。
到目前為止,壓縮光的使用還不是很廣泛,主要是因為它受到各種困難的困擾。例如,任何光學損耗都會使光的壓縮狀態更接近相干狀態,即傾向于破壞非經典特性。然而,至少在基礎量子光學研究中,光的壓縮態發揮著重要作用
展開 可調激光器可以向樣品發送更多的光,但這種產品通常不實用。
或者,可以使用某種可調激光器,這可以提供高出幾個數量級的光譜亮度。測量時間可以大大減少。然而,可調激光器在光譜范圍方面受到很多的限制,也更昂貴和更難使用。因此,大多數分光光度計仍然依賴寬帶光源和單色儀。
一種中間解決方案是使用超連續譜光源,它有高度的空間相干性,因此它可以大幅提高信號和相應減少的測量時間。這種光源可以覆蓋比可調激光器更寬的光譜范圍。
如何校準儀器讀數?
單色儀在掃描不同波長時獲得的強度(更準確地說:光功率)會發生重大變化,并且還還可能表現出時間漂移,例如由于溫度變化或所用燈的老化。此外,光電探測器的響應度通常與波長有關。由于這些原因,例如,吸收率或反射率的精確測量需要與可能存在物體的強度進行比較。
在單光束分光光度計中,使用單獨的校準掃描進行校準,其中不插入樣品或參考樣品。例如,根據所需的精度,可能需要經常進行校準掃描,或者每天只進行一次。
圖2:掃描雙光束分光光度計的設置。使用三個相同類型的分束器,可以消除它們的光譜依賴性。
同時進行兩種測量時,可以獲得更高的精度和更高的便利性。常見的解決方案是使用雙光束設置(見圖 2)。在這里,單色光束使用分束器被分成兩束光束。其中一個光束通過樣品傳輸到光電探測器;另一個直接到達另一個光電探測器,或通過參考樣品傳輸。一個存在的問題是,在非常大的光譜范圍內,分束比與波長有關。例如,可以通過使用兩個或三個這樣的分束器來解決,使得每個光束在一個這樣的分束器上反射并在另一個具有相同光學特性的分束器上透射。
可以使用單個光電探測器,而不是用于樣品和參考的兩個不同的檢測器,該光電探測器交替接收來自樣品或參考的光,例如通過某種帶有旋轉盤的斬波器。這也消除了兩個探測器之間差異的影響。
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引言
隨著增材制造技術的不斷成熟,增材制造工藝在電子行業的滲透率不斷增加,其在電子行業的應用主要體現在消費電子、柔性電子、先進封裝等領域,通過高精度增材制造技術實現個性化、復雜結構的零部件的快速制造。
電子產品中的金屬結構件在3D打印過程中會遇到打印變形超差、開裂等問題,尤其在首次打印結構件時,沒有過往經驗可借鑒,只能通過不斷試錯來尋找解決方案。
對于前期工藝開發,借助增材仿真專業軟件
光的壓縮態(或壓縮光)是一種非經典光,是量子光學的一個有趣的課題,其實驗研究始于 20 世紀 80 年代。
用于表示光場中某種模式下光狀態的復相量,可以最好地理解為壓縮光。經典物理學,這種狀態可以用某個相量(或其在復平面中的端點)來表示。然而,根據量子光學,存在量子不確定性,并且對光場的復振幅的任何測量都可以在不確定性區域,而且不確定性區域內提供不同的值。此外,光場的正交分量存在不確定性關系,
分光光度計:
分光光度計是用于測量與波長相關的光學特性的儀器,例如:固體或液體的透射率或反射率。這種設備通常也稱為光譜儀,但“分光光度計”更加具體和精確。請注意,使用這種儀器進行測量時不會產生光譜 (光強或波長),而是得到被測樣品與波長相關的量。
分光光度計可用于不同的光譜區域:
· 一些儀器僅在可見光譜區(VIS)可用,例如用于比色法。
· 有些僅適用于紫外區(UV),或者適用于紫外可見區
激光擴束系統是激光干涉儀、激光測距儀、激光雷達等諸多儀器設備的重要組成部分,其光學系統多采用通過倒置的望遠系統,來實現對激光的擴束,其主要作用是壓縮激光束的空間發散角,使擴束后的激光束口徑滿足其他系統的要求。
激光器發出的光束直徑很細小,通常只有零點幾到幾毫米,激光束的這些特性在某些方面是很有用的。然而在一些應用領域中需要的確是寬光束,如激光全息、光信息處理、激光照明、激光測距等。例如在激光干涉儀的應用中
大功率激光器廣泛用于各種領域當中,例如激光切割、焊接、鉆孔等應用中。由于鏡頭材料的體吸收或表面膜層帶來的吸收效應,將導致在光學系統中由于激光能量吸收所產生的影響也顯而易見,大功率激光器系統帶來的激光能量加熱會降低此類光學系統的性能。為了確保焦距穩定性和激光光束的尺寸和質量,有必要對這種效應進行建模。
在本系列的 5 篇文章中,我們將對激光加熱效應進行仿真,包括由于鏡頭材料溫度升高而引起的折射率變化
南極熊導讀:大壁厚陶瓷光固化3D打印工藝,在后期脫脂和燒結環節往往出現問題,國內公司因泰萊激光已經實現了新突破。
近年來,光固化陶瓷3D打印技術廣受業內關注。相對于其它陶瓷3D打印方式,光固化陶瓷3D打印具有成型效果好、精度高、表面質量好、燒結后成品致密性好、強度高等優點,在航空航天、生物醫療、能源化工、工程機械、電子制造等領域應用廣泛。
光固化陶瓷3D打印在成型工藝上已經發展較為成熟,但是在后期脫脂和燒結環節
摘要
本文目的:設計一個自聚焦棒,觀察其仿真結果,并對耦合效率進行仿真,得到相應的結果。
首先是新創建一個設計文件。在本次仿真中做了如下設置。如圖1所示。
圖1 創建新設計
在這一步中,設置光波長為1.55um,外界折射率為1.6。波導寬度為100。接著繪制波導模擬自聚焦棒。
圖2 自聚焦棒模擬圖
界面中的紅色部分即是在軟件中模擬的自聚焦棒,即繪制一段波導來模擬
導讀
近日,美國波士頓大學、麻省理工學院、加州大學伯克利分校、科羅拉多大學波爾得分校科研人員組成的團隊開發一種新的制造方案,在塊狀硅襯底上,讓光子器件與電子器件集成到一起。
背景
目前,微電子芯片的電信號傳輸方面存在瓶頸,通過電線傳輸數據的傳統方法,傳輸速度和距離都受到限制,而且能耗和發熱都很大。時下,電子器件正不斷趨向更高的性能與更低的功耗,傳統方法的瓶頸正日益凸顯。