脉冲偏压对电弧离子镀CrN_x薄膜组织结构与性能的影响

利用电弧离子镀技术在TC4基体上制备CrNx薄膜,研究了脉冲偏压对薄膜的组织结构和力学性能的影响。结果表明,在一定范围内提高脉冲偏压可以显著减少薄膜表面熔滴的数量及尺寸,改善表面平整度,获得高质量的薄膜;同时随着脉冲偏压的升高,CrNx薄膜由CrN单相变为Cr,Cr2N和CrN三相组成,硬度与结合强度的峰值可分别达到24294.2MPa和43N;薄膜的摩擦系数在偏压幅值为-300V时具有最小值0.43。     

M50钢表面磁控溅射Ti-GLC薄膜高温摩擦学性能

为了研究高温环境下轴承钢基体上Ti掺杂类石墨碳基薄膜的实际应用，采用非平衡磁控溅射技术在M50钢表面制备Ti-GLC膜，分别在不同温度、不同线速度下与Al₂O₃陶瓷球进行摩擦磨损试验，研究其高温摩擦学性能及磨损机理。结果表明，随着温度的升高，Ti-GLC膜中的sp²键含量逐渐增大，石墨化程度加重，硬度和弹性模量逐渐降低，膜基结合力也有所降低。在室温～200℃，所制备的Ti-GLC薄膜保持优异的低摩擦与耐磨损性能，为Ti-GLC薄膜的最佳服役温度区域。在200 mm/s下，随着温度的升高，磨损形式由轻微的黏着磨损和磨粒磨损逐渐转变为严重的磨粒磨损和氧化磨损。     

基于二氧化钒的辐射率可调涂层设计

设计了基于VO_2的非对称FP腔薄膜结构的智能热控涂层,并应用光学模拟计算的方法研究了不同膜层厚度对薄膜结构辐射率的影响,以及辐射率随角度的变化规律。计算结果表明,当相变层VO_2层的厚度从15 nm增至120 nm时,薄膜结构的辐射率变化Δε先增加再减小,VO_2厚度为50 nm时,Δε达到最大,约为0.6。介质层HfO_2的厚度主要影响多层薄膜结构的高温吸收带位置,但Δε在HfO_2层厚度为800~1 000 nm,均可达到约0.6的最大值。多层薄膜结构在0°~70°,仍保持明显的辐射率变化,Δε在0.4以上。     

Au/BaTiO3复合薄膜的PLD制备及其光学性质研究

用脉冲激光沉积(PLD)技术制备了掺杂金颗粒的钛酸钡复合薄膜Au/BaTiO3,用透射电镜和X射线光电子能谱对薄膜进行了表征,研究了其线性光吸收特性.结果表明,用复合靶和转靶的方法可以成功地制备金属纳米团簇复合薄膜,并且制备出的薄膜有良好的化学结构和物理特征.     

基底沉积温度对WO3薄膜电致变色特性的影响

分别在室温和基片温度低于223 K的条件下,采用直流反应磁控溅射法制备WO3薄膜。对两种条件下制备的薄膜晶体结构、透射光谱特性及电致变色性能进行对比分析。结果表明,低温沉积有利于WO3薄膜非晶化,使得Li^＋的抽取更加容易,进而显示出良好的变色性能。低温制备的WO3薄膜在可见光400-800nm范围内着色态和漂白态平均透光率差值达70%以上,在690 nm处的着色系数达到了48.7 cm^2/C,具有良好的变色效率。     

点阵结构工艺参数对透波平板电磁波谱的影响

文摘为研究点阵结构工艺参数对透波平板电磁波谱的影响,基于体心立方结构(BCC)点阵基本构型,建立透波平板仿真模型,运用CST仿真软件分别从孔隙率、蒙皮厚度、胞元尺寸、入射角度4方面探究不同结构工艺参数对透波平板共振频率及透射率的影响。并运用选区激光烧结(SLS)制备点阵透波平板结构,用于2～18 GHz透射率对比测试。结果表明,仿真数据与实验结果高度一致;透波平板共振频率随孔隙率增大,第一频率点向低频偏移,第二频率点向高频偏移;随着蒙皮厚度的增加,透射率降低;胞元尺寸与蒙皮厚度决定透射谱的通带共振频率,孔隙率影响较小;入射角增大时,水平极化入射波透射率均大于75%,影响较小;竖直极化入射波透射率在高频处逐渐降低。     

基于网格状ITO薄膜的航天器太阳电池阵静电放电防护

表面蒸镀ITO薄膜是解决航天器太阳电池阵充放电问题的有效途径。薄膜会降低可见光透射率并增加航天器载荷,为此,提出一种网格状ITO薄膜解决方案。通过光学性能测试和电子辐照材料表面起电实验研究,分别给出了可见光平均透射率与薄膜覆盖率、表面电位与薄膜覆盖率的关系表达式,总结了平均透射率和表面电位随薄膜覆盖率的变化规律。结果表明,在380~780nm可见光范围内,薄膜覆盖率每增加10%,平均透射率下降约0.7%;薄膜覆盖率为10%的样品表面电位比无薄膜覆盖降低54%;在薄膜覆盖率为10%~100%范围内,表面电位随覆盖率增大近似呈线性下降,薄膜覆盖率每增加10%,表面电位降低约9%。该研究结论可为航天器太阳电池阵静电防护研究提供有益参考。     

TiNi基形状记忆合金薄膜的相变特征研究

利用磁控溅射的方法在单晶Si和非晶SiO2基片上制备了TiNi和TiNiCu形状记忆合金薄膜,并利用示差扫描量热法和基片曲率法研究了薄膜的相变特征及应力随温度的变化.研究结果表明450℃溅射形成的记忆合金薄膜具有良好的形状记忆效应,在微电子机械系统有很好的应用前景.TiNi薄膜降温时出现R相变,因而发生两步相变,而TiNiCu薄膜中马氏体和奥氏体间直接转变.基片以及薄膜成份对相变点有很大的影响.单晶Si片作为基片时,记忆合金薄膜和基片间有很好的结合力,而SiO2作为基片时,记忆合金薄膜容易剥落.     

激光增材制造高强高韧TC11钛合金力学性能及航空主承力结构应用分析

随着损伤容限设计理念发展和轻量化要求提高,高强高韧钛合金逐渐成为航空装备关键主承力构件主要结构材料。激光增材制造制备钛合金大型主承力构件具有数字化、短周期、低成本等技术优势,特别是激光增材制造过程超常固态相变动力学条件为制备高强高韧钛合金提供了新的机会。本文根据航空主承力结构选材性能要求,对激光增材制造TC11钛合金静强度、疲劳和损伤容限特性进行测试与分析,在此基础上对其在航空主承力结构的应用前景进行分析。结果表明,激光增材制造TC11钛合金力学性能具有显著的高强高韧和低屈强比特征,其疲劳缺口敏感性和裂纹扩展速率低,性能分散性小,综合性能满足航空主承力结构选材要求。与目前航空主承力结构广泛应用的TC4-DT损伤容限型钛合金相比,激光增材制造TC11高强高韧钛合金损伤容限特性相当、疲劳性能有所改善、许用应力提高23%,结构具有进一步减重优势。激光增材制造TC11钛合金优异的强韧性匹配在提高结构许用应力的同时可避免大厚度结构发生脆性断裂,其低疲劳缺口敏感性和优异的疲劳裂纹扩展特性对于结构服役安全具有重要意义。     

成果简介

1　透明导电膜本成果应用光学薄膜干涉和半导体能带理论 ,用氧化铟与氧化锡以科学合理比例混合作为膜料 ,并以电子束轰击热蒸发真空镀膜而成的透明导电膜。主要技术指标 :可见光透射率达 92 % ;方电阻小于 30Ω ;激光的透射率为 90 % ;能承受功率密度为 0 .8ＭＷ的激光器的破坏 ;在 - 40℃环境下 ,施加2 8Ｖ电压 ,经过 5ｍｉｎ～ 10ｍｉｎ ,可升温到 5℃以上 ,其机械理化性能满足国家标准要求。该产品能消除光学观测窗口的霜与雾 ,可作为液晶电子指示器的透明导电元件。本成果可用于军事战车 ,也可用于民品上 ,如在医疗喉镜上使用 ,效果良好…     

飞机座舱复合玻璃电磁性能和透光性能研究

 研究了电磁性能 ,如电磁波后向散射功率、吸收功率以及反射功率与透明导电膜的内在关系 ;研究透光性能 ,如光学膜系的优化设计等。提出了透明导电膜与多层玻璃合理组合以提高电磁性能 ;薄金属膜与多层光学膜合理匹配以提高透光率。采用溅射和蒸发镀膜方法分别实现了上述优化设计的光学膜系结构 ,并与多层玻璃合理层合后 ,斜入射电磁后向散射功率下降 1 0 d B,透光率可达到 77%。     

ITO透明导电膜的制备及性能

研究了用直流反应磁控溅射法在无机玻璃基片上制备ＩＴＯ透明导电膜的工艺;测试了膜的电阻率、对可见光的透射率及对垂直入射微波的反射率和透射率;研究了反应溅射时氧浓度、溅射后退火气氛对电阻率和透光率的影响;ＩＴＯ膜方块电阻对微波反射率和透射率的影响     

飞机座舱有机玻璃透明导电膜的制备及透光和微波散射性能

研究了用溅射法在飞机座舱有机玻璃上镀制金属-介质组合透明导电膜的工艺 ;测试和分析了金膜、银膜、氧化钛膜的光学特性、导电性及形貌结构 ;按薄膜光学原理进行膜系匹计算 ,并分别镀制了 Ti O2-Au-Ti O2 、 Ti O2-Ag-Ti O2 组合透明导电膜。在 40 0～ 760 nm可见光波段内 ,透光率分别达到了 74%和 81 % ,在 8～ 1 2 GHz频段内对垂直入射的微波 ,反射率分别达到-1 .1 d B和-0 .8d B。     

Microstructure and Optical Characterization of Magnetron Sputtered NbN Thin Films

Some fundamental studies on the preparation, structure and optical properties of NbN films were carried out. NbN thin films were deposited by DC reactive magnetron sputtering at different N2 partial pressures and different substrate temperatures ranging from –50 ℃ to 600 ℃. X-ray diffraction analysis (XRD) and scanning electron microscopy (SEM) were employed to characterize their phase com- ponents, microstructures, grain sizes and surface morphology. Optical properties inclusive of refractive indexes, extinction coefficients and transmittance of the NbN films under different sputtering conditions were measured. With the increase in the N2 partial pressure, δ-NbN phase structure gets forming and the grain size and lattice constant of the cubic NbN increasing. The deposited NbN film has relatively high values of refractive index and extinction coefficient in the wavelength ranging from 240 nm to 830 nm. Substrate tem- perature exerts notable influences on the microstructure and optical transmittance of the NbN films. The grain sizes of the δ-NbN film remarkably increase with the rise of the substrate temperature, while the transmittance of the films with the same thickness decreases. Ultra-fine granular film with particle size of several nanometers forms when the substrate is cooled to –50 ℃, and a remarkable aug- mentation of transmittance could be noticed under so low a temperature.     

用时间分辨法实现半导体激光器特性脉冲测试

提出了一种基于时间分辨的脉冲式半导体激光器特性测试新方法,并研制了相应的测试系统。该方法根据脉冲驱动源的时序,同步产生采样窗口信号,然后根据采样窗采集半导体激光器的注入电流、端电压和输出光功率等数据,进而获得表征器件特性的曲线和参数。该方法解决了半导体激光器特性测试中的2个关键问题：一是现有的连续测试方法造成的器件温升,影响测试准确性和安全性;二是解决了脉冲驱动源与测试的同步问题。文中给出了最小脉冲宽度达100 ns的窄脉冲驱动的L-I-V测试曲线和测试参数。     

基于内腔光阱的光力加速度测量方法

内腔光阱中被捕获微粒的微小位移将导致腔内激光功率的大幅变化,可实现光阱系统的快速自反馈.基于这一原理,提出了一种新型加速度测量方案.该方案计算了内腔光阱中被捕获微粒的径向受力,建立了利用激光功率进行加速度传感的理论模型,并分析了工作点的选取对加速度测量的影响.系统以高频光电探测器作为加速度测量模块,可实现GHz量级的信号采集.内腔光阱将进一步促进光镊技术在惯性测量方向上的应用.     

Aeronautical use of semiconductor lasers for short optical pulses

In this paper, we investigate the feasible schemes to generate periodic optical pulses of width between several picoseconds (ps) and tens ps. Gain-switched semiconductor laser diodes are shown to be more suitable for avionics applications than mode-locked laser diodes. In the experiment, we use a low-cost Fabry-Perot laser diode to generate short optical pulse streams. A simple optical injection-locking scheme is then used to reduce the timing jitter and frequency chirp in such laser diodes, which in turn can improve the transmission performance of the generated optical pulses. It is expected that the use of gain-switched semiconductor lasers can meet the requirement of high-speed airborne communication networks or ground supporting systems at airports. Moreover, we discuss the possibility of using the pulsed semiconductor lasers to generate millimetre-wave (mm-wave) signals for future applications to airborne high-resolution, mm-wave radars.     

激光探潜系统中杂散光抑制措施分析

杂散光会引起像质模糊和对比度下降,降低像面的信噪比,严重影响了光学系统的成像质量,必须进行消除。针对激光探潜系统中红外光和蓝绿光分离的光学系统,分析了红外系统中杂散辐射和蓝绿光系统中杂散光来源,给出了相应的杂散辐射和杂散光的抑制措施,为激光探潜系统光学系统的进一步优化设计提供了参考,展望了消杂光技术未来的发展趋势。     

基于大气传输软件激光透过率对比研究

简要地归纳了目前比较通用的大气传输软件LOWTRAN7、MODTRAN和FASCODE的概况和异同,分析了大气透过率的计算和激光武器选用的波长,比较了激光传输衰减和能见度的关系,重点研究对比了用LOWTRAN7和FASCODE计算1．06μm和10．6μm激光的透过率,并得出了结论。     

谐振式光纤陀螺用光源模块实验研究

基于多光源结构的谐振式光纤陀螺(R-FOG)是一种小型、高精度惯性传感器。研究了谐振式光纤陀螺的光源模块方案,选用小型可调谐的窄线宽半导体激光器,并对光源中心波长、光功率进行测量,以建立光源的最优工作区域,在此基础上对光源之间的拍频进行静态测试,测试过程中的频率最小值为53Hz、最大值为25.9225MHz。该方案具有分辨率高与动态范围大的潜在优势,在拍频测试中,陀螺测量分辨率和动态范围分别可达9.13×10~(-4)(°)/h、±4.56×10~7(°)/h。