国家自然科学基金(90923041)
- 作品数：14 被引量：64H指数：5
- 相关作者：杨立军王扬荣伟彬孙立宁刘炳辉更多>>
- 相关机构：哈尔滨工业大学浙江工业大学上海交通大学更多>>
- 发文基金：国家自然科学基金中央高校基本科研业务费专项资金长江学者和创新团队发展计划更多>>
- 相关领域：电子电信金属学及工艺机械工程自动化与计算机技术更多>>
- 纳结构的连续激光复合微纳探针刻划加工被引量：7
- 2015年
- 为了加工形貌稳定且尺寸尽可能小的纳结构,建立了一套连续激光复合微纳探针的加工系统,并研究了光纤探针导光的连续激光辐照微纳探针的近场增强效应以及该系统的加工性能。首先,根据表面等离子体激元理论仿真分析了激光辐照原子力显微镜（AFM）探针的近场增强因子,并研究了微纳探针的针尖温度场和针尖热膨胀。接着,搭建了基于光纤探针导光的连续激光复合微纳探针的纳结构加工系统。最后,对聚乙烯片状材料样品进行了纳结构加工。结果显示：加工得到的纳米点尺度为200nm左右;纳米线的尺度为30~40nm。结果表明：光纤探针导光连续激光复合微纳探针系统避免了复杂的空间光路结构,是一种成本低廉,结构简单的系统,能够实现纳结构的加工。
- 程柏韩冰谷立山陈晓苹杨立军
- 关键词：连续激光刻划
- 光纤探针型近场光镊光强分布特性的数值模拟
- 2010年
- 光纤探针型近场光镊是近场光学领域中的新型技术,因其可对纳米尺度微粒直接进行捕获和操纵而受到广泛关注,其光纤探针尖端的近场分布特性影响着纳米粒子捕获及操纵的成败探针金属膜外侧电磁场由光波在针尖小孔处衍射而成,根据夫朗和费衍射公式分析了圆形纳米小孔的光波衍射图样,运用时域有限差分法（FDTD）研究了均匀平面波垂直入射于镀膜光纤探针的近场分布,比较了不同锥角、不同出射孔径、不同金属膜厚度及不同入射波长的近场分布情况,并对不同情况下的通光效率进行了分析。通过对各参数的计算与比较,结果表明,当锥角越大、孔径越大、镀合适膜厚并且入射波长越小时。
- 刘炳辉杨立军王扬袁巨龙
- 关键词：时域有限差分法近场光学
- 相位掩模法红外飞秒激光刻写光纤光栅技术被引量：4
- 2011年
- 掺Tm3+光纤激光器在工业、医疗、科技及军事领域具有重要应用前景。光纤布拉格光栅(FBG)是构成光纤激光器的重要元件。但掺Tm3+光纤不具备光敏性,利用紫外脉冲激光很难在其中刻写FBG,即使采用增敏技术提高其光敏性,获得的FBG的折射率调制量也很小,尚不能满足应用要求,阻碍了掺Tm3+光纤激光器全光纤化的发展。以相位掩模法的基本原理为基础,从理论上分析了以飞秒激光为刻写光源的技术要点,总结出与传统紫外激光刻写技术之间的差异及需要注意的问题。建立了飞秒激光相位掩模法刻写光纤光栅的实验系统,利用飞秒激光相位掩模法在非光敏光纤上刻写Bragg光栅,在非光敏掺Tm3+硅基光纤上获得了衍射阶次为二的光纤Bragg光栅,并给出了显微镜下观察到的光栅结构。实验结果证明:飞秒激光可以将FBG刻写入非光敏性硅基光纤,并且具有成栅时间短的优点。
- 宋成伟杨立军王扬赵杰鞠有伦
- 关键词：光纤BRAGG光栅相位掩模
- 基于虚拟3D视觉和力觉交互的SEM遥纳操作系统被引量：5
- 2013年
- 为增强纳米操作的交互性,本文结合虚拟现实技术,借助力觉反馈设备搭建了基于虚拟3D视觉反馈与虚拟力觉反馈的遥纳操作平台.为确保虚拟环境能够正确反映真实的纳米操作环境,对虚拟模型的碰撞检测和力觉渲染进行了详细设计;同时在力觉反馈设备和虚拟环境之间引入虚拟匹配环节保证力觉交互接口的稳定,增强主端控制模块的协调性.为实现准确的纳米操作,采用基于兴趣区域的图像特征方法提取探针深度信息,快速建立图像模糊度与探针到基底的距离的关系,实现对探针的闭环控制.最后,利用所述的系统平台以及操作方法,完成了单根ZnO纳米线的转移实验.
- 李东洁荣伟彬孙立宁肖万哲邹宇
- 热蒸发快速氧化法制备四枝杈纳米氧化锌被引量：2
- 2011年
- 以Zn粉为原料,采用高温热蒸发快速氧化法制备四枝杈纳米氧化锌(T-ZnO)。考察了反应温度、氧气流速及氮气流速对T-ZnO的产率及形貌的影响,利用SEM、EDS、XRD、HRTEM及SAED分析试样的微观形貌及成分。研究结果表明,在900℃、氧气流速为80 sccm、氮气流速为300 sccm的条件下,可制备出均一的、产率高达80%具有六方纤锌矿结构的高品质T-ZnO。
- 王万君张艳吴海霞
- 关键词：产率微观形貌均一性
- 保偏光纤对轴中的同轴度调节被引量：4
- 2014年
- 由于保偏光纤对轴时须保证旋转的光纤始终在显微镜的焦平面内,故本文设计了保偏光纤同轴度调节系统用于调节光纤相对电动旋转平台旋转中心的位置。采用显微视觉和电动位移平台运动检测出光纤的中心轴与电动旋转平台旋转中心的距离,基于图像信息对二维手动平台实施调节,计算出调节后理论上的同轴度误差。结合显微视觉建立了实验系统。以电动平台旋转轴中心为原点建立直角坐标系,通过图像处理采用最小二乘法得到光纤中心线的直线方程,确定光纤中心与电动平台旋转中心的距离。将基于图像阈值的灰度差分函数作为清晰度函数,用实验方法确定其阈值,从而有效降低白噪声的影响。实验结果显示,经过调节的光纤和电动旋转平台的同轴度误差为3μm,能够应用在保偏光纤偏振轴的检测中。
- 张伟王乐锋荣伟彬孙立宁
- 关键词：保偏光纤显微视觉图像处理
- 非常规激光加工技术的研究被引量：20
- 2011年
- 常规激光加工技术是利用高温使材料熔化或气化而达到加工目的,但是常导致加工区域热影响区和微裂纹的影响。着重探讨了水导激光加工过程中的激光与液束耦合原理及加工效果,分析了体加热激光切割玻璃过程中的温度场和应力场,以及曲线切割和多层玻璃激光切割技术。针对两种非常规激光加工技术——水导激光加工和体加热激光切割玻璃技术,进行了理论分析及仿真技术研究,建立了两种加工技术的实验系统,利用该系统进行大量的实验研究,获得了较好的加工效果,为实际加工奠定了理论及实验基础。
- 王扬李春奇杨立军张宏志吴雪峰蔡娜李灵
- 关键词：激光加工不锈钢
- 近场光镊与AFM探针复合的光阱力分析被引量：1
- 2011年
- 本文针对纳米材料的纳米操作,提出了一种复合激光近场光镊与AFM探针进行纳米操作的方法,并基于动量守恒原理,采用三维时域有限差分方法建立了该方案中激光近场对纳米微粒的作用力模型,分析了各轴向光阱力的分布情况,讨论了两探针间距离、针尖材料的电导率、入射平面光场的偏振方向、入射角和波长等参数对近场光阱力的影响。结果表明:位于耦合光场中特定位置的微粒可被捕获至固定位置,所需的捕获功率大大低于传统光镊所需的捕获功率;为实现稳定的纳米操作,光纤探针与AFM探针的距离应保持在孔径范围内,两探针的相互位置应保持成垂直关系,同时应选用短波长的捕获激光,并保持激光偏振方向与AFM探针轴线的匹配。本文设计的近场光镊与AFM探针相复合的纳米操作系统,能大大扩宽近场光镊和AFM系统在纳米操作上的应用范围。
- 刘炳辉杨立军王扬袁巨龙
- 镀膜光纤探针近场捕获的模拟与实验被引量：5
- 2011年
- 为提高近场捕获的能力与灵活性,研究了一种利用镀膜光纤探针对纳米微粒进行近场捕获的方法。采用麦克斯韦应力张量和三维时域有限差分方法建立了近场中纳米微粒的作用力模型,通过光阱力与其他作用力的比较讨论了近场捕获的稳定性,并根据各轴向光阱力的分布情况分析了纳米微粒的捕获尺寸与捕获位置。结果表明,只有当微粒尺寸小于探针孔径时才存在捕获效果,探针尖端不同位置出现不同捕获过程,在光阱力的作用下微粒最终被捕获至孔径边缘并形成圆状分布。结合纳米定位与检测方法,设计了全光纤低损耗的光纤探针近场捕获系统,并对120nm的聚苯乙烯微粒进行了捕获实验。结果表明,采用极低的激光功率能把粒径为激光波长1/7的纳米微粒捕获至光纤探针尖端,并形成内径与探针孔径一致的圆环状分布。该计算与实验结果为近场纳米操作的实验研究打下了基础。
- 刘炳辉杨立军王扬
- 关键词：光纤探针
- 基于黏滑运动原理的单自由度纳米定位台设计与动力学分析被引量：5
- 2012年
- 为解决基于扫描电镜纳米操作系统定位驱动方面的关键技术,分别研制能够实现水平定位和垂直定位的单自由度纳米定位台。定位台采用黏滑驱动原理,驱动机构采用柔性铰链设计,O形调节圈的引入既实现摩擦力的精密调节又保证整体结构的紧凑。为研究黏滑驱动原理和辅助纳米定位台设计,建立单自由度纳米定位台的动力学模型。考虑压电陶瓷的动态特性和摩擦力的非线性变化,对压电驱动模型进行线性化处理,引入LuGre模型实现对摩擦力的表达。试验结果表明该动力学模型能够有效地描述黏滑定位台的运动状态。单自由度水平和垂直纳米定位台的最大外形尺寸分别为24 mm×24 mm×17 mm和24 mm×24 mm×34 mm,均具有8 nm定位分辨率和50 mm行程,最大负载质量可达66 g。利用所设计的两种纳米定位台搭建基于SEM的双探针纳米操作系统,纳米线双探针操作试验表明该两种纳米定位台完全满足SEM下进行纳米操作的要求。
- 张世忠荣伟彬台国安于淼孙立宁
