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结构光照明显微成像的放大率不变表面轮廓测量技术
可调透镜 表面轮廓测量 口内扫描仪 结构光照明 放大率不变性
本文提出了一种结构光照明(SI)表面轮廓测量方法,该方法具有快速成像且图像放大率与深度无关的特点。通过采用电调谐透镜(ETL),可在不移动物体的情况下实现物平面的快速扫描。利用4f中继系统和将ETL置于共轭平面的设计,将物镜焦距变化通常导致的放大率比变化降至最低。采用偏振光学元件规避了ETL未镀膜膜面产生的高反射问题。研究还提出通过改变传统SI成像系统的扫描顺序——先进行深度扫描再进行图案位移,从而充分发挥ETL的快速响应特性。实验表明扫描速度可提升至25倍。论文全面分析了基于ETL的SI轮廓测量原理及相关问题,并通过实验验证了该构想。实验中在保持放大率变化低于0.03的同时实现了35毫米的扫描深度变化,通过对锥形三维物体和人脸石膏像的SI成像展示了其三维轮廓测量能力。该SI成像方法可充分应用于口腔内扫描仪或生物医学成像等需要快速扫描的领域。
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基于多层PdSe?/金字塔状硅异质结的光限制效应诱导高灵敏度自驱动近红外光电探测器及图像传感器
光电器件 近红外光 光操控 黑硅 二维材料
本研究展示了一种基于PdSe?/金字塔硅异质结阵列的高灵敏度自驱动近红外(NIR)光探测器,该阵列通过简单硒化预沉积在黑硅上的Pd纳米薄膜制备而成。所构建的混合器件在零偏压980 nm光照下展现出优异的光响应性能:开关比高达1.6×10?、响应度为456 mA W?1、比探测率最高达9.97×1013琼斯。这种较高灵敏度可归因于金字塔微结构的光捕获效应,有限时域差分数值模拟证实了该机制。此外,得益于PdSe?的宽光学吸收特性,该器件对1300、1550和1650 nm等超出硅基器件光响应范围的近红外光也表现出显著敏感性。研究还发现该PdSe?/金字塔硅异质结器件可作为近红外光传感器,能清晰记录分别由980 nm和1300 nm光照产生的"树"与"房屋"图像。
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光电信息科学与工程实验方案1
1. 实验设计与方法选择:研究采用电调谐透镜(ETL)进行快速深度扫描,并使用4f中继系统以最小化放大率变化。通过偏振光学元件规避ETL表面的高反射。 2. 样本选择与数据来源:成像锥形3D物体和人脸造型石膏像以展示系统的三维轮廓能力。 3. 实验设备与材料清单:电调谐透镜(EL-10-30-C-VIS-LD-MV,Optotune)、中继透镜(AC254-100-A-ML,Thorlabs)、LED光源(M470L3,Thorlabs)、线性偏振片(LPVIS100-MP2,Thorlabs)、相机(MQ003CG-CM,XIMEA)。 4. 实验流程与操作步骤:将ETL置于4f中继系统的共轭平面。调整扫描顺序,优先执行深度扫描再进行图案位移以实现快速扫描。 5. 数据分析方法:通过在不同扫描距离下成像分辨率靶标来测量放大率变化。
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光电信息科学与工程实验方案2
1. 实验设计与方法选择:通过直接在金字塔形硅表面硒化Pd纳米薄膜制备该器件,采用时域有限差分(FDTD)建模模拟电场分布。 2. 样品选择与数据来源:金字塔形硅通过n型轻掺杂硅片的碱蚀刻法制备,在其表面生长PdSe?薄膜。 3. 实验设备与材料清单:场发射扫描电镜(SU8020)、原子力显微镜(本原纳米科技CSPM-4000)、X射线衍射仪(理学D/max-rB)、高分辨透射电镜(JEOL JEM-2100F)、拉曼光谱仪(HORIBA Jobin Yvon LabRAM HR800)、能谱仪(SU8020)、X射线光电子能谱仪(ESCALAB250Xi)、紫外-可见分光光度计(日本岛津UV-2550)、半导体特性分析系统(Keithley 2400)、不同波长激光二极管(980 nm Tanon公司UV-100、1300 nm Thorlabs M1300L3、1550 nm Thorlabs M1550L3、1650 nm Thorlabs M1650L3)。 4. 实验流程与操作步骤:通过简易碱蚀刻法合成金字塔形硅,在其表面生长PdSe?薄膜,采用多种技术对器件进行表征。 5. 数据分析方法:根据给定公式计算响应度、外量子效率(EQE)和比探测率。
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