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第八届中国卫星导航学术年会

作者：孙晓林程鹏飞徐迟左娅妮张建伟王力军清华大学物理系清华大学精密测试技术及仪器国家重点实验室清华大学精密仪器系

传统CPT原子钟由于使用圆偏振光泵浦,大量原子被极化到CPT暗态,即磁子能级的极值态,无法有效参与0-0钟跃迁,极大地限制了原子钟的性能。本文介绍一种可以克服该问题的基于色散探测的脉冲式CPT原子钟,其双色光脉冲经方波调制相位获得0和... 详细信息

传统CPT原子钟由于使用圆偏振光泵浦,大量原子被极化到CPT暗态,即磁子能级的极值态,无法有效参与0-0钟跃迁,极大地限制了原子钟的性能。本文介绍一种可以克服该问题的基于色散探测的脉冲式CPT原子钟,其双色光脉冲经方波调制相位获得0和π/2的相位,并交替与原子相互作用。本文还研究了模拟式和数字式两种探测钟信号和闭环锁定的方法。

关键词：小型化原子钟 Ramsey-CPT 色散探测

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532 nm平顶激光光束用于硅晶圆开槽的研究

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激光与光电子学进展 2017年第9期54卷 254-260页

作者：李海鸥韦春荣王晓峰张紫辰潘岭峰桂林电子科技大学广西精密导航技术与应用重点实验室广西桂林541004 中国科学院微电子研究所微电子设备技术研究室北京100029 中国科学院半导体研究所半导体集成技术工程中心北京100083 清华大学精密仪器系微纳制造器件与系统协同创新中心精密测试技术及仪器国家重点实验室北京100084

根据衍射原理,设计并制备了平顶整形元件,将激光能量由高斯分布转变为平顶分布。利用532nm脉冲激光进行了硅晶圆激光划片实验,研究了激光能量、划片速度及聚焦位置对划片效果的影响。结果表明,基于平顶光束的激光划片,可实现宽约为16μ... 详细信息

根据衍射原理,设计并制备了平顶整形元件,将激光能量由高斯分布转变为平顶分布。利用532nm脉冲激光进行了硅晶圆激光划片实验,研究了激光能量、划片速度及聚焦位置对划片效果的影响。结果表明,基于平顶光束的激光划片,可实现宽约为16μm、深约为18μm的划槽,且槽底部平坦,槽壁陡直;与高斯光束相比,平顶光束下热影响区明显减小。

关键词：激光技术脉冲激光激光划槽平顶整形硅片热影响区

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微机械陀螺非线性特性的自由衰减振荡测量方法

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仪器仪表学报 2016年第11期37卷 2465-2472页

作者：魏玉淼董永贵李昊清华大学精密仪器系精密测试技术及仪器国家重点实验室北京100084 火箭军工程大学202教研室西安710025 北京卫星环境工程研究所北京100094

针对微机械陀螺非线性特性的测量问题,研究了一种频率步进式正弦脉冲激励的自由衰减振荡测量方法。在谐振频率附近,采用步进式正弦脉冲序列作为激励信号,得到一组包含系统不同程度非线性动力学特征的自由振动响应信号。通过Hilbert变换... 详细信息

针对微机械陀螺非线性特性的测量问题,研究了一种频率步进式正弦脉冲激励的自由衰减振荡测量方法。在谐振频率附近,采用步进式正弦脉冲序列作为激励信号,得到一组包含系统不同程度非线性动力学特征的自由振动响应信号。通过Hilbert变换提取自由振动信号的瞬时幅值和瞬时频率,计算得到骨架曲线簇,即可实现非线性动力学特性的实验测量。以Duffing系统为例,对不同信噪比自由振动响应信号进行了数值仿真,结果表明这种方法比FREEVIB方法具有更好的抗噪声性能。对一种环型振动微陀螺进行了实验测试,所得到的骨架曲线与传统扫频方式的测量结果一致。作为一种测试手段,这种方法同样可用于其他类型微机械谐振器动力学特性的实验测试。

关键词：微机械陀螺微机械谐振器非线性特性 Hilbert变换骨架曲线

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用于稳定激光功率的数字控制系统

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红外与激光工程 2016年第4期45卷 136-140页

作者：李营营江志坤王安琪中北大学仪器科学与动态测试教育部重点实验室山西太原030051 清华大学精密测试技术及仪器国家重点实验室北京100084 清华大学清华大学-中国计量科学研究院精密测量联合实验室北京100084

在冷原子干涉仪的研究中,常采用三个拉曼光脉冲实现对原子束的相干操控(分束、反射和合束)。拉曼激光的功率抖动会引起Rabi频率的变化,从而带来严重的干涉相移噪声。这些噪声对用于高精度转动加速度测量的冷原子干涉仪来说是不可忽略的... 详细信息

在冷原子干涉仪的研究中,常采用三个拉曼光脉冲实现对原子束的相干操控(分束、反射和合束)。拉曼激光的功率抖动会引起Rabi频率的变化,从而带来严重的干涉相移噪声。这些噪声对用于高精度转动加速度测量的冷原子干涉仪来说是不可忽略的系统噪声,因此实现拉曼激光的功率稳定对于实现高精度原子干涉是至关重要的。采用声光调制器(AOM)作为执行器,设计了一套用于稳定激光功率的数字控制系统。在对AOM进行系统辨识和控制器仿真设计的基础上,利用Labview程序实现了激光功率稳定的PID控制。测试结果表明,在测量时间为1 h情况下,激光功率的不稳定度由系统闭环前的1.67%降低到了系统闭环后的0.19%,极大地提高了干涉信号的稳定性,同时也降低了系统噪声。

关键词：激光功率稳定激光器与激光光学冷原子干涉仪虚拟仪器

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基于双离子阱的协同冷却镉离子微波原子钟的研究进展

基于双离子阱的协同冷却镉离子微波原子钟的研究进展

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第八届中国卫星导航学术年会

作者：左娅妮程鹏飞孙晓林张建伟王力军清华大学物理系中国计量院-清华大学精密测量联合实验室清华大学精密仪器系精密测试技术及仪器国家重点实验室

单离子阱镉离子微波钟频标已经达到频率短期稳定度和不确定度分别为6.1*10e-3和6.6*10e-4的水平,分析发现与理论预期的差距主要来源于射频加热和Dick效应两大因素。本文将介绍为了克服以上限制采用的协同冷却和交替锁定方案,并简要介绍... 详细信息

单离子阱镉离子微波钟频标已经达到频率短期稳定度和不确定度分别为6.1*10e-3和6.6*10e-4的水平,分析发现与理论预期的差距主要来源于射频加热和Dick效应两大因素。本文将介绍为了克服以上限制采用的协同冷却和交替锁定方案,并简要介绍系统结构和最新进展。

关键词：微波频标镉离子协同冷却迪克效应

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微米级超润滑石墨接触面的表征与分析

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物理学报 2016年第23期65卷 152-159页

作者：史云胜刘秉琦杨兴董华来军械工程学院电子与光学工程系石家庄050003 清华大学精密仪器系北京100084 清华大学精密测试技术及仪器国家重点实验室北京100084 清华大学微纳米力学与多学科交叉创新研究中心北京100084

超润滑可能是解决摩擦磨损问题的理想方案.目前已经能够在大气环境下实现基于石墨的微米尺度超润滑,但石墨接触面在超润滑实现过程中的影响还需要深入研究.为此,本文用电子束曝光及反应离子刻蚀方法在高定向热解石墨上加工出微米尺度的... 详细信息

超润滑可能是解决摩擦磨损问题的理想方案.目前已经能够在大气环境下实现基于石墨的微米尺度超润滑,但石墨接触面在超润滑实现过程中的影响还需要深入研究.为此,本文用电子束曝光及反应离子刻蚀方法在高定向热解石墨上加工出微米尺度的氧化硅/石墨方台结构,并用钨针尖推开方台的上部获得超润滑的石墨接触面.然后用原子力显微镜对多个石墨接触面进行了形貌表征,并使用能谱仪及X射线光电子能谱对石墨接触面的边缘进行测试.研究发现,高定向热解石墨的多晶结构在接触面的形成过程中有重要影响,能够决定接触面的质量进而决定超润滑能否实现.石墨接触面的边缘存在大量加工中引入的化学键及在大气中吸附的物理键,这些键是推开石墨方台形成接触面时阻力的来源,并在接触面发生相对滑动时表现为摩擦力.本文通过对具有微米尺寸的超润滑石墨接触面进行研究,明确了接触面内部及边缘影响超润滑实现的规律,对大面积超润滑的实现及应用能够提供有益的帮助.

关键词：超润滑石墨微米级表征

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晶圆激光切割技术的研究进展

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半导体技术 2017年第8期42卷 561-568页

作者：李海鸥韦春荣王晓峰张紫辰潘岭峰李琦陈永和桂林电子科技大学广西精密导航技术与应用重点实验室广西桂林541004 中国科学院微电子研究所微电子设备技术研究室北京100029 中国科学院半导体研究所北京100083 清华大学精密仪器系微纳制造器件与系统协同创新中心精密测试技术及仪器国家重点实验室北京100084

综述了半导体领域晶圆切割技术的发展进程,介绍了刀片切割技术、传统激光切割技术、新型激光切割技术及整形激光切割技术的特点、工作原理和优缺点以及国内外使用晶圆切割技术获得的研究成果及其应用前景。与刀片切割技术相比,激光切割... 详细信息

综述了半导体领域晶圆切割技术的发展进程,介绍了刀片切割技术、传统激光切割技术、新型激光切割技术及整形激光切割技术的特点、工作原理和优缺点以及国内外使用晶圆切割技术获得的研究成果及其应用前景。与刀片切割技术相比,激光切割技术具有切割质量好、切割速度快等优点。详细介绍了以进一步改善晶圆切割质量和提高切割速度为目的的几类整形激光切割技术,包括微水导激光切割技术、隐形切割技术、多焦点光束切割、"线聚焦"切割、平顶光束切割和多光束切割等。随着技术的不断完善、切割设备的不断成熟,整形激光切割技术在未来的晶圆切割领域将具有广阔的应用前景。

关键词：刀片切割激光切割切割速度切割质量整形激光

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风起于青萍之末浪成于微澜之间——漫谈30年科研:激光谐振仪器体系的建立

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红外与激光工程 2016年第7期45卷 8-16页

作者：张书练刘维新清华大学精密仪器系精密测试技术及仪器国家重点实验室北京100084 山东大学(威海)空间科学研究院山东省光学天文与日地空间环境重点实验室山东威海264209

科学方法研究是比获得成果更基础的工作,此文是一篇总结作者30多年科学研究路径和概括研究成果相兼的论文。作者从几个基本的激光物理问题出发,通过改变激光器谐振腔的结构,在腔内/外增加元器件,逐步发现了两镜激光器、三镜激光器腔调... 详细信息

科学方法研究是比获得成果更基础的工作,此文是一篇总结作者30多年科学研究路径和概括研究成果相兼的论文。作者从几个基本的激光物理问题出发,通过改变激光器谐振腔的结构,在腔内/外增加元器件,逐步发现了两镜激光器、三镜激光器腔调谐中的诸多物理规律,并据此研制成多种激光精密测量仪器。概括了整个研究过程中作者科学研究的基本理念,简述了作者研究激光中发现的物理现象,总结了建立的激光谐振仪器的科学体系。

关键词：激光原理正交偏振激光腔频率分裂激光回馈测量仪器

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基于C=C双键异构体分析的脂质组学新方法研究

基于C=C双键异构体分析的脂质组学新方法研究

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第三届全国质谱分析学术报告会

作者：张文鹏张东晖瑕瑜欧阳证清华大学化学系普渡大学生物工程学院清华大学精密仪器系精密测试技术及仪器国家重点实验室

质谱技术是脂质组学研究的强有力工具,可用于复杂生物样品中不同类型脂质的定性、定量分析。不饱和脂质是哺乳动物细胞总脂质的主要成分,其生物功能与C=C的位置密切相关。目前,质谱技术还难于对生物样品中不饱和脂质C=C进行直接定位。... 详细信息

质谱技术是脂质组学研究的强有力工具,可用于复杂生物样品中不同类型脂质的定性、定量分析。不饱和脂质是哺乳动物细胞总脂质的主要成分,其生物功能与C=C的位置密切相关。目前,质谱技术还难于对生物样品中不饱和脂质C=C进行直接定位。在前期工作中,我们探索了一种Paternò–Büchi(PB)光化学衍生化方法,不饱和脂质与丙酮反应后,可采用串联质谱进行脂质C=C位置异构体的分析[1-2]。在本工作中,我们建立了LC-PB-MS分析系统(图1A),适用于复杂生物样品中的脂质组分析。首先搭建了基于紫外光透过Teflon管的微流反应器,可用于快速PB反应(约30s),也可实现LC与MS的在线联接。采用HILIC进行脂类的快速分离,引入丙酮作为主要的流动相组分,避免柱后引入带来的稀释效应。建立了数据分析软件及脂质C=C位置异构体数据库,适用于复杂样品中大量脂质的快速鉴定。具体应用:1)牛肝组织提取物中不饱和磷脂的分析,鉴定了135多种不饱和磷脂的结构,发现超过50种C=C位置异构体(图1B)。2)癌组织如卵巢癌组织中不饱和磷脂的分析,发现超过60种C=C位置异构体,与癌旁组织比较,部分C=C位置异构体比例变化具有生物学显著性差异。3)体液样品如2型糖尿病血浆中不饱和磷脂的分析,发现超过50种C=C位置异构体,与健康人血浆比较,部分C=C位置异构体比例变化具有生物学显著性差异(图1C)。研究结果表明LC-PB-MS是生物样品中不饱和脂质C=C位置异构体分析的有效方法,同时也提示C=C位置异构体比例可作为一种新的疾病诊断生物标志物。

关键词：脂质组学 C=C位置异构体光化学反应质谱分析生物标志物

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AlN陶瓷激光金属化的研究进展

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激光与光电子学进展 2017年第7期54卷 12-20页

作者：黄平奖王晓峰李琦张紫辰潘岭峰桂林电子科技大学信息与通信学院广西桂林541004 中国科学院微电子研究所微电子设备技术研究室北京100029 中国科学院半导体研究所半导体集成技术工程中心北京100083 清华大学精密仪器系微纳制造器件与系统协同创新中心精密测试技术及仪器国家重点实验室北京100084

介绍了氮化铝(AlN)陶瓷激光金属化的进展和金属化过程中的问题以及主要解决方法。激光金属化利用激光的热效应使AlN表面发生热分解,直接生成金属导电层,该方法具有成本低、效率高、设备维护简单等优点。进一步介绍了激光器、光束质量、... 详细信息

介绍了氮化铝(AlN)陶瓷激光金属化的进展和金属化过程中的问题以及主要解决方法。激光金属化利用激光的热效应使AlN表面发生热分解,直接生成金属导电层,该方法具有成本低、效率高、设备维护简单等优点。进一步介绍了激光器、光束质量、工艺参数等的优化方法以及AlN陶瓷金属化的应用,并对AlN陶瓷激光金属化在未来的发展进行了展望。

关键词：激光光学金属化光束类型 AIN

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