克斯宽带相位变换器

近日，电科思仪突破关键技术，成功研制出110GHz宽带巴伦，满足用户高速测试需求，产品性能达到业内领先水平。巴伦是一种三端口器件，可将一路信号分成大小相等、振动或波动方向相反（镜像）的两路信号，也可将振动或波动方向相反的两路信号合成一路信号输出，在通信系统、光电系统等多种场景中有广泛应用。随着各场景对高性能宽带巴伦的技术要求不断提高，原有频率上限已不能满足用户需求。为解决这一技术瓶颈，电科思仪集中力量攻关，突破关键技术成功研制出110GHz宽带巴伦，充分满足市场需求。

近年来，作为一种可调控波相位、极化方式、传播模式的超薄声学人工表面结构，声学超构表面(Acoustic metasurfaces)可以实现许多新奇的波控功能，在吸声降噪、医学超声、声波器件、探测、通信等领域展现了广阔的应用前景。然而，绝大多数声学超构表面都面临突出的窄带和功能色散问题，且主动调控的手段也存在功能色散、低可靠性、高系统复杂度和高制造成本等诸多挑战。更重要的是，可重构超构表面虽可保证离散频率下波动功能，但不太可能适用于含多个频率的宽带入射波包。因此，从工程应用的角度来看，声学超构表面亟需实现被动式超宽带、非频变特性，也需更多新的结构形式与调控机理。近期，北京理工大学方岱宁院士和董浩文副教授、香港理工大学成利院士、天津大学汪越胜教授、美国罗文大学沈宸助理教授、青岛大学赵胜东副教授密切合作，并联合德国锡根大学张传增院士、美国杜克大学Steven A. Cummer教授、中科院深圳先进技术研究院郑海荣教授和邱维宝研究员等国内外学者，在超构材料领域取得重要进展。该团队提出了定制化色散的逆向设计方法，利用面投影微立体光刻技术(nanoArch S140，摩方精密)实现了声学超构表面的高精度3D打印，成功构造了消色差声学超构表面，实现了高效、相对带宽为93.3%的声波定向传输、相对带宽为120%的能量聚焦、相对带宽为118.9%的超声粒子悬浮等超宽带声学波束工程，并揭示了超宽带消色差特性的力学机理，为超宽带、高效、多功能超构材料器件提供了新的设计范式，可为先进结构技术与完美波动调控的结合提供系统的理论与方法。该研究以“Achromatic metasurfaces by dispersion customization for ultra-broadband acoustic beam engineering”为题发表于《国家科学评论》(National Science Review, NSR, https://doi.org/10.1093/nsr/nwac030, 2022)。为获得超构表面的定制化色散特性，该研究提出了系统的超宽带消色差 “至下而上”逆向设计框架（图1）。为实现声波异常折射、聚焦和超声悬浮功能，超构表面需分别产生具备线性非色散、非线性非色散、非线性色散特性的三类波束，即：定向传输波束、聚焦束和局域空心束（图1b）。事实上，为实现特定的色散、严苛的相位分布与传输效率，所有超构表面单元必须同时满足特定的等效折射率、相对群延迟以及相对群延迟色散。因此，本研究建立了超构表面单元的“相位-效率-色散”的拓扑优化模型，利用遗传算法完成了超宽带、消色差、高效声学超构表面的逆向设计。图1：超宽带消色差超构表面的逆向设计方法 为证实逆向设计方法的正确性与有效性，本研究首先针对声波异常折射功能，设计出具有非对称局部腔体、弯曲空气通道的超构表面单元（图2a）。在低频宽带范围内(1600-4400 Hz)，优化单元具备恒定的等效折射率与高传输率（图2b, 2c）以及线性非色散特性。值得注意的是，这种拓扑特征与传统的Helmholtz共振腔和迷宫结构非常不同。这种区别意味着超宽带非色散特性无法由单一构型所决定，而需要多种拓扑特征的组合来实现。仿真和实验结果也进一步验证了具有恒定折射角的高效、异常透射功能（图2d，2e）。图2：逆向设计的声学超构表面与其超宽带高效异常波束折射 本研究进一步设计出更复杂的非对称超构表面单元（图3a），其具备超宽带恒定的等效折射率（图3b），且折射率增加的程度逐渐降低；大部分超构表面单元均可保持高于80%的传输效率（图3c）。有趣的是，#4、#5、#6和#7单元具有非常相似的拓扑特征，但#3、#2单元却呈现完全不同的特征，这意味着单一的拓扑构型无法实现超宽带非色散功能。结果表明，优化的超构表面可实现具有恒定焦距、高效、声波聚焦功能（图3d，3e），证实了其超宽带[1000 Hz, 4000 Hz]、消色差特性。图3：逆向设计的声学超构表面与其超宽带高效聚焦 为更进一步展示所发展优化模型与方法的优势，本研究还针对宽低频、高度复杂的色散特性，设计出一系列具有非色散、非线性色散特性的高效超构表面单元（图4a）。通过特定的单元集成方式，构建了含13×13个微米尺度单元(4.2 mm×4.2 mm×1.2 cm,S140，摩方精密，10 μm打印精度)、轻质、超薄的3D声波超表面(5.46 cm×5.46 cm×1.2 cm)。结果表明，超构表面可在[16.5 kHz, 66 kHz]内产生具有恒定悬浮位置的局域空心束（图4e），从而实现了单边、稳定、超宽带的超声悬浮现象（图4f），显著优于目前已知的超声悬浮技术。此外，超构表面的波动功能对热粘滞损耗也具有很强的鲁棒性。图4：逆向设计的声学超构表面与超宽带、单边、稳定的超声粒子悬浮 为揭示超宽带消色差特性的机理，本研究详细地考察了具有线性非色散、线性非色散、非线性色散特性的3个代表性超构表面单元，分析了其相位响应（图5a-5c）、等效阻抗矩阵（图5d-5f）和散射性质（图5g-5i）。结果显示，优化的非对称单元均存在明显的内部共振(internal resonance)，从而有效地补偿了由单个结构块体色散而产生的复杂相移。此外，3种单元也存在一定程度的双各向异性(bi-anisotropy)。更有趣的是，这种优化的超构表面单元还存在显著的多散射效应，可被视为一种新的超构表面设计自由度。 图5：超宽带消色差特性的协同作用机理 针对声波超宽带声束工程，本研究发展了融合相位、幅值、色散、功能的声学超构表面通用逆向设计框架，设计出一系列新型非对称超表面，实现了超宽带、消色差声波负折射、聚焦和超声悬浮三类功能，揭示了超宽带消色差特性的协同作用机理，即：集成的内部共振、双各向异性以及多散射效应。研究可为超宽带、被动式、多功能超构材料的构造提供系统性逆向设计方法，可为2D/3D弹性波/声波超构材料的大规模、集成设计提供重要的理论指导与结构基础。近年来，本团队已提出了多种弹性波/声波超构材料的逆向设计模型，揭示了宽带力学机理，实现了一系列高性能弹性波、声波、水声功能及器件，为超构材料宽低频响应的系统性创新设计提供了解决方案。作者：董浩文

示波器是电子信息工业的基础设备，是应用最广泛的通用电子测试测量仪器，被誉为电子工程师的眼睛，其主要通过采集电路中的电信号并存储和显示，并对信号进行测量、分析和处理，主要用于研发领域。随着电子工业的持续高速发展，信息技术产品的智能化、网络化以及集成化程度逐步提高以及半导体、5G、人工智能、新能源、航天航空及国防等行业驱动，示波器具有良好的发展前景。Mordor Intelligence的数据显示，数字示波器在2023的市场规模达到23.18 亿美元，在2028年将达到28.7586亿美元，在预测期内的复合年增长率为 4.41%。为了满足逐渐丰富的应用场景和市场需求，电子测试测量仪器企业也在不断推陈出新，大部分主流品牌皆有输出，国产方面也多点开花。以下对2023年示波器新品进行盘点，数据主要统计自公开信息，如有遗漏、错误欢迎在留言区补充或邮件（kangpc @instrument.com.cn ）。2023年示波器发布新品速览品牌产品型号国家是德科技UXR-B美国泰克科技4系列B MSO美国罗德与施瓦茨R&S MXO 5德国LecoryWaveMaster 8000HD美国电科思仪4457系列（4457E/F/G/K/EH/FH/GH/KH）中国普源精电DS80000系列中国鼎阳科技SDS800X HD、SDS3000X HD、SDS1000X HD中国鼎阳科技SDS6000 Pro中国玖锦科技PDS6184A中国优利德MSO8000X中国优利德UPO1000X中国麦科信MHO5004中国麦科信STO2002中国麦科信MDO5004中国致远电子ZUS6000中国是徳科技|UXR-B百万级超大带宽高端新品示波器2023年9月，是德科技发布了一款百万级超大带宽高端新品示波器UXR-B。是德科技UXR-B高端示波器整个硬件做了全面加速升级，CPU处理器从I5-3550S升级为I7-9700E，具有8核8线程，内存由16G升级为64G，保证强大的计算处理能力。除此之外，新的UXR-B型号示波器的标配更加强大，标配支持500Mpts内存，波形捕获提升了2.5倍，160MHz带宽的数字下变频（DDC）和实时频谱分析仪（RTSA）加速了无线信号的分析和调试。对于高速数字设计，InfiniiSim Basic去嵌入、PrecisionCable和PrecisionProbe现在是标准配置，这样的组合有助于对信道损耗进行补偿或去嵌。泰克科技|4系列B混合信号示波器（MSO）泰克公司与福迪威公司联合推出4系列B混合信号示波器（MSO），该产品具有多项高级分析功能以及贯穿所有信道的前沿测量性能，可为用户带来丝滑高效的使用体验。泰克4系列B MSO专门面向需要高精度、多功能性和易用性的嵌入式产品设计人员，其带宽为200MHz至1.5GHz，硬件12位ADC, 在高分辨率模式下实现16位的垂直分辨率和6.25GS/s的实时采样率，并可实现与先前版本的4系列同样出色的信号保真度。此外，该产品不仅继承了前代产品备受好评的触控式用户界面，而且对处理器系统进行了升级，用户界面的响应速度可达先前产品的两倍以上，且高级分析功能的运行速度也有明显提升。4系列B MSO具有多达6个输入信道，非常适合执行三相功率分析，且其特有的频谱视图功能可以实现与时域波形同步的多通道频谱分析。除了提升前面板的操作效率之外，经过升级的处理器系统还能够提升远程操作的速度。用户可以使用简单的Web浏览器、专用的TekScope PC端软件或通过自定义编程支持各种通讯接口远程访问和控制4系列B MSO。此外，4系列B MSO还配备了13.3英寸 （1920x1080）高清显示屏，并通过业界领先的光学粘合技术来实现更大的屏幕对比度和可视角度。罗德与施瓦茨|R&S MXO 5示波器罗德与施瓦茨推出了全新的 R&S MXO 5 示波器，提供四通道和八通道模式。这些示波器基于罗德与施瓦茨开发的下一代 MXO-EP 处理 ASIC 技术，该技术在 R&S MXO 4 中首次引入，新的八通道 R&S MXO 5 示波器将测量性能提升到了新的水平。R&S MXO 5是全球首款每秒采集450万次和每秒生成1800万个波形的八通道示波器，极致精确度能够捕获复杂信号细节和偶发事件，在时域和频域中显示了信号活动的更多细节。R&S MXO 5在八个通道上都具有数字触发功能，能够准确隔离小信号异常。45000次每秒快速傅立叶变换(FFT)的性能突破为工程师们提供了极致的频谱信号查看体验，非常适合EMI和谐波测试。R&S MXO 5以超高的采集速度捕获高达99%的实时信号活动，加速信号分析，并能够检测到大多数示波器无法捕捉的罕见随机事件。R&S MXO 5示波器在所有八个通道上提供了标准的500M存储深度，是同类产品存储深度的两倍，可用于大规模数据捕获。R&S MXO 5作为首款具备数字触发功能的八通道示波器，树立了信号分析的新标准。数字触发功能的灵敏度达到0.0001格。R&S MXO 5在时域和频域都表现出色。它是首款每秒进行45000个快速傅立叶变换(FFT)的示波器。并可同时显示四个不同频谱，实现该产品独有的射频信号可见性，这些高级功能均是该产品的标准配置。Lecory|WaveMaster 8000HD高带宽示波器2023年9月5日，纽约Chestnut Ridge,特励达力科今天宣布推出全新 WaveMaster 8000HD 高带宽、高精度示波器 (HDO) 平台，该平台的示波器具有 20 至 65 GHz 带宽、12 位分辨率、高达 320 GS/s 的采样率和业界领先的 8 Gpts存储深度。新型 WaveMaster 8000HD 保留了和其前代一样的无与伦比的验证和调试功能，同时增加了新的 SDA Expert 串行数据分析软件，用于测试下一代串行数据技术。新型 WaveMaster 8000HD 系列高带宽示波器为下一代串行数据技术（如 PCIe 6.0 和 USB4 v2.0）提供卓越的信号表征性能。与前代示波器相比，WaveMaster 8000HD的带宽和采样率增加了一倍多，与竞争对手的示波器相比，提供四倍以上的分辨率和存储深度 — 全带宽和采样率下业界领先的 12 位分辨率以及高达 8 Gpts 的存储深度。12 位分辨率分别为 USB4 v2.0 和 PCIe 6.0 中使用的多级 PAM3 和 PAM4 信号提供了出色的信号表征，8 Gpts 显著增强了链路协商问题的调试。电科思仪|天玑星系列数字示波器产品2023年6月28日，思仪科技在2023MWC上海世界移动通信大会发布并展示了4457系列数字示波器产品，该系列示波器共8个产品型号4457E/F/G/K/EH/FH/GH/KH，模拟通道数4、8个，带宽1GHz、2GHz、3GHz、4GHz，采样率10GSa/s、20GSa/s，垂直分辨率8bit、12bit。4457系列是思仪科技全新推出的天玑星系列数字示波器产品，在通信、工业电子和教育等领域有着广泛的应用。4457系列数字示波器采用AnyAcquire技术，提供更多仪器功能、更快的测试速度和更智能化的操控，为用户提供全新示波器使用体验。具体来讲，一、更多：多合一仪器，为用户提供更多测试功能示波器、实时频谱分析、逻辑分析仪、函数发生器、总线分析仪及数字电压表功能多合一，多达8个模拟通道、16个数字通道，可实现多通道模数混合信号的测试与分析。4457系列示波器还支持眼图与抖动分析、波特图分析、极限模板测试、功率测量与分析、波形录制与回放、参数测量直方图统计等功能，帮助用户轻松应对各种挑战。二、更快：全硬件加速处理技术，为用户提供更快的测试速度4457系列示波器高达120万个波形/秒的波形捕获率，20GSa/s的采样率，极大提高了毛刺和偶发事件捕获的概率；示波器标配了分段存储器采集，即使示波器工作在深度存储模式下，依然可以保持快速的响应速度和屏幕更新率；示波器支持硬件的参数测量功能，支持同时显示20个测量项目的统计分析，全部采集模式下支持全内存自动测量，可提供更加精确的测量结果；示波器采用叠加FFT和数字荧光显示技术使得FFT刷新频率大于40万次/秒，增强查看偶发事件的能力。三、更智能：智能化操控，为用户提供全新使用体验4457系列示波器采用智能化、可视化的区域触发技术，只需在屏幕上观察感兴趣的信号并在它周围绘制一个区域，可以迅速简便地识别想要的触发事件。支持多窗口自由设定，用户可根据观察需求自由对打开的波形窗口进行各种操作。支持快捷栏自由定义，用户可根据自己的使用习惯，将常用功能按键设定为功能区快捷按键。支持智能语音交互，用户可以通过语音向示波器发出指令，从而完成用户想要的操作，解放双手，操作更智能、更便捷。普源精电|DS80000系列数字示波器2023年9月18日，普源精电科技股份有限公司（简称：普源精电）发布公告称，普源精电科技股份有限公司首次正式公开发布13GHz带宽的DS80000系列数字示波器。DS80000系列数字示波器是RIGOL自主研发的第八代数字示波器，基于StationMAX II代平台，实现了最高40GSa/s实时采样率、13GHz模拟带宽。基于RIGOL新一代UltraVision III平台，实现最大4Gpts的存储深度，让DS80000拥有高保真的信号采集能力，并可以在高采样率下采集更长时间的波形。普源精电称，该新产品通过自研核心技术平台，首次实现国产数字示波器产品带宽达到13GHz，具备国内行业技术领先优势和核心技术壁垒。本次推出的DS80000主要对标国外同类产品，包括但不限于是德科技（KEYSIGHT）Infiniium UXR 系列、Infiniium V 系列、 Infiniium S 系列，泰克科技（Tektronix）MSO/DPO70000DX 系列、6 Series B MSO 系列，特励达力科（Teledyne LeCroy）WavePro HD 系列、WaveMaster 8Zi-B 系 列，罗德与施瓦茨（Rohde & Schwarz）R&S®RTP 系列等。鼎阳科技|SDS800X HD、SDS3000X HD及新款SDS1000X HD高分辨率示波器2023年9月26日，鼎阳科技发布两款高分辨率示波器，分别是SDS3000X HD以及新款SDS1000X HD。SDS3000X HD/SDS1000X HD系列示波器全系采用12-bit高分辨率ADC，量化等级高达4096级，高分辨率模式下（ERES）可将分辨率提升至16-bit，配合垂直&水平放大功能，助力用户更完整清晰地观测到波形的细节。比如在LLC半桥式变换电路分析时，需要通过波形观察上管和下管的驱动信号之间存在的死区时间，12-bit示波器还原后的波形细节远比8-bit示波器清晰。SDS1000X HD的ENOB高达8.4-bit，而SDS3000X HD高达8.3～8.6-bit，时间误差、频率杂散都比较小，同时宽带噪声也比较低，能够有效保证测量的精准度。SDS3000X HD最高带宽为1GHz，分辨率为12-bit，高分辨率模式下可达16-bit，波形细节清晰可见，能够观测到微小波形变化；采样率为4GSa/s，存储深度为400Mpts/ch，即使长时间捕获波形，依然不会出现波形失真；Sequence模式下能够实现每秒采集89万个波形，能够在短时间内依据大量波形得出可靠的统计结果，帮助用户快速查找罕见的异常信号，SDS3000X HD不仅支持搜索导航、频率计、万用表、历史模式、区域触发等基本功能，还支持电源分析、波特图、模板测试、混合信号分析等重要功能，能广泛应用在第三代半导体，高精度电源等测试领域。此外，为进一步满足广大用户的需求与期待，鼎阳科技将SDS1000X HD进行了软件与硬件上的升级，SDS1000X HD在保持高性价比与具有诸多基本功能的基础上，诸多指标有一定程度上的提升：采样率将由1GSa/s提升至2GSa/s，波形还原更真实，参数测量更精准；Sequence模式下，波形捕获率最高由400,000wfm/s提升至500,000wfm/s，触发事件的间隔由2.5μs提升至2μs，异常事件捕获概率更高，除此之外，还有部分功能也进行了升级。12月12日，鼎阳科技正式公开发布SDS800X HD高分辨率数字示波器。SDS800X HD系列产品垂直分辨率为12-bit，最高带宽为200 MHz，具有极佳的信号检测和显示能力，波形细节清晰可见，能够观测到微小波形变化，有助于分析信号的细节与特征；采样率为2 GSa/s，存储深度可达100 Mpts/ch，适用于观察分析长时间信号、低频信号和瞬态现象。该系列产品具有丰富的触发功能，包括边沿、斜率、延迟、建立/保持时间和多种总线触发（串行触发），支持嵌入式行业的I2C、SPI、UART协议及汽车行业的CAN、LIN协议的触发与解码，能够准确捕获并直观地将总线的协议信息以表格形式或其他方式显示，稳定进行测试。玖锦科技|PDS6184A高速数字实时示波器2023年12月28日，玖锦科技《信号的复现艺术》主题发布会正式面向全网推出了“守仁”系列产品：18GHz高速数字实时示波器PDS6184A。该款国产自研的高速数字实时示波器产品攻克了三大国际技术壁垒指标：18GHz带宽，80GSa/s采样率和640Gbps高速实时处理算法。玖锦科技PDS6184A高速数字实时示波器是基于超高速数据捕获、校正与实时处理技术及专研ADC技术研制出的一款采样率高达80GSa/s、输入带宽高达18GHz的高速数字实时示波器。PDS6184A具备640Gbps超高速数据实时分析处理能力、高达2Gpts/ch的最大存储深度以及500000wfms/s的最高波形捕获率，能更大程度保留信号的完整性，迎接更复杂的测试及设计挑战，可广泛应用于5G/6G通信与光通信、卫星导航与通信及汽车电子自动驾驶等多领域。优利德|UPO1000X数字荧光示波器、MSO8000X高带宽混合信号示波器UPO1000X系列数字荧光示波器配置100MHz/200MHz 两个级别带宽，实时采样率高达2GSa/s，全系列标配4通道，标配最大存储深度56Mpts，Fast Acquire模式下最高可达500,000wfms/s，硬件实时波形不间断录制和波形分析功能最大达12万幅波形。支持独立的DVM模块，7位数字频率计和拥有丰富的触发功能，可选配全内存硬件实时解码，让协议分析不再成为难题。2023年5月11日，优利德举办了测试仪器新产品发布会，发布了MSO8000X系列高带宽混合信号示波器，分别有带宽4GHz和2.5GHz版本，最高实时采样率20GSa/s。麦科信|MHO5004、MDO5004、STO2002平板示波器麦科信于2023年10月30日推出12位高分辨率示波器MHO系列，并同时发布第五代平板示波器MDO系列。此外，STO2002是一款全新推出的双通道示波器，并且搭配了200MHz的带宽、1GSa/s的采样率、70Mpts的存储深度；支持串行总线触发和解码；具备丰富的测量项和高级数学运算功能；结合 Micsig 独有的触控算法专利技术，以及人性化的操作系统界面，将使用体验做到了极致。在专业级便携平板示波器领域，满足了工程师更多样化的产品需求。致远电子|ZUS6000高精度智能应用型示波器ZUS6000是致远仪器最新推出的采用12bit高速ADC，实现最高1GHz测量带宽，并配备了电源分析、智能硬件时序分析、汽车总线分析、以太网眼图、X-Key等功能的高精度智能应用型示波器。ZUS6000高精度智能应用型示波器可以支持多通道的波形运算功能，提高工程师波形和数据分析效率，并能实现多通道波形的分屏显示，查看更多波形的同时保障细节显示与测量准确。近年来，国产示波器性能进步发展飞快。整体来看，2023年，国产示波器产品买入了新的里程碑。普源精电首先推出了13GHz带宽的示波器，之后玖锦科技又推出18GHz带宽的示波器。而此前，国产示波器最高带宽仅4GHz。国产示波器正逐渐向高端迈进，这主要得益于企业在ADC等核心芯片的不断研发而开花结果。

太赫兹波，指频率为0.1-10 THz的电磁波，位于微波和红外之间，属于电子学与光子学的过渡区间。由于具有光子能量低、穿透力强、特征光谱分辨能力好等属性，太赫兹技术在生物传感、无损检测以及高速无线通讯等领域具有重要的应用前景。然而，由于自然界中的天然材料在太赫兹频段没有电磁响应，导致太赫兹频段的功能材料和器件非常匮乏，这也是造成太赫兹技术尚未广泛应用的重要原因。THz超材料，一种新型的周期性人工电磁材料，其性质主要取决于所设计的结构，通过特定的结构设计，可获得与自然界已知材料截然不同的电磁性质，从而实现丰富的功能器件，如吸波器、调制器和偏振转换器等。目前常见的太赫兹超材料，主要由光刻工艺制备得到，存在制备工艺复杂、加工成本高的问题。此外，目前宽带吸波器常采用上下重叠式多层结构设计，其在太赫兹频段所需的多步光刻工艺更是进一步提高了加工难度及成本。因此，探索太赫兹器件的无光刻、低成本、简单高效的制备方法获得超宽带太赫兹吸波器，将有利于促进太赫兹技术的繁荣发展。 近日，西安交通大学张留洋教授课题组提出了一种偏振不敏感的超宽带太赫兹吸波器设计及其制备方法，该超宽带吸波器由叠堆于类宝塔基底表面的多层环形谐振器构成，通过相邻谐振器共振模式的重叠实现带宽的扩展，最终通过叠堆12层圆形和环形谐振器实现1.07-2.88 THz频段的近完美吸收。该研究结合微尺度3D打印技术（nanoArch S130，摩方精密）制备得到实验样件，实验测试结果验证了宽带吸收机理的准确性。该成果以“Three-Dimensional Printed Ultrabroadband Terahertz Metamaterial Absorbers”为题发表于国际期刊Physical Review Applied上，该研究工作由西安交通大学机械工程学院博士生沈忠磊与硕士生李胜男共同合作完成。图1 具有面外形态的太赫兹吸波器结构示意图图2 太赫兹超宽带吸收谱 通过结合微尺度3D打印技术，超宽带太赫兹吸波器可由简单的三步工艺制备得到。其中，周期性阵列的三维类宝塔结构采用面投影微立体光刻3D打印技术（nanoArch S130，摩方精密）加工得到。实验结果表明：得益于高精度的微尺度3D打印技术，测试所得的宽带吸收谱谐振频率和吸收幅值均与数值模拟结果较为吻合。图3 太赫兹超宽带吸波器实验验证（其中单元周期Px=Py=185μm，顶层圆形谐振器半径r12=10μm, 叠堆环形谐振器宽度w=6μm，叠堆层厚▲t=10μm） 此外，文章进一步证明了该制备方法之于常见太赫兹窄带吸波器制备的适用性。实验结果表明：两种太赫兹窄带吸波器的吸收谱测试结果与数值模拟结果和理论结果均较为吻合，表明基于微尺度3D打印技术的制备方法同样可实现对常见太赫兹窄带吸波器的高质量制备。图4 太赫兹窄带吸波器实验验证原文链接：https://journals.aps.org/prapplied/abstract/10.1103/PhysRevApplied.16.014066

太赫兹波，指频率为0.1-10 THz的电磁波，位于微波和红外之间，属于电子学与光子学的过渡区间。由于具有光子能量低、穿透力强、特征光谱分辨能力好等属性，太赫兹技术在生物传感、无损检测以及高速无线通讯等领域具有重要的应用前景。然而，由于自然界中的天然材料在太赫兹频段没有电磁响应，导致太赫兹频段的功能材料和器件非常匮乏，这也是造成太赫兹技术尚未广泛应用的重要原因。THz超材料，一种新型的周期性人工电磁材料，其性质主要取决于所设计的结构，通过特定的结构设计，可获得与自然界已知材料截然不同的电磁性质，从而实现丰富的功能器件，如吸波器、调制器和偏振转换器等。目前常见的太赫兹超材料，主要由光刻工艺制备得到，存在制备工艺复杂、加工成本高的问题。此外，目前宽带吸波器常采用上下重叠式多层结构设计，其在太赫兹频段所需的多步光刻工艺更是进一步提高了加工难度及成本。因此，探索太赫兹器件的无光刻、低成本、简单高效的制备方法获得超宽带太赫兹吸波器，将有利于促进太赫兹技术的繁荣发展。 近日，西安交通大学张留洋教授课题组提出了一种偏振不敏感的超宽带太赫兹吸波器设计及其制备方法，该超宽带吸波器由叠堆于类宝塔基底表面的多层环形谐振器构成，通过相邻谐振器共振模式的重叠实现带宽的扩展，最终通过叠堆12层圆形和环形谐振器实现1.07-2.88 THz频段的近完美吸收。该研究结合微尺度3D打印技术（nanoArch S130，摩方精密）制备得到实验样件，实验测试结果验证了宽带吸收机理的准确性。该成果以“Three-Dimensional Printed Ultrabroadband Terahertz Metamaterial Absorbers”为题发表于国际期刊Physical Review Applied上，该研究工作由西安交通大学机械工程学院博士生沈忠磊与硕士生李胜男共同合作完成。图1 具有面外形态的太赫兹吸波器结构示意图图2 太赫兹超宽带吸收谱 通过结合微尺度3D打印技术，超宽带太赫兹吸波器可由简单的三步工艺制备得到。其中，周期性阵列的三维类宝塔结构采用面投影微立体光刻3D打印技术（nanoArch S130，摩方精密）加工得到。实验结果表明：得益于高精度的微尺度3D打印技术，测试所得的宽带吸收谱谐振频率和吸收幅值均与数值模拟结果较为吻合。图3 太赫兹超宽带吸波器实验验证（其中单元周期Px=Py=185μm，顶层圆形谐振器半径r12=10μm, 叠堆环形谐振器宽度w=6μm，叠堆层厚Dt=10μm） 此外，文章进一步证明了该制备方法之于常见太赫兹窄带吸波器制备的适用性。实验结果表明：两种太赫兹窄带吸波器的吸收谱测试结果与数值模拟结果和理论结果均较为吻合，表明基于微尺度3D打印技术的制备方法同样可实现对常见太赫兹窄带吸波器的高质量制备。图4 太赫兹窄带吸波器实验验证原文链接：https://journals.aps.org/prapplied/abstract/10.1103/PhysRevApplied.16.014066官网：https://www.bmftec.cn/links/10

近日，由中国计量科学研究院(以下简称“中国计量院”)牵头承担的国家重大科学仪器设备开发专项“宽带大电流测量仪开发与应用”(2016YFF0102400)项目顺利通科技部高技术发展研究中心组织的项目综合绩效评价。光纤宽带大电流测量仪宽带标准电流传感器及测量分析系统 大电流计量技术在冶金、电力、高端制造、大科学装置前沿研究等领域应用广泛。由于生产连续运行，设备庞大，拆装不便，运行环境等特殊条件，现场大电流测量控制和监测设备一般无法到计量实验室校准，实验室的计量标准也很难下沉至现场，量值传递难以实现。 　　该项目研制的超大和高频电流校准装置，形成了产品化的标准工艺流程和质量体系，为产品的技术就绪度和可靠性提供了支撑保障。项目相关成果通过了第三方测试，测量准确度、线性度、带宽、噪声和环境适应性等技术指标实现了与国际先进产品的并跑或局部领跑，并且使我国大电流核心校准和测量能力(CMC)通过了国际同行评审，进入国际计量局等效互认数据库。 　　项目编制了一系列国家、行业和地方标准和计量技术规范，培养了一批高水平的研究和研发人员，帮助了承担工程化计量仪器仪表企业的发展壮大。 　　项目研究成果应用于EAST(全超导托卡马克装置)、ITER(国际热核聚变实验堆)大科学装置、电解铝、高压直流输电、电气设备性能检测、大型航空航天设备焊接制造、仪器仪表计量检测等领域，解决了行业用户关注的产品价格高、核心部件依赖进口，工业用不起或用不了的痛点和难点问题，以及长期未能解决的宽带大电流在线校准难题，取得了显著的经济和社会效益。 　　据悉，该项目自2016年立项，历时5年，由中国计量院联合国内10家单位共同攻关。项目基于Faraday磁光、电磁效应，突破了椭圆双折射传感光纤、小型化直波导相位调制器关键工艺，攻克了宽带高线性光纤电流传感，容性误差补偿、组合电磁屏蔽、分布阻抗消振、高频分流器校准方法、宽频矢量电量正交积分算法等关键技术，成功研制了最大电流450 kA，带宽高于100 kHz的柔性光纤宽带大电流测量仪和最大电流2000 A，最高频率1 MHz的宽带电磁式电流传感器及自动测量分析系统，实现了工程化。

近期，中国科学院上海光学精密机械研究所邵建达研究员、晋云霞研究员团队和张江实验室李朝阳研究员在超宽带脉冲压缩光栅领域取得突破性进展。研究团队针对单周期脉冲压缩需求，成功研制超400 nm宽带金光栅，其在750-1150 nm 的波长范围内衍射效率大于90%，比现役金光栅带宽提升近一倍，并且其研制口径可进一步推向米量级。相关成果以“400nm ultra-broadband gratings for near-single-cycle 100 Petawatt lasers”为题发表于《自然-通讯》。　　拍瓦激光器的脉冲宽度从目前10-20个周期压缩到单周期(3.3 fs)结合大能量的载入被认为是实现艾瓦激光的未来。研究团队长期深耕于宽带高阈值脉冲压缩光栅领域。在本项工作进展中，超宽带金光栅的仿真设计取得突破，引入方位角扩展了设计和应用自由度 实验上掌握了光栅槽形演化规律，发明了大底宽小尖角金光栅技术(专利号：CN114879293B)，成功研制1443 g/mm和1527 g/mm超400 nm宽带金光栅。如此宽带和高阈值(优于0.3J/cm2)的超宽带光栅将在宽角非共线光参量啁啾脉冲放大系统【WNOPCPA，Laser Photonics Rev 17, 2100705(2022). https://doi.org/10.1002/lpor.202100705】中发挥关键性作用，理论计算证明其足以支撑 4 fs 脉冲压缩，可将实现百拍瓦需要的光栅口径从米级缩减至半米级。　　啁啾脉冲放大(CPA)及其衍生技术推动激光峰值功率从太瓦推向10PW量级，脉冲压缩器已成为高功率超强超短激光装置的核心模块。受限于大口径、宽光谱、高阈值压缩光栅的单路负载能力，中、欧、美、俄、韩等国均已部署多路相干合成100 PW乃至艾瓦量级的激光设施建设。除此外，单周期(3.3fs)脉冲也是产生艾瓦级激光的重要策略之一。近些年来，WNOPCPA等技术能够在工程上支撑增益介质的带宽拓展至 400 nm，从而支撑 3-6 fs的傅里叶变换极限脉冲。支持单周期脉冲展宽和压缩的超宽带光栅是实现单周期艾瓦激光的一个核心技术难题。目前，团队正将超宽带光栅的口径推向米级，并将其应用于单周期艾瓦激光的原理样机。　　研究工作得到了国家重点研发计划、国家自然科学基金、科技部、上海市战略新兴产业项目的支持。

p　　高分辨宽带和频振动光谱(high-resolution broadband sum frequency generation vibrational spectroscopy, HR-BB-SFG-VS)是研究界面分子间相互作用的前沿光谱技术。最近，中科院化学所分子反应动力学国家重点实验室在国家自然科学基金委重大仪器研制项目的支持下，成功研制了具有亚波数分辨( 1cm-1)的界面和频振动光谱系统。/pp　　本仪器最终测试指标达到或优于最初的设计参数。其飞秒红外脉冲的半高宽大于250波数，可一次性覆盖400波数以上的红外区间，光谱分辨率达到0.4个波数，优于国际上已报道的同类型设备参数，比传统飞秒宽带和频光谱10-20波数的光谱分辨率有极大的提高。本仪器可用于测量气液界面、气固界面、超分子手性界面、生物膜界面的分子振动光谱、分子取向结构和动力学。/pp　　鞘脂类分子是细胞质膜的重要组成部分。Ca2+与鞘磷脂的相互作用一直是生命科学中备受关注的研究课题。研究人员使用研制成功的高分辨宽带和频振动光谱研究了气/液界面Ca2+对鞘磷脂(egg sphingomyelin, ESM)单分子膜的结构和取向的影响，提出了Ca2+与ESM相互作用的分子机理(图1)，为深入理解神经细胞信号传导的分子机理及生物体内电解质对神经传导影响的机制提供了实验依据。本工作是世界上首次用高分辨宽带和频振动光谱研究磷脂体系，展示了该技术研究复杂体系的能力。相关研究成果近期发表在Biophysical Journal, Volume 112, Issue 10,2017, p2173–2183上，被编辑推荐为Featured Article。/pp style="text-align: center"img src="http://img1.17img.cn/17img/images/201706/insimg/0429659b-5694-4f57-ad4a-87772b8249f3.jpg" title="W020170619545828640231.jpg"//pp　　图1 高分辨和频光谱实物图(a)，高分辨和频振动光谱研究钙离子与鞘磷脂相互作用(b)，钙离子与鞘磷脂之间相互作用机理图(c)。/p

p　　高分辨宽带和频振动光谱(high-resolution broadband sum frequency generation vibrational spectroscopy, HR-BB-SFG-VS)是研究界面分子间相互作用的前沿光谱技术。最近，中国科学院化学研究所分子反应动力学国家重点实验室在国家自然科学基金委重大仪器研制项目的支持下，成功研制了具有亚波数分辨( 1cm-1)的界面和频振动光谱系统。br//pp　　该仪器最终测试指标达到或优于最初的设计参数。其飞秒红外脉冲的半高宽大于250波数，可一次性覆盖400波数以上的红外区间，光谱分辨率达到0.4个波数，优于国际上已报道的同类型设备参数，比传统飞秒宽带和频光谱10-20波数的光谱分辨率有极大的提高。该仪器可用于测量气液界面、气固界面、超分子手性界面、生物膜界面的分子振动光谱、分子取向结构和动力学。/pp　　鞘脂类分子是细胞质膜的重要组成部分。Ca2+与鞘磷脂的相互作用一直是生命科学中备受关注的研究课题。研究人员使用研制成功的高分辨宽带和频振动光谱研究了气/液界面Ca2+对鞘磷脂(egg sphingomyelin, ESM)单分子膜的结构和取向的影响，提出了Ca2+与ESM相互作用的分子机理(如图)，为深入理解神经细胞信号传导的分子机理及生物体内电解质对神经传导影响的机制提供了实验依据。该工作是世界上首次用高分辨宽带和频振动光谱研究磷脂体系，展示了该技术研究复杂体系的能力。相关研究成果近期发表在Biophysical Journal, Volume 112, Issue 10,2017, p2173–2183上，被编辑推荐为Featured Article。/pp　　a href="http://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S0006349517304423" target="_self" title=""文章链接/a/pp style="text-align: center "img src="http://img1.17img.cn/17img/images/201708/noimg/c1e862e8-8e40-49ba-92ca-cdac16d2566b.jpg" title="1.jpg"//pp　　图：高分辨和频光谱实物图(a)，高分辨和频振动光谱研究钙离子与鞘磷脂相互作用(b)，钙离子与鞘磷脂之间相互作用机理图(c)。/ppbr//p

p　　近期，中国科学院上海光学精密机械研究所薄膜光学实验室在抑制色散镜震荡研究方面取得进展。课题组基于表面减反膜阻抗匹配设计思想，采用啁啾膜系加倾斜沉积雕塑结构低折射率SiO2膜层，设计和制备了低振荡高色散镜，实现单个色散镜在680-920nm近240nm带宽范围内提供平坦的-200fs2群延迟色散。这是相同带宽范围内，群延迟色散量较大的设计结果，并首次实现单个雕塑结构低振荡色散镜应用于飞秒激光器系统进行色散补偿，激光脉冲通过低振荡色散镜2次，能够获得16fs超短脉冲输出。/pp　　色散镜具有反射率高及色散补偿可精确控制等优点，是超强超短脉冲激光系统中重要的色散补偿元件之一。随着超强超短脉冲技术的不断发展，要求色散镜具有很宽的工作带宽和更大的色散补偿量。由于色散镜的带宽、色散量、色散震荡存在相互制约的关系，带宽和色散量的增加必然导致色散振荡的加剧，而色散振荡会严重影响实际应用中脉冲输出质量。传统的色散振荡多采用两个镜子色散曲线相互匹配来抑制。/pp　　采用倾斜沉积雕塑结构SiO2膜层，折射率可调控至1.09(@800nm)，能较好地匹配空气介质，从而降低色散振荡。通过离子束溅射工艺制备Nb2O5/SiO2高低折射率材料交错的啁啾膜系，并在此基础上沉积雕塑结构低折射率SiO2膜层。将制备的获得单个低震荡宽带高色散镜应用于钛宝石激光器系统中，反射两次共提供-400fs2色散补偿，可将100fs的激光脉冲压缩至16fs。该研究发表于OpticalMaterialsExpress, 8(4)836 (2018)。/pp　　该研究获国家自然科学基金委员会与中国工程物理研究院联合基金(U1630140)、中科院青年创新促进会(2017289)、中科院战略性先导科技专项(B 类)(XDB1603)等资助。/ppimg src="http://img1.17img.cn/17img/images/201807/insimg/be7bb3aa-a5d4-46d1-8ef4-8153d3e3fb54.jpg" title="04-1.png"/img src="http://img1.17img.cn/17img/images/201807/insimg/d838b3da-e885-45ff-bc55-d8a30d22d9b4.jpg" style="float: right width: 315px height: 242px " title="04-2.png" width="315" height="242"//pp　　图1 低振荡色散镜的结构示意图：(a)雕塑结构低振荡色散镜最优设计膜层结构图 (b)低振荡色散镜各部分折射率示意图/pp style="text-align: center "img src="http://img1.17img.cn/17img/images/201807/insimg/2a255603-2928-4829-88a9-6995c5caebe4.jpg" title="04-3.png"//pp style="text-align: center"图2 雕塑结构低振荡色散镜压缩应用实验装置示意图 br//ppimg src="http://img1.17img.cn/17img/images/201807/insimg/b1a32a9b-84e1-41fa-9609-ae466adf8a49.jpg" title="04-4.png" width="316" height="224" style="width: 316px height: 224px "/img src="http://img1.17img.cn/17img/images/201807/insimg/e3bcad71-90f3-4ab7-9fff-e2fce4f8a839.jpg" style="float: right width: 303px height: 211px " title="04-5.png" width="303" height="211"//pp　　图3(a)最优设计的群延迟色散曲线图和反射率曲线(红色曲线)，以及除去顶层低折射率SiO2层的结构的群延迟色散曲线图和反射率曲线(黑色曲线) (b)通过2次雕塑结构低振荡色散镜后的压缩脉冲FROG跟踪/ppbr//p

近日，由中国计量科学研究院(以下简称“中国计量院”)牵头承担的国家重点研发计划“国家质量基础设施体系”重点专项(以下简称“NQI专项”)青年科学家项目“面向毫米波宽带调制信号空口测试的全波形计量技术研究”实施方案论证会在中国计量院和平里院区召开。中国计量院党委副书记徐英国及相关部门负责人、项目负责人、项目咨询专家等20余人参加会议。中国信息通信研究院首席科学家孟艾立、原国家市场监督管理总局副司级巡视员陈红、中国计量测试学会秘书长马爱文、北京无线电计量测试研究所总工程师杨春涛等7位项目领域专家，与项目责任专家、华为技术有限公司标准总监丁蔚，组成项目咨询专家组对实施方案进行了论证。会上，徐英国从加强技术交流、做好经费管理、注重实效等方面对项目提出要求。项目负责人、中国计量院副研究员张亦弛从项目来源与背景、研究内容、技术路线及预期成果等方面详细汇报了项目具体情况。项目咨询专家组成员从各自专业角度为项目实施提出了建设性意见，最终同意通过实施方案评审。据项目负责人张亦弛介绍，针对当前5G毫米波OTA测试方案不能有效解决数字调制溯源的关键问题，该项目面向典型的“毫米波5G频段、宽带数字调制”应用场景，提出了一种基于频域全波形计量的天线系统OTA测试新方法。通过采用自定义信号发生、精确相位同步、幅度谱和相位谱表征、预失真修正等关键技术，产生低EVM的毫米波宽带数字调制激励信号并构建OTA测试系统，形成以EVM参数为核心的天线系统通信质量测评方法。该项目实施后，将有助于实现5G终端计量和测评中关键参数的量值溯源和扁平化量值传递，进一步支撑5G工业终端通信质量测试指标体系的建立和完善，有望为我国5G通信产业发展提供先进测量方法支撑和计量技术保障。

日前，厦门大学物理与机电工程学院康俊勇教授课题组研发成功一种新型太阳能电池，即将氧化锌和硒化锌两种宽带隙半导体材料用作太阳能电池，从而大大稳定了太阳能电池的性能并使其寿命延长。这也是国际上首次实现了宽带隙半导体在太阳能电池中的应用。近期，英国皇家化学学会的《材料化学》杂志发表了这一成果，在国际上引起广泛关注。　　所谓宽带隙半导体，一般是指室温下带隙大于2.0电子伏特的半导体材料。从物理学上来讲，带隙越宽，其物理化学性质就越稳定，抗辐射性能越好，寿命也越长 但与此相对应，带隙宽的一个缺点是——这种材料对太阳光的吸收较少，光电转换效率低。由于这种“致命性缺陷”，宽带隙半导体材料以往在太阳能电池中不用作发电的关键结构，而仅用作电极。　　据介绍，目前，在太阳能电池中，应用较多的是硅太阳能电池，但其寿命有限。针对硅电池“寿命短”的问题，从2005年起，厦门大学半导体光子学中心的专家们将眼光瞄向了具有稳定物理化学性质、抗辐射性能好、“寿命长”的宽带隙半导体，致力于“宽带隙半导体在太阳能电池应用”的研究。　　经过深入研究，课题组发现，有两个制约“转化”的瓶颈：一是能否形成光生电流 二是能否提高宽带隙半导体的吸光率。　　最让课题组“费脑筋”的是如何让光电子“流动”起来。经过多次实验，课题组决定，选用两种宽带隙半导体材料——氧化锌和硒化锌作为太阳能电池的材料，形成类似于PN结的带阶，让电流“流动”起来。　　同时，课题组在提高吸光率上也大“做文章”——“改革”了以往的制备方式，通过控制条件，让两种材料实现共格生长，首次形成新型量子结构，大幅度降低了宽带隙半导体的有效带隙，增加了吸收太阳光的范围。同时，将叠层状的薄膜形式改为一根一根的同轴线形式，每根仅有200纳米。这样一来，吸光面积大幅度增加，吸光率也随之提高。

p style="text-align:center "img src="https://img1.17img.cn/17img/images/201911/pic/8c9c2c18-690f-4b3c-b935-dc07a2f992b4.jpg!w400x400.jpg" alt="牛津仪器宽带多核台式核磁共振谱仪X-Pulse"//ph5 class="color-black" style="box-sizing: border-box font-family: " oxford="" font-weight:="" line-height:="" margin:="" 0px="" font-size:="" white-space:="" background-color:=""span style="font-family: arial, helvetica, sans-serif font-size: 16px "strongX-Pulse /strong提升了台式核磁共振波谱技术的灵活性。X-Pulse融汇了真正的宽频X-核能力、流动化学、反应监测、变温特性，同时具有高分辨率；利用X-Pulse，在您实验室的工作台上就可以完成各种实验。/span/h5h5 class="color-black" style="box-sizing: border-box font-family: " oxford="" font-weight:="" line-height:="" margin:="" 0px="" font-size:="" white-space:="" background-color:=""span style="font-family: arial, helvetica, sans-serif font-size: 16px "strongX-Pulse/strong采用60MHz永磁体，均匀性优异，热稳定性高，在实验室中安放方便，无需液体制冷剂。X-Pulse既能使用标准的5mm核磁管，也可搭配我们易用的流通池使用。/span/h5h5 class="color-black" style="box-sizing: border-box font-family: " oxford="" font-weight:="" line-height:="" margin:="" 0px="" font-size:="" white-space:="" background-color:=""span style="font-family: arial, helvetica, sans-serif font-size: 16px "系统由我们的新改进版SpinFlow数据采集软件控制，常规实验更为方便；高端用户使用起来，也更为灵活。/span/h5h5 class="color-black" style="box-sizing: border-box font-family: " oxford="" font-weight:="" line-height:="" margin:="" 0px="" font-size:="" white-space:="" background-color:=""span style="font-family: arial, helvetica, sans-serif font-size: 16px "标配中就包含的脉冲场梯度和定制射频脉冲可用于相干选择、选择性激励、水与溶剂抑制。/span/h5pbr//pp创新点：/pp1.X-原子核：真正的多核的能力X-Pulse 是一台提供真正多核能力的台式核磁共振系统。该系统无需改变NMR探头便可轻松调整任何核从 29Si 到 31P 。这意味着用户可以在一个设备上选择他们想要的原子核。2.变温流动化学独特的流动池和变温探头，可在20° C到60° C之间连续监测动态化学反应，帮助用户详细了解反应过程和动力学。3.高分辨率新一代匀场技术可获得半峰宽低于0.35Hz和0.55%高度处峰宽10Hz的谱线形状，使其更容易分离重叠的峰和识别更低的化合物浓度。高稳定性经典的磁体设计和高热容量的磁体使 X-Pulse 无论是静态还是流动的样品温度变化都不敏感，从而消除了样品温度假峰。/ppa href="https://www.instrument.com.cn/netshow/C368934.htm" style="font-size:22px text-decoration: underline " target="_blank"strong牛津仪器宽带多核台式核磁共振谱仪X-Pulse/strong/a/p

近日，上海交通大学电子信息与电气工程学院电子工程系何祖源、樊昕昱教授团队提出将电光梳与回音壁散斑图案相结合的方案，实现了宽带高分辨率光谱测量。相关成果以“Whispering-gallery-mode barcode-based broadband sub-femtometer-resolution spectroscopy with an electro-optic frequency comb”为题发表在《Advanced Photonics》（先进光子学）上，该工作得到国家自然科学基金等项目资助。光谱学在分子和原子结构研究中扮演着关键角色，在传感、环境研究、医学诊断等领域发挥着重要作用。光谱仪和光频梳技术都是进行光谱测量的常用方案。然而，受制于现有光谱仪和光频梳技术的实现机制，宽带亚飞米分辨率光谱测量的实现仍面临巨大挑战。结合电光梳和WGM散斑的光谱测量技术的原理示意图本文提出将散斑图案与电光梳相结合的宽带高分辨率光谱测量方案。通过调谐探测激光产生的超精细电光梳谱线记录样品的谱图，使分辨率达到亚飞米级。基于回音壁模式（Whispering-gallery-mode, WGM）的散斑图案（或称“WGM条形码”）对探测激光和超稳激光的频率实现了精准连接，将测量带宽扩大至电光梳带宽的上千倍。该方法利用光纤激光器展示了0.8fm的高分辨率，利用可调谐的外腔激光器展示了80nm的宽带，并实现了超高Q值谐振腔和气体分子吸收的光谱测量。

中科院强激光材料重点实验室在800nm中心波长宽带脉宽压缩光栅的研制上取得阶段性重要进展。课题组采用模拟退火和傅里叶模式结合的全局优化设计方法，设计出了800nm中心波长宽带全介质脉宽压缩光栅(Pulse Compression Gratings, PCG，图1)(详见：Optical Letters，35(2010)187)。　　该课题组成员经过大量的优化和容差计算，结合优良的制膜技术，获得了阈值~1J/cm2(50fs，TE，57°入射)的全介质膜，相关光栅参数具有较大工艺容差。中科大同步辐射光学实验室和清华大学衍射光栅课题组对课题组提供的全介质膜进行了光栅参数的刻蚀验证，得到带宽优于110nm的PCG样品。课题组测试了样品0级反射率谱(图2)，采用-1级和0级反射率互补的计算方法，反演得到-1级衍射效率大于95%的带宽110nm以上(图3)，在国际同领域中首次得到了带宽百纳米以上全介质PCG样品。　　全介质膜PCG相对现行使用的金膜光栅具有高衍射效率和高损伤阈值的优点，在800nm高能飞秒激光器中具有重要应用前景。本项研究得到国家高技术863计划和国家自然科学基金支持。

中科院强激光材料重点实验室在800nm中心波长宽带脉宽压缩光栅的研制上取得阶段性重要进展。课题组采用模拟退火和傅里叶模式结合的全局优化设计方法，设计出了800nm中心波长宽带全介质脉宽压缩光栅(Pulse Compression Gratings, PCG)(详见：Optical Letters，35(2010)187)。　　该课题组成员经过大量的优化和容差计算，结合优良的制膜技术，获得了阈值~1J/cm2(50fs，TE，57°入射)的全介质膜，相关光栅参数具有较大工艺容差。中科大同步辐射光学实验室和清华大学衍射光栅课题组对课题组提供的全介质膜进行了光栅参数的刻蚀验证，得到带宽优于110nm的PCG样品。课题组测试了样品0级反射率谱，采用-1级和0级反射率互补的计算方法，反演得到-1级衍射效率大于95%的带宽110nm以上，在国际同领域中首次得到了带宽百纳米以上全介质PCG样品。　　全介质膜PCG相对现行使用的金膜光栅具有高衍射效率和高损伤阈值的优点，在800nm高能飞秒激光器中具有重要应用前景。本项研究得到国家高技术863计划和国家自然科学基金支持。

疫情期间使得红外热像仪的市场大大增加，在商场、机场、火车站等人流密集的地方随处可见，无需接触即可准确测量人体温度。那么红外热像仪是怎样工作的呢？本文对有关知识做简要介绍，以飨读者。红外热像仪，是利用红外探测器和光学成像物镜接受被测目标的红外辐射能量分布图形反映到红外探测器的光敏元件上，从而获得红外热像图，这种热像图与物体表面的热分布场相对应。通俗地讲红外热像仪就是将物体发出的红外光转变为可见的热图像，热图像的上面的不同颜色代表被测物体的不同温度。使用红外热像仪，安全——可测量移动中或位于高处的高温表面；高效——快速扫描较大的表面或发现温差，高效发现潜在问题或故障；高回报——执行一个预测性维护程序可以显著降低维护和生产成本。但在疫情爆发之前，红外热像仪在工业测温场景使用得更广泛，需求也更稳定。在汽车研究发展领域——射出成型、引擎活塞、模温控制、刹车盘、电子电路设计、烤漆；在电机、电子业——电子零组件温度测试、印制电路板热分布设计、产品可靠性测试、笔记本电脑散热测试；在安防领域的隐蔽探测，目标物特征分析；在电气自动化领域，各种电气装置的接头松动或接触不良、不平衡负荷、过载、过热等隐患，变压器中有接头松动套管过热、接触不良（抽头变换器）、过载、三相负载不平衡、冷却管堵塞不畅等，都可以被红外热像仪及时发现，避免进一步损失。对于电动机、发电机：可以发现轴承温度过高，不平衡负载，绕组短路或开路，碳刷、滑环和集流环发热，过载过热，冷却管路堵塞。红外热像仪通过探测目标物体的红外辐射，然后经过光电转换、电信号处理及数字图像处理等手段，将目标物体的温度分布图像转换成视频图像。分为以下步骤：第一步：利用对红外辐射敏感的红外探测器把红外辐射转变为微弱电信号，该信号的大小可以反映出红外辐射的强弱。第二步：利用后续电路将微弱的电信号进行放大和处理，从而清晰地采集到目标物体温度分布情况。第三步：通过图像处理软件处理放大后的电信号，得到电子视频信号，电视显像系统将反映目标红外辐射分布的电子视频信号在屏幕上显示出来，得到可见图像。在不同的应用领域，对于红外热像仪的选择有不同的要求，主要考虑因素有热灵敏度——热像仪可分辨出的最小温差（噪音等效温差）、测量精度。反应到电路上，最应注意的既是第二步电信号的放大和采样。实际上，从信号处理，到数据通信，到温度控制反馈，都有较大的精度影响因素。红外热像仪的电路框图如图所示，基本工作步骤为：FPA探测器——信号放大——信号优化——信号ADC采样——SOC/FPGA整形与预处理——信号图形及数据显示，其间伴随TEC（热电制冷器）对探测器焦平面温度的反馈控制。热像仪中需要采集的信号为面阵红外光电信号，来源于红外探测器，通过将红外光学系统采集的红外信号FPA转换为微弱电信号输出，选择OP AMP时需要注意与FPA供电类型匹配及小信号放大。根据红外热像仪的使用场合，去选择适合的运放，达到最优的放大效果和损耗最小的放大信号。运放的多项直流指标都会直接影响到总的误差值。比如，VOS、MRR、PSRR、增益误差、检测电阻容差，输入静态电流，噪声等等。需要根据实际应用的特点，择取主要误差项目评估和优化。比如 CMRR 误差可以通过减小 Bus 电压纹波优化。PSRR 误差,可以通过选用 LDO 给 OPA 供电优化。提供一个好的电源，LDO 的低噪声和纹波更利于设计，选用供电LDO。在图三中的光电信号放大处，使用了TPH250X系列的OP AMP，特点是高带宽、高转换速率、低功耗和低宽带噪声，这使得该系列运放在具有相似电源电流的轨对轨 输入/输出运放中独树一帜，是低电源电压高速信号放大的理想选择。高带宽保证了原始信号完整性，高转换速率保证了整机运算的第一步速度，低宽带噪声保证了FPGA/SOC处理的原始信号的真实性。对于制冷型红外探测器，热电制冷器必不可少，它保障了FPA探测器的焦平面工作温度温度的稳定和灵敏，对于制冷补偿的范围精度要求较高。用电压值表示外界设定的FPA工作温度，输入高精度误差运放，得出差值电压，经过放大器运算后，对FPA进行补偿，从而使FPA温度稳定。在该系统中，AD转换芯片的性能决定了FPA的相位补偿量，决定了后端红外成像的质量。根据放大后输出信号的电压范围和噪声等效温差及响应率，可以计算AD转换芯片的分辨率，此处使用了16 bit高分辨率的单通道低功耗DAC，电源电压范围为2.7V至5.5V。5v时功耗为0.45 mW，断电时功耗为1 μW。使用通用3线串行接口，操作在时钟率高达30mhz，兼容标准SPI®、QSPI™和DSP接口标准。同时满足了动态范围宽、速度快、功耗低的要求。对于一般的工业红外热像仪的补偿来说，TPC116S1已经足够。此外，对于整体的供电而言，FPGA/SOC的分级供电，电源管理芯片的选择要适当。对于运放和ADC的供电，为减小误差，需要低噪声的LDO，以保证电源电压恒定和实现有源噪声滤波。LDO输出电压小于输入电压，稳定性好，负载响应快，输出纹波小。具有最低的成本，最低的噪声和最低的静态电流，外围器件也很少，通常只有一两个旁路电容。而在总体的供电转换中，使用了DCDC——TPP2020，它的宽范围，保证了电源设计的简洁。内置省电模式，轻载时高效，具有内部软启动，热关断功能。DC-DC一般包括boost（升压）、buck（降压）、Boost/buck（升/降压）和反相结构，具有高效率、宽范围、高输出电流、低静态电流等特点，随着集成度的提高，许多新型DC-DC转换器的外围电路仅需电感和滤波电容，但是输出纹波大，开关噪声较大、成本相对较高，故在电源设计中，用量少且尽量避开灵敏原件，以避免对灵敏原件的干扰。红外热像仪既可以走入民用，成为各个家庭的健康小帮手，也可以是精密工业电子的好伙伴。面对不同的市场，组成它的电子元器件也有不同的选择。而不变的是，精密的设计对于真实的反映，特别是模拟器件。

近日，中国科学院合肥物质院安徽光机所张为俊研究员团队在虚像相位阵列光谱仪装置研制及其吸收光谱应用方面取得新进展，相关研究成果以《基于虚像相位阵列的可见光波段皮米分辨宽带CCD光谱仪》和《基于虚像相位阵列光谱仪的宽带高分辨CO2吸收光谱测量技术研究》为题分别发表在学术期刊Analyst(SCI二区, IF=4.20)上和光学学报(ESCI)上。 　　宽带、高分辨光谱可同时精准识别多种物质成分，获取相关的理化特性，在精密测量等众多科学研究与应用领域具有重要的应用价值。然而传统光谱仪难以兼顾高光谱分辨率与宽光谱检测范围，近年来发展的新型色散元件虚像相位阵列为解决该问题提供了新的紧凑型方案。 　　团队赵卫雄研究员和周昊博士设计并建立了可见光和近红外波段两台虚像相位阵列光谱仪(分别工作于可见光660 nm和近红外1.4 μm波段)。使用近红外光谱仪于1.42 ~ 1.45 μm波段测量了CO2气体的吸收光谱，并利用HITRAN数据库实现了一维光谱信息的高精度提取，测量结果与数据库模拟光谱吻合，证明了研制的虚像相位阵列光谱仪的测量准确性及相关光谱反演算法的可靠性。该装置在大气痕量探测、精密测量及基础物理化学研究等领域有着重要的应用前景。 　　本研究工作得到国家自然科学基金(42022051， U21A2028)、中国科学院青年创新促进会(Y202089)、中国科学院合肥物质科学研究院院长基金(YZJJ202101)项目的资助。VIPA 光谱仪示意图。（a）结构示意图；（b）二维光谱图像示意图宽带 CO2吸收光谱测量装置示意图

近日，中科院合肥研究院强磁场中心磁光团队成功研发了一种主动的太赫兹相位调制器。相关研究成果发表在ACS Applied Electronic Materials 国际期刊上。 　　虽然具有优越的波谱特性和广泛的应用前景，太赫兹技术的工程应用还严重受制于太赫兹材料与太赫兹元器件的开发。为了满足不同的应用要求，太赫兹调制器件成为这一领域的研究重点。 　　强磁场中心磁光团队聚焦太赫兹核心元器件这一前沿研究方向，继2018年发明一种基于二维材料石墨烯的太赫兹应力调制器【Adv. Optical Mater. 6, 1700877(2018)】、2020年发明一种基于强关联氧化物的太赫兹宽带光控调制器【ACS Appl. Mater. Inter.12, 48811(2020)】、2022年发明一种基于关联电子材料的主动、智能化太赫兹电光调制器【ACS Appl. Mater. Inter. 14, 26923-26930, (2022)】之后，与固体所苏付海团队合作，经过大量材料筛选与技术探索，发现氧化物晶体NdGaO3可以使太赫兹发生明显相位移动。研究结果表明，NdGaO3晶体在100-400K下可以实现~94°的相位移动，相位移动大小几乎线性依赖于太赫兹频率，并且具有晶体各向异性。采用光控的方式，研究团队实现了太赫兹相位的主动调制，即在20 J/cm2的光照激发下，NdGaO3晶体可以实现稳定的相位调控~78°，通过改变光照激发强度，可以实现多态的太赫兹相位移动。该结果表明NdGaO3晶体是太赫兹移相器的合适候选材料，其灵敏度和稳定性有望在新型太赫兹光学器件中得到良好的应用。 　　该工作获得了国家重点研发计划、国家自然科学基金，省级重大科技专项计划中国科学院前沿科学重点研究项目的支持。(a)基于NdGaO3的光控相位调制器示意图(b)相位移动随太赫兹频率和光照开关的变化。

纯相位空间光调制器在PSF工程中的应用一、引言2014年诺贝尔化学奖揭晓，美国及德国三位科学家Eric Betzig、Stefan W. Hell和William E. Moerner获奖。获奖理由是“研制出超分辨率荧光显微镜”，从此人们对点扩散函数 (PSF) 工程的认识有了显着提高。Moerner 展示了 PSF 工程与 Meadowlark Optics SLM 的使用案例，用于荧光发射器的超分辨率成像和 3D 定位。 PSF工程已被证明使显微镜能够使用多种成像模式对样本进行成像，同时以非机械方式在模式之间变化。这允许对具有弱折射率的结构进行成像，以及对相位结构进行定量测量。 已证明的成像方式包括：螺旋相位成像、暗场成像、相位对比成像、微分干涉对比成像和扩展景深成像。美国Meadowlark Optics 公司专注于模拟寻址纯相位空间光调制器的设 计、开发和制造，有40多年的历史，该公司空间光调制器产品广泛应用于自适应光学，散射或浑浊介质中的成像，双光子/三光子显微成像，光遗传学，全息光镊(HOT)，脉冲整形，光学加密，量子计算，光通信，湍流模拟等领域。其高分辨率、高刷新率、高填充因子的特点适用于PSF工程应用中。图1. Meadowlark 2022年蕞新推出 1024 x 1024 1K刷新率SLM二、空间光调制器在PSF工程中的技术介绍在单分子定位显微镜（SMLM）中，通过从相机视场中稀疏分布的发射点来估计单个分子的位置，从而克服了分辨率的衍射限制。可实现的分辨率受到定位精度和荧光标签密度的限制，在实践中可能是几十纳米的数量级。有科研团队已经将这种技术扩展到三维定位。通过在光路中加入一个圆柱形透镜或使用双平面或多焦点成像，可以估算出分子的轴向位置。光斑的拉长（散光）或光斑大小的差异（双平面成像）对轴向位置进行编码。将空间光调制器（SLM）与4F中继系统结合到成像光路中，可以设计更广泛的点扩散函数（PSF），为优化显微镜的定位性能提供了可能。利用空间光调制器（SLM）对荧光显微镜进行校准，可以建立一个远低于衍射极限的波前误差，SIEMONS团队就利用Meadowlark空间光调制器实现了高精度的波前控制。原理证明和实验显示，在1微米的轴向范围内，在x、y和λ的精度低于10纳米，在z的精度低于20纳米。对这篇文献感兴趣的话可以联系我们查阅文献原文《High precision wavefront control in point spread function engineering for single emitter localization 》下面我们来具体看看是如何应用的，以及应用效果如何。图2. A）SLM校准分支和通过光路的偏振传输示意图。额外的线性偏振滤波器没有被画出来，因为它们与偏振分光器对齐。B）相机上的强度响应作为λ/2-板不同方向α的SLM的相位延迟的函数。C) 光学装置的示意图。一个带有SLM的中继系统被添加到显微镜的发射路径中（红色），一个单独的SLM校准路径（绿色）被纳入发射中继系统中。这允许在实验之间进行SLM校准。BE：扩束器，DM：分色镜，L：镜头，LPF：线性偏振滤镜，M：镜子。OL：物镜，PBS：偏振分光镜，TL：管镜。光路如上图2所示，包括一台尼康Ti-E显微镜，带有TIRF APO物镜（NA = 1.49，M = 100），一个200毫米的管状镜头，一个带有SLM的中继系统被建立在显微镜的一个出口端口。中继系统包括两个消色差透镜，一个向列型液晶空间光调制器（LCOS）SLM（Meadowlark，XY系列，512x512像素，像素大小=15微米，设计波长=532纳米）和一个偏振分光器，用于过滤未被SLM调制的X偏振光。di一个消色差透镜在SLM上转发光束。第二个中继镜头确保在EMCCD上对荧光物体进行奈奎斯特采样。显微镜配备了一套波长为405nm、488nm、561nm和642nm的合束激光器。 这个配置增加了一个用于校准SLM的第二个光路。这个空降光调制器校准光路是为测量入射到SLM上的X和Y偏振光之间的延迟差而设计的，为了测量某个SLM像素的调制，需要将SLM映射到校准路径的相机上。这种映射是通过在SLM上施加一个电压增加的棋盘图案来获得的。平均捕获的图像和没有施加电压时的图像之间的差异被用作角落检测算法（来自Matlab - Mathworks的findcheckerboard）的输入，以找到角落点。对这些点进行仿生变换，并用于找到对应于每个SLM像素的CMOS像素。图3. SLM校准程序。A) 单个SLM像素的测量强度响应作为应用电压的函数。每一个极值都对应于等于π的整数倍的相位变化，并拟合一个二阶多项式以提高寻找极值的精度。强度被分割成四个部分，它们被缩放为[0 1]。这个归一化的强度（B）被转换为相位（C），并反转以创建该特定电压段和像素的LUT（D）。E）20个随机选择的SLM像素的归一化强度响应，显示像素间的变化。F) 测量的波前均方根误差是校准后立即使用校准LUT的相位的函数，45分钟后，以及制造商提供的LUT。G) 在不同的恒定相位下，用于成像光路的SLM部分的LUTs。暗点表示没有3个蕞大值的像素。H) 测量的平均相位和预定相位之间的差异作为预定相位的函数。 图3解释了SLM像素的校准程序。首先，以256步测量作为应用电压函数的强度响应，产生一连串的蕞小值和蕞大值，它们对应于π或2π的迟滞。在被照亮的SLM平面内的所有像素似乎有三个蕞大值，这意味着总的相位调制为4π或1094纳米。这些极值出现的电压是通过对极值附近的三个点进行拟合抛物线来找到的，这增加了精度，并充分利用了SLM的16位控制。然后，强度被分为四段，用公式（11）的逆值对这些段进行缩放并转换为相位。相位响应被用来为每个SLM像素构建一个单独的查找表（LUT），以补偿SLM的非均匀性。LUT参数在SLM上平滑变化，并与肉眼可见的法布里-珀罗条纹大致对应，表明相位响应的差异是由于液晶层厚度的变化造成的。额外的像素与像素之间的变化可能来自底层硅开关电路的像素与像素之间的变化。完整的校准需要大约5分钟（在四核3.3GHz i7处理器上的3分钟扫描和2分钟计算时间），但原则上可以优化到运行更快。实验结果：图4 测量的PSF与矢量PSF模型拟合之间的PSF比较。G-I）平均测量的PSF是由大约108个光子携带的信号通过上采样（3×）和覆盖所有获得的斑点编制而成。比例尺表示1μm。 图4显示PSF模型的预测结果。通过这种方式，实验的PSF是由∼108个光子的累积信号建立起来的。实验和理论上的矢量PSF之间的一致性通常是非常好的，甚至在蕞大的离焦值的边缘结构也是非常匹配的。剩下的差异，主要是光斑的轻微变宽，是由于入射到相机上的光的非零光谱宽度，由于发射光谱的宽度和四带分色器的带通区域的宽度。边缘结构中也有一个小的不对称性，这可能是由光学系统中残留的高阶球差造成的。 所有工程PSF的一个共同特点是，与简单的二维聚焦斑点相比，它们的复杂性必须在PSF模型中得到体现，该模型被用于估计三维位置（可能还有发射颜色或分子方向）的参数拟合算法。简化的PSF模型，如高斯模型、基于标量衍射的Airy模型、Gibson-Lanni模型，或基于Hermite函数的有效模型都不能满足这一要求。一个解决方案是使用实验参考PSF，或用花样拟合这样的PSF作为模型PSF，或者使用一个或多个查找表（LUTs）来估计Z-位置。矢量PSF模型也可以用于复杂的3D和3D+λ工程PSF。众所周知，矢量PSF模型是高NA荧光成像系统中图像形成的物理正确模型。复杂的工程PSF的另一个共同特点是对扰乱设计的PSF形状的像差的敏感性，并以这种方式对精度和准确性产生负面影响。为了实现精确到Cramér-Rao下限（CRLB），即无偏估计器的蕞佳精度，光学系统的像差水平应该被控制在衍射极限（0.072λ均方根波前像差），这个条件在实践中往往无法满足。因此，需要使用可变形镜或为产生工程PSF而存在的SLM对像差进行校正。自适应光学元件的控制参数可以使用基于图像的指标或通过测量待校正的像差来设置。后者可以通过基于引入相位多样性的相位检索算法来完成，通常采用通焦珠扫描的形式。这已经在高数值孔径显微镜系统、定位显微镜中实现，并用于提高STED激光聚焦的质量。三、PSF应用对液晶空间光调制器的要求1.光利用率 对于这个应用来说，SLM将光学损失降到蕞低是很重要的。PSF工程使用SLM来操纵显微镜发射路径上的波前。在不增加损失的情况下，荧光成像中缺乏信号。使用具有高填充系数的SLM可以蕞大限度地减少衍射的损失。 Meadowlark公司能提供标速版95.6%的空间光调制器，分辨率达1920x1200，高刷新率版像素1024x1024，填充因子97.2%和dielectric mirror coated版本（100%填充率）。镀介电膜版本的SLM反射率可以做到100%，一级衍射效率可以做到98%。高分辨率能在满足创建复杂相位函数的同时，能够提升系统的光利用率。2.刷新率（蕞高可达1K Hz）高速度可以实现实时的深层组织超分辨率成像。可见光波段蕞高可达1K Hz刷新速度（@532nm）。3.分辨率（1920x1200） 高分辨率的SLM是创建三维定位所需的复杂相位函数的理想选择，如此能够对每个小像元区域的光场进行自由调控。 上海昊量光电作为Medowlark在中国大陆地区总代理商，为您提供专业的选型以及技术服务。对于Meadowlark SLM有兴趣或者任何问题，都欢迎通过电话、电子邮件或者微信与我们联系。欢迎继续关注上海昊量光电的各大媒体平台，我们将不定期推出各种产品介绍与技术新闻。 关于昊量光电：昊量光电 您的光电超市！上海昊量光电设备有限公司致力于引进国外先进性与创新性的光电技术与可靠产品！与来自美国、欧洲、日本等众多知名光电产品制造商建立了紧密的合作关系。代理品牌均处于相关领域的发展前沿，产品包括各类激光器、光电调制器、光学测量设备、精密光学元件等，所涉足的领域涵盖了材料加工、光通讯、生物医疗、科学研究、国防及前沿的细分市场比如为量子光学、生物显微、物联传感、精密加工、先进激光制造等。我们的技术支持团队可以为国内前沿科研与工业领域提供完整的设备安装，培训，硬件开发，软件开发，系统集成等优质服务，助力中国智造与中国创造! 为客户提供适合的产品和提供完善的服务是我们始终秉承的理念！

示波器是一种用途十分广泛的电子测量仪器，是设计和测试电子设备和器件最常用的工具。它能把肉眼看不见的电信号变换成看得见的图像，便于人们研究各种电现象的变化过程。利用示波器能观察各种不同信号幅度随时间变化的波形曲线，还可以用它测试各种不同的电量，如电压、电流、频率、相位差、调幅度等等。早期的示波器利用狭窄的、由高速电子组成的电子束，打在涂有荧光物质的屏面上，就可产生细小的光点（这是传统的模拟示波器的工作原理）。在被测信号的作用下，电子束就好像一支笔的笔尖，可以在屏面上描绘出被测信号的瞬时值的变化曲线。随着微电子技术的发展，数字示波器逐渐成为市场和科研领域的主流，其工作方式是通过模拟转换器（ADC）把被测电压转换为数字信息。数字示波器捕获的是波形的一系列样值，并对样值进行存储，存储限度是判断累计的样值是否能描绘出波形为止，随后，数字示波器重构波形。数字示波器可以分为数字存储示波器看（DSO)，数字荧光示波器（DPO)和采样示波器。DPO在示波器技术上有了新的突破，能够实时显示、存储和分析复杂信号，利用三维信息（振幅、时间性及多层次辉度，用不同的辉度显示幅度分量出现的频率）充分展现信号的特征，尤其采用的数字荧光技术，通过多层次辉度或彩色能够显示长时间内信号的变化情势。示波器是电子工程师和维修人员的眼睛。没有示波器等观测仪表，判断电路工作状态是极其困难的。示波器的应用极为广泛，包括通用电子测试、工业自动化、汽车、大学的研究实验室以及航空航天 / 国防产业等。许多公司都依赖示波器来查找缺陷，从而制造出质量过硬的产品。示波器的重要性不言而喻。作为应用最广泛的测量仪器产品，数字示波器在市场规模、应用范围上均占主导地位。数字示波器自上个世纪七十年代诞生以来，其应用越来越广泛，已成为测试工程师必备的工具之一。随着近几年来电子技术取得突破性的发展，全世界数字示波器市场进一步扩大，而作为在世界经济发展中扮演重要角色的中国，飞速发展的电子产业也催生了更庞大的数字示波器需求市场。由于高校的管理模式及制度，这些仪器设备大多养在“深闺”，大量科研资源潜能没有得到充分发挥。为解决这个问题并加速释放科技创新的动能，中央及各级政府在近几年来制订颁布了关于科学仪器、科研数据等科技资源的共享与平台建设文件。2021年1月22日，科技部和财政部联合发布《科技部 财政部关于开展2021年度国家科技基础条件资源调查工作的通知（国科发基〔2020〕342号）》，全国众多高校和科研院所将各种科学仪器上传共享。其中，对示波器的统计分析或可一定程度反映科研领域相关仪器的市场信息（注：本文搜集信息来源于重大科研基础设施和大型科研仪器国家网络管理平台，部分仪器品牌信息不全则根据型号等信息补全，不完全统计分析仅供读者参考）。共享示波器全国分布图北京市共享示波器分布图本次统计，共涉及示波器的总数量为302台，涉及22省（直辖市/自治区），135家单位。其中，北京市共享设备数量最多达84台，占比28%，远超其他地区。共享仪器平台主要来自科研用户上传并服务于科研用户，也因此该类仪器设备主要分布于科研院所众多的北京市。从北京市的分布情况来看，其主要分布于高校集中的海淀区，该地区共有68台共享示波器。除北京外，上海市、江苏省和广东省分别有36、35和33台仪器，数量位列二三四位。共享示波器单位性质分布图这些示波器主要属于哪些单位所有？进一步的分析表明，53.6%的用户韦高校用户，占比最多；其次为科研院所，占比为30.8%。这也表明示波器主要用于科研领域。此外，一些企业、事业单位、政府部门等也有示波器。共享示波器所属学科领域分布从仪器所属学科领域分布可以看出，这些仪器设备主要用于电子与通信技术研究中，占比约为38%。需要注意的是，以上统计存在交叉分布的情况，即该仪器同时属于多类学科领域，实际上电子与通信技术、信息科学与系统科学研究和信息与系统科学相关工程与技术具有很大的重合度。那么这些仪器主要有哪些品牌呢？整体来看，Keysight（是德科技，原安捷伦）和Tektronix（泰克）占比最高，分别为45.2%和32.8%。这两家企业都是在电子测试测量领域深耕多年的企业，技术水平很高，特别是在高端示波器领域。是德科技的历史可以追溯到 1939 年，当时创始人比尔• 休利特和戴维• 帕卡德一起创立了最初的惠普（HP）公司。1999 年，惠普公司拆分，成立了安捷伦科技公司；2014 年，安捷伦科技公司再次拆分，独立出来的部门更名为现在的名称――是德科技。1946年，泰克创始人C.Howard Vollum与Melvin J."Jack" Murdock 发明了世界上第一款触发示波器。多年来，泰克始终专注于此，不断的在革新。图中其它部分的品牌主要为EXFO、北京正有光传输技术有限责任公司、Anritsu、Transmille和Alnair。占比前三的Keysight、Tektronix和LeCroy都是美国公司，是目前高端示波器的主流厂商，占比超九成。在图中国产示波器占比较少的原因主要是国内企业在通用电子测试测量领域起步较晚，技术积累时间较短，且高端ADC芯片进口受到限制，在产品布局及技术积累上与国外优势企业仍存在较大差距，目前主要集中于中低端产品，而科研院所对高端示波器需要更大，且共享仪器要求的是50万元以上的仪器必须登记，中低端产品价格较低，并非必须入库登记。据了解，中低端的国产设备已经有能力替代进口品牌了，但是在高端级别的应用上仍是空白需要赶追。目前市场上带宽最大的示波器是由是德科技生产的 110 GHz 的 UXR 系列示波器。国产示波器在2021年突破了 4 GHz 带宽的限制。对于高速采样，是德科技已达到256 GSa/s，国产尖端示波器采样率已达到20 GSa/s。这意味着高速数字信号的完整性、一致性分析国产仪器大多是做不了的，而高端消费电子产品的研发绝大多数要对接口进行测试，以太网、MIPI、Lora、DDR等不仅需要2GHz~8GHz以上的带宽示波器，更需要一套成熟的测试方案，来界定被测信号的好坏。在这一层面上，话语权很多是由国外品牌厂商把持决定的。国产示波器落后的重要原因在于电子元器件。国内微电子、半导体行业的基础太差，做仪器的技术瓶颈没有，只是器件买不到，都是禁运的。比如高带宽的ADC，以及高性能芯片，全是禁运的；想办法弄到的话成本太高，生产出来的东西价格超出用户接受范围也卖不了，所以不是做不出来，是现实不允许。此外，很多国产示波器生态单一，测量不仅仅是用一台示波器就完事了，越是先进的、越是复杂的，许多应用需要将示波器测量的数据通过其他仪器设备再次分析，多数国产示波器厂商产品线单一，不注重发展仪器生态，从而令数据导出后处理相对麻烦，不兼容问题令工程师最头疼。示波器的数据有可能需要保存，用信号发生器再重现，或者放大后处理、然后在工件运行状态下可能还需要用万用表同时采集电流信号，数据流格式的不统一往往在高端研发测试项目评估中直接pass掉。由于 2GHz 带宽以上示波器核心芯片无法通过公开市场进行采购，国内示波器厂商主要集中在中低端示波器产品领域。随着中国加大对上游 ADC 芯片、 FPGA 等领域的投资，上游芯片供应商发展逐步崛起，国内示波器厂商正逐渐从经济型示波器向中高端型市场发展。国内已经有示波器厂商通过自研示波器核心芯片，特别是在模拟前端芯片和 ADC 芯片上，具有了自主研发芯片的能力，逐渐突破了带宽和采样率的技术壁垒，初步具备在高端型 4GHz 以上带宽市场与国外龙头厂商竞争的能力。谁能扛起国产替代大旗？虽然距离国际先进水平差距较大，但国内企业也在不断突破，开发属于自己的技术和产品。就国内品牌影响力而言，第一梯队就数四十一所ceyear、鼎阳Siglent、普源Riglo。其中，鼎阳和普源在国内算是做的最好的，在低端市场已经有自己的位置，国外也普遍认可，正在往中端爬。如今，这两家也在需求技术突破，以期扛起示波器的国产替代大旗。2021年12月1日，深圳市鼎阳科技股份有限公司（简称“鼎阳科技”）成功登陆上海证券交易所科创板，成为国内“通用电子测试测量仪器行业第一股“。高端通用电子测试测量仪器芯片及核心算法研发项目则是本次发行募集资金投资项目之一。实质研发内容为 4GHz 数字示波器前端放大器芯片和高速 ADC 芯片、低相噪频率综合本振模块和 40GHz 宽带定向耦合器模块、宽带矢量信号源和宽带接收机中幅度和相位的补偿算法、网络分析仪的校准算法和 5G NR 信号的解调分析算法等七项内容。根据中国电子仪器行业协会公布的消息，鼎阳科技在2019年上半年拿下示波器出口总量第一，这是有史以来，中国本土企业第一次超越欧美公司，成为示波器出口总量的第一名。2020年，鼎阳科技的新产品SDS6000 PRO的推出，使得其成为了中国唯一、全球第三的2GHz带宽12bit示波器制造商。普源是目前唯一搭载自主研发数字示波器核心芯片组并成功实现产品产业化的中国企业，在高带宽高集成度示波器模拟前端芯片技术、宽带差分探头放大器芯片技术、高带宽低噪声模拟前端技术等前沿技术方向不断投入研发，持续形成和强化在高端电子测量领域的技术壁垒。2019年普源推出的基于自研“凤凰座”示波器芯片组及 UltraVision II 技术平台的 MSO8000 系列国产高端数字示波器，实现了 2GHz 带宽及更深存储、更高捕获率、全数字触发、全内存测量的特性。2020 年，普源推出全新的数字示波器 DS70000 系列标志着正式步入国际高带宽数字示波器行列，凭借自研“凤凰座”示波器专用芯片组的卓越性能，实现了最高 4GHz 带宽、20GSa/s 实时采样率。同时推出的 UltraVision III 技术平台，可实现数字示波器存储深度达到 2Gpts，刷新率高达 1,000,000 波形/秒，并支持 8bit~16bit 可变分辨率，FFT 速率达到 10,000 次/秒，综合性能在国产数字示波器领域中处于领先行列。当你需要一台示波器时，看看指标需要多少，如果低于2GHz，不妨看看国产示波器样机；当你对测试效果评估的把握不足时，可以找这一行业的技术支持，通过经验提供方案，实际看看；不是说非要用国产的，而是你知道自己对采购一台仪器设备的背后，对所牵涉的一系列问题有很全面的了解；当你的测试需求落在国产示波器范围内时，何不选择功能丰富、配件价格低廉、售后有保障的国产设备？

使用Phasics SID4相位成像相机进行表面测量Phasics SID4相位成像相机，可以集成在商业或者自制的光学显微镜装置上。为了提高样品的整体性能，测量物体表面特性是一种有效的方法。对于此类应用，Phasics的软件可以分析光程差，并且实时转化为物体表面的形貌。硬件方面，Phasics相机体积小、结构紧凑，并且易于使用。事实上，Phasics的波前分析仪能够与实验室常用的相机一样易于集成。整个相机可以轻松集成到生产线或者实验室中。表面测量结构Phasic SID4相位相机利用的是一种四波横向剪切技术，将入射光分成剪切的4束，然后再互相干涉形成干涉图，通过傅立叶逆变换可以得到入射光的相位谱和强度信息，这是一种消色差的技术，因此白光和LED光源非常适合。此外，可以使用任何显微镜进行测量，并且不依赖于偏振。如上图光路所示，SID4相机位于被测物体的成像面进行探测，使用简单。SID4相位成像相机可以集成在商业反射显微镜或专用光学系统上。SID 和 AFM 测量比较图中红线部分是Phasics测量结果，黑线位AFM测量结果。使用AFM测量表面缺陷，和使用SID4相位成像相机一次测量成型的结果对比。SID4 与 光学轮廓测量仪 对比使用SID4 HR定量测量，以及白光光学轮廓仪测量结果的对比。两个报告中，第yi个侧重于轮廓，第二个侧重于深度测量。测量结果Phasics是一家专门从事相位测量的法国公司。Phasics向其客户提供全系列的产品，所有这些都是基于独特的技术，即四波侧向剪切干涉技术。Phasics公司的专长在于对这项技术的深刻理解，以及将其应用于从激光和光学计量到生物样品成像等多个领域的能力。对于每一个领域，Phasics都提供了专门的硬件和软件的解决方案。在生物学方面，Phasics提供了SID4Bio，这是一种独特的用于活细胞成像的设备，依赖于定量相位成像。关于昊量光电昊量光电 您的光电超市！上海昊量光电设备有限公司致力于引进国外先进性与创新性的光电技术与可靠产品！与来自美国、欧洲、日本等众多知名光电产品制造商建立了紧密的合作关系。代理品牌均处于相关领域的发展前沿，产品包括各类激光器、光电调制器、光学测量设备、精密光学元件等，所涉足的领域涵盖了材料加工、光通讯、生物医疗、科学研究、国防及前沿的细分市场比如为量子光学、生物显微、物联传感、精密加工、先进激光制造等。我们的技术支持团队可以为国内前沿科研与工业领域提供完整的设备安装，培训，硬件开发，软件开发，系统集成等优质服务，助力中国智造与中国创造! 为客户提供适合的产品和提供完善的服务是我们始终秉承的理念！

近日，中国科学院上海高等研究院王中阳团队提出基于相位恢复算法的单次曝光定量相位显微技术。相关研究成果以Phase microscopy using band-limited image and its Fourier transform constraints为题，发表在Optics Letters上。相位恢复技术作为非干涉的定量相位重构技术，为透明细胞结构和三维表面形貌等提供了无标记、无接触、无损伤的重要测量手段。然而，以迭代投影算法为核心的相位恢复技术，其有效性依赖于解的唯一性和算法的收敛性。在现有同类技术中，X射线相干衍射成像技术（CDI）需要成像物体的先验信息（如准确的成像物体尺寸）来施加“紧”约束条件使算法收敛到正确的相位信息。进一步发展的叠层成像技术和傅里叶叠层显微技术通过物面或傅里叶面的多帧冗余测量来提高算法的收敛性。然而，在实际的生物成像中，准确的物体尺寸通常难以获得，且多帧冗余测量降低了成像的时间分辨率。上述问题限制了它在无标记生物动态成像中的应用。基于此，王中阳团队提出了新型的单次曝光定量相位显微技术，称为BIFT（Bandlimited Image and its Fourier Transform）显微镜。科研人员在传统光学显微镜上引入分束器和傅里叶透镜，同时采集显微物体的像以及透镜变换后的傅里叶像。BIFT显微装置如图a所示。研究通过利用显微系统中固有的视场、频谱受限以及有限照明等作为约束条件，从而避免了成像物体的先验约束，去除了CDI技术中常见的三类模糊解（即无法区分原始物体的平移、共轭旋转以及全局相移），提升了解的唯一性和算法的收敛性。同时，该技术的空间带宽积（SBP，衡量显微系统成像信息容量的不变量）仅受显微物镜参数限制，打破了CDI技术成像系统SBP依赖于采样率，会因其过采样需求而SBP降低至少一半的限制。由于采集了像的幅度信息，该技术的采样率相比CDI技术降低了一半，同时改进的算法提升了算法收敛速度和相位重构精度。此外，该工作还讨论了采样率、像素响应、噪声等因素对相位恢复的影响。实验演示了光栅和血红细胞的单次曝光相位成像。在血红细胞的定量相位恢复的实验研究中显示，该技术单次曝光的条件下即达到了数字全息显微中10帧图像才能达到的效果。重构的红细胞光学高度如图b所示。因此，该技术单次曝光相位成像的能力有望在无标记生物动态成像中得到广泛应用。研究工作得到上海市科学技术委员会的支持。相关技术已得到国内专利授权，并申请国际PCT专利。显微系统装置示意图与血红细胞重构结果文章链接：https://doi.org/10.1364/OL.487626

谐振搜索和驻留试验谐振搜索和驻留试验（RSTD）是指先通过正弦扫频试验搜索出试验体的共振频率，然后在共振频率上进行跟踪驻留试验。搜索功能通过传递信号来确认共振频率，并在实时控制过程中，对每一个共振频率进行跟踪和驻留。当驻留期间频率变化时，其特殊的跟踪特性使用相角信息调节驱动频率跟踪谐振。即自动侦测谐振峰的偏移，并自动调整正弦激励信号的频率来跟踪谐振峰的偏移。在机械结构的疲劳试验中应用广泛，比如高周期关键部件的涡轮机叶片或汽车曲轴的疲劳试验。试验步骤一般分为以下几步：第一步，共振点调查 在要求的频率范围内进行扫频试验，找出共振点。第二步，谐振搜索 找出共振点以外的谐振点，选择驻留试验的频率点。第三步，驻留试验设定 驻留时间、加振量级等。第四步，驻留试验。试验1：位移峰值推定；跟踪方式（tracking）扫频速度：1oct/min、单程1次共振点判定标准：传递率3以上共振点驻留模式：标准位移搜索（还有高速位移搜索、相位搜索、频率固定三种方式）共振点使用：共振点搜索中最初的峰值对应的频率。加振量级：10m/s2报警（Alarm）上下限：±3dB、中断（Abort）上下限：±6dB驻留时间：1小时、试验时间：无往返共振点偏移判定：传递率比率-10%～+10%频率步长：1.0Hz/s共振点搜索范围：频率比率±10%（注意：振动控制仪的软件不同，对应的参数会有变化。）多正弦试验疲劳试验时，多个频率的正弦同步扫频或者定频，可以大大的减少试验时间。这种方法由德国的一家汽车制造商提出，目前正越来越广泛地为其他谐波试验所应用，已经发展成为汽车发动机组件可靠性试验的一个重要方法。试验1：多个扫频同时进行。频率分割区域1：扫频20～63.3Hz区域2：扫频63.3～200Hz区域3：扫频200～632.5Hz区域4：扫频632.5～2000Hz扫频速度：1oct/min来回扫频次数：32次扫频开始频率：20Hz△试验中振动控制仪图像试验2：多个定频试验同时进行试验时间：1小时△试验中振动控制仪图像试验3：波形叠加△参考波形混合模式控制试验（SOR、ROR）应用于模拟宽带振动上叠加窄带或者周期性的振动环境。周期性能量通过正弦的形式或者窄带随机来模拟。比如直升机的振动就是正弦加随机（SOR）信号，气流扰动造成宽带随机而旋翼产生正弦振动。SOR也常常应用在汽车测试中的发动机振动试验。履带式车辆的振动是典型的随机加随机（ROR）信号，履带的窄带随机叠加在道路的宽带随机上。对于正弦加随机加随机（SOROR），叠加分量可以固定或扫频。试验1：SOR宽带随机振动：上图中10-1000Hz，量级50m/s2rms。窄带扫频：扫频速度：1oct/min，往返扫频次数：5次。基波扫频：100-400Hz，如上图扫频，初相位0°。2次谐波扫频：基波的80%量级扫频，初相位180°。试验2：ROR宽带随机振动：上图中10-1000Hz（虚线部分），量级50m/s2rms窄带随机振动：基波和2次谐波窄带扫频随机振动。扫频速度：1oct/min、来回扫频5次。基波：100-400Hz，量级75（m/s2）/Hz，频宽15Hz的PSD。2次谐波：量级为基波的-2dB，频宽30Hz的PSD。△试验中振动控制仪图像时域模拟试验（路谱再现（TWR，time wave replication）试验）在试验室中再现长时间的现场试验数据。可以是随机或者正弦振动数据波形。比如使用路面或者飞行记录的试验数据，可以模拟最真实的振动环境，确保高品质的试验结果。一般用于验证试验，设计试验时确实存在着一些缺点。波形再现只会产生给定的数据振动，缺乏随机数据的统计变化。可以认为随机数据是真实世界多样性的代表，随机试验可以比这种试验需要更少的时间。但时域模拟试验提供了从现场采集振动数据到在单个或多个振动台上再现的所有功能。同样，通过数据编辑（单位和采样频率指定、过滤处理、首尾数据处理、频率变换、数值间演算、数据点数变更、补偿波附加等过程）后得到可以在电动式振动试验机上进行试验的波形。试验1：某试验中进行的波形。拍波试验（sine beat）主要用于耐震或抗震试验，特别是构造物受到短时间的脉冲力和周期性力冲击后的环境情况。类似于拥有一个共振频率的单纯构造物的地面受到水平方向地震波，试验后确认其健全性。波形如下图，试验条件中需掌握，振幅值A是多少？生成的正弦波的频率f是多少？波形长度（波数n和拍数）是多少？波形是调制的正弦波，频率为试验结构体的自振频率，以期望产生共振效应，其幅值被一个长周期正弦波所调制。拍波的每一拍中，一般包含5-10个同频循环。通常试验中，几个拍（常见为5拍）同时进行，每个拍之间应有足够的间隔（常见为2秒），如下图。常见试验规格有IEC 60068-2-59。试验1：频率：7Hz加速度幅值：3G波数：10垂直水平三方向各10拍，各拍间隔2秒。正弦脉冲试验（sine burst）一种准静态环境模拟的试验方法，主要用于卫星在运载火箭升空的主动段，受到火箭高值加速度而产生静力过载的模拟试验。为了确定卫星承受的静载荷对其本身结构及运行状态的影响，要对卫星做加速度过载试验，以模拟卫星在火箭发射过程中受到的稳态或准稳态加速度惯性载荷。波形如下图，试验条件中同样需掌握，振幅值A是多少？生成的正弦波的频率f是多少？波形长度（波数n）是多少？在实际试验中，为了避免试验一开始就受到大量级的负荷，需要加入上升和下降领域，如下图所示。非高斯（正态分布）随机试验随机振动试验是一种模拟试验，通过对现场环境实测波形的提取，得到PSD，再进行随机振动试验，对应的振动能量相同。按照其试验规格试验后，产品通过要求，但是，在现场环境下，还是会出现破损等不合格现象，尤其在运输环境下。通过研究，在进行产品的可靠性试验和环境试验的时候，发现有些动态环境的时间历程具有非高斯分布特性。于是，提出了非高斯分布振动试验，在原来的随机振动试验要求中，加入了尖度K（Kurtosis）和偏度S（Skewness）两个要求，使波形更接近实际环境的波形。式中，Xi是加速度，m是加速度平均，N是数据点数，σ是标准方差。通过对实测波形分析和变换，在得到原来随机振动试验PSD的基础上，计算出K和S。再反过来在振动台上实现含有K和S的波形，从而飞跃性提高随机振动的精度，这就是非高斯随机振动试验。下图是含有不同K和S波形对应的概率密度图，供参考。试验1：如下图PSD，调整到rms值为10m/s2。非高斯分布特性为峰值发散性，K=5。试验时间30min。总结：以上罗列一些比较特殊的试验要求，并进行了简单的说明。初学者只需适当的了解即可，受制于振动控制仪软件授权码的限制，有可能永远也不会碰到。备注：图片和部分文字等来源于网络，如有侵权，请联系作者本人。

牛津仪器推出了 X-Pulse —60 MHz台式高分辨率核磁共振系统。 X-Pulse 为实验室里的研究化学家提供了更多研究助力，而这些以前只能在复杂而昂贵的高场核磁共振波谱仪这类专业设施中获得。X-原子核：真正的多核的能力X-Pulse 是一台提供真正多核能力的台式核磁共振系统。该系统无需改变NMR探头便可轻松调整多种核，从 29Si 到 31P 。这意味着用户可以在一个设备上选择多个需要的原子核。变温流动化学独特的流动池和变温探头，可在20°C到70°C之间连续监测动态化学反应，帮助用户详细了解反应过程和动力学。高分辨率新一代匀场技术可获得半峰宽低于0.35Hz和0.55%高度处峰宽10Hz的谱线形状，使其更容易分离重叠的峰和识别更低的化合物浓度。高稳定性经典的磁体设计和高热容量的磁体使 X-Pulse 无论是静态还是流动的样品温度变化都不敏感，从而消除了样品温度假峰。牛津仪器核磁共振部战略产品经理James Sagar博士说:“X-Pulse代表着台式核磁共振波谱仪的能力迈出了重要的一步。研究人员和工业领域的化学家无需在指标上寻求折中，也不必局限于某些实验——X-Pulse已经做到了这一点。”

胶体量子点(QD)/石墨烯纳米杂化异质结构为量子传感器提供了一种有前途的方案，因为它们利用了量子点中的强量子限制，具有增强的光-物质相互作用、光谱可调性、抑制的声子散射和室温下石墨烯中非凡的电荷迁移率。在这里，我们报告了一个灵活的，九通道的 PbS 量子点/石墨烯纳米混合成像阵列在聚对苯二甲酸乙二酯上的开发，使用了一个简单的工艺，用于器件制造，信号采集和处理。PbS 量子点/石墨烯成像阵列具有高度均匀的光响应特性。在1.0 V 偏置下，400-1000nm 入射光[紫外-可见-近红外(UV-vis-NIR)]的最高响应度为9.56 × 103-3.24 × 103A/W，功率为900pW。此外，该阵列具有一致的光谱响应，弯曲到几毫米的曲率半径。在紫外-可见-近红外(UV-vis-NIR)范围内的宽波长成像表明，量子点/石墨烯纳米杂化体为柔性光探测器和成像器提供了一种可行的方法。图1.(a-c)九通道 PbS 量子点/石墨烯传感器阵列的器件制作方法。(b)石墨烯通道上的 PbS QD 涂层 以及(c) MPA 配体交换。(d，e)是分别在刚性硅和柔性 PET 衬底上制作的9通道 PbS 量子点/石墨烯传感器阵列的示意图。(f)用短链导电 MPA 配体封装 PbS 量子点以促进从量子点到石墨烯的电荷转移的替换长链绝缘 OLA 和 OA 配体的示意图。(g)九通道 PbS 量子点/石墨烯传感器阵列中像素的结构示意图和 PbS 量子点/石墨烯界面上的内置电场。(h)使用 Arduino 读出器在九通道 PbS 量子点/石墨烯光电探测器阵列上进行传输成像的光学设置。图2。(a)在量子点沉积之前，在九通道 PbS 量子点/石墨烯传感器阵列上的石墨烯或“ Gr”通道的光学图像。(b)石墨烯/Si 和 Si 之间边界处的 G 峰(左上)和2D 峰(右上)的拉曼图，以及石墨烯上随机选择的点的拉曼光谱。单层石墨烯的 I2D/IG 2。(c)在1200nm 附近显示吸收峰的 PbS 量子密度吸收光谱。插图显示了 PbS 量子点的 TEM 图像，表明了 PbS 量子点的大小和均匀性。(d) PbS 量子点直径大小的分布。(e) PbS 量子点的高分辨透射电镜图像。条纹间距约为0.3 nm，相当于 PbS 的(200)晶格面。图3。(a)在硅衬底上的九通道 PbS 量子点/石墨烯传感器阵列上的选定像素在制作后的少数选定次数上的动态光响应。入射光功率为230nW，波长为500nm。整个像素的偏置电压为1.0 V (b)三个光开/关周期，显示重现性以及上升和下降时间定义。(c)相同的九通道 PbS 量子点/石墨烯传感器阵列对400-1000nm 范围内几个选定波长的入射光功率的光响应性。(d)相同的九通道 PbS QD/石墨烯传感器阵列对入射光功率为900pW 和偏置电压为1.0 V 的波长的检测率显示相同的九通道 PbSQD/石墨烯传感器阵列对入射光功率为900pW 和波长为500nm 的偏置电压的归一化响应性。数据在6783A/W 的1V 响应下进行了归一化处理。图4。(a)硅基板上的九通道 PbS QD/石墨烯传感器阵列对2.5 μW 的入射光功率和1V 的偏置电压的波长和通道(像素)的响应度(b)在500nm 的波长下9个像素的归一化响应度。(c)在黑暗中使用带有“ X”的阴影掩模显示五个中心通道和四个角通道的透射成像示意图。(d)使用(b)中的归一化方法对9个像素进行归一化响应，显示“ X”阴影掩模成像的结果。图5。(a)显示阴影掩模位置的图像扫描系统，透过线性致动器水平和垂直扫描，以取得安装在“样本”位置的九通道 PbSQD/石墨烯传感器阵列上的传输图像。(b)透过光束扫描以在阵列上产生传输图像的阴影掩模的光学图像。(c-e)通过在(c)400，(d)500和(e)1000nm 的波长的衬底上的九通道 PbS QD/石墨烯传感器阵列获得的图像。图6。(a)在 PET 基板上安装在弯曲虎钳上的九通道 PbS QD/石墨烯传感器阵列。转动图中所示的螺丝，将虎钳的两边连接在一起产生弯曲。(b) PET 阵列对几个选定波长的入射光功率的归一化响应率和1V 的偏置电压(c)柔性 PET 阵列的响应率作为入射光波长的函数以及刚性 Si 阵列，两者都在400nm 处归一化以进行比较。在这种情况下，入射光功率约为120nW，偏置电压为1 V (d)对于具有500nm 照明的 PET 阵列，响应率与曲率半径之比。这种情况下的光功率为2.5 μW，偏置电压为1 V。插图展示了在弯曲条件下的阵列，并用500nm 光照明。图7.在 PET 上分别以(a)400，(b)500和(c)1000nm 的波长用9通道 PbS QD/石墨烯混合传感器阵列拍摄的图像。图8.在 PET 上用9通道 PbS QD/石墨烯混合传感器阵列拍摄的图像，阵列(a)平坦，(b)弯曲半径为5厘米。相关科研成果由堪萨斯大学Andrew Shultz、Bo Liu和Judy Z. Wu等人于2022年发表在ACS Applied Nano Materials上。

日前，布鲁克公司宣布获得一笔250万美元的质谱订单。根据该订单，布鲁克将向哥伦比亚国家石油公司提供一台超高分辨率傅里叶变换质谱系统(15.0T)，以用于石油组学研究。据悉，这套高端质谱仪器将被安置于一家为哥伦比亚国家石油公司服务的研究机构。　　这笔订单合同中包括一套拥有目前世界最高分辨率的傅里叶变换质谱仪solariX™ FTMS(15.0T)，可用于高度复杂混合物原料，如原油等中不同分子鉴定工作。据了解，solariX™ FTMS于2010年年初研发成功，是一款用于石油开采用的新一代高分辨质谱仪，在灵敏度、分辨率及质量范围等方面都有革命性的提高；该仪器采用了全新设计，如在离子传输系统的全新设计，产品操作更简单；此外，该系统还配备了布鲁克自主研发的超屏蔽冷冻磁体，解决了用户添加液氮液氦的烦恼。

01背景介绍自石墨烯被发现以来，二维(two-dimensional, 2D)材料因其奇妙的特性吸引了大量的研究兴趣。特别是二维形式的材料由于更大的面体积比可以更有效的性能调节，通常表现出比块体材料更好的性能。迄今为止，已有许多具有优异性能的二维材料被报道和研究，如硅烯、磷烯、MoS2等，它们在电子、光电子、催化、热电等方面显示出应用潜力。在微电子革命中，宽带隙半导体占有关键地位。例如，2014年诺贝尔物理学奖材料氮化镓(GaN)已被广泛应用于大功率电子设备和蓝光LED中。此外，氧化锌(ZnO)也是一种广泛应用于透明电子领域的n型半导体，其直接宽频带隙可达3.4 eV。在透明电子的潜在应用中，n型半导体的有效质量通常较小，而p型半导体的有效质量通常较大。然而，人们发现立方纤锌矿(γ-CuI)中的块状碘化铜是一种有效质量小的p型半导体，具有较高的载流子迁移率，在与n型半导体耦合的应用中很有用。例如，γ-CuI由于其较大的Seebeck系数，在热电中具有潜在的应用。二维材料与块体材料相比，一般具有额外的突出性能，因此预期单层CuI可能比γ-CuI具有更好的性能。作为一种非层状I-VII族化合物，CuI存在α、β和γ三个不同的相。温度的变化会导致CuI的相变，即在温度超过643 K时，从立方的γ-相转变为六方的β-相，在温度超过673 K时，β-相进一步转变为立方的α-相。因此，不同的条件下，CuI的结构是很丰富的。超薄的二维γ-CuI纳米片已于2018年在实验上成功合成 [npj 2D Mater. Appl., 2018, 2, 1–7.]。然而，合成的CuI纳米片是非层状γ-CuI的膜状结构，由于尺寸的限制，单层CuI的结构可能与γ-CuI薄膜中的单层结构不同。因此，需要对单层CuI的结构和稳定性进行全面研究。在这项研究中，我们预测了单层CuI的稳定结构，并系统地开展电子、光学和热性质的研究。与γ-CuI相比，单层CuI中发现直接带隙较大，可实现超高的光传输。此外，预测了单层CuI的超低热导率，比大多数半导体低1 ~ 2个数量级。直接宽频带隙和超低热导率的单层CuI使其在透明和可穿戴电子产品方面有潜在应用。02成果掠影近日，湖南大学的徐金园（第一作者）、陈艾伶（第二作者）、余林凤（第三作者）、魏东海（第四作者）、秦光照（通讯作者），和郑州大学的秦真真、田骐琨（第五作者）、湘潭大学的王慧敏开展合作研究，基于第一性原理计算，预测了p型宽带隙半导体γ-CuI(碘化亚铜)的单层对应物的稳定结构，并结合声子玻尔兹曼方程研究了其传热特性。单层CuI的热导率仅为0.116 W m-1K-1，甚至能与空气的热导率(0.023 W m-1K-1)相当，大大低于γ-CuI (0.997 W m-1K-1)和其他典型半导体。此外，单层CuI具有3.57 eV的超宽直接带隙，比γ-CuI (2.95-3.1 eV)更大，具有更好的光学性能，在纳米/光电子领域有广阔的应用前景。单层CuI在电子、光学和热输运性能方面具有多功能优势，本研究报道的单层CuI极低的热导率和宽直接带隙将在透明电子和可穿戴电子领域有潜在的应用前景。研究成果以“The record low thermal conductivity of monolayer Cuprous Iodide (CuI) with direct wide bandgap”为题发表于《Nanoscale》期刊。03图文导读图1. 声子色散证实了CuI单层结构的稳定性。单层CuI(记为ML-CuI)几种可能的结构:(a)类石墨烯结构，(b)稳定的四原子层结构，(c)夹层结构。(d)稳定的γ相快体结构(记为γ-CuI)。(e-h)声子色散曲线对应于(a-d)所示的结构。给出了部分状态密度(pDOS)。通过测试二维材料的所有可能的结构模式，发现除了如图1(b)所示的弯曲夹层结构外，单层CuI都存在虚频。平面六边形蜂窝结构中的单层CuI，类似于石墨烯和三明治夹层结构，如图1(a,c)所示作为对比示例，其中声子色散中的虚频揭示了其结构的不稳定性[图1(e,f)]。因此，通过考察单层CuI在不同二维结构模式下的稳定性，成功发现单层CuI具有两个弯曲子层的稳定结构，表现出与硅烯相似的特征。优化后的单层CuI晶格常数为a꞊b꞊4.18 Å，与实验结果(4.19 Å)吻合较好。而在空间群为F3m的闪锌矿结构中，得到的优化晶格常数a=b=c=6.08 Å与文献的结果(5.99-6.03 Å)吻合较好。此外，LDA泛函优化得到的单层CuI和γ-CuI的晶格常数分别为4.01和5.87 Å，为此后续计算都基于更准确的PBE泛函。通过观察晶格振动的投影态密度，发现Cu和I原子在不同频率下的贡献几乎相等。此外，光学声子分支之间存在带隙[图1(g)]，这可能导致先前报道的光学声子模式散射减弱。相反，在γ-CuI中不存在声子频率带隙[图1(h)]。图2. 热导率及相关参数的收敛性测试。(a)原子间相互作用随原子距离的变化。(b)热导率对截断距离的收敛性。彩色椭圆标记收敛值。(c)热导率相对于Q点的收敛性。(d)单层CuI和γ-CuI的热导率随温度的函数关系。在稳定结构的基础上，比较研究了单层CuI和γ-CuI的热输运性质。基于原子间相互作用的分析验证了热导率的收敛性[图2(a)]。如图2(b)所示，热导率随着截止距离的增加而降低，其中出现了几个阶段。热导率的下降是由于更多的原子间相互作用和更多的声子-声子散射。注意，当截止距离大于6 Å时，热导率仍呈下降趋势，说明CuI单层中长程相互作用的影响显著。这种长程的相互作用通常存在于具有共振键的材料中，如磷烯和PbTe。通过收敛性测试，预测单层CuI在300 K时的热导率为0.116 W m-1K-1[图2(c)]，这是接近空气热导率的极低值。单层CuI的超低热导率远远低于大多数已知的半导体。此外，计算得到的γ-CuI的热导率为0.997 W m-1K-1，与Yang等的实验结果~0.55 W m-1K-1基本吻合，值得注意的是Yang等人的实验结果测量了多晶态γ-CuI。此外，单层CuI和γ-CuI的热导率随温度的变化完全符合1/T递减关系[图2(d)]。考虑到温度对热输运的影响，今后研究声子水动力效应对单层CuI热输运特性的影响，特别是在低温条件下，可能是很有意义的。图3. 单层CuI和γ-CuI在300 K的热输运特性。(a)群速度，(b)相空间，(c)声子弛豫时间，(d) Grüneisen参数，(e)尺寸相关热导率的模态分析。(f)平面外方向(ZA)、横向(TA)和纵向(LA)声子和光学声子分支对热导率的贡献百分比。超低导热率的潜在机制可能与重原子Cu和I有关，也可能与单层CuI的屈曲结构有关。声子群速度[图3(a)]和弛豫时间[图3(c)]都较小，而散射相空间[图3(b)]较大。总的来说，单层CuI (1.6055)的Grüneisen参数的绝对总值显著大于γ-CuI (0.4828)。即使在低频下Grüneisen参数没有显著差异[图3(d)]，单层CuI和γ-CuI的声子散射相空间却相差近一个数量级，如图3(b)所示。因此，低频声子弛豫时间的显著差异[图3(c)]在于不同的散射相空间。此外，单层CuI的声子平均自由程(MFP)低于γ-CuI，如图3(e)所示。因此，在单层CuI中产生了超低的热导率，这将有利于电源在可穿戴设备或物联网的应用，具有良好的热电性能。此外，详细分析发现，光学声子模式在单层CuI[图3(f)]中的较大贡献是由于相应频率处相空间相对较小，这是由图1(g)所示的光学声子分支之间的带隙造成的。图4. 单层CuI的电子结构。(a)单层CuI和(h)γ-CuI的电子能带结构，其中电子局部化函数(ELF)以插图形式表示。(b-d)单层CuI和(i)γ-CuI的轨道投影态密度(pDOS)。(e)透射系数，(f)吸收系数，(g)反射系数。在验证了CuI单层结构稳定的情况后，进一步研究其电子结构，如图4(a)所示。利用PBE泛函，预测了单层CuI的直接带隙，导带最小值(CBM)和价带最大值(VBM)都位于Gamma点。PBE预测其带隙为2.07 eV。我们利用HSE06进行了高精度计算，得到带隙为3.57 eV。如图4 (h)所示，单层CuI的带隙(3.57 eV)大于体γ-CuI的带隙(2.95 eV)，这与Mustonen, K.等报道的3.17 eV非常吻合，使单层CuI成为一种很有前景的直接宽频带隙半导体。此外，VBM主要由Cu-d轨道贡献，如图4(b-d)的pDOS所示。能带结构、pDOS和ELF揭示的电子特性的不同行为是单层CuI和γ-CuI不同热输运性质的原因。电子结构对光学性质也有重要影响。如图4(e-g)所示，在0 - 7ev的能量范围内，单层CuI的吸收系数[图4(f)]和折射系数[图4(g)]不断增大，说明单层CuI在该区域的吸收和折射能力增强。相应的，随着透射系数的减小，单层CuI的光子传输能力[图4(e)]也变弱。当光子能量大于7 eV时，CuI的吸收和折射系数开始显著减弱，最终在8 eV的能量阈值处达到一个平台。值得注意的是，与声子的吸收和传输能力相比，单层CuI对光子的反射效率较低，最高不超过2%。对于光子吸收，单层CuI的工作区域在5.0 - 7.5 eV的能量范围内，而可见光的光子能量在1.62 - 3.11 eV之间。显然，CuI的主要吸收光是紫外光，高达20%。

这两年，拉曼光谱仪一直吸引着业内人士的眼球，各大仪器厂商不断在新产品、新技术、新应用等方面推陈出新，精心布局，不仅如此，新迈入此领域的仪器厂商也层出不穷，可谓热闹非凡。　　拉曼光谱如此的蓬勃发展给广大用户提供了更多可选择的空间，那么，当前有哪些主流企业/主流产品?有哪些最新的技术/应用?哪款仪器更适合用户自己的研究工作?　　仪器信息网：贵公司拉曼光谱仪的定位?　　布鲁克：布鲁克拉曼光谱仪拥有近30年的悠久历史，它是布鲁克集团最重要的产品线之一。无论是前沿科学研究还是工业领域的常规检测，很多光谱分析的课题都离不开红外和拉曼光谱这两个互补的技术。布鲁克始终致力于为各个领域的用户提供最完善的光谱分析方案，因此，我们在拉曼光谱仪的产品线发展历程中投入了与红外谱仪产品线相同的研发力量和关注度。　　仪器信息网：请回顾贵公司拉曼光谱仪的研发及技术进展图片的形式表示历史，贵公司在拉曼光谱仪器方面有哪些优势/专利技术?　　布鲁克：布鲁克的第一个拉曼产品诞生于1989年，是继布鲁克高端科研傅立叶变换光谱仪和高端科研红外显微镜两条顶尖产品线之后的又一重要产品支线。我们在傅立叶变换红外光谱学领域的丰富经验和技术，为傅立叶变换拉曼光谱仪的开发打下了扎实的基础。直至今日，布鲁克的MultiRAM(独立傅立叶拉曼谱仪)和RamII(与Vertex红外谱仪联用的拉曼模块)仍保持着业内“最高分辨率、最宽光谱范围、最长检测时长、最有效抑制荧光效应、最具硬件扩展性”的优势。　　2003年，布鲁克推出了第一代色散型拉曼显微镜Senterra。多项专利使Senterra在多个分析应用领域显现优势。最具代表性的是Sure_Cal波数精度校准技术，它能时刻确保拉曼位移谱的波数精准无误，这对制药行业药品品质的确认和控制、刑侦学不明物体鉴定等应用中起到了至关重要的作用，最大程度地避免了由波数漂移引起的谱图误判。　　2014年，布鲁克推出了手持便携拉曼 — BRAVO。它以手持设备的尺寸，集成了布鲁克台式拉曼谱仪的性能和优点，成为业内第一台“双激光、宽谱区、有效抑制荧光、安全等级最高”的手持拉曼设备。　　仪器信息网：贵公司当前拉曼光谱仪的主流产品和主流技术?贵公司有什么样的产品发展计划?　　布鲁克：主流产品为以下两款：　　产品一. BRAVO手持式便携拉曼光谱仪　　BRAVO — 您手中的移动实验室，我们为您提供最高的采样灵活性，无需您拆解原材料包装、无需把原材料运输到昂贵的实验室中、无需费时费力的分析。BRAVO可跟随您把实验地点设在任何您想要的地方，并提供最有效的分析。BRAVO的设置和功能可适用于不同级别的用户，并确保最大的安全性和结果的有效性。　　BRAVO 允许用户根据自己的需求来建立和管理谱库，性能优化且操作简单，无需您成为一名专家，我们的拉曼光谱分析如同使用智能手机一样简单，您可以在清晰直观的用户界面引导下完成各项原材料检测操作，确保高标准、高效能地完成复杂工作。　　BRAVO 集所有领先技术于一身，包括：SSETM - 专利荧光消除技术；含Duo LASERTM双激发波长专利技术；IntelliTipTM - 自动采样探头识别；符合 21 CFR Part 11 认证要求。　　产品二. SENTERRA II新一代智能显微拉曼光谱仪　　SENTERRA II 显微拉曼光谱仪既适用于日处理量很高的多用户环境，也适用于处于科学研究前沿的实验室分析。　　SENTERRA II的应用非常广泛，适合用于有机和无机材料的检测、辨别和识别，包括药物、石化、艺术品与珠宝、材料科学、图层等诸多领域。　　SENTERRA II的产品优势包括：研究级光谱性能；具有向导功能的软件和自动化的硬件确保工作流程直观、方便；SureCALTM确保无与伦比的波数精度和准确性；简单直接的拉曼成像；紧凑型设计，显微镜内置光谱仪。　　仪器信息网：目前贵公司拉曼光谱仪重点关注的应用领域有哪些?最看好哪个领域?主推的解决方案?　　布鲁克：布鲁克重点关注制药行业的发展，我们能够为从仓库、生产线质检到研发实验室提供完整的解决方案。　　布鲁克BRAVO手持式便携拉曼光谱仪为制药行业把好第一关：原材料质量。　　BRAVO为您检测原料：无需拆解原材料包装，无需昂贵且费时费力的分析，简单高效地进行准确的原材料鉴定，这为您产品的可靠性提供基础。对于制药行业的用户来说，对来自全球各个供应商不同产品源进行有效的质量控制、避免风险，保障消费者的安全是非常有必要的。　　BRAVO 为您批量扫描：自动批量扫描模式可以实现在人员缺少、样品量大的情况下逐批分析，特别是它能够在不同原料的批量扫描之间轻松地转换。　　使用BRAVO建立属于自己的谱库：允许用户根据自己的需求来建立和管理谱库。比如不同包装下的同一个原材料可以在一个完整方法中单独保存下来。该谱库可满足和符合认证系统要求的一致性检查，具备冠名能力。值得一提的是，建立谱库毫不费时，采集一张将被录入谱库的谱图所需的时间和标准测量模式下的测量时间是相同的。　　布鲁克FT拉曼 HTS+Raman为制药行业把好第二关：生产线上的成品质量控制。　　定性和定量分析药品活性成分及多形态(比如乙酰脞胺、间苯二酚等样品)，确保药品的长期稳定性和生物活性。　　使用高通量筛测量样品，实现高效率。无需样品预处理，节省宝贵时间。结合OPUS软件批量完成定性和定量分析。　　使用中近红外1064nm激光，可以有效避免荧光效应，扩大了可测样品的范围(比如咔唑、牙科粘固粉等样品)。避免荧光干扰后的拉曼谱图信噪比高，谱图质量好，有利于后续对谱图做细致深入的分析。　　激光能量可微调，最小步长为1mW(竞争对手使用的步长为50-100mw)。最大程度的避免了激光照射能量过高导致样品被烧坏的严重后果。　　布鲁克SENTERRA II智能显微拉曼光谱仪为制药行业把好第三关：药品研发和深度药品质量控制　　针对正在研发阶段的药物，可利用SenterraII对其进行高空间分辨率的微观化学成像分析。这类分析包括：某个API的各个晶型在药片中的分布和占比、药品中API和赋形剂的分布、药品外层赋形剂的厚度、某个API的各种晶型随温度效应产生的变化(配合加热样品台)。　　与RamanScopeIII模块结合，将SenterraII的激光波长延展至1064nm。在短波长激发下有荧光效应的样品可转至这个波长进行分析。　　仪器信息网：从整个行业来分析，目前拉曼光谱仪都有哪些先进的技术值得大家期待?同时有哪些问题亟待解决?未来拉曼光谱仪的技术发展趋势?　　布鲁克：目前为止，波数精度和去除荧光效应是拉曼光谱学中最大的挑战。而布鲁克在这两方面的技术一直保持业内领先。（内容来源：布鲁克）

这条帖子最初出现在 2021 年圣诞节前一周。正如应用所述，紫外视觉是驯鹿生存的关键。海洋光学与许多研究人员合作，研究了紫外线视觉在鸟类、爬行动物和其他动物中的重要性。除了极快的速度和耐力之外，圣诞老人的驯鹿还有什么共同点？在本应用说明中，我们使用反射光谱学来研究驯鹿遇到的食物和捕食者的紫外线特性。在 12 月 24 日晚上，我们都知道，驯鹿将在世界各地运送数十亿份假日礼品的物流中发挥关键作用。没有驯鹿，人们醒来就无法在圣诞树下找到礼物。但是，正如我们最近发现的，无论是驯鹿如何找到食物，还是驯鹿如何避免成为食物，我们从光谱学中能够了解到的驯鹿生存信息要比从圣诞老人那里了解到的要多。驯鹿生活在欧洲、亚洲和北美的北部，地衣是最喜爱的食物来源。此外，驯鹿还会与许多其他动物分享自己的领地，尽管有几种狼把驯鹿作为它们自己最喜爱的食物来源，但大多数动物都不会打扰它们。那么，驯鹿如何在如此严酷的环境里生存，寻找稀缺的食物，同时避开残酷的捕食者呢？好吧，实际上，驯鹿已经发挥出一种有用的能力，可以更深入地观察光谱紫外线或“紫外线”区域。驯鹿和紫外线视觉紫外线视觉对驯鹿意味着什么？为了找到答案，我们从驯鹿经常出没的北方地区的几种动物身上采集了毛皮样本，包括两种类型的狼以及一系列不对驯鹿捕食的动物（图 1）。我们还采集了一些用于类似分析的许可样品。*图 1. 我们测量了地衣样品（上中）以及驯鹿可能遇到的掠食性和非掠食性动物的皮毛。*使用 Ocean HDX-XR 光谱仪 （200-1100 nm）、 DH-2000-BAL 宽带氘钨卤素源、WS-1标准反射板和 QR400 反射探头 （图 2），我们获得了毛皮和地衣样品的宽带反射测量值，以 " 观察 " 它们对于能在较短的紫外波长下区分样品的动物来说是什么样子。图 2. 反射测量装置包括一个 Ocean Insight 光谱仪、宽带光源和反射探头。漫反射白色标准板是参比物。在吸光度模式下进行反射测量，以更好地放大宽带光谱的差异，并且通过标准正常变量变换（SNV）进一步处理这些趋势，以对响应进行标准化。我们立即观察到，驯鹿的捕食者和食物来源分别比它们可能遇到的其他动物和食物来源具有更多的紫外线光谱活动，这将使驯鹿在雪地背景下更清楚地看到这些图像（图 3）。图 3. 驯鹿捕食者的地衣样品和毛皮样品都表现出强烈的 UV 反应。对紫外线区域超高的敏感度可以帮助驯鹿找到食物和躲避饥饿的狼群——这在准备迎接假日季节时是很有用的优势——同样的紫外线敏感度可以让你看到过程中的某些部分或样品中的杂质，否则这些杂质会被隐藏起来。立即咨询我们的技术销售顾问，了解您的应用，并了解宽带光谱法可为您揭示哪些内容。注：地衣来自 Josh's Frogs Lichen 。这些外套来自由野生动物生物学家创办的莫斯科 Hide & Fur 公司。莫斯科 Hide 和 Fur 及其员工坚信，作为美丽且无限可再生的自然资源，他们的产品采购和对野生动物的负责任管理符合道德标准。有关符合道德标准的采购详细政策， 请访问他们的网站 。