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期刊简介

《半导体光电》创刊于1976年，是由中国电子科技集团公司主管、重庆光电技术研究所主办的中文科技期刊。本刊国内外公开发行，经过四十余年的发展已经成为我国光电子专业领域有代表性的刊物。

《半导体光电》旨在传播、推广、交流光电子科学与技术，促进光电子技术及其相关学科理论和技术的繁荣与发展。在报道重点上，本刊秉持以光电器件为主体，以材料、结构及工艺为基础，以光电器件在各个领域中的应用为先导的选题原则。主要设有“动态综述”、“光电器件”、“材料、结构及工艺”、“光通信”及“光电技术应用”等栏目。

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2024年第45卷第5期

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基于减法构造搜索算法的新颖8环QC-LDPC码构造方法

袁建国, 杨婷, 伏博文, 熊龙宇

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Abstract:

针对准循环低密度奇偶校验(quasi-cyclic low-density parity-check, QC-LDPC)码中存在的短环结构会严重影响码字纠错性能的问题，基于减法构造搜索算法而提出一种新颖的8环QC-LDPC码构造方法，该方法利用减法构造(Subtraction Construction, SC)的搜索算法来构造围长至少为8的QC-LDPC码。该构造方法先用Golomb Ruler序列固定第一行，后两行利用基于减法构造的搜索算法得到，可以构成一个满足无4，6环条件的指数矩阵(exponent matrix, EM)，得到其奇偶校验矩阵。仿真结果表明，在误码率(bit error rate, BER)为10-6时，同本文对比的同码率码长的其他QC-LDPC码码型相比较，所构造的SC-QC-LDPC码在码长为1200和3600时,其净编码增益分别最小能改善0.23dB和0.12dB，因此其纠错性能较好。此外，该构造方法不仅提供了灵活的码长码率选择，还具备较低的计算复杂度。
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一种基于PnP-ADMM的快照式关联成像图像重构算法

孙潇雨, 雷腾, 丁源, 李元戎, 王世勇

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Abstract:

关联成像通过光场的二阶或高阶关联特性间接重构目标图像，重构算法对成像效果至关重要。然而，现有算法难以同时兼顾重建能力和适用性。为此提出一种基于即插即用（PnP）与交替方向乘子法（ADMM）结合的快照式关联成像图像重构算法,通过灵活插入高性能去噪器，在低采样率和高采样率条件下均显著提升重建效果。尤其在采用深度卷积神经网络FFDNet作为去噪器时，成功融合了模型驱动和学习驱动方法的优势，克服了传统压缩感知与深度学习方法的局限性。实验表明，该算法在实验中实现了高质量图像重构，主观和客观评价指标均优于常用压缩感知算法。
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基于改进UFLDv2的道路线检测方法

李玉峰, 白桦, 张龙生, 周千惠

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Abstract:

在自动驾驶领域中车道线检测算法主要面临检测效率低下，严重遮挡，光照欠佳等问题。基于此应用场景，本文提出了一种基于改进UFLDv2网络的道路线检测方法。本方法在特征提取阶段使用我们设计全新的层结构如SNA与SNB，同时引入轻量化注意力机制CBAM，使用有序数学期望损失函数函数与原始交叉熵损失函数的混合损失函数，有效平衡了FLOPs与检测准确度。最后使用混合锚点检测系统对车道线进行高效的检测，通过在CULane数据集上进行大量实验。结果表明我们改进后的方法所需计算量（FLOPs）降低了57.5%，同时检测精度（总F1参数）提升了0.7%。与其他的主流道路线检测网络相比，改进后的网络在极端情况下的车道线检测取得了很好的效果。
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基于萨格纳克环级联光纤布拉格光栅的双参量传感器

陈慧超, 刘成晨, 陈志萌, 黄昌清

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Abstract:

设计了一种基于错位保偏光纤-少模光纤的萨格纳克环级联光纤布拉格光栅高灵敏度的应变和温度双参量传感器,并对应变和温度的传感特性进行了实验研究。通过将一段保偏光纤沿慢轴方向与单模光纤错位熔接,保偏光纤另一端与少模光纤熔接形成错位保偏光纤-少模光纤结构。然后将错位错位保偏光纤-少模光纤结构的两端连接到一个3 db光纤耦合器上,形成萨格纳克环路,萨格纳克环与光纤布拉格光栅级联形成基于错位保偏光纤-少模光纤的萨格纳克环级联光纤布拉格光栅的传感探头。实验结果表明,该传感探头中萨格纳克环的应变灵敏度可达19.14 pm/με,温度灵敏度可达-1.5 nm/℃,该传感探头中光纤布拉格光栅应变灵敏度为1 pm/με,温度灵敏度为10.8 pm/℃。该传感器具有较高的温度和应变灵敏度,可实现温度和应变的同时测量。
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基于临近耦合馈电的超宽带圆极化天线

王树奇, 陈家乐

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Abstract:

针对通感一体化技术(ISCA)中卫星通信对超宽带、圆极化的需求,提出一款加载弧形枝节的超宽带圆极化微带天线。通过对方环天线进行裁剪处理,调节表面横向电流和纵向电流,以产生圆极化波。加载两个四分之一圆弧型枝节,扩展轴比带宽。通过设计天线底层的临近耦合馈电结构,与天线顶层产生谐振,实现天线小型化,并扩展阻抗带宽。从仿真和测量结果可以看出,天线为右旋圆极化(RHCP)辐射；阻抗带宽(IBW)为9.06-22.55 GHz(85.4%)；3 dB圆极化轴比带宽(ARBW)为9.91-21.54 GHz(74%)；峰值增益为3.5 dBi；尺寸为11.7×11.7×0.127 mm3(0.38λ×0.38λ×0.127 mm3,λ为9.91 GHz对应的自由空间波长)。所设计的天线结构简单紧凑、工作频带宽,覆盖Ku波段。
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基于EBAPS的昼夜微光成像跟踪系统

张旭旭, 段文博, 张夏疆, 王毅, 李琦, 张卫国, 闫磊

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Abstract:

电子轰击型有源像素传感器(electron bombarded active pixel sensor,EBAPS)作为一种数字化微光成像器件,具备昼夜条件下清晰成像的能力,相比可见光成像和红外成像,其成像系统具有小型化、低成本和低功耗的显著优势,成为成像领域的一个研究热点。以国产化某型EBAPS微光器件为基础,采用全国产化的设计理念,以FPGA作为核心处理器,完成EBAPS器件驱动电路、图像处理和跟踪电路、显示电路的设计。同时构建了满足昼夜复用的光学系统,搭建了一种小型化的手持成像跟踪系统。实验结果表明,EBAPS昼夜成像系统可在1×10-⁴lx～1×104^{lx照度条件下达到良好的成像和跟踪效果。}
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面向微波光子信道化的高精细阵列波导光栅研究

张业斌, 金里, 韩守保, 童阳, 王凯

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本文针对传统信道化接收机的在瞬时工作带宽、处理速度及规模方面的技术瓶颈，提出一种基于阵列波导光栅的无源信道化方法，通过超窄通带的高精细阵列波导光栅来实现对射频调制信号在光域的窄带信道划分，设计和制备的光信道划分芯片性能稳定，封装后的通道光插损约11dB，相邻通道光隔离度大于16dB，系统验证实现了超宽带射频调制信号10GHz带宽的多通道信道化分，系统架构简洁紧凑，极大降低了信道化系统的复杂度，并且具备与微波光子前后端系统在光域全光拉通的能力，可显著减小整机微波光子链路的插入损耗，改善系统接收系统的灵敏度。
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超高行频高灵敏度短波红外焦平面读出电路研究

景松, 黄松垒, 李淘, 杨睿杰, 张镇锋, 李雪

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Abstract:

针对食品色选以及医疗成像的应用,设计了一款短波红外InGaAs焦平面用高行频高灵敏度1024×1元线列读出电路。读出电路输入级采用CTIA结构,具有较高的注入效率的特点,针对微光、强光等不同应用场景,设计4档积分电容,最高增益档积分电容为10 fF。研究单元电路输出级瞬态响应,优化开关管尺寸、设计高带宽运放以减小关键节点时间常数,进而降低输出级运放噪声,提高动态范围。优化读出电路版图电源网络,抑制功耗过高引起的压降问题。经标准CMOS 0.18 μm工艺开展读出电路加工,并与像元中心距12.5 μm光敏芯片匹配耦合, 读出电路采用边积分边读出(IWR)工作模式。结果表明,1024×1元线列焦平面功耗118.8 mW ,动态范围71dB,噪声小于0.52 mV,实现40 kHz超高行频读出。
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多模态数据融合下的电网防误诊断方法与应用

白宏宇

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Abstract:

电网的误操作是设备损坏和系统故障的重要原因之一。为提高电网防误操作能力,文章提出了一种基于多模态数据融合的电网防误诊断方法。首先,通过双向门控循环单元(BiGRU)对采集的视频监控、传感器数据和操作日志进行多模态数据融合。并采用多交互注意机制来获取多模态数据的统一表示；其次,通过Bayesian神经网络更新长短期记忆网络(Long Short-Term Memory, LSTM)模型权重,结合Bayesian对不确定性估计和LSTM对时间序列数据处理的优势,将多模态数据的融合特征输入Bayesian-LSTM网络,实现电网防误诊断；最后,实验结果表明,所提方法可以有效提高电网误操作诊断的准确率,进一步提升电网运行的安全性与稳定性。
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并行可配置FFE高速SerDes发送端设计

任一凡, 张春茗, 陶保明

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Abstract:

非归零码(NRZ)信号在面对较长的传输距离和严重的信道衰减导致误码率高等问题时,在高速SerDes发送端通常采用前向反馈均衡(FFE)对信号进行处理。基于UMC 28 nm CMOS工艺,采用分辨率为8bit的数模转换器(DAC)的架构,设计了一种并行可配置FFE高速串行接口(SerDes)发送端。并行输入信号与已存储的8个10 bit抽头系数通过可配置FFE中乘法器模块和并行进位加法器模块进行逻辑运算,实现信号预均衡处理。采用与非门、共源共栅器件以及复位路径组成的高速4:1多路复用器(MUX),终端输出网络采用源串联端接(SST)结构实现更低的功率损耗。仿真结果表明:该发送端在1.05 V电压供电,信道衰减为18.59 dB@20 GHz的条件下,输出40 Gb/s NRZ信号的眼高378.4 mV,眼宽为18.53 ps(0.74 UI),整体版图面积为0.055 mm2,整体电路功耗为41.8 mW。
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基于相位掩模板法二阶光栅刻写及传感特性研究

杨铎, 廖晶晶, 黎琪慧, 杨忠旭, 辛璟焘

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Abstract:

为了将光纤光栅传感系统的工作波段拓展到硅基探测器可用的近红外波段，本文采用1550nm波段的相位掩模板进行780nm波段的二阶光栅刻写研究。首先分析了二阶光栅的成栅机理，随后搭建了紫外激光-相位掩模的刻写系统制备了二阶光栅，分析对比一阶与二阶中心波长呈二倍关系，并且二阶波长的带宽更窄。用刻写的光栅分别封装了应变传感器和温度传感器，对温度和应变传感特性展开研究，结果表明二阶波长的温度灵敏度和应变灵敏度约为5.52 pm/℃和0.61 pm/με，约为一阶波长灵敏度的一半，本文的研究为拓展光纤传感的工作范围提供了技术支持。
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基于合成成形的光电子脉冲幅值提取方法研究

李成伟, 韩振伟, 宋克非, 何玲平, 陶琛

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为了解决基于微通道板的光子计数成像探测器输出的光电子脉冲幅值提取精度问题，本文研究了合成成形法参数与脉冲信号幅值精度的相关性。通过反褶积技术和冲击响应不变法实现一种针对光电子脉冲信号的准高斯合成成形，仿真结果表明，在输入信号白噪声标准差为0.1的条件下，随着成形宽度的增加，提取的幅值标准差收敛于0.02，该成形方法提高了脉冲幅值提取精度。并且，在分析了脉冲识别阈值与脉冲漏记率以及误识别率关系的基础上，对探测器输出的真实光电子脉冲进行了幅值提取比对，合成成形法比Sallen-Key成形法和直接幅值提取更接近真实的幅值分布。这种方法为实现更高分辨率的光子计数成像应用提供了一种新思路。
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单光子激光雷达压缩感知三维成像技术研究

陈洋, 刘博, 陈健颖, 易皓

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随着三维成像技术的迅速发展，单光子激光雷达已成为高灵敏度遥感和精密成像领域的关键技术之一。然而，在远距离扫描条件下，传统成像技术常因采样率和分辨率的限制无法提供高质量的三维图像。因此，开展对基于压缩感知单光子激光雷达的研究，为准确模拟该系统在不同场景中的探测效果，本文提出一种结合物理模型和二项采样过程生成回波光子数据，并通过改进的TVCS算法实现低采样率下目标三维图像重建。仿真和图像重建结果表明，结合压缩感知理论和单光子探测技术的激光雷达系统能够有效降低光子采集量，并缩短成像时间。与传统的OMP算法和TVAL3算法相比，所提算法在采样率显著降低时，仍然保持更优的峰值信噪比和均方根误差，展现出较好的图像恢复效果。这一研究成果不仅为单光子激光雷达技术在低光子采样条件下的应用提供了新的方法论支持，也拓宽了压缩感知理论在实际成像系统中的应用范围。该方法通过将SPAD探测器的测量与光学系统的参数联系起来，利用光子到达的概率分布对成像过程进行描述，从而模拟出单光子数据构建的直方图。基于所生成的数据，在单像素成像的基础上利用时间相关单光子计数器（TCSPC）获取飞行时间（ToF）信息，从而提高单点探测的横向分辨率并提供场景的深度。
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基于CCL-YOLO的洗手动作检测算法

陈昌川, 周鑫蔚, 龙虹毓, 郭中原, 祝鹤

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针对现有YOLOv7模型对洗手动作检测精度低，受环境噪声影响大，相似动作易混淆等问题，提出了一种基于改进YOLOv7的CCL-YOLO目标检测算法。该算法通过引入自注意力机制EALN-CotAttention，以获取更多的上下文信息；使用CARAFE优化YOLOv7中最近邻插值方法的上采样，促进了高效的内容感知与特征重组，提高了对动作检测的精度；通过SPPFCSPC替换YOLOv7中的SPPCSPC，以参数量较少的卷积核得到了相同的感受野；采用了LADH-Dectect检测头替换YOLO网络中原始的耦合检测头，提高了模型性能，相比于普通解耦检测头，减少了网络参数和GFLOPs，进而提高了推理速度。在自制数据集上进行实验，结果表明所提算法平均精度提升到81.2%，相比于YOLOv7算法检测精度提高7.2%，精确率提高2.9%，召回率提高11%，更好满足洗手动作检测的实际需求。
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一种新型轨道角动量光纤的设计与研究

赵丽娟, 静恩博, 徐志钮

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随着光通信的不断发展与技术的迭代,传统光纤的容量与性能已经远远不能满足人们对通信的需求,提高光通信的系统容量和性能指标依然是迫在眉睫的重要研究内容。于是,设计出一种能传输大容量通信的光纤便极为重要。轨道角动量(Orbital Angular Momentum, OAM)根据其理论上的无限容量和极好的性能脱颖而出,为突破传统光纤的容量极限等问题,光子晶体光纤(Photonic crystal fiber, PCF)由于其多变的结构和灵活的材料选择而脱颖而出,并广受科研界关注。本文以OAM技术为基础,设计并研究出了一种新型PCF,利用有限元法对所涉及的PCF进行仿真。根据仿真实验得出,改变空气孔的参数和材料设计所得的新型PCF在1300-1700 nm波长范围内最多能够稳定传输46种模式且全部模式纯度可高达98.8%及以上,其中83.3%的模式能够达到99%纯度及以上。不仅达到大容量通信的标准,也满足长距离传输的要求。对其性能进行分析,得出其具有较大的有效光纤面积,所有模式都在7.4×10-11 m2以上。并且拥有较小的非线性系数,全部模式均在1.8×10-3以下,从而保证了其功率传输能力和较稳定的传输性能。数值孔径最大可达0.1180,有着较好的收集光的能力。OAM作为新兴技术,在未来拥有无限可能,本文所设计的PCF在各项参数中都有一定的突破。结构易制作,材料易获取,使其有应用于未来光纤通信中的可能。
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改进谐振微环结构的集成硅光子电场传感器

朱雪琼, 李群, 胡成博, 路永玲, 杨景刚, 刘子全, 尹康涌

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随着电力系统的智能化不断推进，新型电力系统对智能化电力传感技术提出更高的要求。文章针对目前SOI平台的MZI型电场传感器线性工作范围窄、灵敏度低等问题，提出利用非谐振状态微环自身的相位响应补偿MZI三阶交调失真的解决方案，对不同结构的微环辅助MZI进行理论分析，并利用Lumerical软件进行结构仿真验证微环改进的可行性，最终结合两种典型电光聚合物完成电场传感器的制备。对所制备的电场传感器进行输入-输出测试与交流响应测试，结果表明狭缝跑道型微环辅助的MZI电场传感器的线性范围提升77%，并且采用高电光系数的电光聚合物后，灵敏度最高可达1.034 mV/(kV/m)，相对于未改进的传感器提升2.9倍，并且交流响应测试中该传感器拥有良好的电场跟随性。理论分析、仿真模型、实验测试等研究方法均证明，文章所采用的优化策略可以有效的提升传感器的性能，为SOI光学电场传感器拓扑结构的改进方向提供参考。
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红外探测器成像稳定性筛选方法

于元祯, 高璐, 陈彦冠, 王亮, 邢艳蕾, 王晓龙, 张磊, 李娟

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Abstract:

针对国标判据无法评价制冷型红外探测器成像质量稳定性的问题，本文提出一种基于相邻像元响应一致性识别非稳定像元，根据非稳定像元数量判别红外探测器成像稳定性的筛选方法。本文使用相同校正系数对探测器多次测试数据执行非均匀性校正，后以滑动窗口的方式分析各像元与其相邻像元的一致性，并根据多次开关机累积非稳定像元的数量实现探测器成像稳定性的判别。所提出方法以多次测试数据为支撑，剔除测试误差影响，提高了筛选方法准确性。经不同阵列探测器的大量实验结果验证，所提出方法在结果准确性和普适性方面存在较大优势。
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基于改进YOLOv8n的货车盲区目标检测方法

代少升, 周漫, 余自安

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Abstract:

针对货车盲区范围大，背景复杂，目标尺度变化大，现有的货车盲区检测方法效果差，容易漏识别等问题，提出了改进的YOLOv8n货车盲区目标检测算法。在主干网络中加入混合局部通道注意力模块（MLCA），提升网络局部空间特征提取能力；改进特征融合网络，由尺度序列特征融合模块（SSFF）融合图像多个尺度的深层语义信息，三重特征编码模块（TFE）捕获目标的局部细节；最后采用Inner-CIoU作为边框损失函数，提高边框检测精度。实验结果表明，在自建的车辆行人数据集上，相比传统YOLOv8n算法，所提算法的平均检测精度提升了3.14%，在货车盲区目标检测中具有更优的检测能力。
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基于MHA-1DMini-Xception的光纤复合架空地线覆冰识别方法

杨润平, 苏润梅, 袁隆, 陈思, 张竟超, 李国良, 尚秋峰, 姚国珍

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Abstract:

基于深度学习的相位敏感光时域反射计(Φ-OTDR)智能信号处理技术已成为研究热点。本文针对光纤复合架空地线(OPGW)覆冰监测应用,提出了MHA-1DMini-Xception深度学习网络模型。通过改进Mini-Xception网络的深度可分离卷积模块,使其能在参数较少的情况下仍保持模型优良性能,且可有效提取一维时序信号特征；同时引入多头注意力机制,通过并行计算允许模型在不同的表示子空间内学习特征信息,从而增强了模型的表达能力,提升了网络的鲁棒性。将Φ-OTDR采集的OPGW覆冰振动信号划分为无覆冰、一级覆冰和二级覆冰三种类别数据,采用MHA-1DMini-Xception模型对覆冰数据集进行分类识别,对测试集样本的识别准确率达到了97.47%,性能优于CNN模型和Mini-Xception模型。本文方法为光纤振动信号的分类识别提供了有益参考。
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单片集成式高响应光电探测器件设计

李明, 傅婧, 蒋君贤, 刘戈扬, 倪飘

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针对光电探测单元与标准工艺兼容、单片集成与工艺技术融合难度大等问题，本文基于互补双极标准工艺设计了单片集成式高响应光电探测器件，采用光电探测器和信号处理电路单片集成方案，开展高响应光电探测单元和低延迟高速率信号处理电路的设计与仿真，实现了器件的单片集成、工艺技术融合和高响应光电探测。测试结果表明：光电响应特性和信号处理功能正常，实现了高响应（峰值响应达到0.462A/W）、快数据输出速率（最大达12Mbd）、低传输延迟（小于41.8ns）、低输出逻辑电平（0.15V）、低输出漏电（小于1.5uA）等光电探测要求。本文所设计器件的整体技术性能优异，可满足小型化、高集成、低成本的光电探测系统应用要求。
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高真空退火处理超薄金属基透明电极性能研究

罗国平, 王国豪, 黎薇, 王美珍, 江静雯, 罗苑幸, 朱伟玲

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Abstract:

氧化物/金属/氧化物多层结构透明电极被认为是一种很有前途的氧化铟锡替代品。本研究采用磁控溅射法制备超薄金属基透明电极，研究高真空退火处理对多层透明电极微观结构、表面形貌和光电性能的影响。实验结果表明，高真空退火处理影响了透明电极的晶粒尺寸和表面形貌，薄膜变得更加致密，对载流子散射损耗更低，光电性能得到了提升。在高真空环境200 ℃退火处理1 h后，超薄金属基透明电极仍保持较好的光学性能和电学性能，方块电阻为8.34 Ω/sq，平均可见光透射率接近96%，品质因子高达1090.45 /Ω。经高真空退火处理后超薄金属基多层透明电极具有良好的热稳定性和优异的光电性能。
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少模光纤弯曲特性分析

王健健, 汤锐, 尚秋峰

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Abstract:

能够实现模分复用的少模光纤已经成为提高光纤通信传输容量的研究热点，其弯曲特性的分析具有重要意义。本文通过有限元建模分析研究普通阶跃少模光纤、环芯少模光纤以及椭圆型环芯少模光纤的弯曲半径、纤芯半径对其弯曲特性的影响。通过对比分析有效折射率、弯曲损耗以及有效模场面积三个性能指标，得出结论：弯曲对于三种少模光纤各阶模式的有效折射率影响较小；随着弯曲半径的增大，少模光纤的弯曲损耗呈现下降趋势，有效模场面积呈现增加的趋势；环芯少模光纤由于其特殊的纤芯结构使其具有更高的折射率差，椭圆型环芯少模光纤各模式间的重叠最小。本文的研究对少模光纤的结构设计及优化提供了有益的参考，为进一步研究利用少模光纤实现高质量的信号传输提供了理论基础。
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基于涡旋光相移干涉的高精度微测量技术研究（新型光电探测会议推荐稿件）

袁涛, 刘吉, 武锦辉, 张博洋, 杨雪娇

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Abstract:

为实现精密加工和芯片制造行业中物体微位移的高精度测量,提出了一种基于涡旋光干涉的高精度微位移测量技术。通过改进传统的马赫-曾德干涉系统,采用空间光调制器(SLM)生成涡旋光作为参考光源,与作用于被测物体的球面波物光发生干涉,产生螺旋形的干涉条纹。物体的微小位移引起干涉条纹旋转,通过测量旋转角度即可确定位移量。该技术结合激光干涉优点,经过图像处理、四步相移法和解包裹算法,生成解包裹相位图和位移分布图,从而精确分析物体的微位移量。实验结果表明,该方法测量误差低于3%,重复性测量平均误差为1.4%。该系统操作简便,测试精度高,且稳定可靠。
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一种4H-SiC超结UMOSFET的UIS特性分析

曹荣, 冯全源

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Abstract:

设计并优化了一种具有两段不同P柱浓度的4H-SiC超结沟槽型场效应晶体管结构(DP-SJ-UMOS)，分析了器件UIS测试电路与基本原理，利用Sentaurus TCAD仿真软件对该器件结构的UIS特性进行了详细研究，提出了三种提升雪崩耐量的方法。在漂移区采用多次外延生长与高能离子注入的方法形成上下两段不同浓度的超结结构，改善了器件雪崩击穿时的雪崩电流路径，使得击穿时流径器件寄生三极管的电流减小，有效抑制了寄生三极管的开启，提高了雪崩耐量。实验仿真表明，本文结构相较于传统超结器件(Con-SJ-UMOS)雪崩击穿电压提升了24.5%，峰值电流提升了4.8%，雪崩耐量提升了6.9%。
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基于双分支特征提取的车道线检测算法研究

李亚琳, 宋小军

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Abstract:

针对车道线检测算法结构复杂、参数数量较多等问题,本文将车道线检测视为语义分割任务,构建一种基于双分支特征提取的车道线检测模型(简称DP-RESA)。首先,使用两路并行的语义分支和细节分支提取车道线特征。语义分支使用轻量化的Mobilenetv2提取高级特征；细节分支具有更多通道数,用于提取具有更多空间细节的低级特征。其次,利用高级特征的权重对低级特征进行筛选这一思想,快速且高效地融合了两路分支的特征信息。最后,在Tusimple数据集上的实验表明,与baseline相比,本文的DP-RESA算法的准确率提高至96.58%,参数量降至5.12M,单图推理时间降低11.76ms,能够满足车道线检测任务需部署在资源有限的嵌入式平台的需求。
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基于混合注意力机制的钢材表面缺陷分类算法

应何杰, 赖联锋, 任学航, 熊铃铃, 薛章起

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Abstract:

缺陷检测在钢材生产中起着重要作用。针对钢材缺陷特点及当前分类算法对复杂模型与非启发式注意力机制的依赖,论文提出一种基于CBAM混合注意力架构的钢材表面缺陷分类算法(Multi-Attention based Classification Method, MACM)。首先,通过灰色关联度分析实现启发式通道注意力,增强算法可解释性同时克服层间信息丢失对通道注意力判定的影响。其次,采用紧凑双线性池化实现空间特征融合,增强抽象特征之间非线性复杂交互信息的捕获。最后基于CBAM架构实现通道和空间注意力的结合。实验表明,MACM算法在实现较好性能的同时相较现有SOTA算法更为轻量,验证了MACM算法在提升分类准确性、降低模型复杂度方面的有效性。
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基于片式封装微纳光纤的布里渊散射特性研究

耿豪键, 张立欣, 张磊, 李炫, 李永倩

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Abstract:

为实现高灵敏度的温度传感测量，本文提出一种基于片式封装的微纳光纤温度传感结构。分析不同纤径微纳光纤的光场能量分布及其布里渊散射谱，并依据多种声学模式的特性、利用有限元仿真得到微纳光纤的不同声波模式下的温度灵敏度；对封装结构与材料进行设计与分析，选择片式结构及PMMA材料封装，仿真得到封装后的微纳光纤的温度灵敏度最高为4.83 MHz/℃，较未封装时灵敏度提高了约363%，证明片式封装可有效提升微纳光纤的温度灵敏度。
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PEDOT:PSS/n-Si和氧化钼/n-Si异质结TOPCon太阳电池比较研究

王嘉文, 崔义乾, 羊小倩, 张瑜, 于威

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Abstract:

本文对PEDOT:PSS和MoOX两种空穴传输层及其所制备的晶硅异质结TOPCon太阳电池进行了系统的比较分析。首先对比了PEDOT:PSS和MoOX薄膜的功函数、电阻率、光吸收及对硅片的减反射作用等光电特性，然后根据薄膜性质设计了异质结在背面的全背电极PEDOT:PSS/n-Si和MoOX/n-Si异质结太阳电池对比实验，最后通过量子效率、光照和暗态J-V等测试对两种异质结太阳电池的性能进行了比较研究，并进行了稳定性测试。结果表明，PEDOT:PSS/n-Si太阳电池具有更高的PN结质量和转换效率，而MoOX/Si太阳电池则具有更高的开路电压和稳定性。通过对两种电池进行分析比较，有助于对其进行更具针对性的改进和优化
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CMOS机芯温度系数校正模型及效果验证

竹学武, 占春连, 郭靖, 高涵, 王加朋, 于昌本, 孔德仁, 商飞, 徐春冬

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Abstract:

CMOS图像传感器具有低功耗、低成本、高集成度、高响应速度以及高测温上限等特性，在辐射测温领域中具有广泛应用。在外场试验过程中，CMOS图像传感器的机芯温度会随环境温度变化而波动，这种波动会导致背景灰度及响应系数发生变化，影响CMOS机芯的定量能力，使得测温误差增大。针对此问题，我们提出了一种普适性的校正方法，通过构建背景灰度及响应系数的温度校正模型，实现CMOS机芯在不同环境温度下的量值稳定性，提高了测温精度。文章通过高低温温箱模拟外场273.2 K~313.2 K的环境温度变化，利用标准高温黑体，获取了CMOS图像传感器对1073.2 K目标的测试数据。试验结果表明，该校正方法在273.2 K~313.2 K环境中可使CMOS图像传感器测温的最大温差由10.9 K降低至2.2 K。
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基于双阵列FBG的曲线形状重构方法

尚秋峰, 向方宇

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Abstract:

针对光纤布拉格光栅（FBG）曲线形状传感器某一阵列检测点失效问题，本文构建了基于双阵列FBG的求解曲线形状传感器曲率和弯曲方向的模型。首先推导了中心波长漂移量与曲率的函数关系，然后构建了曲率与弯曲方向的映射关系，最后利用Frenet-Serret方程实现曲线形状重构。在Ansys建模和仿真分析基础上，本文制作了FBG曲线形状传感器并对实验数据进行了分析。仿真和实验结果验证了本文所提出的双阵列FBG曲线形状重构的可行性。相较于典型三阵列FBG曲线重构方法，仿真弧形和s形的远端位置误差分别仅增加了0.9%和0.13%；实验数据的远端位置平均误差仅增加了0.34%。
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高温退火对低温硫化生长的ZnS薄膜性能的影响

王朋杰, 张仁刚, 张超, 张鹏, 曹兴忠, 王宝义

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Abstract:

采用磁控溅射方法在石英玻璃衬底上沉积了Zn薄膜,然后低温硫化制备了ZnS薄膜,最后在500-800℃高温下和氩气氛中进行1h退火。以XRD、SEM、EDS和紫外-可见分光光度计等研究了退火温度对所得薄膜性能的影响。结果表明：低温硫化制备的ZnS薄膜为六方结构,在高温退火后,晶粒尺寸变大,在可见光范围透光率高达约80%,带隙为3.59-3.63eV。随着退火温度的升高,ZnS薄膜的晶粒尺寸从20nm增加至30nm,S/Zn原子比则降低,表面形貌也发生变化。其中,在≥600℃高温退火后,ZnS薄膜中还出现了硫杂质相。最佳高温退火温度为500℃,所得ZnS薄膜具有好的质量。
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1064nm单光子探测硅基SPAD探测组件设计

丁鹏, 邓光平, 马华平, 黄建, 钟玉杰

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Abstract:

设计了一种用于单光子探测的8×8阵列硅基SPAD探测组件，包括硅基SPAD焦平面阵列和高压读出电路。硅基SPAD焦平面阵列采用N+-p-π-P+结构，像元中心距为200μm，工作在盖革模式。SPAD像素单元采用背面反射镜、微纳散光结构提高1064nm波长的光子探测效率。高压读出电路采用单片集成技术，将高压淬灭电路、延迟复位电路、雪崩电流检测电路以及高压保护电路等集成在单一硅片上。硅基SPAD探测组件可实现8×8阵列规模的单光子信号并行检测，在40V过偏压条件下1064nm波长的平均光子探测效率达到11.1%，平均暗计数率为4.6kHz，在100ns死区时间下的后脉冲概率为6.76%。
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分布式光纤多参数融合传感系统研究

赵航航, 张明红, 尹国路

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Abstract:

本文展示了一种融合布里渊光时域反射仪（BOTDR）和相敏光时域反射仪（φ-OTDR）的集成多参数传感系统，可同时测量传感光纤的温度、应变以及振动信息。设置双外差探测结构对信号进行多路复用，并且优化了散射光分光比。在传感距离8.6km并且空间分辨率为3m时，该系统温度和应变的测量精度分别为0.48℃和18.15με，振动测量结果表明其具有5kHz的最大频率响应和100Hz下8.48nε/√Hz的动态应变分辨率。
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基于双声光调制器Φ-OTDR系统的抑制频漂方法

尚秋峰, .谷元宇, 樊小凯

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Abstract:

相位敏感光时域反射系统(Φ-OTDR)中激光器和声光调制器都存在频率漂移现象,从而导致解调后的信号出现相位偏移和振幅波动,影响振动信号检测精度。本文提出了基于双声光调制器的Φ-OTDR系统结构,采用外差检测构造了具有相同频漂的本振和传感信号,克服了频漂对传感光纤后向瑞利散射光信号的频漂影响。激光器输出的光信号被分为上下两个支路,分别经两个声光调制器和两个分光器产生四路移频光脉冲。下支路的一路光脉冲进入传感光纤,其后向瑞利散射信号和上支路的一路光脉冲相干后生成的传感拍频信号,另外两路脉冲相干后生成的本振拍频信号,二者具有相同的频漂效应,通过正交相位解调即可解决频漂问题。本文建立了抑制频漂的正交解调模型,理论推导分析了该模型抑制频漂的机理,仿真验证了双声光调制器系统抑制频漂影响的可行性。
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基于对抗学习与形状修正的遥感图像建筑提取

王若兰, 李辉

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Abstract:

高分辨率遥感图像建筑物提取对城市实景三维重建任务具有重要意义。针对传统卷积方法分割复杂背景遥感图像中的建筑物时出现的错分、漏分和边缘混淆等问题,提出结合对抗学习与形状修正的遥感图像建筑物提取算法SCGAN。该算法引入对抗学习策略,在生成器的分割网络之后增加形状修正单元,分别通过建筑物边缘提取和形状正则化路径来提升模型对建筑物边界和形状的感知能力,并使用排除背景冗余信息、专注于建筑物形状建模的判别器来进一步指导分割网络的训练。实验结果表明,所提方法对解决遥感图像中建筑物边缘处地物互相遮挡和边界易混淆等问题具有可行性和有效性,从而整体提高了遥感图像中建筑物分割精度。
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3300V平面栅IGBT器件特性仿真研究

李文佩, 王永顺, 张利军, 李梦梦, 胡瑶

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Abstract:

绝缘栅双极型晶体管(IGBT)作为一种广泛应用于电子电路行业领域中的功率器件,具有导通电压低、通态电流大、开关速度快和输入阻抗高等优势。本文基于数值模拟软件建立了3300V/50A平面栅场截止型绝缘栅双极型晶体管器件（FS-IGBT）的仿真模型，通过设计器件结构及参数分别对击穿特性、转移特性以及导通特性进行分析。研究表明，漂移区厚度和掺杂浓度、P-body区掺杂浓度、P+衬底区掺杂浓度和N型缓冲区掺杂浓度等都对器件的击穿电压和导通压降产生一定影响。在合理的阈值电压范围内，通过研究漂移区、N型缓冲区和P-body区参数，结果显示FS-IGBT器件的饱和电压和关断损耗相较传统平面栅IGBT结构分别降低了5.2%和32%，击穿电压提高了14%，阈值电压为5.3V。
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全局/滚动曝光兼容高动态抗辐照CMOS图像传感器设计

李明, 刘戈扬, 傅婧, 刘昌举, 倪飘, 蒋君贤, 任思伟

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Abstract:

针对高速目标的高精度探测及辐射环境的应用要求,为了解决高帧速、高动态、高精度数字化、兼容全局与滚动、抗辐照等技术难题,研究了CMOS 图像传感器架构、双增益像素、列并行高精度数字化、多通道高速读出、抗辐照加固等技术,研制出7.5μm×7.5μm、2048×2048可见光CMOS图像传感器,实现了高灵敏度高动态成像、高精度数字化和高帧速输出,具备全局与滚动曝光兼容、像素双增益、数字化位数可选、抗辐照等特点。测试结果表明：器件功能正常,成像效果良好,动态范围(高低增益结合模式下达72.5dB)、满阱电荷(127.6ke_-⁾、灵敏度(14.2V/lux.s)成像、帧速(100fps@10位兼容29.8fps@12位)、抗辐照(总剂量≥100krad(Si)、单粒子闩锁≥75MeV.cm₂^/mg)等指标满足预期要求,对高速高动态成像及辐射环境的系统应用具有重要意义。
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层内调节特征金字塔的密集人群姿态估计算法

谷学静, 郭志斌

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Abstract:

针对现有姿态估计算法对密集人群检测存在漏检和误检等问题，提出一种改进YOLOv8sPose的密集人群姿态估计算法YOLOv8Pose-Dense Crowd（YOLOv8Pose-DC）。首先，设计一种集中式层内调节特征金字塔网络，采用并联方式把可变形注意力机制和CASPPF结合起来，通过自上而下的方式对金字塔网络进行全局集中调节，增加网络中全局表示的空间权重，使得改进算法能够获得全面且具有区分性的特征表示；其次，提出多尺度双检测头结构，减少计算量同时提高模型检测效率；再次，使用DySample模块，提高模型上采样效率；最后，加入上下文感知模块，提高模型全局信息关联能力，并抑制无用背景突出人物特征。实验结果表明，相较于基准模型，YOLOv8Pose-DCmAP@0.5提升3.1%，召回率提升4.2%。设计算法性能有较大提升，完全满足生产需要。
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大阵列微波光子系统及器件跨域并行仿真技术研究

熊建伟, 孙岩, 葛菊祥, 刘小勇, 周涛, 高峰, 瞿鹏飞, 陈智宇

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Abstract:

针对大阵列微波光子系统和器件仿真难的问题，本文充分结合大阵列处理流程特性和微波光子技术特性，提出了一种分布式跨域并行的仿真方法。该方法一是利用大阵列微波光子系统通道间独立传输特性实现了跨系统结构域的流水线并行计算；二是利用大阵列微波光子系统前后处理时间的相对独立性实现了跨时间域的数据并行计算。通过静态负载均衡策略分配计算资源使二者高效联合，实现了微波光子系统的快速仿真，解决了由于模型多、数据量大、仿真窗口长而导致的全系统仿真耗时长的问题。针对64阵列、400个模型的微波光子系统仿真，该技术将仿真时长从39小时缩短到23分钟，仿真效率提升了两个数量级，有望大幅度缩短微波光子工程样机的研制周期。
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振动下微波光收发链路附加相位噪声研究

刘婷, 汤振华, 王茂旭, 瞿鹏飞, 肖永川, 刘绍殿

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Abstract:

针对强烈振动条件下,微波光传输链路的附加相位噪声严重恶化的问题。本文首先分析了光链路在振动环境中附加相噪恶化原因,并研究机械振动传递机理,建立了数学仿真模型。仿真与实验分析,得到光链路系统的加速度敏感度,在低频和高频范围内分别为10-12^和10-11^量级。实验结果表明,强振动环境中,光链路系统附加相位噪声恶化40dBc/Hz左右,特别地,在共振处,附加相噪恶化加剧8 dBc/Hz左右。通过减小光链路系统加速度敏感度,避免共振等措施,能有效减弱振动对系统附加相位噪声的影响。
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基于马赫-泽德干涉仪级联结构的高灵敏度光纤温度传感器

王梓丞, 田凯迪, 匡崇葳, 赵玉欣, 张相军

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Abstract:

光纤温度传感器由于其小型的结构和抗电磁干扰能力受到了人们的广泛关注,但传感灵敏度仍然太低,无法满足实际需求。针对这一问题,本研究提出并演示一种基于Lyot滤波器和马赫-泽德干涉仪级联的高灵敏度光纤温度传感器。马赫-泽德干涉仪由两个级联的气泡型凸锥组成,由于其全保偏光纤结构具有较好的稳定性而被用作为参考干涉仪。作为传感干涉仪,Lyot滤波器是通过在两个线偏振器之间以45°角熔接一段保偏光纤制成。通过调整Lyot滤波器中传感部分保偏光纤的长度,使其自由光谱范围接近马赫-泽德干涉仪,从而产生游标效应增强级联传感器的灵敏度。实验结果表明,Lyot滤波器的灵敏度为-1.4 nm/℃,级联传感器的灵敏度提高到-28.3 nm/℃,灵敏度放大倍数为20.2。所提出的光纤温度传感器偏振稳定性强、制作简单、灵敏度高,能够满足其在工业领域的高精度应用需求。
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基于LCD-YOLO的车辆检测算法

代少升, 代佳伶, 余自安

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Abstract:

针对现有YOLOv8s车辆检测模型的检测精度低、参数量多、计算量大的问题，提出了一种基于改进YOLOv8s的LCD-YOLO（Lightweight Car Detection-YOLO）轻量化车辆目标检测算法。该算法使用频率自适应膨胀卷积(Frequency-Adaptive Dilated Convolution,FADC)优化YOLOv8s中的C2f（CSP bottleneck with 2 convolutions），以提升特征融合能力；使用共享卷积层，减少网络卷积次数，以此减少参数量来实现模型轻量化；通过动态聚焦的边界框回归损失计算方法，能够有效提高网络对遮挡重叠目标检测能力，提高边框检测精度。在KITTI数据集上进行实验，结果表明所提算法平均检测精度提升到95.1%，相比于YOLOv8s算法检测精度提高了2.9%，网络参数量减少14.9%、计算量减少10.9%，更好满足车辆的
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采用正交试验的喷淋式HVPE氧化镓生长腔仿真研究

吴诗颖, 陈琳, 蒋少清, 郭方正, 陶志阔

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Abstract:

第三代半导体材料α-Ga2O3因其高宽禁带和优异的巴利加优值而广泛应用于高功率器件等电子器件。α-Ga2O3的诸多生长方法中,HVPE可以达到制备大尺寸的α-Ga2O3晶圆对生长速率和质量以及成本的要求。对α-Ga2O3的喷淋式HVPE生长腔进行了生长过程的三维数值模拟。为了系统、有效地评估参数对生长结果的作用,引入正交试验方法对基于CFD模拟的生长参数进行分析。结果表明生长速率和均匀性与衬底倾斜角度、O2入口速率、N2入口速率、GaCl出口下倾角以及喷淋头的结构密切相关。研究提出了参数的优化组合,为工业上获得生长速率和生长均匀性均衡优化的外延层提供有用的参考。
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温度与拉伸应变调控体相黑磷的价带演化

邓亚丰, 赵亚飞, 何亮

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Abstract:

利用角分辨光电子能谱仪（ARPES）结合薄膜拉伸样品托，对体相黑磷分别进行了变温度和200℃下拉伸应变调控的能带测试。结果显示，随着加热温度从30℃增加到200℃，价带顶（valence band maximum, VBM）逐渐向深能级偏移。造成这种变化的原因是晶格的受热膨胀弱化了层间相互作用。随后，200℃下的应变ARPES测试表明，随着沿zigzag方向的拉伸应变的增加，VBM呈现出线性的浅能级偏移趋势，高温下的VBM偏移率达到了17.8 meV/% strain。这是由于在高温下，拉伸应变引起的面外方向的晶格收缩量更大，相应的层间相互作用增强更多，从而导致VBM发生更显著的偏移。
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基于LID-YOLO的小目标昆虫轻量化检测算法

陈中举, 李和平, 许浩然

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Abstract:

针对复杂背景下新疆棉田昆虫识别误检率高、小目标昆虫难以检测等问题,提出了一种基于YOLOv5s改进的LID-YOLO(Lightweight Insect Detection-YOLO)轻量化昆虫检测模型。首先,主干网络使用GhostNet网络替换原CSPDarknet53网络,并采用Slim-Neck模块对颈部网络进行改进,以实现模型轻量化；其次,引入BottleNet Transformer融合模块,减少模型参数量并增强网络特征提取能力,更好的检测小目标；最后,加入NAM注意力机制,通过应用权重稀疏性惩罚抑制不显著权重来提取细节特征,提高模型准确率。实验结果表明,LID-YOLO模型在参数量、计算量、模型权重大小方面,相比YOLOv5s模型,其分别减少了30.9%、45.6%和29.7%。LID-YOLO模型的准确率达到了97.4%,检测速度为55.25FPS,与原YOLOv5s模型相比,提高了1个百分点和2.62FPS。LID-YOLO模型在保证轻量化的同时进一步提高了检测精度,更好满足农作物昆虫实际检测的需要。
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基于PSO-RBF神经网络的光纤陀螺温度补偿及实现

仇海涛, 冯子健, 石海洋

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Abstract:

光纤陀螺零偏输出会受温度影响制约其性能,为降低光纤陀螺因温度效应产生的零偏漂移,从而提升精度,基于粒子群算法的RBF神经网络模型(PSO-RBF)建立光纤陀螺的温度补偿模型,并对三轴光纤陀螺在-40~+60℃的变温环境下,进行温度补偿试验。试验结果显示,该模型在变温情况下将光纤陀螺的全过程零偏漂移减少了85%以上,与传统多项式模型以及未经优化的RBF模型比较,其预测稳定性和补偿效果更好
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基于TSD-YOLO的交通标志检测

井方科, 任红格, 李松, 史涛

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Abstract:

针对现有交通标志检测算法对小目标检测效果较差的问题,提出了一种基于级联多尺度特征融合的交通标志检测算法。首先,设计了一种新的级联多尺度特征融合网络,利用多尺度序列特征融合模块和三重特征编码模块,使模型能更好地融合交通标志的全局特征和细节特征。其次,在骨干网络中加入可变形注意力机制,使模型专注于相关区域并捕获更丰富的图像特征。最后,使用Inner-IoU 损失函数,提升了模型的泛化性能。在CCTSDB数据集上的测试结果表明,改进模型的平均精度为55.3%,较YOLOv8s模型提升了3.2%。此外,在TT100K和VOC数据集上的表现凸显了模型出色的泛化性能。
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基于双钙钛矿的透明光伏器件

刘罡宏

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Abstract:

透明光伏器件可以对太阳光谱中不同成分进行选择性吸收,从而在维持器件透明性的条件下产生光伏效应。已有大量研究报道将多晶硅及钙钛矿材料用于透明光伏器件以实现多功能物联网集成系统。然而,传统多晶硅和钙钛矿材料的窄带隙特性使得所制备的透明光伏器件无法达到最高的透明度,从而无法满足对外观的需求,也难以进行多功能系统集成。针对于此,本工作将非铅双钙钛矿Cs2AgBiBr6引入作为透明太阳能电池的光吸收层,实现了紫外吸收的透明光伏器件。在器件制备过程中通过引入低压后处理步骤成功制备出高质量、低雾度以及高透过率的Cs2AgBiBr6多晶薄膜,然后进行对器件参数的系统优化,制备得到的透明光伏器件的光电转换效率PCE达到1.56%, 同时平均可见透过率达到73%。
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基于RSSI的密集目标室内协同定位改进算法

贺军义, 刘子怡, 张敏, 吕梦强, 彭威硕

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Abstract:

针对室内环境下,辅助定位目标真实位置未知及部分定位目标因定位模块失效引起惯性导航系统累积误差较大的问题,提出一种基于接收信号强度指示(RSSI)的密集目标室内协同定位方法。通过改进的交互多模型卡尔曼滤波(IMM-EKF)算法,将辅助目标位置作为未知参数扩维到每个模型的状态向量中,有效降低了辅助定位目标位置误差对定位精度的影响,避免了定位模块失效后惯导系统的累积误差。仿真实验表明,该方法在x方向和y方向的定位误差标准差,较传统IMM-EKF的协同定位方法分别降低了32.19%、23.45%,提高了室内目标的定位精度,并在定位模块失效的情况下,定位目标仍可保持较高的定位效果。
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集成超表面的MEMS热电堆红外探测器的设计及仿真

邵泊游, 王凯, 雷程, 宫明峰, 姬迪洋, 张震宇, 郭晋竹, 梁庭

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Abstract:

MEMS热电堆红外探测器作为一种重要的红外探测技术，已经众多领域得到了广泛应用。随着红外技术的不断发展和应用需求的不断增加，热电堆红外探测器的性能指标也提出了更高的要求。设计了一种在吸收区集成超表面结构的热电堆结构，使其对9~11μm的红外光吸收率增大到了70%左右，同时，将热偶条形状设计为热端窄，冷端宽的四边形结构，可使热端向温度集中区进一步延伸，并有效降低了内阻。采用有限元仿真软件对结构进行仿真，结果表明，集成超表面后的探测器响应电压可达到37.876mv，响应率和探测率经计算后分别为41.9V/W，1.97×108cm·Hz1/2·W-1，性能分别提升了38.9%、38.7%和39.7%。
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基于深度学习的桥梁表观病害检测

侯周阳, 杨莉琼, 张桂荧, 肖宇峰

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Abstract:

混凝土桥梁表观病害检测对桥梁维护至关重要。然而,现有基于机器视觉的方法在处理小尺寸病害和复杂背景时存在检测效率低、精度不高的问题。本文基于YOLOv5提出了一种新型检测网络,通过优化YOLOv5主干网络、引入全局注意力机制以及多尺度金字塔空间池化结构,有效提升了检测精度与效率,尤其在面对复杂背景下小尺寸病害检测方面表现出色。实验结果表明:改进后模型的平均检测精度较原网络结构提升了4.1%；同YOLOv7相比,本文方法的平均检测精度高了2.3%、检测速度快了30%。
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基于二进制自相似描述符的多模态图像配准

张维刚, 谢志华, 车驰, 付政权, 徐本源

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Abstract:

针对LSS(Local Self-similarity)局部自相似描述符不适用于多模态图像配准的问题,提出了一种新的自相似描述符,能够有效用于实现多模态图像配准。首先对多模态图像采用相位一致性算法提取图像的最大矩,然后对由最大矩信息得到的边缘图像进行Harris特征点提取,接下来基于边缘图像生成二值图像,并基于二值图像构造二值化自相似描述符,最后对多模态图像进行描述符相似性计算以及特征点匹配。通过对比实验表明,所提二值化自相似描述符能够取代传统的LSS自相似描述符,有效提高了自相似描述符对多模态图像的兼容性和运行效率。
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玻璃在射频系统封装和射频元件中的应用研究进展

吴磊

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Abstract:

未来无线通信系统将部署更高频段以满足其高性能、微型化、多样化等发展需求。射频技术是实现无线通信系统的基础，直接决定整个通信系统的性能。玻璃具有优异的高频电学性能、高稳定性等优点，并且玻璃表面高密度细金属导线成型技术和高可靠大高宽比通孔加工技术日趋成熟，因此正逐渐广泛应用于射频系统先进封装和无源射频元件的衬底材料。本文系统概述了玻璃在芯片后装、芯片埋置、三维堆叠这三种射频封装技术和传输线、互联线、滤波器、移相器、天线这五种无源射频元件中的最新研究进展，从结构集成度、工艺实现性、射频性能等角度剖析了不同先进封装结构和无源射频元件，并分析了各自所面临的挑战。最后，从光电共封装、SOP集成、高效散热等方面探讨了玻璃基射频系统的未来发展方向。
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基于自编码器与多尺度空-谱特征编码的高光谱图像解混算法

张承弼, 杨华东, 李诗慧, 陈丽媛

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Abstract:

基于自编码器的高光谱解混方法或者过度关注高光谱图像中的空间信息或者过度关注光谱信息，忽略了空间信息和光谱信息的均衡提取。针对该问题，本文提出一种基于自编码器与多尺度空-谱特征编码的高光谱图像解混方法。该方法利用CNN编码器进行多尺度空间-光谱特征提取，Transformer编码器接收多尺度空间-光谱空间特征，利用子Transformer编码器和全局Transformer编码器解耦空间和光谱之间的依赖性。为了验证所提出方法的性能，在两个真实数据集上进行实验和对比。结果表明，所提出的解混算法可以提高高光谱图像解混精度.
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文本生成图像的DF-GAN增强模型研究

魏依然, 易军凯, 朱柯全, 谭玲玲

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Abstract:

针对文本生成图像任务中生成图像的语义关联性低,细节较模糊以及结构完整性较差等问题,提出了一种结合自注意力机制的DF-GAN增强模型。首先,利用BERT模型挖掘文本上下文语义特征,同时结合语义深度融合模块,实现深层的文本语义与图像区域特征的匹配。其次,在模型架构层面引入一种自注意力模块作为卷积模块的补充,目的是能够更好地建立长距离、多层次依赖关系。实验显示本文提出的增强模型不仅加强了文本与图片之间的语义联系,而且保证了生成图像的细粒度和完整性。
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电流驱动RKKY耦合作用下skyrmion的动力学特性研究

贾帅璠, 陆文魁, 陈琳, 陶志阔

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Abstract:

本文研究了电流驱动RKKY耦合作用下skyrmion的动力学特性,具体研究了不同RKKY铁磁耦合强度对skyrmion振荡及进动特性得调控。研究结果表明,top层和bottom层的skyrmion都可以在一定条件下达到稳定振荡,即skyrmion进动呈现圆形轨迹；同一时刻,top层skyrmion进动位置要超前bottom层,且耦合强度的大小会改变上下两层skyrmion进动半径差值。此外,本文还研究了不同驱动电流对skyrmion动力学特性的影响,研究结果表明驱动电流可以对起始振荡时间、稳定振荡半径等动力学特性进行有效调控。
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玻璃焊料封装FBG温度传感特性研究

杨武坤, 张钰民, 宋言明, 田婧, 王都

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Abstract:

针对传统胶粘剂封装的光纤布拉格光栅（FBG）温度传感器长期使用会出现老化、蠕变等问题，提出了一种新的金属封装FBG传感器温度增敏结构和封装工艺。通过有限元分析方法对传感器进行应变不敏感设计，使用玻璃焊料代替传统环氧树脂胶粘剂将FBG与不锈钢基底进行两点式焊接固定，并使用金属外壳与硅橡胶进行密封保护。在-20~55 ℃内，所制作的FBG温度传感器温度灵敏度27.46 pm/℃，线性拟合度均达到0.999，温度稳定性和可重复性良好。其在0~150 ℃的大温度范围内测量标准差小于0.003 ℃，且保持了良好的温度稳定性和重复性。该封装结构的传感器工艺简便、成本低、易于实现，其在结构健康监测领域有着很好的应用前景。
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一种极化码的优化临界集SCL-Flip译码算法

袁建国

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Abstract:

针对极化码的传统临界集(Critical Set, CS)包含正确路径可能被消除的比特位置的问题,提出一种极化码的优化临界集SCL-Flip (Successive Cancellation List Bit-Flip with the Optimized Critical Set, OCS-SCLF)译码算法。该算法将CS作为初始临界集,采用高斯近似原理对极化子信道的可靠度进行估计,然后通过改变初始临界集的选取规则,优化用于串行抵消列表(Successive Cancellation List, SCL)译码中CS的不完整性,并根据信道可靠度由低到高排序形成优化临界集(Optimized Critical Set, OCS),该OCS能减少重译码次数并有效提高翻转准确性。仿真表明:所提算法有较大的性能增益,且翻转次数明显降低。
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一种增强荧光远场定向发射的错位光栅结构

田栋梁, 陈智辉

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Abstract:

针对荧光检测中荧光发射强度低且全方向发散等问题，本文提出了一种由双层错位金属光栅和倾斜电介质光栅组成的复合结构。采用时域有限差分法研究了量子点的偏振态、金属光栅参数对荧光定向发射增强的影响,并分析了荧光激发过程中的电场增强效果。通过将上转换量子点置于复合结构中的PMMA层，实现了荧光远场定向发射增强。研究表明，与自由空间中相比，当量子点处于错位金属光栅中时，荧光激发增强40倍，荧光定向发射增强26倍，且远场辐射角小，进而可以提高荧光生物检测的灵敏度。
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硅基光子晶体微流通道增强荧光定向远场发射

宋婕, 陈智辉

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Abstract:

本文提出了一种基于硅基光子晶体的微流通道,有效增强了通道内的激发光场并且量子点的发射光在光子晶体形成的共振腔内得到了谐振增强。根据平面波展开法计算了光子晶体的能带。利用时域有限差分法详细研究了微流通道内量子点偏振,通道结构,以及量子点位置对于荧光发射的影响,并对该结构在激发过程的增强效果进行了分析。光子晶体微流通道具有比传统硅微流通道更高的远场发射功率以及更窄的辐射角。与裸玻璃相比,光子晶体微流通道中的量子点的远场功率实现了16.9倍的增强以及9°以内发射角。对于945 nm的激发光实现了通道内平均7.9倍的增强。
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基于绝缘体上钛酸钡的2微米波段慢波高速电光调制器

黄通, 马如原, 刘瑛璇, 许天琦, 邱阳, 赵兴岩, 郑少南, 钟其泽, 董渊, 胡挺

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Abstract:

电光调制器是光通信链路的重要组成部分。随着近红外波段光通信频谱的不断消耗，2微米中红外波段成为拓宽光纤通信频谱的新选择。本文提出了一种2 μm波长的基于绝缘体上钛酸钡平台的中红外电光调制器。对钛酸钡脊波导和慢波电极进行了理论分析和结构优化。仿真结果表明，在2 μm波长处，当调制长度为5 mm 时，所设计的电光调制器拥有较高的调制效率并且实现了较大的电光带宽，其半波电压长度积（Vπ·L）为0.677 V·cm，3-dB电光带宽为229.6 GHz。
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基于FBG的高温压力传感器设计与校准

张白莉, 高震森, 郭红英

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Abstract:

本文针对弹药热安全检测中压力检测的需求，设计了一种基于光纤光栅（FBG）的高温压力传感器。通过深入研究传感构型的弹性形变对光纤光栅输出信号波长的影响和作用机制，设计了传感器封装模型结构，并对其内部参数进行了优化设计。应用有限元（ANSYS WORKBENCH）建立了传感器封装结构的三维立体模型，通过对模型施加10MPa载荷，实现了模型的受压仿真，仿真结果验证了传感器压力转换结构设计的合理性。同时以薄板小挠度变形理论为基础，计算出传感器的理论压力灵敏度，设计了传感器的温度补偿方式，进行了不同温度环境下的压力校准实验，得出了传感器在不同温度的压力灵敏度变化趋势，证明了该传感器在100℃-450℃环境压力测量以及温度补偿方法的有效性。
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一种CCD内信号累积的时序研究

袁世顺, 杨洪, 周建勇, 陈红兵, 王玉琳, 唐遵烈

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Abstract:

本文介绍了一种解决CCD内信号累积的时序方法,使电荷在垂直CCD求和栅和输出节点浮置扩散FD上实现累积。从而达到不增加垂直区阱深和最小程度增加水平区阱深的情况下,实现更大电荷量的转移和读出的目的。本时序方法通过垂直和水平驱动时序的配合将多级垂直信号和多级水平信号进行叠加,特别对水平CCD方向的时序进行了优化和验证,实现了便于AD进行CDS采样的改进。此时序成功应用到了航天在轨型号中,实现了CCD器件的大动态范围模拟图像信号输出,突破了工艺对于像元电荷容量的限制。
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水下大功率LED灯散热数值模拟和试验研究

陈康, 李锦, 李晓伟, 夏彬, 葛锡云

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Abstract:

为进行水下大功率LED灯散热结构的多方案优化设计,基于CFD方法对某一型自主设计、加工和制造的LED灯进行自然对流工况下的流-固共轭传热数值模拟；为验证仿真结果准确性,进行了水箱试验验证,得到的热平衡状态下测点温度值与试验结果平均相对误差为2.9%；为预测实际水下环境中LED灯的内部工作温度,进行了水下大空间中LED灯的热平衡数值模拟,比较了不同海水流速下,横向和竖向翅片对应测点的温度变化趋势,为进一步优化特定作业环境下的LED灯散热结构提供参考。
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Si(111)邻位面衬底上InSb薄膜的外延生长及其可见光电导特性

杜绍增, 方晨旭, 刘婷, 李含冬

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Abstract:

锑化铟(InSb)因其在红外探测、高速电子学和量子计算等领域的卓越性能备受关注。本论文探索了Si(111)邻位面衬底上InSb薄膜的异质外延生长,并研究了其光电导特性。尝试采用Bi缓冲层结合InSb二步法生长策略解决Si与InSb晶格失配和热膨胀系数差异大的问题,在平坦Si(111)衬底上获得了高质量InSb(111)单晶薄膜。然而,在具有高密度台阶结构特征的Si(111)斜切衬底表面上生长得到的Bi(001)缓冲层存在大量倒反畴缺陷,在该表面上进一步生长得到的InSb薄膜均为多晶结构。所制备的InSb/Bi/Si异质结构在模拟日光辐照条件下显示出负光电导效应,我们认为这与异质结构界面态对InSb层光生载流子的捕获效应有关。
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高精度光电编码器ASIC芯片信号读出电路设计

王风唯, 常玉春, 赵东旭

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Abstract:

为了满足光电编码器信号读出电路在集成度、体积和分辨率等方面的设计要求，本文基于伪随机编码原理和莫尔条纹光信号理论，对增量式光电编码器和绝对式光电编码器的编码原理进行研究，设计并流片了一款基于增量式与伪随机混合编码方式的高分辨率光电编码器专用集成芯片，基于350nmCMOS工艺实现了光电探测器与读出电路的全集成。其尺寸仅有4.6mm×3.5mm，分辨率可以达到22bit，可以同时产生精确的正弦和余弦输出信号，以及在2MHz的时钟频率下输出数字形式的伪随机码信号，满足系统的设计指标。
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基于光场拼接的消色差超透镜设计

黄永伟, 郑少南, 赵兴岩, 邱阳, 董渊, 钟其泽, 胡挺

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Abstract:

红外成像技术被广泛应用于医学诊断，光谱学，分子传感等，近年来，超透镜技术为红外成像提供了一个小型化和集成化的平台。由于超透镜固有色散的存在，极大地阻碍了它们在红外成像中的应用。而目前设计消色差超透镜的主流方法是先对超透镜进行仿真，然后分析相关性能参数，这种传统的设计方法需要大量的时间。为了解决这一问题，本文利用光场拼接的技术，结合粒子群算法，设计了一个直径为 100 μm，工作波段为 3.7~4.8 μm 的全硅介质消色差超透镜，其计算的有效焦距为 219.01 μm，离焦系数为 1.87%，最高聚焦效率为 49.3%。并用 Lumerical FDTD 软件对设计的超透镜进行了仿真验证，将仿真结果和拼接结果在焦距，离焦系数，计算时间，半高全宽，聚焦效率和调制传递函数进行了系统的对比，验证了光场拼接技术的可行性和正确性。这种方法可以扩展到其他波段，并为设计更大尺寸的超透镜提供了一个新的思路。
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石英微透镜的制备及其测试技术研究

刘丹, 乌李瑛, 张文昊, 盛嘉平, 程秀兰

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Abstract:

本文介绍了利用光刻胶热熔工艺和等离子体刻蚀工艺相结合的方法制作石英微透镜的工艺技术。实验中,对微透镜制作过程中的热熔工艺、刻蚀工艺进行了深入的研究,确定了最佳工艺参数,并在石英衬底上制备了不同尺寸和形状微透镜阵列。微透镜的几何形貌和光学性能测试结果表明,制备的石英微透镜阵列具有很好的尺寸一致性、表面质量高,测试焦距与理论计算值相吻合。该方法制备的石英微透镜阵列具有良好的成像性能,可广泛应用于光学领域。
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基于场协同原理和NSGA-II的扇形穴-梯形肋微通道多目标优化

王俊超, 刘人鞠, 杨光照, Ivan S. Babichuk, 曹明轩, 臧鲁浩, 王天雷, 王颖, 袁铭辉

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Abstract:

采用数值方法研究了不同结构参数下扇形穴-梯形肋微通道(TFMCHS)的流动和传热特性。发现肋高()对总热阻()和压降()的影响最为显著;随着的增大, 迅速减小,而迅速增大。为获得最优参数,采用RSM、NSGA-II和TOPSIS进行多目标优化。并基于场协同原理和强化传热系数()对优化前后微通道的整体性能进行评价。结果表明,当均为0.1858K/W时,优化后的微通道的仅为0.0062W,比未优化的微通道降低了53.38%;当均为0.0132W时,优化后的微通道比未优化的微通道降低了13.04%,仅为0.16K/W。优化后微通道的高于未优化前,当=231时,从1.163增加到1.253,增加了7.74%;当=631时,最大为1.4515。场协同原理表明,TOPSIS最优微通道的速度场和温度场协同效果最好(=0.01889)。
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基于频率选择表面的太赫兹标签设计

马勇, 盛宏远, 徐应松, 陈鑫, 黎人溥, 陈前斌, 周幸叶, 陈沁, Anthony Vickers, Jehan Akbar, 马晓燠

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Abstract:

设计了一种基于频率选择表面(Frequency-selective Surface,FSS)的太赫兹超表面标签,整体结构由表面金属图案、中间介质和底面金属板组成。频率选择表面的结构单元是由对称八边形嵌套环构成,刻蚀在材料为聚酰亚胺(Polyimide)的中间介质上。标签采用频率编码规则,当一个嵌套环消失时,相对应的共振频率点的吸收峰消失,从而完成不同的编码,通过频率编码也实现有效的带宽利用。仿真结果表明,所提出的结构实现了4bit的编码容量,其工作频率范围0.1~0.5THz范围内,标签面积仅为0.25mm2,具有较高的编码密度,角度稳定性大于等于45度,具有偏振不敏感的特性,满足标签识别准确性的要求,具有良好的编码性能。此外,提出了一种频移编码规则,通过改变谐振结构参数来引入频移,从而实现了在不改变标签体积的基础上增加了编码容量、提高标签编码密度,能够更灵活的满足实际应用需求。本文所提出的基于超表面的柔性太赫兹标签区别于流行的射频标签,在医疗和工业部件、汽车零件和硅芯片等微小物体上有很好的应用前景。
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一种基于双钳位技术的宽范围高精度电流匹配的电荷泵设计

郑佳坤, 曲杨, 常玉春

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Abstract:

基于TSMC 65nm CMOS工艺,本文设计了一款基于双钳位计数实现在宽电压范围下满足高精度电流匹配电荷泵电路,双钳位技术可以避免使用轨对轨运放所带来的电路结构复杂化的问题。并且通过增加调节开关管和互补开关计数,有效地优化了电荷共享、时钟馈通以及电荷注入等非理性效应对电路的影响,仿真结果表明,与传统电荷泵电路相比,在电源电压1.2V,电荷泵电流为50uA时,双钳位电荷泵电路的电流匹配度在0.2~1.0V范围内可以保持在0.03%以内。
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复杂背景下双邻域局部权重对比度红外小目标检测算法

李守昌, 吴滢跃

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Abstract:

为了降低复杂背景中干扰杂波对红外小目标检测的影响,提出了一种双邻域局部权重对比度算法。首先,考虑到不同尺寸的小目标的背景特性,采用双邻域窗口策略有效捕捉目标与背景特性,之后分别计算方向信息图和权重系数增强图,前者充分利用目标的弥散方向信息,后者利用目标与背景区域的灰度响应强度及离散程度生成权重信息,两者结合生成目标显著图,最后,采用自适应阈值分割从目标显著图中提取目标。在4组不同背景的公开数据集上与6种算法进行了比较,本文算法具备较强的抗干扰能力和准确的检测性能。
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基于AD7124的高精度MEMS加速度计信号处理系统

唐宇莎, 张伟, 郭子龙

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Abstract:

为了降低加速度计存在的零点漂移问题对测量精度的影响,满足低量程微机电系统(MEMS)加速度计的测量精度和漂移需求,设计出了一种基于AD7124的高精度MEMS加速度计信号处理系统。硬件上使用STM32F303CBT6为核心控制器,驱动高精度模/数(A/D)转换芯片AD7124进行数据采集。软件上设计脉冲宽度调制(PWM)输出方波作为加速度计的激励信号,运用加权移动平均滤波对信号进行去噪和平滑,提出了一种零点漂移抑制与跟踪的算法,解决了零点漂移过大的问题。经测试,加速度计在±1g量程下的灵敏度为146mV/g,经过数字滤波后的加速度计输出稳定度提高了5.97倍,最终零偏稳定性由45.850mg/h改善为0.055mg/h。
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智能反射面辅助NOMA系统AOA定位算法

张月霞, 段世茹

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Abstract:

智能反射面（RIS）由大规模光电器件阵列组成，可以调控入射电磁波的幅度、相位等电磁特性来获得定制化的反射波束，改善非视距（NLOS）的环境的无线定位服务问题。本文构建了一个智能反射面的NOMA定位系统，利用部署在空中的多个RIS对基站发射给用户的信号进行反射，便于用户接收；另外，RIS利用伪随机序列对基站发射的信号进行再调制然后反射至用户，方便用户识别不同RIS反射的信号。最后，用户使用多重信号分类（MUSIC）算法估计出多个信号到达角（AOA）来获取定位坐标。仿真结果表明，本文提出的方法在NLOS环境下定位精度可达厘米级。
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基于子空间投影的生成对抗网络红外图像降噪

闫宁, 周斌, 王伟明, 张宇迪

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Abstract:

针对红外图像信噪比低、边缘信息模糊、杂波干扰多等检测难点，提出一种基于子空间投影的生成对抗网络红外图像降噪方法。首先，生成器由U-Net结构和子空间注意力网络构成，编码阶段由4层下采样实现图像特征提取，解码阶段由4层上采样重建图像。其次，在每层跳跃连接中加入子空间投影网络，每层特征图与同层上采样后图像共同放入子空间投影网络进行图像特征融合，将投影特征图与原始高级特征融合实现图像降噪。最后，将图像输入到鉴别器进行对抗训练，得到清晰重建图像。实验表明，与BM3D、DnCNN等常用算法相比，改进的生成对抗网络算法有更好的客观评价指标效果，PSNR和SSIM分别达到了34.36dB、0.9852dB，从而验证了改进算法的良好降噪性能。
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耦合度可切换的太赫兹分支波导定向耦合器

潘武, 秋森, 张振, 叶宽, 黄磊, 黎人溥

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Abstract:

本文提出了一种耦合度可切换的太赫兹分支波导定向耦合器，该耦合器的耦合度可在3 dB和10 dB之间进行切换。通过控制前四条分支表面二氧化钒薄膜的电导率，实现耦合度的切换。仿真结果表明，在180~250 GHz的频率范围内，当二氧化钒电导率为200000 S/m时，耦合度为3±0.6 dB，隔离度与回波损耗大于17 dB；当二氧化钒电导率为10 S/m时，耦合度为10±0.7 dB，隔离度大于18 dB，回波损耗大于20 dB。耦合器在两种耦合状态下均表现出优异的性能，符合设计预期。
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MgO基磁性隧道结中隧穿磁-塞贝克效应温度特性的理论研究

刘超, 陶懿洲, 方贺男

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Abstract:

本文构建了基于光学方法的单晶势垒层磁性隧道结理论模型，并利用该模型研究了MgO基磁性隧道结中隧穿磁-塞贝克效应的温度特性。由于该理论模型充分地计入了势垒层的周期性和晶格畸变的影响，在此理论模型中，温度不仅通过费米分布函数对塞贝克系数产生影响，还会通过晶格畸变对塞贝克系数进行修正，进而使塞贝克系数具有关于温度的振荡特性。该振荡特性来源于单晶势垒层周期势对隧穿电子的衍射所导致的相干性。上述结果在理论上解释了MgO基磁性隧道结中平行塞贝克系数和TMS随温度非单调变化的实验结果，并阐明了其物理机制。此外，本文还研究了应变、杂质浓度以及回复温度等晶格畸变参数对隧穿磁-塞贝克效应温度特性的影响。研究结果发现，杂质浓度和回复温度可以对平行塞贝克系数非单调变化的幅度进行调制。
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应用于太赫兹探测器的宽带减反结构设计

孙淑菲, 靳琳, 孙建东, 秦华

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Abstract:

在太赫兹波段，高阻硅和蓝宝石因其低吸收率、高电阻率和低光谱色散特性通常用于太赫兹探测器的衬底材料。然而，衬底材料的高折射率特性导致入射的大部分太赫兹波都会在界面处反射，降低了入射波的透过率，也会引发法布里-珀罗谐振腔效应，进一步限制了太赫兹探测器的工作带宽和灵敏度。为了降低太赫兹波在界面的反射，本文提出了一种减反射结构，该结构可使得反射波之间干涉相消，进而提升探测器的性能。通过MATLAB中的传输矩阵法 (TMM) 和电磁场仿真中时域有限差分法 (FDTD) 分析，选择了Mylar/Al2O3/AlN三层结构作为太赫兹波段的减反射结构。仿真结果表明该组合可以在275 ~ 405 GHz范围内保持低于-20 dB的反射率，应用该减反结构的太赫兹探测器在340 GHz下-3 dB带宽提升了50 GHz以上，响应度提升了3.2倍。该结构成功地提升了太赫兹探测器的工作带宽和灵敏度，且制备简单、成本低，为太赫兹波段的宽带减反提供了经济有效的解决方法。
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基于谐波测试法的光导探测器阻抗非线性研究

胡玥, 杨晓阳, 李向阳

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Abstract:

红外探测器的响应非线性现象及其表征随着红外技术的发展逐渐成为国内外研究的新热点，但非线性的测试方法一直受到精度的限制。利用谐波信号表征光导探测器的阻抗非线性，tg通过提取非线性分量，可以排除线性信号的干扰，增加测试的精度。使用谐波法测试了两个不同材料与结构的探测器，发现所测试的液相外延材料制备的探测器由于阻抗非线性产生的谐波信号约是体材料探测器的100倍，可能是由于热激发在不同探测器上的效果不一致，导致了非线性程度的不同。通过实验和数学分析结合，证明了谐波法在光导探测器阻抗非线性测试中的可行性。
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空间限制退火制备的自供电p-CuI/u-GaN薄膜异质结紫外探测器研究

梁田泓, 吕军兴, 刘宁炀, 尉俊, 陈志涛, 宋伟东

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Abstract:

自供电型光电探测器具有低功耗、高灵敏度、及快速响应等特点，吸引了广泛的研究兴趣。本文利用简易的真空热升华方法制备出高结晶度的CuI微米颗粒薄膜。进一步地，利用空间限制退火技术抑制了退火过程中CuI分子的纵向扩散，显著改善了薄膜的均匀性和致密性。通过构建p-CuI/u-GaN异质结，实现了具有自供电特性的紫外探测器。该探测器在360nm的紫外光波段具有大响应度（51mAW-1）、高比探测率（6.1×1011Jones）、较快响应速度（上升时间约32ms，衰减时间约36ms）及良好的稳定性。这些结果表明，采用热升华结合空间限制退火技术能够制备出高质量的p-CuI薄膜，p-CuI/u-GaN异质结自供电紫外探测器为高性能半导体紫外光电探测器件的制备提供了新的方法和途径。
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近红外单层大视场角超透镜研究

陈若卉, 鲁依林, 赵兴岩, 邱阳, 郑少南, 钟其泽, 董渊, 胡挺

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Abstract:

大视场角透镜是成像系统的重要组成部分。为实现大视场角，传统光学中需要由多个镜片组成的透镜组来纠正不同入射光角度带来的像差。本文设计并制造了一种近红外超透镜，由分布在衬底两侧的单层超表面和金属光阑组成。该器件能够有效抑制像差，在940 nm波长下实现120°的广角成像。实验证明了所制造的器件在设计的视场角范围内具有良好的聚焦性能，平均实验聚焦效率为45%。
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基于弱耦合多芯少模光纤光斑分析的扰动传感研究

袁晖, 刘艳, 李广德, 庞乐之

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Abstract:

提出了一种基于耦合多芯少模光纤（FM-MCF）光斑检测的光纤扰动传感器结构，并且进行了实验验证。该传感器采用“单模光纤-多模光纤（MMF）-多芯少模光纤”的级联光纤结构，单模激光经过MMF进行光场发散后，FM-MCF中的7个芯子都能够被照亮，因此在FM-MCF的末端可以用相机接收到具有7个子光斑的光斑图像。实验中在FM-MCF不同位置处施加扰动并同时采集光斑，之后基于神经网络对变化的光斑图样进行处理以实现扰动位置分类。基于FM-MCF芯内强耦合、芯间弱耦合的特性，利用该光纤结构以3cm的空间分辨率实现了对15个扰动位置的99.46%的高精度分类，远高于仅采用MMF通过光斑检测进行扰动定位的结果。也测试了FM-MCF传感器同时检测扰动位置和强度的能力，识别分类准确率均接近100%。实验结果表明，本文提出的这种基于FM-MCF的光纤光斑扰动传感器具有成本低、结构简单、易于解调和高精度的优点。
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TBTB修饰CsPbBr₃量子点发光二极管的制备及性能表征

王振, 葛安然, 陈威威, 肖飞, 唐浩, 蒋啸群, 王艺, 谢霁帆, 黄春平

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Abstract:

CsPbBr3量子点由于其色纯度高及荧光量子产率高等优势在发光领域引起了广泛的关注。本文通过配体辅助再沉淀法在合成CsPbBr3量子点,并加入新的短碳链配体以减少长碳链基团的表面存留。经过XRD,FT-IR,AFM等测试,显示该方法合成的量子点具有更好的导电性能,及更强的成膜性。其制备得到的QLED器件的发光亮度最大值达到15660 cd.m?² ,峰值EQE达到9.64%是单一钝化量子点QLED器件的峰值EQE的2.5倍以上。
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单模-空芯-单模光纤微结构应变传感特性研究

王磊, 张钰民, 姚霁峰, 骆飞, 祝连庆

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Abstract:

实现了一种单模-空芯-单模(SHS)光纤微结构应变传感器,利用光束传播法进行仿真分析,建立了波长-应变关系模型,并对其应变特性、温度特性进行实验研究。实验结果表明,在0~340με范围内的拉伸应变灵敏度和-340~0με范围内的压缩应变灵敏度分别高达-4.19 pm/με和-4.26pm/με,线性度分别为0.9971和0.9981；在20~70℃范围内的温度灵敏度为9.6 pm/℃,线性度达到0.9909。该传感器制作简单且具有较高的应变灵敏度,可以实现应变测量。
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三维拓扑绝缘体超材料光电效应仿真

林宗凯, 孙仲恒, 杨知霖, 周玥, 孙逊, 俞金玲

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Abstract:

本文提出了一种基于三维拓扑绝缘体Bi1.5Sb0.5Te1.8Se1.2的周期性方环阵列超材料结构。仿真结果表明超材料结构的表面等离子体共振强度随阵列周期和方环内环尺寸的增大而增强，其中，当周期为300 nm或尺寸为25 nm时，可以限制80%的电磁波在表面态上。此外，通过仿真正、斜圆偏振光入射下超材料和非超材料结构的表面电场随偏振态的变化关系，得到了两种结构正、斜入射下的圆二色性。结果表明，超材料结构圆二色性数值为0.92，远大于非超材料结构，并且该超材料结构的圆偏振分量在总偏振光电流分量的占比有显著的提升，这是因为有更多的自旋电子被圆偏振光从拓扑表面态激发到体导带上。
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线性碲镉汞APD的高速焦平面读出电路研究

孙铎, 梁清华, 丁瑞军

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Abstract:

设计了一款线性模式碲镉汞APD的高速成像读出电路。像元内采用跨阻增益可调的电阻反馈跨导放大器（Resistance Transimpedance Amplifier，RTIA），实现了光电流的实时线性转换，利用电容补偿法对RTIA的相位裕度进行优化，解决了低增益下的输出振荡现象，结果显示，像元内RTIA跨阻增益可调范围达108~140dB，增益带宽积可达1014数量级，像元电路输出延时低于1.8ns。设计了像素外的飞行时间（ToF）测量电路，采用两段式时间数字转换器（TDC）分别进行飞行时间的大范围粗量化和高精度细量化，测量范围可达1530m，测量精度为106.5cm，线性度高于99.99%。
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有机膜表面羟基化工艺研究

杨子鑫, 王国政

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Abstract:

柔性有机膜作为重要的功能材料,在电子器件、封装等许多邻域都有广泛的应用。然而,一些有机膜存在亲水性不足、生物相容性差、化学反应活性低等缺点,通过表面处理等方法引入羟基官能团可以增加有机膜的亲水性,改善有机膜的性质和功能,使其更适用于各种应用领域。本文对柔性有机膜表面进行了干法和湿法羟基化处理,研究羟基化工艺对有机膜亲水性的影响。结果表明,随着湿法羟基化处理时间和温度的增加,有机膜表面水接触角先减小后基本保持不变,随着等离子体处理时间增加,有机膜表面水接触角先减小后增大,同时干法羟基化处理比湿法羟基化处理的表面水接触角低约20°,有机衬底亲水性更好,缩短了处理时间。
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大功率半导体激光器端面特性改善的研究

闫博昭, 崔碧峰, 陈芬, 陈中标, 郑翔瑞, 杨春鹏, 王晴, 高欣雨

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Abstract:

针对大电流下前腔面不稳定导致出现COMD的问题,提出了一种双区电极的半导体激光器,并对该结构激光器的COMD阈值、峰值功率、阈值电流、光谱稳定性及kink效应进行研究。相同工艺条件下测试了单一电极结构和双区电极结构半导体激光器的COMD阈值、峰值功率、阈值电流、波长红移速度等参数,结果表明:在同等工艺条件下,主增益区阈值电流为80~85mA范围,阈值电流降低约18%,在窗口区15mA电流的驱动下,双区电极的半导体激光器对比单电极半导体激光器COMD阈值能够提高约11%、峰值功率能够提高约17%,同时减少了波长红移并改善了kink效应。
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光纤陀螺用集成光收发模块耦合移位对耦合损耗和平均波长的影响研究

张江远, 于海成, 柳建春, 冯文帅

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Abstract:

集成化光纤陀螺在微小型武器装备与商用领域具有广阔的应用前景。集成光收发模块作为集成化光纤陀螺的关键器件之一，实现了光源、探测器和耦合器等器件的功能，其光路的耦合移位会显著影响光路耦合效率和平均波长，从而影响陀螺的零偏和标度因数等性能。本文对空间光路进行理论建模，使用重叠积分法计算耦合效率；使用Beamprop方法进行仿真分析，得到不同耦合位移下的耦合损耗以及平均波长漂移，最后通过对比实验对理论和仿真情况进行了验证，实验结果表明，耦合损耗受y方向耦合移位的影响最大，平均波长漂移受z方向耦合移位的影响最大，并给出了不同耦合损耗下的平均波长漂移，为集成光收发模块的光路耦合及优化工作提供了参考。
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多层次架构下融合自注意力的三维激光点云语义分割算法

王德智, 周芸伊, 刘晗庆, 姜海, 刘明慧, 刘晓宇, 冯子怡

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Abstract:

针对目前的三维激光点云局部特征提取不充分且缺少上下文特征信息融合的问题，提出一种融合自注意力机制与多层次点云特征提取架构的MAKNet点云特征提取网络。网络以三维激光点云数据作为输入，通过引入SAA模块，以最远点采样算法及结合自注意力机制的K近邻采样算法提取点云全局特征及局部特征，利用增加中心点特征值与其邻域点特征值之间关注权重值，抑制稀疏点特征低识别度问题，然后采用连续两次在不同区域尺度进行SAA模块特征提取的方式，进行多层点特征提取和融合，最后再进行点云特征的跳跃链接组合，以得到更精细的点云特征细节，扩大每个点云感受野，增加被提取点信息涵盖量，提高网络泛化能力。实验结果表明，在公开数据集S3DIS上总体准确率（Overall Accuracy, OA）相比于PointNet++由80.1%提升至86.9%，在自建集输电线路走廊数据集上总体准确率（Overall Accuracy, OA）达到96.4%，证明了MAKNet网络在语义分割任务上具有良好的鲁棒性以及在实际场景数据上具有较强的泛化能力。
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基于暂态过程优化的谐振式光纤陀螺背向散射噪声抑制方法研究

王沐禹, 王梓丞, 魏玉强, 赵佳琪, 刘晓馥

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Abstract:

针对谐振式光纤陀螺受背向散射噪声影响严重的问题,对比分析了正弦波调制解调和三角波调制解调两种方案,并提出了一种基于暂态过程优化的噪声抑制方法。该方法通过部分采样和均值滤波,在不改变陀螺光、电硬件的前提下,优化了三角波调制时存在的暂态过程现象,提高背向散射噪声的抑制比,改善解调曲线工作区的线性度。搭建样机并进行实验后,结果表明,基于暂态过程优化的噪声抑制方法能将暂态过程的占空比由64.3%降低至12.1%,解调后背向散射噪声的抑制比达到46.8%,且解调曲线工作区线性度良好。可见,基于暂态过程优化的方法能有效提高谐振式光纤陀螺背向散射噪声的抑制能力,并改善解调曲线工作区线性度。
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无锚杆金属固态振动陀螺振子结构优化与特性仿真分析

蒋卢鑫, 刘洪

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Abstract:

针对Ψ型陀螺振子加工难度大等问题，优化改进一种无锚杆金属振子。运用有限元分析软件，对振子的振动特性进行了深入分析，获得其各阶振型和固有频率；对振子进行过载特性仿真分析，得出振子在高过载条件下的应力和位移表现；并进一步采用多物理场分析振子的品质因数。结果表明，该金属振子直径为15mm，固有频率为12518Hz，模态隔离度大于3324Hz，能够承受不小于3.8×10^4g的过载冲击，同时品质因数达到8.7×10^4。
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基于遗传算法的磁自抑制加热器的设计与优化

刘彦彦, 祝静, 谭志成, 刘晓飞, 王帅, 祝连庆

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Abstract:

超低磁噪声(<10 nT)的碱金属加热技术是无自旋交换弛豫(SERF)原子磁力仪实现超高灵敏度的关键。本文提出了一种基于遗传算法的磁自抑制加热器多目标优化、设计方法,推导了基于毕奥-萨伐尔定律的目标函数新模型,优化目标包括加热丝的长度、宽度、厚度和电流方向4类(18个)参数,以获取加热器最佳磁自抑制性能。利用有限元分析方法,仿真分析了目标区域的磁场分布和温度分布,结果表明：加热器在目标区域的中心区域产生0.02nT/mA的平均磁场和180.34℃的平均温度。实验测试结果显示：目标区域的磁通密度取值在0.13nT/mA和0.14nT/mA范围内,表明加热器的磁场自抑制性能较好,本文有助于进一步提高原子磁力仪的性能。
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高反镜表面颗粒物在连续激光辐照下的吸收特性

江文昌, 史建亮, 任戈, 杨欣欣

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Abstract:

光学元件表面吸收损耗是衡量光学元件光学性能的重要指标，颗粒污染物附着通常会引起光学元件表面吸收损耗大幅增加。本文基于红外热像仪温升检测方法，研究了几种典型颗粒污染对高反镜表面吸收损耗影响，并根据颗粒污染物分布特点建立阶梯式分布吸收和离散分布吸收模型。考虑测温精度受红外热像仪空间分辨率的影响，提取单像素点内温升数据进行有限元分析，获取精度与单像素点相当的镀膜元件表面局部吸收损耗，结合显微镜下扫描结果进一步优化仿真模型，从而获得了薄膜元件表面颗粒污染物的吸收损耗。
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基于光刻胶修正技术的石英锥形侧壁刻蚀工艺研究

刘丹, 乌李瑛, 沈贇靓, 张文昊, 刘民, 权雪玲, 程秀兰

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Abstract:

基于光刻胶修正技术,采用两步刻蚀法对石英锥形侧壁的刻蚀工艺进行研究。首先利用Ar、O2、CF4气体对光刻胶刻蚀,将光刻胶的垂直侧壁修改为锥形侧壁。然后以此为掩膜实现光刻胶倾斜侧壁向石英材料的转移。两步刻蚀在同一个刻蚀腔室内完成。详细研究了光刻胶修正工艺中刻蚀气体流量、刻蚀功率、温度以及刻蚀时间等工艺参数对刻蚀速率、选择比以及刻蚀形貌的影响。通过综合优化工艺制备出刻蚀面光滑、倾斜角度为60°的石英刻蚀形貌。该工作为氧化硅以及其他材料的倾斜侧壁刻蚀工作提供了有力的参考。
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基于冗余第二代小波变换的光纤陀螺实时降噪算法研究

徐俊健, 任嘉楠, 吕峥, 辛璟焘, 祝连庆

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Abstract:

本文提出了一种基于冗余第二代小波变换的光纤陀螺实时降噪算法，该算法直接利用插值补零后的预测器和更新器对信号进行分解和重构，确保逼近信号和细节信号的长度与原始信号相同，避免重构后信号失真。通过对模拟信号和光纤陀螺输出信号的仿真实验验证，结果表明，该算法能够较好地保留信号的时域特征，保证信号的完整性和准确性不受降噪过程的影响，同时将量化噪声降低了约50.23%，角度随机游走降低了约19.14%，零偏不稳定性降低了约53.02%，为光纤陀螺信号处理提供了一种有效的方法。
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高温高斜率效率1060nm单模半导体激光器

李睿骁, 卢翔孟, 赵伦, 彭芳草, 张雪阳, 廖苗苗, 罗庆春, 邹佩洪, 邱高山, 张靖

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Abstract:

1060nm半导体激光器在高能激光系统种子源、空间激光雷达等领域有广泛应用,受限于砷化镓体系InGaAs量子阱材料大应力,该波段激光器外延生长缺陷密度较高,且由于目前该波段激光器结构设计普遍采用窄波导结构,腔内损耗和非辐射复合水平较高,激光器斜率效率较低,高温特性较差。传统InGaAs压应变量子阱势垒高度较低加剧了激光器的高温特性劣化。本研究通过优化激光器外延生长条件并采用应变补偿量子阱结构和厚N包层结构,精确控制材料应力和势垒高度,降低腔内损耗,减小远场发散角,研制出一种高性能1060nm单模半导体激光器,斜率效率在85℃时依然超过0.9W/A。此外,通过引入DFB悬浮掩埋光栅结构实现了激光器波长锁定,斜率效率超过0.7W/A。
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压电半导体PN异质结的动态响应分析

许家豪, 谭宁, 张巧云

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Abstract:

本文基于压电半导体的三维基本理论和电流密度的真实非线性本构关系,仅考虑轴向变形,建立了压电半导体异质结的一维动态拉伸模型。通过将有限元法和迭代法相结合,得到了GaN/AlN压电半导体异质结的位移、电势和电子浓度等物理量的动态响应。数值分析了电学开路条件下简谐载荷对GaN/AlN压电半导体异质结力电学行为的调控作用,并讨论了欧姆接触条件下动载荷对I-V曲线的影响,揭示了动态载荷对I-V特性的调控机理。
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晶圆键合工艺的灰边缺陷改善研究

晏伟强, 赖朝荣, 刘伟景

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Abstract:

晶圆键合技术是背照式(BSI)图像传感器的基本技术和关键工序，键合会产生边缘键合缺陷导致键合质量受影响。本文为有效提升键合质量，对边缘键合缺陷进行改善研究。首先，针对划线(scribe line)区域采用了等离子体增强化学气相沉积（PECVD），对边缘划线区域沉积不同氧化膜厚度，厚度达到40k?以上时，可改善边缘划线区域键合缺陷。其次，研究了化学机械研磨（CMP）过度研磨引起边缘不同区域氧化膜去除量差异。测量了不同研磨压力下边缘不同区域氧化膜厚度，结果表明边缘不同研磨区域氧化膜差值在5000?内时灰边缺陷得到改善。
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基于石墨烯/镓锡复合热界面材料的硅阶梯异质集成结构半导体激光器

王越, 石琳琳, 代昱成, 孙松伟, 邹永刚, 范杰, 王海珠, 王小卓

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Abstract:

为实现硅基异质集成半导体激光器,并且缓解半导体激光器阵列各发光单元温度不均匀等问题,提出了一种基于石墨烯/镓锡合金作为复合热界面材料的硅阶梯异质集成半导体激光器阵列。利用有限元软件分析研究了阶梯结构和传统结构的硅异质集成器件,对比发现阶梯结构硅异质集成器件有源区结温降低2.728℃。利用石墨烯/镓锡合金缓解硅和Ⅲ-Ⅴ族半导体间热膨胀系数差距较大等问题,在阶梯状硅基底上结合石墨烯/镓锡合金对异质集成半导体激光器阵列实现低温键合。封装后的阶梯结构与传统结构进行光谱和功率-电流-电压测试发现,阶梯结构封装后的热阻降低,输出功率提高了6.4%。
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基于串联双微腔同时实现不同特征的光频梳

任志斌, 刘鑫, 孔梅

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Abstract:

在单微腔光场非线性演化方程的基础上,推导了串联双微腔的演化方程,分析了两个微腔中色散情况相反时的腔内光场特征和初始脉冲对腔内光场的影响。理论分析结果表明,串联双微腔不仅增加了更多的参数选择自由度,还可以在两个微腔中分别输出具有不同特征的光频梳,从而可以显著提高微腔光频梳的产生和利用效率。通过调节初始脉冲的脉宽、幅值和相位可以控制腔内孤子的个数和位置。本文工作对双微腔结构稳定光孤子产生和调制具有参考意义。
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碲镉汞红外探测器前置放大电路低温稳定性研究

韩俊丽, 刘福浩, 杨晓阳, 马丁, 余双洋, 李向阳

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Abstract:

在航天工程应用中发现，室温下HgCdTe红外探测器前置放大电路输出正常，但是温度降低到-55℃时，输出有振荡现象，对探测器施加红外辐照，振荡现象加剧。本文首次对该现象进行系统研究，提出了HgCdTe红外探测器电路在低温下光照后的等效电路模型，从相位裕度与增益裕度角度分析前置放大电路在低温下产生振荡的机理，并在此基础上，提出了抑制低温光照后前置放大电路振荡的解决方法，实验结果验证了该方法的有效性。
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波长调制型PMMA光波导SPR折射率传感器设计

于永浩, 孔梅

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Abstract:

光波导表面等离激元共振（SPR）传感器具有尺寸小、免标记、易集成等优点。本文设计了一种基于波长调制方法的聚甲基丙烯酸甲酯（PMMA）脊形波导SPR传感器，并对传感器的关键参数进行了优化。分析结果表明，该传感器在待测液折射率为1.33-1.45的范围内能够稳定工作，在高折射率检测区，传感器展现出了高达10220 nm/RIU的灵敏度和173 RIU-1的高品质因数。
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功能梯度压电半导体拉-弯梁的屈曲分析

许家豪, 韩超凡, 张巧云

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Abstract:

本文基于三维压电半导体理论和一阶剪切变形理论,考虑材拉伸、弯曲和剪切耦合变形,建立了功能梯度压电半导体拉-弯梁在轴向压力作用下的屈曲模型。借助有限元分析软件COMSOL对压电半导体拉-弯梁进行稳定性进行分析,得到了功能梯度压电半导体简支梁的前三阶屈曲临界载荷及各机电场的分布规律。通过数值算例,讨论了梁长高比、初始电子浓度和功能梯度参数等对压电半导体拉-弯梁屈曲临界载荷的影响。
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一种用于CIS列级ADC的片上抗PVT变化高精度自适应斜坡发生器

刘天予, 曲杨, 曹伉, 常玉春

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Abstract:

CMOS图像传感器(CIS)的精度通常由内部单斜模数转换器(SS ADC)的精度决定。斜坡发生器作为单斜ADC的数模转换器(DAC)起到至关重要的作用。传统的片上全局斜坡发生器电路受工艺、电压和温度(PVT)的影响非常大,导致斜坡信号易失真、线性度差等问题；且由于寄生电容的影响,斜坡误差较大,片外校准难度大。本文介绍了一种可以抗PVT变化,实现自适应校准斜率的斜坡发生器,采用逐次逼近算法细调、定步长搜索法微调斜坡斜率,实现对斜坡的两点校正。电路包括电阻型DAC(RDAC)、电流型DAC(IDAC)、逻辑控制、动态比较器等模块。仿真结果表明,自适应斜坡发生器的平均校准周期约为1.143ms,校准后斜坡DNL可达+0.00207/-0.00115 LSB,INL可达+0.6755/-0.3887 LSB,在不同PVT下校准电压误差在1.5个LSB之内,功耗仅为1.155mW,具有精度高、功耗低的优点。
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短参考置换索引调制的DCSK通信系统

柳粟杰, 杨烈君, 谢肇鹏

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Abstract:

为了解决置换索引的差分混沌移位键控(PI-DCSK)通信系统存在能量效率低的这一问题，结合短参考技术，提出了一种M进制短参考置换索引的差分混沌移位键控(SR-PI-DCSK)系统。该系统将参考时隙的混沌序列缩短至小于半个符号周期，信息时隙将参考时隙的置换排列副本进行复制并拼接P次，在不增加PI-DCSK系统复杂度及维持相同的恢复比特信息所需的能量的情况下，可以有效提高系统能量效率同时提升系统的误比特率(BER)。分析了SR-PI-DCSK 系统的能量效率，推导了其在多径瑞利衰落信道环境下的BER表达式，并且使用蒙特-卡罗模拟仿真验证了理论推导的正确性。仿真表明，与PI-DCSK系统相比，在同一条件下，所提出的系统具有更好的性能增益，为下一代物联网短距离通信应用提供一种混沌调制候选方案。
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低背景和高背景下长波碲镉汞红外探测器的性能比较

魏佳欣, 林春, 王溪, 林加木, 周松敏, 李珣

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Abstract:

p-on-n型长波碲镉汞红外探测器相比n-on-p型有着更低的暗电流,较小的暗电流使探测器可以在低背景的探测中具有较高的探测能力,针对器件响应测试在常温黑体背景下,探测率受积分时间较短的影响而无法有效提高,采用将低温黑体辐射源置于杜瓦腔体内,对器件在低温背景下的探测率D*^{与器件工作温度、黑体辐射源温度的变化关系进行测试与分析。在}低背景下对于p-on-n型红外探测器探测率D*^{的测试结果可为器件的应用提供指导。}
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脉冲反应磁控溅射频率对VO_x薄膜的调控与优化

林思博, 王涛, 董翔

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Abstract:

通过脉冲反应磁控溅射以不同脉冲频率在玻璃衬底上制备了不同厚度的氧化钒薄膜,研究了退火对不同脉冲频率制备的氧化钒薄膜的影响。研究发现在适当氧氩比溅射气氛下,脉冲频率的提高会导致薄膜的生长速率下降,并促进钒的氧化,使薄膜中的高价态钒的比例提高,薄膜电阻率上升。对沉积的薄膜进行退火处理,发现随着退火时间的延长,所有脉冲频率沉积的薄膜的电阻率均有不同程度的降低,除200kHz外,其余薄膜随着退火时间的延长,薄膜的电阻温度系数也有一定的提升,例如300kHz沉积的氧化钒薄膜在经历377℃ 60min的真空退火后,方阻由2163kΩ/□下降至684kΩ/□,TCR由-2.096%/k提高至-2.516%/k,该结果证明了通过脉冲频率和退火相结合的方法对氧化钒薄膜的调控和优化作用。
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基于Golomb Ruler的QC-LDPC码构造方法

袁建国, 刘雯漪, 宋万闯, 伏博文

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Abstract:

针对准循环低密度奇偶校验(quasi-cyclic low-density parity-check, QC-LDPC)码中短环结构会影响其纠错性能的问题,基于Golomb Ruler提出一种新颖的围长为8的QC-LDPC码构造方法。该方法先根据码长码率的需求,从Golomb Ruler中选择部分元素构造一个集合,再结合指数矩阵中元素所在位置的四六环特性,通过搜索算法,依次找出符合无四六环条件的元素得到另一个集合,然后构造相应的指数矩阵,最后得到其奇偶校验矩阵。仿真结果表明:在误码率(bit error rate, BER)为10-6时,所构造的GR-QC-LDPC码与同码率码长的其他4种QC-LDPC码码型相比,其净编码增益均有一定的提高,且无明显错误平层现象。
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基于PE-CEEMD-SVD的Φ-OTDR信号降噪方法

姚国珍, 李炳峰, 谷元宇

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Abstract:

为实现相位敏感光时域反射仪中相位信号的精确测量，提出了一种基于排列熵算法的互补集合经验模态分解联合奇异值分解的新型降噪方法(PE-CEEMD-SVD)。首先，对含有噪声的相位信号进行CEEMD分解，得到一系列频率不同的IMF分量；然后，将PE算法和相关系数机制相结合，保留较大相关的有用分量，对较小相关的噪声分量使用SVD算法进行二次降噪；最后将两次降噪后保留下来的有用分量进行重构。仿真和实验结果表明，相较于EMD、EEMD和CEEMD降噪方法，利用该方法可获得更高信噪比的信号，有利于相位信号的精确测量。
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基于过扫数据抑制大面阵CCD图像漂移方法

马媛媛, 唐遵烈, 李金, 张娜, 凌茂真, 何彬

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Abstract:

研制阶段的全帧转移大面阵CCD器件在测试过程中,存在连续采集的多帧图像数据随时间漂移的情况,导致CCD器件读出噪声和本底统计结果偏大。为保证CCD器件读出噪声和本底统计数据的准确性,经分析研究CCD器件成像特性和测试电路特性,采用器件读出过扫行数据对器件有效像元数据进行校正的方法,对器件读出噪声和本底统计结果进行校正,并对不同工艺器件进行测试验证。结果表明采用器件读出过扫行数据进行校正的方法能有效抑制器件有效像元数据漂移导致的CCD器件读出噪声和本底统计数据偏大情况,得到真实准确的测试结果。
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多晶硅/硅界面处理工艺对硅光敏晶体管性能的影响

黄绍春, 黄烈云, 郭培, 向勇军

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Abstract:

研究了多晶硅/硅发射极结构的光敏晶体管的制作工艺。为分析多晶硅/硅界面质量对芯片性能的影响,比较了低压化学气相淀积(LPCVD)多晶硅前不同的表面预处理方式(RCA清洗和加漂HF),多晶硅制备后不同温度退火处理得到的光敏晶体管的电流增益和发射极接触电阻(Re)情况,表明加漂HF能平缓晶体管增益曲线,降低发射极接触电阻,改善芯片主要性能参数的一致性,但会导致芯片峰值电流增益有所下降。
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基于注意力残差网络的结构光包裹相位展开算法

陈泉钢, 刘文波, 王平

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Abstract:

目的：针对传统轮廓条纹测量术包裹相位展开算法中，由于噪声及“孤立区域”等导致的绝对相位误解算的现象，提出了一种基于注意力残差网络的单频绝对相位展开网络。方法：本文解包裹网络的编码器由降采样模块及添加不同填充的残差模块构成，并且将卷积注意力机制模块引入，用来进行特征提取及条纹位置信息学习。解码器由上采样模块及残差模块构成，用来调整网络输出分辨率。结果：本文网络在高斯噪声污染的仿真数据集上的均方根误差比枝切法平均降低了71.4%，解算平均耗时0.4s。本文网络在实测数据集上相对枝切法和最小二乘法解算错误率分别降低了69.9%和43.2%。结论：结果表明该算法能够稳定完成较为复杂曲面和存在“孤立区域”的包裹相位对象的解算。
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融合跨阶段局部网络与注意力的遥感图像锐化方法

刘蕙绮, 陈应霞

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Abstract:

针对遥感图像全色锐化中存在光谱分布不均、空间细节缺失的问题，提出一种融合跨阶段局部网络(CSPNet)与无参数注意力(SimAM)的遥感图像锐化方法。首先，在主干结构中引入CSPNet，利用普通卷积加跳连的方式替代特征提取中的残差块，以缓解梯度冗余，提升模型学习力。其次，添加SimAM块，直接从特征中推导出三维权重，而后反向优化提取到的特征，使得模型能提取到更深层次的特征信息。最后，设计一种可学习作差参数来控制相减权重，以便突出融合图像的边缘信息。实验结果表明，提出方法不仅能改善模型的梯度冗余，还能进一步提升融合图像的空谱分辨率。
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一种提升单探测器复合跟踪中粗跟瞄子系统预测精度和稳定性的方法

陈加文, 孙凝, 刘建国

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Abstract:

针对单探测器复合轴粗跟瞄预测过程中数据利用率不高的问题，提出了基于卡尔曼滤波和最小二乘法的实时预测方法，并通过实测振动数据进行仿真验证。结果显示：随着步长的增加，数据点之间的关联性降低，导致预测正确性和稳定性下降；但数据利用率的提高又会增加数据点关联性，提升预测准确性和稳定性。在预测步长为 25 毫秒即数据利用率为 75%的情况下，达到预测误差最小和稳定性最优的平衡点。
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动态环境下基于深度学习的视觉SLAM研究综述

罗元, 沈吉祥, 李方宇

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Abstract:

目前的同时定位与地图构建(Simultaneous Localization and Mapping,SLAM)研究大多是基于静态场景的假设,而实际生活中动态物体是不可避免的。在视觉SLAM系统中加入深度学习,可以协同剔除场景中的动态物体,有效提升视觉SLAM在动态环境下的鲁棒性。本文首先介绍了动态环境下基于深度学习的视觉SLAM分类,然后详细介绍了基于目标检测、基于语义分割和基于实例分割的视觉SLAM,并对它们进行了分析比较。最后,结合近年来视觉SLAM的发展趋势,通过对动态环境下基于深度学习的视觉SLAM存在的主要问题进行分析,总结了未来可能的发展方向。
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基于特征融合与降维的K-Means++和Elman神经网络的低压台区线损计算方法

王毅

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Abstract:

为了解决低压台区线损计算在理论上因线路复杂、用户众多以及数据获取困难等问题所带来的计算难度与精度不足，本研究提出了一种结合改进K-Means++算法与Elman神经网络的创新计算方法。研究初步深入分析了低压台区线损的决定因素，并依据相关性分析构建了线损的关键特征指标集。采纳主成分分析方法实施数据降维，简化数据结构。通过改进的K-Means++算法对数据集进行有效聚类，优化模型训练过程。同时，整合粒子群优化算法进一步提升Elman神经网络的性能。通过对实际数据进行仿真验证，结果证实所提出的方法在训练效率和计算精度方面表现优异。
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溴化锑后处理的钙钛矿量子点及其发光二极管

王振, 唐浩, 陈威威, 肖飞, 葛安然, 蒋啸群, 王艺, 谢霁帆, 黄春平

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Abstract:

采用LARP法在室温下合成SbBr3后处理的CsPbBr3钙钛矿量子点,测试结果发现,SbBr3后处理能够有效改善CsPbBr3量子点的光电特性。TEM、PL以及XPS谱图分析表明,Sb3+^{被成功引入晶格,减少了晶格缺陷,}XRD测试证明了后处理不会改变量子点的立方结构。经过后处理,量子点的荧光寿命达到了36.02 ns,同时光稳定性也得到提升,150分钟365 nm紫外灯的照射后,后处理量子点的发光强度仍能保持初始强度的87 %以上,且发光峰没有发生偏移。使用后处理量子点制备的QLED器件,发光强度是原始器件的4倍以上,达到了20260 cd/m2^,CIE色坐标为(0.095,0.753),具有较高的色纯度,最大电流效率、功率效率、EQE均得到了显著提升。
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一种新型自封焊集成化光电探测模块

王茂旭, 汤振华, 于优, 肖永川, 瞿鹏飞

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Abstract:

本文提出了一种基于LTCC陶瓷基板的自密封集成化光电探测模块,该模块通过LTCC内埋电阻发热,可灵活实现密封和返修。平面化、贴片式设计使模块既可与多种芯片集成,也可方便与外部单元集成。低成本、高可靠、集成度高,可应用于各类光电转换场景,应用前景广阔。
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可配置分段式FFE高速SerDes发送端设计

张春茗, 张得胜, 陶保明

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Abstract:

本文基于28 nm CMOS工艺实现56 Gb/s NRZ和112 Gb/s PAM-4双模发送端设计，均衡采用一个数据多路复用架构，支持完全可配置的分段式前向反馈均衡(FFE)，终端输出网络采用带有上拉电流源的电流模式逻辑(CML)驱动拓扑结构。关键的电路结构和技术包括：依靠段落分配模块对FFE的段落进行分配，实现抽头权重的粗调；采用预充型1-UI脉冲发生器+4:1 MUX架构改善带宽；驱动器采用负载端并接电流源提升共模电压和插入T形线圈的方法来扩展输出带宽和提高输出摆幅。仿真结果表明在输出112 Gb/s PAM4情况下眼高为40 mV，56 Gb/s NRZ情况下为130 mV
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基于光纤光栅增敏传感器的贮箱焊缝应力测试方法

杨竞泽, 何巍, 马思琪, 李智翰

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Abstract:

提出并制备了一种基于光纤布拉格光栅(FBG,Fiber Bragg Grating)的增敏型应变传感器,并对其室温下应变特性进行了实验研究。通过建立传感器件应变传递力学模型,推导出平均应变传递率表达式,并结合传感器件有限元仿真分析设计了双环增敏结构。实验中,将封装后的FBG应变传感器粘贴在等强度梁上进行测试,实验结果表明在0~490με的应变范围内,FBG应变传感器的应变灵敏度达到2.18pm/με,线性度为达0.9914,增敏比为2.59,并采用五点式应变花布设方法对火箭贮箱模型焊缝处进行应变测量,得出焊缝上下两端测试点的主应变灵敏度差值为1.19 με/kg。证明所设计的传感器能够对火箭贮箱模型焊缝处受到的力实现定量分析。
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航天TDICCD相机谱间串扰分析与处理

曹金彦, 于树海, 钟兴, 张雷, 陈茂盛, 贺小军, 邹吉伟, 白芸, 范黎明

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Abstract:

为了提高航天TDICCD遥感相机信噪比和成像质量,对TDICCD遥感相机成像谱段间相互串扰进行了深入研究。在高密TDICCD成像电路设计过程中,由于PCB电路板空间有限,布局布线密集,导致信号间隔离度差,引起谱段间信号相互串扰。这种串扰的存在严重影响各个谱段有效信号的采集,当各谱段工作频率不同时,图像即产生明显的串扰条纹。本文首先根据信号处理流程介绍了成像系统的组成,给出两种串扰现象；然后,分析串扰产生原因及其边界条件,并给出成像串扰抑制的方案。最后,对改进后的TDICCD成像系统进行成像和信噪比测试。实验结果表明,采取的措施有效地去除了TDICCD成像谱间串扰条纹,相机信噪比得到了显著的提高,在相机辐亮度为133.729W/(m2*Sr)的条件下,相机信噪比提高了6.92dB,达到了47.83dB,满足实际工程的需求。
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偏振选择可调谐双带太赫兹吸收器

朱海侠, 倪波, 冯祯婕, 钱乙通, 周晓彦, 倪海彬, 杨凌升, 常建华

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Abstract:

本文设计了一种偏振选择可调谐双带太赫兹吸收器,该吸收器由方形分裂石墨烯环、SiO2介质层以及金属反射层组成。该吸收器在不同偏振入射下可以产生双吸收峰,在x偏振波下7.86 THz和12.63THz处的吸收率分为97.9%、91.2%;在y偏振波下6.30 THz和10.52 THz处的吸收率分为94.1%、93.2%。除此之外,讨论了石墨烯费米能级、介质层的厚度以及石墨烯图案的物理尺寸对吸收率的影响。通过改变石墨烯费米能级,可以对不同偏振状态下的双带共振吸收峰的波长进行调谐,因为在两个偏振状态下都能产生双带高吸收峰,所以此研究可能为太赫兹偏振成像?太赫兹传感?选择性光谱检测和偏振复用等领域提供参考价值。
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基于多模型集成算法的光纤陀螺温度补偿及实现

仇海涛, 王开, 石海洋, 冯子健

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Abstract:

为降低光纤陀螺因温度效应产生的零偏漂移,以基于最小二乘法的多项式补偿模型和经遗传算法优化后的 BP 神经网络模型(GA-BP)为基学习器,通过集成学习算法建立了光纤陀螺的温度补偿模型,并对补偿后的光纤陀螺进行在线温度补偿实验。实验结果表明,该模型在-40℃～+60℃温变环境下将光纤陀螺的全过程零偏漂移降低了85%以上,且补偿后的启动段零偏输出均值更接近零位。
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硫系非晶态半导体人工神经突触的可塑性

陈直

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Abstract:

模拟大脑中的神经突触是实现下一代计算机——类脑神经形态计算架构的关键性一步。为了利用光子模拟神经突触的可塑性进而发展全光人工防神经突触器件，本文开展了基于可控光诱导抑制效应的硫系非晶态半导体人工防神经突触实验研究。分析了材料化学组分和抽运光功率对该人工防神经突触的调控作用，描述了该人工防神经突触的可塑性。结果表明参入不同杂质的硫砷化合物平面波导具有不同的可控光诱导抑制过程，且不同的抽运光功率对应不同的抑制深度。基于这些特性，该人工防神经突触展现出了配对脉冲促进易化、短程抑制功能、长程抑制功能，具有良好的可塑性。
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铌酸锂M-Z电光强度调制器光辐射模研究

郑帅峰, 刘佰畅, 田自君, 李淼淼, 华勇

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Abstract:

铌酸锂M-Z电光强度调制器光辐射模与光纤耦合是导致芯片与光纤组件耦合失效的主要问题,本文采用光纤与芯片高精度耦合扫描法对光波导和光辐射模进行扫描,研究了光辐射模中心位置分布,光辐射模输出光功率随偏置电压变化特性,以及光辐射模、光波导与光纤耦合光能量分布特性。测得光波导有效耦合区域X、Y方向范围分别为14~15.5μm和14~16μm,光辐射模有效耦合区域X、Y方向范围分别为89~92μm和92~96μm。利用所研究的光辐射模特性,制定了失效耦合的解决方案,解决了光辐射模耦合失效问题。
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基于误差效应的亚像素边缘检测算法

崔居超, 宋文啸, 李小威, 王璐, 谢能刚

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Abstract:

针对传统亚像素边缘检测算法在实时性、精确性和鲁棒性之间难以平衡的问题，提出了一种基于误差效应的图像亚像素边缘检测方法。该方法首先建立边缘函数模型，并计算每个像素边缘对应函数方程常数项的近似值和对应误差，然后结合最小二乘法使整体函数模型误差最小，从而获得较为精确的边缘参数。基于标准图像和实际图像的实验测试结果表明，本文算法具有快速、鲁棒性强和高检测精度等优点，能够满足实时检测的要求，评价指标优于其他传统算法。
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基于AlGaAs分布布拉格反射器增强的GaAs/AlGaAs的850nm波长单行载流子光电探测器

王健, 窦志鹏, 李光昊, 黄晓峰, 于千, 郝智彪, 熊兵, 孙长征, 韩彦军, 汪莱, 李洪涛, 甘霖, 罗毅

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Abstract:

高速 850 nm GaAs/AlGaAs面入射型单行载流子光电探测器(PD)是短距离光链路中的重要器件,面临着带宽和响应度之间的相互矛盾。我们报道了一种基于分布布拉格反射器(DBR)增强的 GaAs/AlGaAs 的单行载流子光电探测器(UTC-PD)。DBR由20个周期的高/低Al组分的AlxGa1-xAs三元合金组成,可以在830~870 nm范围内形成>0.9的反射。在AlGaAs DBR的增强下,我们将GaAs吸收层所需的厚度降低到1040 nm,兼顾PD对光的吸收率和光生电子的渡越时间。我们采用双台面、聚合物平面化、共面波导电极结构制作了UTC-PD器件。该器件在850 nm波长、-2V偏压下具有19.26 GHz 的 -3dB 带宽和0.4926 A/W 的响应度。
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具有温度补偿的微细圆柱基MEMS流速传感器研究

黄皓凯, 胡致远, 叶丰明, 杨卓青

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Abstract:

目前常见的流速传感器由于尺寸原因,只能介入管径较大的管道进行液体流速测量。为了介入小管径管道,设计并制造了一种具有温度补偿功能圆柱式热阻式微电子机械系统(MEMS)流速传感器,其包含一个加热电阻以及一个测温电阻,通过热损失的工作原理实现对不同温度流体流速的精确测量。测试结果表明：制造的流速传感器的温度系数(TCR)为0.22%/℃,灵敏度(S)为4.25mV/(cm.s-1⁾。提出的圆柱型MEMS流速传感器可测量内径为2mm的管道中的流速,测量精度高,有望应用于工业、生物医学等领域。
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基于改进YOLOv5s的地铁车辆螺栓定位检测

杨久晓, 方力

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Abstract:

螺栓连接是地铁中常用的连接方式,其长期受交变力的影响易产生松动等故障,若未及时检测则会危及行车安全。地铁车辆螺栓定位检测是螺栓松动识别的基础。传统的人工螺栓定位检测成本高且容易出现误检、漏检,以机器人视觉检测为代表的自动化检测逐渐成为主流。地铁车辆视觉检测采集的图片分辨率高、螺栓像素占比小且分布密集,通过改进YOLOv5s网络对螺栓进行定位检测。针对螺栓像素信息少且多次卷积造成特征信息损失的情况,提出一种特征加权融合模块(FWFM),用于融合骨干网络提取的各尺度特征图,并结合坐标注意力机制(CA),赋予不同尺度特征图相应权重,提高模型对螺栓的关注度；为了解决密集分布螺栓检测难的问题,用NWD-NMS替换YOLOv5s网络中的IOU-NMS, 更好地去除重叠的预测边界框。实验结果表明,改进后的 YOLOv5s 算法在螺栓定位检测中显示出良好的性能,AP@.5:.95达到 96%,相对于传统YOLOv5s 算法提高了46.4%。
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碲硒锌镉单晶体的垂直布里奇曼法生长与性能研究

陈治, 方晨旭, 代轶文, 李含冬

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Abstract:

碲锌镉(CdZnTe)是目前最重要的室温半导体核辐射探测器材料。而在CdZnTe晶格中以Se替位部分Te得到碲硒锌镉(CdZnTeSe),将使得晶格中离子键的成分增加,从而提高晶体的硬度,降低Cd空位和Te夹杂物缺陷浓度,提升材料质量。为了获得适宜于核辐射探测器制备的CdZnTeSe晶体,本工作研究了富Te条件下CdZnTeSe晶体的垂直布里奇曼法生长,成功制备出直径21 mm、长度超过70 mm的Cd0.9Zn0.1Te0.97Se0.03单晶锭。所得Cd0.9Zn0.1Te0.97Se0.03晶体的(1 1 0)面X射线衍射摇摆半峰宽达到0.104°,而Te夹杂相的尺寸<5 μm,表明晶体具有良好结晶性。Cd0.9Zn0.1Te0.97Se0.03晶锭尾部的能带隙和红外透过率均低于晶锭的头部和中部,可归因于Cd0.9Zn0.1Te0.97Se0.03在垂直布里奇曼法生长过程中存在着潜热释放不足导致的晶体后续生长阶段的结晶性下降。而CdZnTeSe晶锭的头部和中部的电学性能指标达到了室温核辐射探测器制备要求。
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基于铁电材料的有机光电突触晶体管研究

王荃田, 龚敏, 张嗣杰

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Abstract:

模拟生物突触结构的设备是实现神经网络计算的可行方案之一，其中人工视网膜器件为机器视觉和图像识别的实现提供了有力支持。通过旋涂制备聚偏氟乙烯—三氟乙烯(P(VDF-TrFE)) 制备铁电栅层，热蒸发酞菁铜(CuPc)作为半导体层，探究该晶体管模拟突触功能的光电响应。实验结果表明，该光电晶体管在625nm具有显著的光响应，其能够产生兴奋性突触后电流(EPSC)并实现短期可塑性(STP)到长期可塑性(LTP)的转变以及高通滤波功能，利用剩余极化强度模拟了大脑学习过程中提前施加注意的行为。此外，以栅电压和光照作为独立输入逻辑信号，在单个晶体管中实现了“与(AND)”和“或(OR)”的布尔逻辑功能。上述结果表明， CuPc可以与铁电材料进行良好结合制备出具有突触响应特点的光电晶体管，这为人工视网膜器件的开发提供了有机铁电器件的参考。
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高品质磷化铟多晶的HGF法合成研究

刘京明, 赵有文, 张成龙, 卢伟, 杨俊, 沈桂英

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Abstract:

用高压水平温度梯度定向结晶技术合成了磷化铟（InP）多晶。分析了不同温度梯度对多晶配比度的影响，结果表明当温度梯度低于4 ℃/cm时，多晶呈明显富铟状态，配比度在97%以下；当温度梯度在5 ℃/cm以上时多晶致密、无铟夹杂，达到进化学配比状态，配比度达到99%以上。对多晶样品进行了霍尔测试和辉光放电质谱（GDMS）测试，合成的高配比度磷化铟多晶载流子浓度在8×1015 cm-3以下，迁移率在3900 cm2V-1s-1以上，纯度达到99.99999% 以上。多晶中的杂质主要有Si、S、Fe、Cu、Zn、As等，分析了杂质的来源及其对材料性能的影响。
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单光子雪崩二极管SPICE仿真模型的建立和应用

匡华, 鞠国豪, 徐星, 程正喜

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Abstract:

单光子雪崩二极管(SPAD)作为一种高效的光子探测器件被广泛应用于量子通信和三维成像技术。本文在Cadence中建立了一个SPAD的Spice模型,通过Verilog-A语言,采用了两个e指数函数的组合,以连续函数的方式描述了SPAD在盖革模式区等效电阻的动态变化。这两个e指数函数分别体现了高阻区和低阻区的等效电阻特性,解决了分段电阻模型仿真不收敛的问题。该Spice模型模拟了SPAD器件在“接收光子-雪崩产生脉冲-淬灭-复位”工作过程中的动态特性和 SPAD从正偏到二次击穿的静态I-V特性。本文将其应用到4种不同淬灭电路的仿真中,验证了该模型的有效性和稳定性。
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六方氮化硼忆阻器的研究进展

王思博, 刘晓航, 陈占国

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Abstract:

六方氮化硼是一种与石墨烯结构相似的材料，以六方氮化硼作为阻变介质层的忆阻器，具有良好的散热性能，不易发生介电击穿，能够实现小尺寸、低功耗和大的开关比；在计算机运算存储研究、人工神经网络和神经形态(即类脑)计算领域有极大的应用前景。文章主要介绍了忆阻器的分类，分析了六方氮化硼忆阻器的阻变机制，综述了六方氮化硼忆阻器的研究现状。最后，指出了六方氮化硼忆阻器当前面临的挑战，并展望了未来的发展方向。
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聚苯胺功能化的塑料光纤传感器用于黄曲霉毒素B1浓度检测

王志强, 吴才章

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Abstract:

研制了一种基于聚苯胺功能化的光纤生物传感器,首先采用苯胺和APS的氧化还原反应对去除部分纤芯的塑料光纤(POF)修饰,其次将光纤浸入戊二醛溶液中进行醛基交联,再将光纤移入AFB1抗体溶液进行AFB1抗体分子固定,最后将光纤浸入牛血清蛋白溶液中结合未与抗体结合的位点,最后置于在室温下晾干。即可获得聚苯胺功能化光纤生物传感器。实验研究了苯胺浓度和pH值对传感器灵敏度的影响,测试了传感器的特异性、抗干扰性及检测限,建立了传感器的理论模型。研究结果表明,传感器对AFB1有高选择敏感性,在0.01~10μg/L的AFB1浓度范围内传感器的输出信号与浓度间具有线性关系,检测限为0.09μg/L,低于国家标准0.5~20μg/L,加标回收率为95.97%～113.13%,对AFB1的特异性和抗干扰性良好。
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短波红外探测器金丝键合工艺优化分析

李峻光, 王霄, 乔俊, 李鹏

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Abstract:

金丝键合技术是红外探测器制造必不可少的封装技术,用来实现器件芯片与板级电路的电学信号互联。为探究适用于不同应用需求的短波红外焦平面探测器,本文分析红外焦平面探测器键合工艺给出工艺实施的注意事项。采用25μm金丝,以键合结果符合国军标要求为基本目标,给出超声压力、超声功率、超声时间范围,研究烧球之后超声焊接之前的接触力对键合可靠性与金丝拉力的影响,针对引线高连通率与高强度两类侧重,提出了差异化的键合参数优化设置,并使用探测器电学测试的统计结果做出了相应验证。
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基于单个槽波导微环谐振器法诺共振的折射率传感

李鑫雨, 徐强, 孙士博, 孔梅, 徐亚萌

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Abstract:

法诺线型的不对称和窄线宽特性有利于实现具有高传感灵敏度和低可探测极限的折射率传感。本文采用了三维时域有限差分法,基于槽波导设计了微环谐振器和法布里-珀罗腔的耦合结构,实现了法诺线型谱线,并利用其提升了折射率传感器的性能。不同于已报道的多微环级联等复杂结构,本文基于单个槽波导微环实现了法诺线型谱线,并在波长探测传感方案下得到传感灵敏度为500 nm/RIU,可探测极限为4.00×10-5^RIU,在强度探测传感方案下,传感灵敏度为7.24×104^dB/RIU,可探测极限为5.52×10-6^RIU。
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基于LSD和FLD融合的道路裂缝图像预处理方法研究

陈昌川

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Abstract:

针对道路中的路标、路沿等直线类干扰物影响道路裂缝识别的问题，本文提出了一种基于LSD（Line Segment Detector）和FLD（Fast Line Detector）融合的道路裂缝图像预处理方法。首先，基于LSD算法和 FLD算法对裂缝图像进行直线检测，获取直线类干扰物的线段坐标值；其次，根据直线检测算法返回的线段坐标值进行断线重连，解决了直线检测算法提取线段不连续的问题；最后，根据线段重连后获取的直线型类扰物的掩膜图和裂缝图像原图，运用 FMM（Fast Marching Method）图像修复算法达到消除直线类干扰物的目的。经过大量实验分析可得：该方法能够有效的消除裂缝图像中的直线类干扰物,使得裂缝检测的准确率提升7.1%。
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基于角度偏差自校正的光纤形状传感结构与方法设计

王春霞, 刘云朋

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Abstract:

光纤形状传感中FBG的放置角度误差会影响曲率的计算精度,从而增大形状反演的误差。为了实现传感胶棒的角度自校正,设计了一种自校正形状传感结构,在传感胶棒的感知截面上布设9个FBG,以120°等角度间隔作为基准位置,分别提取±10°位置上的应变,从而完成FBG响应与角度偏差的函数映射。提出了一种基于角度偏差自校正算法,通过适应度函数完成对传感参量a与k的阈值优化,实现任意角度偏差的自校正。仿真分析不同a与k条件下的响应关系发现,a具有很好的线性变化特性,k仅随主敏感FBG波动的特性。单截面实验中,加载0-100N应力变化后,9个FBG的平均响应度介于[-1.012me/N, 0.987me/N]。响应度的正负可以表征弯曲方向,相邻FBG的响应也具有很好线性度。组合截面实验中,根据反演结果重建传感胶棒三维结构,输出各点位坐标和应力值信息。
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CMOS探测器自适应信号读出技术研究

于得福, 陈永平, 李向阳

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Abstract:

设计了一种根据光照强度自动调节增益的CMOS探测器,它能够在一帧时间内实现光照强度与积分增益自动适应,从而实现无论在弱光还是强光条件下CMOS探测器都能有适应的灵敏度和动态范围。相较于传统CTIA电路,自适应信号读出技术新增了比较器电路来控制CTIA积分电容大小,通过短曝光输出电压与参考阈值比较,输出信号结果用来调整长曝光积分增益,最终得到每个像素的输出电压和增益档位。基于 0.5 mm 5V-CMOS工艺进行了128×1线阵CMOS探测器设计仿真与流片,仿真结果表明,光电流在2 pA~100 nA六个数量级内分别自适应四个积分增益,都能有良好的信号读出。
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量子级联激光器热仿真与分析

林青华, 张东亮, 王锐, 张程程, 罗明馨, 祝连庆

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Abstract:

本文针对大功率量子级联激光器对提高散热能力的迫切需求，通过有限元法建立常见器件结构的二维散热模型。通过设置的热沉温度为293K，波长为8.3μm，波导宽为8μm，发热功率为13.4W的器件模型，研究了不同器件散热结构和封装结构对量子级联激光器的温度及热通量分布的影响，进而评价器件的散热能力。结果表明，正焊无电镀金双沟道脊器件、正焊有电镀金双沟道脊器件和倒焊器件的器件最高温度分别为609K、453K和369K。掩埋异质结器件中，正焊无电镀金器件、正焊有电镀金器件、倒焊器件的最高温度分别为453K、442K、368K。与使用铜底座相比，使用金刚石底座的掩埋异质结倒焊器件有源区的最高温度为362K。通过对模型热通量分布的分析，表明掩埋异质结器件的热量分布更加均匀，有源区温度更低，这意味着掩埋异质结更适合高功率器件。
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基于深度学习的燃气PE管道焊缝缺陷检测

彭惠奎, 陈芊一, 韩露, 田裕鹏

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Abstract:

为了解决人工与传统数字图像处理方法进行燃气PE管道焊缝缺陷识别时面临的效率低、漏检率高、评片效果不佳等问题,提出了基于改进YOLOv5和Deeplabv3+算法的燃气PE管道焊缝缺陷智能检测方法,实现从输入燃气PE管道焊缝DR检测图像到输出缺陷种类及其测量值的精细化测量。首先,在宏观区域层面采用YOLOv5网络预提取缺陷区域,减少与缺陷相似的非目标区域的干扰,并设计了融合坐标注意力机制(CA)与加权双向特征金字塔网络(BiFPN)的CA-BiFPN模块,以提高对小目标缺陷检测能力,其最终的缺陷识别定位平均精确度为95.1%。然后,在微观边界层面采用语义分割算法Deeplabv3+,实现像素级别的缺陷分割,缺陷分割平均像素准确率91.25%、平均交并比值为85.52%。最后,在几何特征层面采用最小外接矩形法计算其实际尺寸大小,其平均相对误差为5.47%。结果表明该检测方法可实现燃气PE管缺陷高效率、高精度、智能化检测。
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基于开口圆环结构的太赫兹分束器设计

潘武, 朱子恒, 胡圣健, 谭明森

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Abstract:

本文提出了一种基于开口圆环结构的太赫兹分束器,其结构单元为典型的金属-介质-金属结构,顶层金属图案由开口圆环组成,底层为连续金属板。通过改变开口圆环的开口大小和半径大小排列构成了88的相位梯度超表面。当太赫兹波分别沿-z轴方向和+z轴方向垂直入射时,电磁波会被分成沿x,y轴对称但能量分布不同的四束波,两种入射模式能够得到两种不同的分束比。在0.7 THz时,太赫兹波分别沿-z轴方向和+z轴方向垂直入射时,其分束比分别为0.8:1和1.9:1,实现对分束比的调谐。此分束器具有体积小、成本低的优点,可应用于太赫兹通信、太赫兹成像和太赫兹隐身等领域。
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5G电力虚拟专网和数字孪生相结合的系统架构和构建

吴维农, 莫婷, 赵妍妍, 谢秋洪, 付泉泳, 唐伦

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Abstract:

本文设计了一种5G电力虚拟专网和数字孪生相结合的系统架构,并考虑了终端数字孪生时同步的构建方法,提出了一种分层多智能强化学习算法决定分配给电力用户终端的资源和数字孪生体的放置,上层通过深度Q网络实现切片通信资源的分配,下层通过多智能体深度强化学习实现电力用户终端的数字孪生体放置。实验结果表明,所提出的分层多智能体算法在电力用户终端数字孪生体的同步强度上能获得较好的系统收益。
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5G电力虚拟专网中基于联邦对抗学习的分布式异常检测算法

吴维农, 王定国, 刘钰然, 邓雅文, 祖雪莹, 唐伦

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Abstract:

5G电力虚拟专网利用电力系统基础设施中提供定制网络功能的多个网元组成电力网络切片，为新型电力系统中的差异化请求提供定制化服务，因此，网元中的异常行为会直接影响电力网络切片的服务性能。本文针对5G电力虚拟专网中高维、不均衡和分布式的数据特征，提出了一种基于联邦对抗学习的分布式异常检测算法。首先，鉴于生成对抗网络在获取高维复杂数据分布方面的优势，采用具有梯度惩罚的Wasserstien生成对抗网络（WGAN-GP）模型对网元中的多维运行数据进行分析和监控并获取其分布情况；其次，基于5G电力虚拟专网的管理架构，设计了一种基于联邦对抗学习的分布式异常检测框架，使分布式电力切片管理器能够协同训练全局异常检测模型，增强模型泛化能力。最后，通过数值仿真验证了基于联邦对抗学习的分布式异常检测算法的训练效率和检测性能。
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一种用于光隔离IGBT栅极驱动的智能型LED驱动电路

徐鉴, 邓光平, 蒲熙, 刘昌举, 张继华

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Abstract:

采用双极型工艺设计了一种智能型高速LED驱动电路,可用于光隔离IGBT栅极驱动芯片的输入驱动。本设计采用一种新型逻辑门结构,来实现信号传输、故障反馈以及外部置位等功能,同时达到降低信号传输延迟时间的目的。测试结果表明,常温条件下,LED驱动电路的输入信号传输延迟时间为70ns,复位信号有效到故障消除的延迟时间为4.59μs。所设计的驱动电路能够满足光耦隔离IGBT栅极驱动芯片的使用要求。
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基于植入式光纤传感网络的固体火箭发动机结构健康监测

慕聪颖, 胡曙阳, 武丹, 梁纪秋, 胡夏芬, 范丽, 张芸山

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Abstract:

为实现对固体火箭发动机结构健康状态的实时检测和评估，设计并研制了高强度飞秒光栅传感网络，重点研究了传感与信号传输链路的涂覆和封装技术。开展了发动机界面脱粘扯模拟离实验研究，传感器可以准确测量脱粘及其发展趋势。设计了可用于发动机应变、温度和载荷施加的模拟演示系统，开发了基于传感器数据的发动机数字孪生模型，形成发动机实物与孪生体的精准映射。最后将光纤传感器阵列植入520型号发动机，对发动机壳体开展了水压监测实验、高低温存储实验、长周期监测实验和试车。传感器能够准确测量出发动机的应力应变状态，为固体火箭发动机的健康管理提供了有效的数据支撑。
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基于维度注意力与多尺度卷积网络的脑电分类方法研究

谷学静, 杨赵辉, 郭宇承, 许金钢

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Abstract:

针对脑电信号的非平稳性、时变复杂和分类准确率较低的问题,以及传统机器学习方法在提取复杂特征方面的不足,提出了一种基于维度注意力机制的多尺度时空卷积神经网络分类模型(DIMS-CNN),旨在提高分类准确率,以更好地适用于实际应用场景。首先,对数据进行带通滤波和去伪迹,并进行了降采样和通道选择等预处理；随后,将经过处理的数据输入构建的时空卷积模型中,为了进一步增强网络的特征提取能力,加入了时序和通道的多维度注意力机制以及正则化技术；对于数据量不足的问题,采用了频带互换的方法进行数据增强,且提高了模型的泛化性能。分别在HGD数据集和实验室自采集数据集上进行验证,获得了90.97%和90.21%的平均分类准确率,通过相比较其他算法,可以该文方法在分类准确率上有显著提高。
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基于Leach模型的空气耦合超声换能器声阻抗匹配特性研究[ ]

崔亚敏, 周进节, 白嘉琪, 崔业婷, 王学敏

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Abstract:

针对空气与空气耦合超声换能器之间的声阻抗不匹配，换能器换能效率低的问题，文章利用PSpice仿真工具对空气耦合超声换能器进行建模和仿真，研究换能器经过声阻抗匹配后对换能器性能的改善情况。文章描述了如何使用PSpice建立空气耦合传感器的电路模型，并设置仿真参数。通过仿真阻抗图和时域曲线，与实际测试结果进行了对比和验证。分析了多层匹配层对换能器信号幅值的影响，同时，还验证了经过声阻抗匹配后的换能器在实际中的应用情况。
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用于FBG解调的AWG芯片的设计、仿真与制备

李姝锋, 袁配, 黎婷, 李丙祥, 许然, 杨奕瑶, 祝连庆

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Abstract:

微型光纤布拉格光栅(fiber Bragg grating, FBG)解调系统是光纤传感领域的热门研究方向。光子集成技术的发展催生了一系列小型化的光纤光栅解调仪。阵列波导光栅(AWG)是光子集成解调系统的核心部件。其光谱特性会影响光子集成光纤光栅解调系统的解调性能。本文设计、仿真并制造了一种基于绝缘体上硅(Silicon on Insulator,SOI)衬底的阵列波导光栅(Arrayed waveguide grating, AWG)。经测试,该AWG的片上插入损耗为3 dB,串扰< -20 dB,3dB带宽为2.3 nm。搭建了基于该AWG的解调系统,解调实验结果表明,该系统在0.8 nm范围内的解调精度可达34.2 pm,波长分辨率为6 pm。
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一种具有高能量分辨率Al2O3钝化结区的PIN探测器

孙熙晨, 林旭梅

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Abstract:

本文提出了一种Al2O3钝化结区的PIN探测器，该探测器在传统PIN探测器的基础上，在器件正面的PN结和背面的高低结处沉积了10nm的Al2O3薄膜，经过TCAD仿真，发现该探测器相比于传统的探测器漏电流和保护环处的电子电流密度更低，且能对高能粒子射线入射产生充分响应电流。然后，设计了两种探测器的制备步骤且制备了器件，然后进行了薄膜少子寿命的表征，器件的暗态IV测试和241Am元素能谱测试，结果表明，相比于传统的PIN探测器，Al2O3钝化结区的PIN探测器的衬底沉积Al2O3薄膜之后少子寿命提升至1061us，漏电流降低至5nA，能量分辨率提升至521eV。
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InP基连续面型方形微透镜设计与制作技术研究

柳聪, 张为国, 刘锋, 崔大健, 张承, 黄晓峰, 高明友, 刘奎宇, 朱长林, 陈益民

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Abstract:

本文建立了非球面连续面型方形口径微透镜性能仿真模型,利用ZEMAX软件对10°视场、50um周期、填充因子接近100%的磷化铟微透镜面型参数进行了优化设计。开发了衍射调制动态曝光与感应耦合等离子体刻蚀系统误差补偿方法制作出的磷化铟微透镜表面粗糙度小于2nm,面型数据与设计值相比误差小于1/4工作波长,达到完善成像水平。
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基于分布式奇偶校验码的低复杂度极化码SCLF译码算法

袁建国

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Abstract:

针对极化码串行抵消列表比特翻转(Successive Cancellation List Bit-Flip, SCLF)译码算法复杂度较高的问题,提出一种基于分布式奇偶校验码的低复杂度极化码SCLF译码(SCLF Decoding Algorithm for Low-Complexity Polar Codes Based on Distributed Parity Check Codes,DPC-SCLF) 算法。与仅采用循环冗余校验(Cyclic Redundancy Check,CRC)码校验的SCLF译码算法不同,该算法首先利用极化信道偏序关系构造关键集,然后采用分布式奇偶校验(Parity Check,PC)码与CRC码结合的方式对错误比特进行检验、识别和翻转,提高了翻转精度,减少了重译码次数。此外,在译码时利用路径剪枝操作,提高了正确路径的竞争力,改善了误码性能,且利用提前终止译码进程操作,减少了译码比特数。仿真结果表明,与D-Post-SCLF译码算法和RCS-SCLF译码算法相比,所提出算法具有更低的译码复杂度且在中高信噪比下具有更好的误码性能。
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波浪形双层微通道热沉性能的传热优化分析

王宝雪, 云和明, 刘文竹, 胡明哲

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Abstract:

本文基于CFD软件对波浪形双层微通道热沉的热性能进行三维数值研究,将传统的波浪形双层微通道热沉在面积不变的情况下对其入口截面形状进行改进,当入口流速u=1-2m/s,热通量在q=100000-600000W/m2范围内进行了一系列数值模拟,研究微通道热沉入口形状、流速以及热通量的对其温度、压降的影响。并基于（火积）耗散理论进行对比,得到波浪形双层微通道热沉传热的更优方案,在边界热流一定的条件下,（火积）耗散越小的微通道热沉换热效果更好。结果表明:随着微通道入口流速的增大,热沉温度逐渐降低,进出口压差逐渐增大,（火积）耗散逐渐减小。入口形状为上下层均为矩形时微通道热沉的温度比入口形状为上层五边形-下层矩形时微通道热沉的温度更高,PEC更大,（火积）耗散更小,传热效率更高。
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基于少模光纤的单端BOTDA温度传感研究

张立欣, 田敏, 李永倩, 刘紫娟, 王健健, 耿豪键

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Abstract:

提出一种基于少模光纤的分布式温度传感系统，理论分析少模光纤的布里渊散射谱和温度传感特性，将光纤末端产生的菲涅尔反射光作为探测光，搭建单端结构的布里渊光时域分析系统，实现阶跃折射率两模光纤的温度传感测量。实验结果表明，阶跃两模光纤的布里渊频移与温度呈良好的线性关系，并在1 km光纤上实现4.5 m的空间分辨率、6.29 ℃的温度测量精度。
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新一代飞行头盔夜视用传感器分析

司俊杰, 曾伟明, 孔渊, 庄迁政, 宋文明

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Abstract:

合适的夜视传感器的选取对于飞行头盔设计保证至关重要,是确保飞机驾驶员完成任务的关键；飞行头盔的工作特点也决定了集成其上的夜视传感器必须具备高灵敏、紧凑轻便等特性。本文在分析飞行头盔用夜视传感器的工作环境、目标特性基础上,参照已集成应用于飞行头盔的夜视传感器实例,解析了两种适用夜视传感应用的“电子轰击混合型像增强器”和”InGaAs焦平面型探测器”的技术指标。给出了适合飞行头盔用夜视传感器主要技术指标要求,并提出对国产现有夜视用传感器加以改进,使之更适合飞行头盔夜视应用的技术方向。
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QAM调制下基于卷积码与累加编码调制级联的纠错码性能研究

向劲松, 陈怀柔

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Abstract:

基于卷积码与累加编码的PPM调制级联码（SCPPM）在泊松信道光PPM调制下具有极优异的性能。本文将这种累加编码结构引入到QAM调制中，分析其性能。并与常规基于卷积码、并行级联卷积码（Turbo）以及低密度奇偶校验码（LDPC）的比特交织编码调制迭代译码（BICM-ID）进行了比较，结果表明在高阶QAM调制下，卷积码+累加编码+QAM调制串行级联（SCAQAM）纠错方案具有极优异的误码性能。对于16QAM及64QAM调制，相对于另外几种纠错码结构的BICM-ID系统分别有约0.3dB和0.5dB的性能提升，并且只有卷积码与累加码结合才更具性能优势。对于这种纠错结构，进一步比较了自然、格雷、反格雷星座映射方式，将累加后的比特流以反格雷方式映射具有更优异的性能。
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石墨烯涂层高灵敏SPR-PCF的大气污染传感器及特性研究

赵丽娟, 黄梓朦, 徐志钮

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Abstract:

为了提升大气污染物检测的灵敏度,提出一种基于高灵敏度石墨烯涂层的表面等离子体光子晶体光纤(Surface Plasmon Resonance-Photonic Crystal Fiber, SPR-PCF)传感器,并将其应用于大气污染物的检测。该传感器在纤芯外围镀上金膜,并采用六边形不同直径空气孔双排列的结构,在金薄膜与待测物之间涂敷一层敏感材料石墨烯,利用有限元方法,系统地分析了金属层厚度、空气孔间距及直径和石墨烯厚度等因素对SPR-PCF传感器灵敏度的影响。在折射率范围为1.398-1.402时,模拟结果显示,该传感器具有显著的表面等离子体共振效应,并分析得到了最优结构参数,此时传感性能几乎不受环境温度影响,最大波长灵敏度达到55000 nm/RIU,与之对应的波长分辨率为1.82×10-6 RIU。相比于同一折射率测量范围涂敷石墨烯的结构,所述SPR-PCF传感器的波长灵敏度是现有典型SPR-PCF传感器波长灵敏度的2.86-9.17倍,分辨率是已有典型SPR-PCF传感器的0.109-0.349。因此,在大气污染物浓度和种类检测方面,该SPR-PCF传感器有较好的应用前景。
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GaN基 p-i-n型紫外探测器钝化工艺研究

杨富城, 杨帆, 许金通

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Abstract:

为了降低GaN基紫外探测器的漏电流并提升可靠性，钝化层膜系的选择及其工艺的优化是至关重要的。本文采用的钝化层有：等离子体增强化学气相沉积(PECVD)生长的Si3N4、电感耦合等离子体化学气相沉积(ICPCVD)生长的Si3N4和SiO2以及等离子原子层沉积(PEALD)生长的Al2O3，分别制备了GaN基金属-绝缘体-半导体(MIS)器件，对MIS器件的电流-电压(I-V)和电容-电压(C-V)特性进行了对比研究。采用PECVD生长的Si3N4作为钝化层，在GaN基MIS器件中具有较低的漏电流；通过在双层PECVD生长的Si3N4钝化层中引入一层PEALD生长的Al2O3，进一步降低了界面态密度：平均界面态密度从3.94×1013 eV-1cm-2降低到3.52×1011 eV-1cm-2。利用这种“三明治结构”钝化膜，制作了p-i-n型GaN基紫外雪崩探测器，与没有PEALD生长Al2O3的Si3N4膜系的探测器相比，在113 V反向偏压下的暗电流从3.73×10-8 A降至3.34×10-8 A。
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基于双边滤波和AGAST-BEBLID的图像匹配算法

谷学静, 刘威威

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Abstract:

针对传统AGAST特征匹配算法存在精度差、鲁棒性低等问题，提出一种基于双边滤波和AGAST-BEBLID的图像匹配算法。首先使用双边滤波进行去噪和增强图像边缘细节效果。其次使用BEBLID算法在特征提取阶段创建高效二进制描述子，来产生更好的局部特征描述。然后使用GMS算法结合汉明距离来筛选KNN匹配后的图像达到特征粗匹配。最后使用GC-RANSAC算法在误匹配剔除阶段进行局部最优模型拟合，得到图像特征精匹配。实验结果显示:改进后的算法在复杂环境下的总体平均准确率较AKAZE、BRISK和SIFT分别提高10.57%、17.20%和19.45%。
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基于游标效应的萨格纳克干涉仪温度传感器

陈志萌

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Abstract:

本文提出了一种基于光学游标效应的级联光纤萨格纳克干涉仪和光纤模态干涉仪高灵敏度温度传感器，并对传感特性进行了实验研究。光纤萨格纳克干涉仪由一段保偏光纤和3 dB四端口耦合器组成，光纤模态干涉仪由一段少模光纤与两段单模光纤熔接形成。选取光纤萨格纳克干涉仪作为温度传感器，光纤模态干涉仪充当滤波器。通过控制保偏光纤和少模光纤的长度，使光纤萨格纳克干涉仪的自由光谱范围为2.63 nm，光纤模态干涉仪的自由光谱范围为2.82 nm，两者的自由光谱范围相近又不相等，从而形成光学游标效应。实验结果显示，单个光纤萨格纳克干涉仪的温度灵敏度为-1.30 nm/℃，级联光纤模态干涉仪后，温度灵敏度提高到-18.19 nm/℃，放大倍数为13.99。该传感器制造工艺简单，稳定性好，不需要特殊的增敏材料来提高灵敏度。因此，在化工、医疗、航空航天等领域具有广阔的应用前景。
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面向过程控制的光纤传感网络多状态监测系统

秦颖, 李居尚

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Abstract:

为了实现对工业过程控制的实时监测与在线控制，设计了基于光纤传感网络的多状态监测与反馈控制系统。系统由扫频激光器、光纤解调模块、PC处理模块、光纤传感网络及状态控制单元组成。提出了一种多状态监控算法，将温度与应变的各点位FBG波长响应值进行权重组合，然后与4种常见的状态异常情况进行映射建模，再通过状态分析，给出反馈调整参数。实验采用罐内温度场与罐外应力场采集的方式，对应变0-5000??与温度30-150℃的在线检测进行标定。结果显示，校正后的应变灵敏度均值为0.499pm/??，温度灵敏度均值为7.425pm/℃。反馈控制对状态波动具有在线调整能力，不同异常类型的反馈时间不同。4种情况校正后的温度与应变波长偏差均小于?1℃和?50??。验证了系统的可行性。
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基于改进Otsu的桥梁裂缝检测方法

熊铃铃, 钱庆平, 张世良

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Abstract:

裂缝作为桥梁健康检测的重要依据之一，能够反映桥梁结构的受损状态。针对传统的桥梁裂缝检测方法效率低、主观性大，费时费力等缺点，本文提出一种基于改进Otsu的桥梁裂缝检测方法。在目标方差前加入偏重参数和背景倾向系数，利用灰度值梯度累积量获取峰值信息，进而保证在单峰情况下阈值始终在峰值左侧，然后通过灰度值累积量适当调整阈值，最终实现自适应桥梁裂缝检测。实验结果表明，本文改进算法能够有效检测出桥梁裂缝，且相比于EW、WOV，VE等改进算法，本文改进算法获得的误分类值更接近0，缺陷检测率更接近1，有更好的检测效果。
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EBCMOS钝化层表面残气吸附特性

李书涵, 陈文娥, 王重霄, 陈卫军, 宋德, 李野

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Abstract:

基于密度泛函理论，研究了电子轰击互补金属氧化物半导体(EBCMOS)钝化层表面的残气吸附机制，并分析其电学特性。结果表明，以 Al2O3 钝化层为例，真空腔内残余气体H2在Al2O3不同表面的吸附为物理吸附，在(001)面的吸附距离最大，吸附强度最低，电荷转移最少。对比CO、N2、CO2、H2O 等残余气体分子在(001)表面的吸附结果发现，(001)面对残气分子的吸附均为物理吸附，(001)面相比于其他表面，对残余气体分子有更好的抑制作用，所生成钝化层能提高EBCMOS器件电子倍增层的电荷收集效率，对研制寿命长而稳定的EBCMOS器件具有理论指导意义。
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基于新电极的太赫兹光电导天线设计

潘武, 谭明森, 朱子恒, 胡圣健

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Abstract:

本文提出了分别采用凹形电极和新叉指形电极的两种光电导天线,其电极产生的静电场电场强度是中间小而周围大,而激光光斑的光强是中间大而周围小,因此提高了衬底的抗击穿能力和光电流。相比于采用传统带状线电极的光电导天线,采用凹形电极的光电导天线产生的光电流提升了62%；相比于采用传统叉指形电极的光电导天线,采用新叉指形电极的光电导天线产生的光电流提升了41%。所设计的两种光电导天线都具有结构简单、便于加工且易与其它提高辐射功率的技术相结合的优点,其在成像、生物传感、通信领域和光电探测有着重要的潜在应用价值。
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TSV三维封装缺陷激光主动检测分类与量化

聂磊, 刘江林, 张鸣, 骆仁星

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Abstract:

随着三维集成技术的不断发展，硅通孔(Through Silicon Via，TSV)三维封装因其独特工艺而受到广泛关注，其缺陷的检测问题也不容忽视。为对TSV三维封装内部缺陷进行分类与量化，提出一种针对TSV三维封装内部缺陷的激光主动激励分类与量化方法。以激光为主动热源，激发TSV内部缺陷，通过理论与仿真分析，掌握缺陷特征在主动激励下的温度分布表现规律；构建卷积神经网络对缺陷样本信息进行训练，实现内部缺陷的分类识别与量化。试验表明，该方法能在不损坏样品的前提下有效对内部缺陷进行识别分类及量化，准确率可达95.56%。
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3200V 双P阱终端VDMOS击穿特性仿真研究

李尧, 王爱玲, 王奋强, 蓝俊, 牛瑞霞, 张鹏杰, 张栩莹, 吴回州, 刘良朋

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Abstract:

基于场限环终端技术理论,提出了一种具有双P阱结构的垂直双扩散金属氧化物半导体场效应晶体管(VDMOS)。通过数值模拟软件分别仿真了P阱各项参数和漂移区掺杂浓度与击穿电压的关系,提取器件击穿时的表面电场并分析其击穿机理。研究结果表明,当漂移区掺杂浓度一定时,击穿电压随P阱数量和结深的增大而增大,随P阱掺杂浓度的增大而先增大后减小；当P阱参数一定时,击穿电压随漂移区掺杂浓度的增大而先增大后减小。经优化器件各项参数,击穿电压(VB)达到3200 V,与传统平面栅型VDMOS相比提升了305%,终端有效长度仅为26 μm,表面电场最大值为1.21×106^V/cm,且分布相对均匀,终端稳定性和可靠性高。
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基于CVMD和DBO-SVM的光纤周界安防信号识别方法

尚秋峰, 樊小凯

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Abstract:

为降低光纤周界安防信号中噪声对分类结果的影响，提升信号分类的准确率和运行效率，本文提出一种融合了相关变分模态分解(Correlation Variational Mode Decomposition，CVMD)、蜣螂算法(Dung Beetle Optimizer, DBO)和支持向量机(Support Vector Machine, SVM)的分类方法。利用CVMD去除原始信号中的噪声分量，并提取去噪后信号的能量、能量熵和峭度作为特征向量。采用DBO算法优化SVM，得到最佳惩罚因子和核函数参数，并构建DBO-SVM分类模型。搭建了基于相位敏感光时域反射(Φ-OTDR)技术的周界安防系统，采集了攀爬、敲击、踩踏和无入侵四类信号。实验结果表明，CVMD-DBO-SVM的分类准确率相比CVMD-PSO-SVM和CVMD-GA-SVM更高，达到了98.75%，同时运行时间更短，综合性能最优。
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结合可逆网络的超高分辨率图像的风格迁移

林真, 郑茜颖

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Abstract:

针对处理超高分辨率图像时面临的内存成本问题和风格迁移过程中过度风格化的问题,提出了一种结合可逆网络的超高分辨率图像的风格迁移方法,能够以较小的内存成本实现任意尺寸图像的风格迁移。所提算法采用可逆的Glow模块作为基本单元构建可逆神经网络模块,通过将图像划分成小块的方式避免超高分辨率图像引起的内存问题。为了更好地提取输入图像特征以及确保不同块之间的风格一致性,在风格迁移模块使用引入通道注意力机制的残差模块和缩略图实例化归一化模块(TIN)。实验结果表明,相较于当前通用的各种神经风格迁移网络,所提算法不仅能够避免图像在编码和解码过程中的信息丢失问题,而且以更低的内存成本实现了相当的风格迁移性能。
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基于P型高阻硅衬底的背照CCD图像传感器

杨洪, 刘昌举, 李金, 吴雪飞, 谷顺虎

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Abstract:

设计并研制了一款基于P型高阻硅衬底的背照CCD图像传感器，器件有效阵列规模为6144×256元，像素尺寸为15μm×15μm，器件采用了非光敏区大面积P阱设计，改善了基于P型高阻硅衬底CCD放大器特性，器件放大器线性工作区从优化前16.0V～16.5V扩展至10.0V～14.0V，直流增益从优化前0.50提升至0.85；器件采用了可见、近红外波段背照减反射膜设计，器件在400nm～750nm波长范围内平均量子效率优于85%，在900nm近红外波长量子效率可至43%；器件采用了非推结复合能量硼注入工艺设计，器件在复合光照下MTF优于0.40。
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光电半导体材料辐照诱发微观缺陷的演化特性研究

王兴鸿, 王祖军, 蔡星会, 尹利元, 唐宁, 晏石兴, 李传洲

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Abstract:

基于分子动力学计算方法,运用LAMMPS程序模拟了Si、GaAs、3C-SiC三种半导体材料中辐照引起的级联碰撞过程,并分析了晶体内微观缺陷的演化特性。模拟结果表明,级联碰撞会在晶体内部形成类似离位峰的结构,大多数空位缺陷聚集在损伤区域内部,而损伤区域外围分布的主要是间隙缺陷。通过对三种材料进行缺陷簇分析,发现Si中缺陷簇数量明显多于GaAs,缺陷簇最大尺寸达到了17个原子。此外,三种材料中的Frenkel对的数量变化过程大致相同,均呈现“上升,下降,稳定”的趋势,但3C-SiC中的缺陷数量要远小于Si和GaAs,表明3C-SiC具有更好的辐射抗性,其晶体结构在受到辐照后仍能保持相对稳定。
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复杂混合尾流气泡场的激光探测特性研究

宗思光, 段子科, 张鑫, 梁善永

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Abstract:

在实际舰船尾流激光探测过程中,激光探测系统与目标气泡层之间会存在杂质(气泡群、悬浮粒子),导致气泡回波信号信噪比降低。为了提高实际舰船尾流探测的信噪比,采用蒙特卡洛方法,仿真模拟了不同气泡层特性遮挡的情况,通过改变遮挡气泡层的厚度、数密度来探究其对目标气泡回波特性的影响,仿真得到：当遮挡气泡层存在时,回波信号会明显降低,且降低趋势会随着遮挡气泡层厚度和数密度的增加而更为剧烈。搭建了实验室条件下的模拟舰船尾流激光探测系统,对不同气泡层特性遮挡的情况进行了验证,得到了遮挡效应会随着气泡层的厚度,数密度增大而不断变强的变化规律。对测试数据进行归一化处理,实现了仿真与实验的相互验证,可为舰船尾流激光探测工程化提供支撑。
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面向白盒交换机的软件定义网络切片测试平台及验证

夏炳森, 唐元春

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Abstract:

随着电力行业的高速发展,人们对电力有着更多的需求,一些重要的科研项目也在朝电力方向不断深入,但当前的电力物联网缺乏由白盒交换机搭建的SDN切片测试平台。因此,本文提出了面向白盒交换机的软件定义网络切片测试平台,首先,设计了一种融合数字孪生(DT)、AI智慧内生的SDN切片平台架构；其次,通过对白盒交换机、链路数据的统一表征,构建了孪生网元本体模型、链路本体模型和与物理网络一致性描述的孪生网络模型,分析了AI内生的SDN切片生命周期；最后,给出了SDN切片架构下的虚拟网络功能(VNF)部署案例,并详细说明了AI内生优化框架和具体工作流程。实验结果表明面向白盒交换机的SDN切片测试平台实现了物理网络的拓扑可视化与流量全息,降低了网络的时延和带宽开销；且相较于非数字孪生AI算法,数字孪生深度确定性策略梯度(DT-DDPG)算法在增强型移动带宽(eMBB)场景下的时延和带宽消耗分别降低了46%和37%。
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基于深度强化学习的5G电力虚拟专用光网络切片时延优化算法研究

张导, 秦骁, 周之楠, 邹喆旻, 钟淘淘, 唐伦

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Abstract:

考虑到5G电力虚拟专用光网络切片中业务端到端时延较大，以及仿真中网元状态同步时延较大导致仿真策略不准确的问题，提出一种基于深度强化学习的5G电力虚拟专用光网络切片中时延优化算法。首先建立5G电力虚拟专用光网络切片系统模型，该模型包括一个用于网元状态更新的同步节点和其余业务节点，其中同步节点通过专用特种光纤与软件定义网络控制器直接连接。在此基础上，在保证业务服务质量的同时，提出一个最小化包括业务时延和网元同步时延的优化问题。由于该优化问题变量即有离散变量又有连续变量，因此分别使用离散和连续的深度强化学习算法求解。仿真结果表明，所提算法能够有效降低电力虚拟专用光网络切片网络时延，满足服务质量要求的同时有效保证仿真策略的实时性。
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带有前置EDFA卫星相干激光通信终端的信噪比分析

宋春奇, 杨静, 李文亮, 吉彬, 吕晓萌, 崔岩, 陈云鹏, 李涛

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Abstract:

卫星激光通信链路是实现卫星大规模星座组网的关键技术。相干激光链路灵敏度高、抗背景干扰、速率升级空间大,在星间激光链路中应用广泛。本文建立了带有前置EDFA卫星相干激光通信终端的信噪比分析模型,仿真分析了EDFA功率增益、EDFA噪声系数、本振光功率、信号光功率、光放后端光带宽、基带前端电带宽对终端输出信噪比的影响以及各种输出噪声功率占比的情况,得到了带有前置EDFA卫星相干激光通信终端的信噪比参数特性。本文结果可指导卫星相干激光通信终端设计。
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多尺度特征融合U-net的遥感影像黑臭水体智能检测

刘羿漩, 董兴鹏, 何胜文, 魏伶伶, 孙中平, 白爽, 李东浩

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Abstract:

针对目前遥感监管无法达到高精度、全方位和短周期的监管需求，尤其是在受损水体活动快速监管领域仍存在明显短板等问题。研究采用卫星遥感技术获取高分辨率遥感影像水体样本数据集，基于深度卷积神经网络从高分辨遥感影像中提取水体并进行黑臭水体智能监测，提出了一种改进U-Net的黑臭水体检测网络模型（Impaired Water Detection Network,IWDNet）。首先基于U-Net结构引入跳跃式多尺度特征融合，结合通道注意力机制、卷积注意力模块、通道与空间注意力机制生成不同多尺度特征融合注意力机制（Multi-scale Feature Fusion Attention Moudle,MFFAM）模块进行对比，并引入空洞卷积扩大网络感受野，最终实现黑臭水体的识别检测。实验证明：基于跳跃式多尺度融合与CBAM注意力机制的黑臭水体检测网络（MFFCBAM-IWNet）模型有效提升了识别精度，在高分辨遥感影像水体样本数据集上表现最佳，总体精度达98.56%，Kappa系数达0.9784，模型在广东省等地共计检测到30个疑似受损水体点位，其中疑似受损河渠27处，疑似受损湖塘3处，疑似黑臭水体水域总面积为8094m2,研究结果可为生态环境遥感智慧化监管提供数据支撑。
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基于相位调制等效展宽激光线宽的极低相噪光电振荡器

庾财斌, 张浩, 肖永川, 瞿鹏飞, 李波, 孙力军, 刘必晨

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Abstract:

光电振荡器是一种采用光电结合方式的新型微波频率源，其利用光学长时储能，可以实现极低相位噪声的信号输出。本文研究了光纤中散射噪声对光电振荡器相位噪声的影响，重点介绍了基于相位调制等效展宽激光线宽抑制布里渊散射噪声架构，通过理论公式推导以及实验验证，表明了上述架构可极大改善光电振荡器的相位噪声。实验中采用调制频率为50MHz、调制幅度为3.1的相位调制信号对激光线宽进行等效展宽，得到了在10GHz频率下为-157.3dBc/Hz@10kHz的极低相位噪声信号输出。
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基于半嵌入结构的超透镜共聚焦特性

肖功利, 陈佳宇, 杨宏艳, 赖子凡, 周嗣童, 李海鸥, 刘兴鹏, 陈赞辉

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Abstract:

本文设计了一种1:1比例的半嵌入全介质超透镜,能够实现不同窄波段的共聚焦特性。采用时域有限差分法对不同高度和晶格常数下纳米单元的相移进行了数值分析。基于惠更斯-菲涅耳原理,构建了1环(半径为7.7 μm)和3环(半径为13.5 μm)的超透镜,并对比分析了它们的聚焦特性。在3环设计下,当波长为600 nm、线偏振光时,超透镜的焦距离设计目标偏差约为2.2%,焦点半高全宽为1.1 μm,聚焦效率达到68.28%。此外,还对650~490 nm波段内的超透镜色散进行了分析,并得到了650~550 nm波段内100 nm带宽和550~490 nm波段内60 nm带宽的恒定共聚焦焦点,这是由于焦深的存在所导致的。所设计的超透镜结构具有偏振不敏感、亚衍射极限聚焦、变焦和窄波段共聚焦的特性,在超分辨率、光路复用、彩色成像等领域具有潜在的应用价值。
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基于片上微腔自反馈注入锁定的窄线宽激光器

白清松

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Abstract:

本文对半导体激光器外腔自反馈注入锁定进行了理论分析,研究了片上微腔的自反馈注入锁定对于DFB激光器输出线宽的影响,分析了决定锁定带宽及线宽压缩系数的关键参数。基于Q值为2.4×106^的片上Si3N4微腔的后向瑞利散射实现了DFB激光器的自反馈注入锁定,将其输出线宽由自由运转时的556.71kHz压窄到了92.28kHz,锁定带宽达到425 MHz。研究结果有助于理解半导体激光器自反馈注入锁定机理,并为实现窄线宽激光器提供了新的结构更简单、集成化潜力更高的方案。
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基于双十字结构的太赫兹传感器设计

马勇, 陈鑫, 徐应松, 盛宏远, 黎人溥, 陈前斌, 周幸叶, 陈沁

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Abstract:

设计了一种基于双十字结构的多谐振峰太赫兹超材料传感器。整体结构由表面金属图案、中间介质和底面金属板组成。基本单元的表面图案呈双十字交叉状,介质材料为聚酰亚胺(Polyimide)。仿真结果表明,所提出的结构具有5个不同的谐振吸收峰,吸收率均超过90%。前3个谐振峰分别对应单元结构内部不同区域形成的基本磁谐振,后2个谐振峰则来源于单元结构间的相互作用。当传感器表面覆盖15 μm厚度分析物时,该传感器各个谐振峰的灵敏度分别为72、137、234、353和252 GHz/RIU,且谐振峰偏移量与待测分析物折射率变化量呈较强的线性关系,具有优越的传感特性。此外,多峰传感器稳定性优于传统的单峰或双峰传感器,具有良好的抗干扰能力,有助于降低测量误差。本文所提出的这种高灵敏度多谐振峰传感器在微量分子检测领域具有广阔的应用前景。
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基于轴向应变误差修正的FBG形状重构算法

尚秋峰, 向方宇, 樊松

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Abstract:

针对轴向应变误差影响光纤布拉格光栅（FBG）形状传感器的重构精度问题，提出了一种基于轴向应变误差修正的形状重构算法。纤芯位置偏差是造成轴向应变误差的主要因素，为了获取光纤形状传感器的纤芯位置偏差，提出了三芯光纤形状传感器的误差理论模型。为了验证该模型的有效性，通过ANSYS Workbench对误差理论模型进行有限元建模仿真，将纤芯位置偏差和标定偏差代入误差理论模型，对存在位置偏差的纤芯轴向应变数据进行修正，并与理想纤芯位置处的轴向应变数据进行对比，证明了该理论模型对存在误差的轴向应变数据具有良好的修正效果。为了计算每个检测点的纤芯位置偏差，根据提出的误差理论模型，提出了一种基于二分法逐次逼近的FBG形状传感器纤芯位置偏差计算方法。仿真结果表明，纤芯位置偏差修正前后重构曲线的最大位置误差从1.74mm改善为0.10mm。对于自封装的FBG形状传感器，使用纤芯位置偏差修正前后，重构空间曲线的最大位置误差从19.81mm减小到7.66mm。
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基于GWO-VMD-SVD的Φ-OTDR信号降噪方法

尚秋峰, 谷元宇

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Abstract:

针对Φ-OTDR系统采集的信号中包含大量随机噪声的问题,提出了一种基于灰狼优化算法的变分模态分解联合奇异值分解的新型降噪方法(GWO-VMD-SVD)。通过灰狼优化算法寻找VMD分解中最优的分解层数和二次惩罚因子,抑制了模态混叠现象；引入排列熵判定机制区分有用信号分量和噪声分量；将有用信号分量保留,同时对噪声分量使用SVD分解进行二次降噪,提取其中的有用信号；将两次降噪保留的有用信号进行重构,得到降噪后的信号。实验结果表明,该方法相对于VMD-PE和EEMD-CC,信噪比更高,能更有效的保留信号中的有用信息。
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ZnO 基异质结紫外探测器光电特性研究

张彩珍, 戴明娇, 闫升荣

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Abstract:

利用仿真软件对n-ZnO/p-SiC异质结紫外探测器建模,基于所建的模型,从外加偏压、ZnO载流子浓度和ZnO厚度等角度模拟分析n-ZnO/p-SiC异质结紫外探测器的光电特性,如电场分布、暗电流、光电流、响应度以及响应时间等,并与n-ZnO/p-Si异质结紫外探测器比较。结果表明:相比于n-ZnO/p-Si 异质结紫外探测器,n-ZnO/p-SiC异质结紫外探测器暗电流更低为10-15量级,比n-ZnO/p-Si异质结紫外探测器降低了一个数量级,光电流均为10-8量级,变化不大,n-ZnO/p-SiC响应度更高,最高可达0.41 A/W,且能够有效抑制n-ZnO/p-Si异质结紫外探测器对可见光的响应。以上仿真结果与实验测得的数据具有高度的一致性,仿真计算结果为后续进一步优化异质结紫外探测器的光电特性奠定了理论基础。
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1064nm低电压薄膜铌酸锂电光调制器

徐伟, 李志奇, 郭翠娟, 白晋军

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Abstract:

低半波电压电光调制器是实现大规模光电集成的关键。本文提出一种半波电压低于1.5V的薄膜铌酸锂Mach-Zehnder电光调制器，选用绝缘体上单晶薄膜铌酸锂材料作为设计基础，分析了直波导、多模干涉耦合器、弯曲波导和调制臂等结构对电光调制器的影响。结果表明，当调制臂长为3mm时，该薄膜铌酸锂电光调制器具有1.05V的低半波电压、0.319dB的低损耗和27dB的高消光比。同时，该调制器半波电压长度积为0.315V·cm，调制效率高，具有与CMOS技术兼容的半波电压，有利于大规模光电集成。
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高性能ZnSnO:Li/ZnSnO双有源层TFT电学性能的研究

高瑞妍, 郭亮, 王冲, 王超, 杨帆, 初学峰, 迟耀丹, 杨小天

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Abstract:

双有源层以迁移率高、开关比高、大面积均匀性强等优点成为了近些年研究热点,采用射频磁控溅射方法,制备了ZnSnO:Li/ZnSnO 薄膜晶体管并对其电学特性进行了测试,研究了具有双层结构的ZTO:Li/ZTO TFT提高迁移率下的原理机制。对比于ZTO TFT,该ZTO:Li/ZTO TFT表现出了良好的电学特性,场效应迁移为率13.98 cm²/Vs,亚阈值摆幅为0.84 V/dec,开关比为1.13×10⁹,通过XPS对薄膜分析,发现ZTO层中掺入Li,引起薄膜中金属与氧键结合浓度增加,氧空位减少,因而其TFT的迁移率增大,开关比增大,亚阈值摆幅减小。这些优异的性能都与掺 Li的ZTO薄膜有关。
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基于WOA的FBG形状传感器铺设角度偏差自校正模型

尚秋峰, 刘峰

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Abstract:

FBG形状传感器的铺设角度偏差导致曲率和挠率测量误差,进而影响形状传感器的重构精度。针对该问题,本文提出一种基于鲸鱼优化算法(whale optimization algorithm, WOA)的FBG铺设角度偏差自校正模型。重构实验验证了本文方法的有效性,不同形状的远端重构误差分别从11.66mm和22.6mm降低为5.63mm和10.47mm,相对误差分别从2.56%和4.96%降低至1.21%和2.25%,相对误差从2.56%和4.96%降低至0.95%和2.06%。
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基于频率选择表面的三通带太赫兹滤波器的设计与分析

潘武, 胡圣健, 朱子恒, 谭明森

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Abstract:

目前三通带太赫兹滤波器存在通带带宽差异大的问题。为了提高太赫兹滤波器三通带的带宽均匀性,设计了一款基于频率选择表面的三通带太赫兹滤波器,其结构由三个嵌套式“十”字环金属贴片、“十”字金属贴片和聚酰亚胺衬底三层结构组成。当太赫兹波垂直入射到滤波器表面时,在0.1~0.862 THz范围内形成三个滤波通带,各通带的峰值透射系数约为0.9,具有较好的通带性能,并且通带之间的传输零点的透射系数都在0.07以下,带外抑制良好。各通带的3dB带宽的最大通带比约1.29,10dB带宽的最大通带比约1.13,具有较好通带均匀性。三个工作通带的矩形系数均大于1.7,通带边沿陡峭,频率选择性良好。该滤波器具有透射系数高、带宽差异小、结构简单和易于加工等特点,其在太赫兹的多信道通信领域具有广阔的应用前景。
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基于GSR-YOLOv7的探地雷达回波图像识别的研究

钟运杰, 李康, 莫思特, 李碧雄

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Abstract:

针对探地雷达回波图像特征不突出，工作人员现场解译时间长，准确率不高的问题，提出一种基于YOLOv7改进的回波图像识别方法GSR-YOLOv7。首先使用GhostConv替换YOLOv7卷积层的卷积核减小参数量；引入SimAM注意力机制提高特征学习能力；并通过对感受野模块RFB卷积核的复用，增大感受野；同时引入改进EIoU损失函数提高模型分类能力和回归精度。基于道路回波图像数据集的实验结果表明，改进后的模型MAP50达到了97.57%，MAP50:95达到了73.13%，较YOLOv7分别提高2.13%和8.46%，模型大小减小了35%。本研究提出的GSR-YOLOv7模型对于回波目标的检测效果较好，能适用于移动端系统，对于体积小、算力低的平台具有较大应用价值。
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基于同质区分割的非线性端元提取算法

王俊佟, 杨华东

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Abstract:

端元提取是高光谱遥感图像混合像元分解的关键步骤。传统端元提取算法忽略了高光谱图像中地物空间分布相关性与非线性结构，制约了端元提取算法的精度。针对高光谱图像的空间关系与非线性结构，提出一种基于同质区分割的非线性端元提取算法。使用超像素分割方法将图像分割为若干同质区，利用流形学习构造高光谱图像数据的非线性结构，最后在同质区内提取端元并利用聚类方法优选端元。模拟和真实图像数据实验表明，本文算法能够保证高光谱数据的非线性结构，端元提取结果优于其他传统线性端元提取方法，在低信噪比的情况下，可以保持较好的端元提取结果。
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基于介质片加载实现MIMO介质谐振器天线解耦

余景东, 靳钊, 容瑜, 吴飞

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Abstract:

提出了一种通过在介质谐振器(DR, Dielectric Resonator)上表面侧边加载介质片(DS, Dielectric Sheet)来实现1×2 MIMO 介质谐振器天线(DRA, Dielectric Resonator Antenna)解耦的简单的新方法。1×2 MIMO DRA采用双层介质基板结构以优化阻抗匹配特性和辐射特性,两DR的边到边间距为0,天线工作在毫米波频段。所加载的DS使得DR内的场重新分布并向DS加载区域以及DS内集中,从而减弱耦合到另一DR单元的场强以实现解耦效果。基于ANSYS HFSS 的仿真结果表明天线的-10 dB阻抗匹配带宽为25.6%(22.75 ~ 29.43 GHz),带内最大实现了30 dB的隔离度的增强。
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重参数化大核卷积的光学黑色素瘤图像检测算法

苏炅, 曾志高, 刘强, 易胜秋, 文志强, 袁鑫攀

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Abstract:

针对皮肤镜采集的光学黑色素瘤图像,由于其背景信息复杂,干扰信息过多,导致检测精度较低,出现误检、漏检等问题。因此提出一种重参数化大核卷积的光学黑色素瘤图像检测算法。首先,在主干部分设计一种融合大核卷积与C3的新模块C3_RepLK,增大模型的感受野,提取更多的有效信息。其次,引入感受野模块RFB,融合不同尺度的特征信息,减少错检问题。颈部网络中采用混合密集稀疏卷积GSConv和轻量化上采样算子CARAFE,使得网络能够捕捉到丰富的上下文信息,抑制漏检问题。最后,在算法中融入二阶通道注意力模块SOCA,加强特征之间的关联性,关注更有用的特征。实验表明,所提检测算法较原YOLOv5算法,所有类别平均精度从85.0%提升至89.4%,证明了所提出的算法对于检测黑色素瘤的有效性。
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基于射频响应互补的光子辅助瞬时测频

李悰, 田朝辉, 韩喆

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Abstract:

瞬时测频（IFM）是现代电子战中的一项重要技术。基于光子辅助的IFM技术具有大带宽、低损耗、小尺寸、轻重量和抗电磁干扰等优势，可克服传统电子学方法的瓶颈，因此备受青睐。该文在已有研究基础上，给出了另一种测频误差更小的光子辅助瞬时测频方法，通过搭建具有射频功率响应互补特性的光链路，实现了对0.5 GHz~18.5 GHz信号的频率测量。研究表明，链路的信号增益实测结果与理论吻合，据此构造的幅度比较函数随频率变化更加剧烈，非常有利于实现准确的频率测量，获得了优于30 MHz的测量精度。而且，该方法较为简单，只需少量的常规器件即可实现，抗环境变化能力也得到提升。通过更换高频的调制器和光电探测器，可实现对更高波段信号的频率测量。
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基于改进生成对抗网络的红外图像增强算法

吴国瑞, 王峰, 周平华, 马晨, 赵伟, 康智强

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Abstract:

针对红外图像细节分辨率不高、目标边缘模糊而导致目标识别率低，虚警率高等问题，提出一种有监督的生成对抗网络结合胶囊网络的图像增强方法，以提高图像清晰度。首先，在生成器中，将Unet与全局上下文模块相结合，捕获丰富上下文信息，提高图像细节特征；在鉴别器中，将胶囊网络与Res2net结合，提取图像特征和结构，提高细节提取能力，增强生成对抗的模仿能力。实验表明，该方法能够根据图像内容，对图像所需区域进行细节重点增强，从而极大程度提高图像分辨率和视觉效果。
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Sm3+离子激活Y2MgTiO6橙红色荧光粉的制备及发光性质研究

蒋小康, 高峰, 尹红梅, 周恒为

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Abstract:

采用溶胶-凝胶法合成了一系列橙红色发光的Y2-2xMgTiO6: 2xSm3+( YMT: 2xSm3+, 0≤ x ≤0.11)荧光粉。通过粉末X射线衍射仪(XRD)、扫描电子显微镜 (SEM)、光致发光激发和发射光谱对样品进行了表征和分析。XRD表明所制备的YMT: Sm3+样品为纯相，无任何杂质。SEM图像显示荧光粉颗粒尺寸为2-3 μm左右，分散性较好无明显团聚。在407nm的近紫外光激发下，YMT: Sm3+荧光粉的发射光谱在500-700 nm波长范围内存在三个显著的发射峰，分别是603 nm（4G5/2→6H7/2）和650 nm（4G5/2→6H9/2）处较强的红光，以及566 nm（4G5/2→6H5/2）处较弱的绿光。Sm3+离子的最佳掺杂浓度为5 mol%，理论计算出Sm3+离子的临界转移距离为1.619 nm。当Sm3+浓度超过5 mol%时，出现明显的浓度淬灭效应，该效应归因于Sm3+离子之间电四极子-电四极子（q-q）相互作用。YMT: Sm3+荧光粉的CIE色度坐标位于橙红光区域，说明该样品是一种具有潜在应用价值的白光LEDs用红色荧光粉。
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基于多模态的车辆行人检测技术研究

裘一鸣, 李范鸣

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Abstract:

针对单一传感器在复杂路况以及恶劣天气情况下车辆行人检测效果不佳的问题,本文搭建了一套可见光、可见光偏振、短波红外、长波红外多模态数据采集系统,构建一个多模态数据集；提出了一种多模态车辆行人检测算法。首先,提出了一种基于改进型SIFT特征点的多尺度部分强度不变特征的异源图像配准算法；然后,提出基于YOLOv5多模态数据目标检测网络。最终实现了平均精度在日间数据集1.0%的提升,日间夜间混合数据集10.9%的提升。
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基于改进YOLOv5的荧光图像细胞智能检测研究

谭鑫平, 高志辉, 韩航迪, 廖广兰, 刘智勇

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Abstract:

为解决人工对FISH(Fluorescence In Situ Hybridization, 荧光原位杂交)荧光图像进行结果判读存在的效率低、劳动强度大等问题,针对FISH荧光图像细胞智能检测提出一种融合空域图像增强的改进YOLOv5算法。算法在原始YOLOv5神经网络模型基础上,加入了空域图像增强模块,并选择了模块最佳增强系数,扩大了模型对荧光图像的对比度适应范围,提高了模型的特征提取能力和细胞检测准确率。实验结果显示,改进YOLOv5模型的mAP(Mean Average Precision, 平均精度均值)为0.983,达到了比原始模型更优的训练效果和收敛速度,并且,改进YOLOv5模型的细胞识别率达到91.65%,比原始YOLOv5模型提升了9.19%。将细胞智能检测算法嵌入自主开发的荧光图像智能检测软件,结合荧光点检测算法,可给出有效判读结果。
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基于原模图的8环QC-LDPC码构造方法

袁建国, 王姿现, 张育宁

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Abstract:

针对当前准循环低密度奇偶校验(Quasi-Cyclic Low-Density Parity-Check, QC-LDPC)码存在短环及纠错性能不够好的问题,基于原模图提出一种新颖的QC-LDPC码构造方法。该方法选择码长码率可灵活调整的原模图作为基矩阵,再结合具有特殊性质的卢卡斯数列和等差数列,通过原模图的低译码门限和数列的特殊性质,构造校验矩阵环长至少为8,且所需存储空间少,易于硬件实现。仿真结果表明：该方法构造的PLA-QC-LDPC(2400,1200)码与同等码长码率中基于卢卡斯数列和最大公约数(Greatest Common Divisor, GCD)序列的可快速编码的非规则LG-QC-LDPC码、基于素数和乘法表构造的PM-QC-LDPC码以及基于原模图和消除基本陷阱集的非规则PL-QC-LDPC码相比,净编码增益均有一定程度的提高。
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高g值压阻式加速度计设计与仿真

李永伟, 郭晋秦, 乔俊福, 李峰, 乔志敏, 张烨, 芦婧, 张健, 闫莎莎

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Abstract:

本文研究了一种具有高灵敏度、小尺寸的四端梁结构的压阻式加速度计。利用有限元软件对不同悬臂梁、质量块尺寸的结构建立模型,并对该结构进行了灵敏度与应力分析、模态分析、动态响应等分析。仿真研究结果表明,在50000g量程内,传感器轴向灵敏度达到7.40 μV/g,横向灵敏度0.33%,线性度为0.06%,响应时间20.3 μs,固有频率111.2 kHz。抗冲击性能能达到334000g,可以满足高g值环境下的测试需求,同时该研究为研制高性能传感器提供了一种准确且高效的仿真方法。
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三种状态蒽的三重态吸收性质研究

周庆, 陈昕昕, 谢俊涵, 张力, 孙静, 王中阳

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Abstract:

利用瞬态吸收光谱技术研究蒽在甲苯溶液和PMMA薄膜及晶体的瞬态吸收过程,发现激发波长375 nm处的吸收度为0.7时,溶液中蒽的三重态最大吸收信号强度为其在PMMA中的5倍,而在高吸收度的晶体中,三重态吸收较低。通过建立模型分析,PMMA中的蒽分子存在光场诱导下偶极矩的宏观统计极化,导致宏观极化偶极矩的降低,而处于甲苯溶液中的蒽分子则易被光场所极化,产生较大的极化偶极矩,这是引起三重态吸收信号差异的原因。晶体状态下,S1能级发生分裂,低于T2能级,S1–T1能量差较大,系间窜越不有效,抑制了三重态吸收。以上结果解释了蒽分子在不同状态下三重态最大吸收信号差异。
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基于改进粒子群算法的室内可见光定位研究

加安, 顾偲雯, 张思琦

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Abstract:

为了提高现行室内可见光定位系统定位精度，提出考虑噪声干扰的动态惯性权重及认知因素的改进型粒子群算法。首先，将决定定位精度的欧式距离转换为目标函数最小值优化问题；其次，利用惯性权重动态赋值，增强粒子群算法初期的全局搜索能力和后期的局部搜索能力；然后，利用正弦函数使得个体认知因素值非线性地减小、利用余弦函数使得群体认知因素值线性地增加，进一步提升定位精度；最后，通过仿真与实验测试对提出的定位算法进行了验证。结果表明，仿真测试时，在两种定位模型中，0、0.5、1、1.5m四个高度平面的空间定位平均误差分别为0.65cm、0.54cm；实验测试时，在搭建的室内空间中的平均定位误差分别为2.67cm、1.81cm。
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机载激光通信链路的传输信道及性能分析

秦杰

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Abstract:

对于机载激光通信的传输信道，分析了大气信道中的衰减、光强闪烁、光束漂移及气动光学效应等复合效应，并推导了接收光束尺寸、链路中断概率和误码率等传输性能。仿真分析表明：一方面，接收光束尺寸受光束漂移及气动光学效应的影响而增大，且在低空条件下的光束尺寸主要受到大气湍流的影响而导致其大于高空条件；另一方面，长距离的机载激光通信链路需考虑光束漂移的影响，并可通过优化发射光束大小进行抑制。
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多光谱TDI-CMOS图像传感器读出电路设计

刘戈扬, 刘昌举, 翟江皞, 李明, 徐江涛, 王小东, 任思伟

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Abstract:

针对3D集成式多光谱TDI-CMOS图像传感器的数字化处理和高速读出需求,为了解决与TDICCD探测器的整体布局、物理尺寸和接口的匹配性和一致性问题,研制了适用于五谱段TDICCD的CMOS读出电路芯片。该读出电路芯片创新地设计了一种使用多相位ADC时钟、支持相关多次采样的新型列级单斜ADC电路结构,实现了TDICCD信号的数字化和高速输出,有效提升了探测器的动态范围和噪声指标。流片测试结果表明:读出电路芯片的功能正常,集成式TDICCD的成像效果良好,新型列级ADC工作正常,读出电路以最小9.5us的行周期输出14bit数据,相关多次采样具备降低输出信号噪声的作用,实现了TDICCD信号的高精度数字化处理和高速输出,满足3D集成式TDI-CMOS图像传感器的研制要求。
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基于高效棱镜耦合的氟化镁微腔孤子光频梳产生

孙伟平, 戴键, 李鑫敏, 候迎港, 张天, 徐坤

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Abstract:

微腔孤子光频梳在相干光通信、光学频率合成、激光雷达、微波光子学和量子光学等领域有着广阔的应用前景，高效棱镜耦合是晶体微腔孤子光频梳集成应用及系统封装的必然技术途径。本文研制开发了耦合效率和有载值分别达和的氟化镁微腔-棱镜耦合系统，并且基于该高效棱镜耦合系统实现了氟化镁微腔孤子光频梳和低相噪微波信号产生，拍频信号相位噪声水平约为，极大推动了低相噪微型光电振荡器的实际应用发展。
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WO3/SnO2复合薄膜的制备及光电性能

刘硕, 周龙杰, 王贺, 王航, 李晶晶, 黄金亮

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Abstract:

采用水热法和电化学沉积法，成功制备了包覆有SnO2纳米颗粒的WO3纳米棒阵列薄膜，退火处理后形成WO3/SnO2异质结复合薄膜。通过改变SnO2的沉积时间得到了复合薄膜的最佳制备条件。采用XRD、FESEM对WO3/SnO2复合薄膜的物相和形貌进行了分析，通过电化学工作站对WO3/SnO2复合薄膜的光电性能进行了研究，结果表明，电沉积时间为120s时，WO3/SnO2复合薄膜具有最小的阻抗，且在0.6V的偏压下光电流密度为0.46mA/cm2，相比于单一WO3纳米棒薄膜，表现出更好的光电化学性能。
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雪崩光电探测器的击穿效应模型分析

李冲, 杨帅, 刘玥雯, 徐港, 关锴, 李占杰, 李巍泽, 刘云飞

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Abstract:

本文基于CMOS工艺制备了空穴触发的Si雪崩探测器（APD），基于不同工作温度下器件的击穿特性，建立空穴触发的雪崩器件的击穿效应模型。基于雪崩击穿模型和击穿电压测试结果，拟合曲线得到击穿电场与温度的关系参数（dE/dT），器件在250K-320K时，击穿电压与温度是正温度系数，器件发生雪崩击穿为主，dV/dT=23.3mV/K，其值是由倍增区宽度以及载流子碰撞电离系数决定的。在50K-140K工作温度下，击穿电压是负温度系数，器件发生隧道击穿，dV/dT=-58.2mV/K，其值主要受雪崩区电场的空间延伸和峰值电场两方面因素的影响。
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基于三维激光点云的隧道电缆敷设质量参数自动检测方法

郑维刚, 赵振威, 唐红, 张忠瑞, 杨鑫, 苗腾, 许童羽

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Abstract:

电力电缆敷设不规范是导致绝缘故障的主要原因，影响电缆的安全运行。当前电缆敷设质量检测多采用人工接触式测量，主观性强、精度低，容易对敷设区域造成二次损伤。为解决该问题，本研究提出一种基于点云的隧道电缆敷设质量参数自动检测方法。首先在电缆敷设施工位置获取隧道电缆点云数据；之后基于隧道的结构特征分割出电缆点云；最后，基于颜色和形态特征从电缆点云中分割出敷设区域并自动测量敷设质量参数。本研究提出的电缆和敷设区域点云分割算法的平均精确度、召回率、F1分数均大于0.92，自动测量的4个敷设质量参数平均绝对误差均小于0.35mm。试验表明，本研究方法可以准确定位电缆敷设区域，并对敷设质量参数进行自动精准测量。
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基于激基复合物型双母体磷光有机电致发光器件研制

许万里, 蒋欣言, 陈煌煌, 吴志军

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Abstract:

利用电子给体材料mTPA-PPI和电子受体材料PO-T2T,实现了一种具有显著热活化延迟荧光特性的激基复合物,通过时间分辨谱技术,探明了mTPA-PPI:PO-T2T间激子的反系间窜越(Reverse Intersystem Crossing,RISC)、瞬时荧光、延迟荧光等激子动力学过程；研制了基于mTPA-PPI:PO-T2T双母体的高性能磷光OLED器件,通过高效的反系间窜越过程,提升了三线态激子的利用率,有效提高了器件效率,缓解了高电流密度下的效率滚降。基于激基复合物双母体红光磷光器件的最大电流效率、功率效率、外部量子效率分别为20.3 cd/A、18.6 lm/W、11.54 %,是单母体器件的1.4、1.2、1.5倍,此外,双母体器件的最高亮度高达25410 cd/m₂^,是单母体器件最高亮度的3.9倍。
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基于广义短路比约束的光伏最大准入容量优化

张晓雨, 王英, 吴卓娟

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Abstract:

光伏容量的增加会导致系统出现小干扰稳定问题,广义短路比指标可用于刻画多光伏馈入系统的小干扰稳定性,基于此,本文提出了在广义短路比约束的条件下,多光伏馈入交流网络中任意节点的最大准入容量优化方法。首先建立多光伏馈入系统的小干扰稳定性分析模型；其次,以未降阶拓展阻抗矩阵的形式表达广义短路比,考虑光伏接入网络中任意节点的情况,建立基于广义短路比约束的光伏最大准入容量优化模型,并采用改进的粒子群算法进行模型的求解。最后,通过仿真验证了该方法的正确性。
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Alq基有机发光二极管中Liq的“n型掺杂”机理研究

吴有智, 苏江森, 邹文静, 张材荣

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Abstract:

通过将Liq(8-hydroxyquinolinato-lithium)掺入电子传输层Alq(tris(8-hydroxyquinolinato)aluminum)中,制备了具有不同结构的仅传输电子的单载流子器件。实验结果表明,掺杂器件的电性能劣于含Liq/Al复合阴极的非掺杂器件,优于含Al阴极的非掺杂器件,这表明掺入Alq的Liq没有产生明显的“n型掺杂”效应,其具有双重作用：掺杂后分散在Alq/Al阴极界面上的Liq以电子注入层的形式出现,通过增强电子注入来提高器件电流；掺杂后存在于Alq体相中的Liq由于自身的导电性差,对电子传输具有不利影响,从而降低了器件的电流。在电致发光器件的测试中,Liq的掺杂表现出类似的现象,掺入Liq的器件性能介于非掺杂具有Liq/Al阴极和Al阴极结构器件之间,三种器件的最大电流效率分别为3.96、4.27和2.27cd/A,并且在吸收光谱和光致发光光谱中观察不到电荷转移的发生。
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基于高斯滤波和AKAZE-LATCH的图像匹配算法

谷学静, 杨宝上, 刘秋月

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Abstract:

针对图像匹配中AKAZE(accelerated-KAZE)算法匹配精度较低以及计算复杂等问题,提出了一种基于高斯滤波和AKAZE-LATCH算法相融合的图像匹配算法。首先,对输入图像进行高斯滤波预处理,去除高斯噪声等连续性噪声,并且保留图像的边缘信息。然后通过LATCH(Learned Arrangements of Three Patch Codes)算法为AKAZE算法构建高效的二进制描述子,再通过KNN(K Nearest Neighbors)算法得到对应的匹配对。最后结合USAC(UniversalRANSAC)去除误匹配对方法进行再次筛选,得到最终的匹配结果。经实验对比,本文算法相较于AKAZE算法匹配精度更高,具有良好的鲁棒性和可靠性,可用于多数复杂场景下的图像匹配。
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恒加试验下基于BRM的LED照明灯的三参数Weibull分布的参数估计

徐晓岭, 顾蓓青, 王蓉华

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Abstract:

三参数Weibull分布拟合LED照明灯寿命的优势较为明显,但要得到三参数Weibull分布参数较为精确的点估计并不是件容易的事。目前常用的参数估计方法诸如有极大似然法、矩估计法、Bayes估计法等,由于其计算的方程复杂,造成软件编程很麻烦,不易掌握,而且也不一定能得到参数估计。鉴于此,本文针对恒加试验提出一种简便的求三参数Weibull分布参数估计的方法,该方法不涉及超越方程的求解问题,软件编程相当简单,且统计思想清晰。通过LED照明灯恒加试验下的几个案例数据说明方法的应用,并与已有的方法做了对比分析,从中可以看到所提出的方法优势显著。
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基于纳米胺结构保护层的多波段高反射Ag基膜系制备

苏志, 何文彦, 魏铭, 王长军

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Abstract:

Ag基膜系具有在可见到近红外波段最高的反射率,但Ag的环境稳定性较差,易受腐蚀导致反射率降低。采用离子束辅助电子束蒸发沉积(IAD)方式制备了不同厚度比例的Ta2O5-SiO2纳米胺薄膜,计算出有效折射率和膜层残余应力,选用Ta2O5厚度占比为75%的纳米胺薄膜,进一步设计制备了纳米胺结构保护层Ag基膜系和常规两层式结构保护层Ag基膜系,实现了多波段高反射率目标,并且两种Ag基膜系的残余应力相近。在24h湿热实验后,纳米胺结构保护层Ag基膜系的反射率红移量小于常规两层式结构保护层Ag基膜系；在144h湿热实验后,纳米胺结构保护层Ag基膜系表面缺陷腐蚀程度小于常规两层式结构保护层Ag基膜系,结合FIB制样后TEM观察结果,表明纳米胺结构保护层具有更高的致密度,能够为Ag基膜系提供更优良的环境稳定性。
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瞬态光响应法测试中波碲镉汞器件少子寿命的新方法

黄宏, 桑茂盛, 王妮丽, 徐国庆, 许金通

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Abstract:

在测试中波碲镉汞光伏器件的瞬态响应时,当激光光斑照射器件表面位置距离光敏面较远时,器件表现为特殊的双峰脉冲响应现象,分析出现这种异常双脉冲现象的原因是由于光敏区内的少子漂移和光敏区外侧向收集的少子扩散有时间上的差异。通过对器件施加反向偏压,脉冲响应随反向偏压的增大由双峰变成单峰的实验结果,验证了少子侧向收集是导致器件形成双峰的主要原因。对第二个峰拟合得到P区的少数载流子寿命。将瞬态响应获得的少子寿命与该P型中波碲镉汞材料的理论计算和光电导衰退法得到的少子寿命相对比,发现三种方式得到的少子寿命随温度的变化趋势基本一致,这说明了可以通过瞬态光响应得到中波碲镉汞器件的少子寿命。
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基于应变模态振型和误差补偿的形状重构方法

尚秋峰, 张晓旭＊

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Abstract:

形状传感技术是近年来传感领域备受关注的新研究方向,具有广泛的应用前景。本文提出了基于应变模态振型和误差补偿的形状重构方法,通过测量物体部分位置点的应变数据,采用模态理论实现应变-位移转换,进而重构物体形状。本文以长宽高分别为1000mm、1000mm和0.5mm的钛合金板作为研究对象,通过ANSYS workbench18有限元仿真软件获取位移模态振型及应变模态振型,依据有限元仿真中位置点模态的相似性,采用K-means++聚类算法对应变测量点位置进行优化,在合金板上表面施加400N的力使其产生形变。本文算法的形状重构误差小于常规的均匀分布算法。采用径向基函数神经网络(Radial Basis Function Neural Network,RBFNN)对误差和重构位移数据集进行了训练,依据重构位移预测误差,其拟合误差不大于3.5%。
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基于超材料吸收器的非制冷微红外热探测器

王海国, 陈艺, 祝连庆, 魏向阳

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Abstract:

基于超材料的红外吸收器具有光谱范围广、响应快、灵敏度高等优点,在军事和生活中应用广泛。本文研究了一种叠层结构的超材料吸收器,该吸收器利用光学超材料的局域场增强效应,并结合热释电材料的温度敏感特性,可实现中红外波段的探测。在此基础上,设计了一种可在3~15 μm范围内调制峰值波长的超材料吸收器(覆盖大气窗口(8~14 μm)),其吸收率可达99.9%,带宽范围为0.2~1 μm。通过调节热探测器中的热分布,本文所研制的吸收器在与类似研究工作相比,温度提升了约21倍。通过多物理场模型,对吸收器与新型热释电材料(LiTaO3)耦合结构的电磁场特性和热学特性进行分析。结果表明,当探测器的阵列为5×5时,探测器稳态温度的变化量为0.311 K。本文所设计的超材料吸收器具有显著提高器件的热响应和稳定温度的优势,适用于大规模像元级非制冷中远红外波段的热成像与传感应用。
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基于φ-OTDR的分布式光纤声波传感系统性能改进研究

宋雪玲, 彭飞

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Abstract:

基于相敏光时域反射仪(φ-OTDR)的分布式光纤声波传感系统的关键性能之间相互制约，且存在衰落问题，这严重降低了系统的可靠性。为了满足复杂的工程现场环境对φ-OTDR的各性能指标的需求，提出基于自适应卡尔曼滤波(AKF)和频分复用(FDM)的高性能φ-OTDR，利用FDM提升系统的频响带宽，引入自适应卡尔曼滤波对线性响应于外界振动的相位状态的噪声统计特性进行实时估计和修正，抑制了衰落和串扰导致的相位失真问题。实验结果表明，改进后φ-OTDR系统的传感线性度被有效提升，系统本底噪声降低到-83.7 dB2/Hz，应变分辨率达到了0.28 pε/√Hz。
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导纳谱应用于铜铟镓硒中缺陷的能量分布

贾锐, 田小让

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Abstract:

该文通过导纳谱技术表征铜铟镓硒(CIGSe)太阳电池吸收层中缺陷的能量分布研究了退火前后铜铟镓硒(CIGSe)太阳电池退火后效率提高的机理。我们发现退火后铜铟镓硒(CIGSe)电池的暗电流下降了大约一个数量级，电池的理想因子也从2.16下降到1.85。在反向偏压下，退火前铜铟镓硒(CIGSe)太阳能电池的电容高于退火后太阳能电池的电容。通过对于电池的C-V特性作1/C2 vs. V线性拟合发现退火前铜铟镓硒电池吸收层中的自由载流子浓度高于退火后。我们通过1/C2 vs. V线性拟合后获得退火前电池的内建电场分别为0.52 V和0.64 V。通过导纳谱表征，退火后吸收层中缺陷的激活能降低，但是缺陷浓度几乎不变。缺陷激活能的降低意味着铜铟镓硒太阳能电池中缺陷的Shockley-Read-Hall (SRH)复合概率降低，因此退火后太阳能电池的开路电压和并联电阻都有一定的提升幅度。
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光电经纬仪伺服控制系统主电源设计

李欢利, 张兴亮

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Abstract:

为满足车载光电经纬仪对伺服控制系统控制精度、稳定性以及重量体积等方面的要求,首先针对伺服控制系统主电源开展了相关研究,主电源作为伺服控制系统的能量供给单元,其稳定性决定了伺服控制系统的稳定性,继而影响伺服控制系统的跟踪精度以及跟踪频率等指标；本文从电源设计要求、主电路、最大脉宽限制电路、PWM控制电路、电压电流检测电路以及电压反馈控制电路6个方面进行了阐述,同时依据此方法设计电源,得到的测试结果：电源输出为48V DC；输出功率为2400W；峰峰值为310mV；重量：13.8kg；体积：350*200*110 mm3；满足装备对电源的设计要求。
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Ag与p型GaP欧姆接触的表面特性分析

罗彩任, 汤英文, 赵世彬

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Abstract:

在p型GaP表面制作Ag电极，并利用退火环境令金属和半导体的接触界面产生良好的欧姆接触。并通过扫描电子显微镜（SEM）、俄歇电子能谱（AES）以及X射线光电子能谱（XPS）的表征分析与对比，来研究不同退火环境对欧姆接触表面特性的影响。结果表明：退火时间过短，获得能量自由移动的原子移动面积小，不利于提高样品表面致密性；退火温度过高，欧姆接触表面的晶粒又容易发生球聚现象，造成样品表面的粗糙程度加剧。另外，在退火过程中，发生的相互扩散、形成化合物和合金相以及氧化反应也会对欧姆接触表面特性产生影响。其中，氧化反应较其它反应更为剧烈，对比接触电阻率的影响更大。因此，适宜的退火环境和有效控制氧化反应是增强欧姆接触性能的关键。
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GaN基蓝光micro-LED的电致发光光谱、结温和载流子温度研究

李会, 贾先韬, 周玉刚, 张荣, 郑有炓

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Abstract:

结温及载流子温度作为影响LED发光效率的重要参数而广受关注。本论文研究了GaN基蓝光集成传感micro-LED的光致发光(EL)光谱、载流子温度等随结温的变化规律。通过内置集成传感单元的芯片设计实现了GaN基蓝光micro-LED在0.04-53.4 A/cm2^{电流密度下}结温和EL光谱的实时精确测量,并将正向电压法测量结温的低温端范围拓展至123 K。结果表明,低温下由于载流子泄漏、串联电阻的原因,结温与正向电压的线性斜率发生变化。对EL光谱使用高能侧斜率法计算得到不同电流密度下的载流子温度。发现载流子温度与结温在所研究的结温和电流密度范围内可以近似用二次方程拟合,并对载流子温度随结温和电流密度变化的规律进行了分析和解释。上述针对GaN基蓝光集成传感micro-LED的光电热特性的研究有利于未来提升器件性能。
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液相外延碲镉汞中砷离子注入与激活表征研究

卢致超, 林春, 王溪, 李珣, 孙权志

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Abstract:

As在HgCdTe材料中具有较小的扩散系数,可以形成较为稳定的结构,广泛应用于HgCdTe的p型掺杂。在p-on-n型碲镉汞红外探测器的制备中As掺杂是重要的制备方法。针对在制备过程中存在无法精确测量As激活率的问题,提出采用低温弱p型退火辅助霍尔测试的方法,获得了载流子浓度分布,从而通过与SIMS测试结果对比得到长、中波液相外延HgCdTe材料中As的激活率约为57.5±3%,并分析了退火等工艺对As掺杂后激活率的影响。
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GaAs衬底上等离子体增强原子层沉积GaN薄膜*

邱洪宇, 王馨颐, 段彰, 仇鹏, 刘恒, 朱晓丽, 田丰, 卫会云, 郑新和

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Abstract:

采用等离子体增强原子层沉积(PEALD)技术在斜切的砷化镓(GaAs)衬底上低温沉积了氮化镓(GaN)薄膜，对生长过程、表面机制以及界面特性等进行分析，得到GaN在215~270℃的温度窗口内GPC(growth-per-cycle)为0.82?/cycle，并从表面反应动力学和热力学方面对GPC的变化进行了分析。研究发现，生长的GaN薄膜为多晶，具有六方纤锌矿结构，且出现(103)结晶取向。在GaN/GaAs界面处观察到约1nm厚的非晶层，可能与生长前衬底表面活性位点的限制和前驱体的空间位阻效应有关。更为有意思的是，在沉积的GaN薄膜中，所有的N皆与Ga以Ga-N键结合生成GaN，但是存在少部分Ga形成了Ga-O键和Ga-Ga键。这种沉积时的成键方式，可能与GaN薄膜中存在的缺陷和杂质有关。
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基于有限差分的带间级联结构理论研究

王浩然, 李远, 马泽军, 朱申波, 李冠华, 刘雨, 俞金玲, 陈涌海

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Abstract:

利用前后向有限差分算法,本论文对锑化物带间级联激光器有源区结构InAs/GaSb/AlSb的电子态进行了理论计算与分析。研究了哈密顿量算符序、有效质量参数修正、内界面态对结构能态及波函数的影响。分析表明,导带有效质量参数取正值可以在两种算符序下有效抑制伪解产生,Burt-Foreman算符序下的跃迁能量更为合理。对于内界面采用缓变假设后,其跃迁能量计算值略高于陡变界面下的计算结果,二者的波函数在界面附近差异不明显。
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基于BAS-BP-Bagging模型的光纤陀螺温度补偿

王开, 仇海涛, 石海洋

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Abstract:

为提高光纤陀螺的输出精度,以天牛须搜索算法(BAS)优化后的BP神经网络模型为基学习器,采用Bagging并行集成学习算法建立了BAS-BP-Bagging温度补偿模型,并对某型号光纤陀螺进行了温度补偿实验。实验结果表明,在-40℃～+60℃温变环境下,该方法补偿后的光纤陀螺温度漂移相较于补偿前减小了近80%,相较于多项式补偿算法减小了55%,相较于BP神经网络补偿算法减小了30%左右。同时该模型在对新鲜样本的补偿过程中表现出了较为优越的泛化性能。
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星敏感器抗杂光的复合型背景估计星图处理算法

赵明程, 杨世洪, 吕升林, 金峥, 赵汝进

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Abstract:

星敏感器在太空作业时，易受到太阳光、月光和地气光等杂光的干扰，导致拍摄的星图灰度整体升高，背景均匀性较差，难以准确提取到星点坐标。针对上述问题并结合现有算法提出了一种复合型背景估计的杂光干扰下星图处理算法。首先，星点具有经点扩散成像后尺寸为直径3x3至7x7的特征，设计相应的背景估计模板，之后为提高算法鲁棒性，提高局部信息的利用率，再设计一个像素估计模板，两个估计模板同时计算后处理数据实现阈值分割，之后进行星点质心计算。通过试验证明该方法可以较好的抵抗杂光干扰，提高杂光背景下星点提取的精度。
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基于SWNT可饱和吸收体结合Sagnac滤波的调Q掺铒光纤激光器

郭国文, 何巍, 陈欣祎, 杨松岩, 李智翰

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Abstract:

提出并搭建了一种基于单壁碳纳米管可饱和吸收体结合Sagnac环的被动调Q掺铒光纤激光器,对其输出激光特性进行实验研究。采用光沉积法制备了单壁碳纳米管可饱和吸收体,透射率为75%。基于单壁碳纳米管的可饱和吸收特性,搭建调Q激光器,实现谐振腔Q值调节。将Sagnac环形滤波器插入光纤环形腔,Sagnac环结构产生的滤波效应可以对调Q脉冲实现精细度滤波。该激光器工作阈值为800 mW。当泵浦功率为830 mW时,激光器可实现稳定的1530.4 nm激光输出,输出功率为12.3 mW,重复频率为210.7 kHz,对应的脉冲周期为4.76 μs,脉冲宽度为2.19 μs,其最大脉冲能量为58.37 nJ。
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一种全速率线性25Gb/s时钟数据恢复电路

张书豪, 何进, 黄启俊, 常胜, 王豪

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Abstract:

针对光通信系统中对信号低抖动的要求,提出了一种高速时钟数据恢复电路(CDR)。CDR采用了混频器型线性鉴相器,避免了D触发器的时钟到输出延迟,在提升工作速率的同时取得了低抖动；CDR中还包括无参考时钟的鉴频环路,提升了捕获范围。为了高速应用,部分电路模块采用了电感峰化技术,有效提升了其带宽性能。该CDR电路在45 nm CMOS工艺下设计,仿真结果显示,CDR恢复出的时钟与数据的峰峰值抖动分别为2.19 ps和2.32 ps,时钟相位噪声-101.4 dBc/Hz,在1 V的电源电压下,功耗为50.28 mW。
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基于Zynq平台的图像目标检测系统

王利翔, 林珊玲, 林志贤, 郭太良

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Abstract:

针对图像目标检测任务中采用的深度学习网络复杂的计算和规模庞大的计算参数,导致基于ARM架构的嵌入式系统上,目标检测任务存在着高延时和处理速度慢的问题,本文提出并设计实现了一种新型完整嵌入式道路车辆检测方案。该方案在基于YOLOv3-Tiny的特征提取网络中采用结构重参数化的方法提升模型检测精度,并通过Vitis-AI在Zynq嵌入式平台上部署DPUCZDX8G架构的加速核对卷积神经网络的并行加速,最后将改进的YOLOv3-Tiny网络模型经过量化、编译,以动态链接库的方式部署。实验结果表明,在VOC2007上测试最终实现均值平均精度(MAP)为0.597,实时处理速度为27.7FPS,同时帧率功耗比为1.49,适合边缘计算设备的低功耗要求。
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基于FPGA的激光多普勒微振动检测及信号处理方法

蒲玲, 王华闯, 赵彬

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Abstract:

为实现微弱振动信号的实时、高精度解调,提出基于现场可编程逻辑门阵列(FPGA)的激光多普勒微弱振动检测及信号处理方法。采用全光纤结构的光学系统,振动信号处理系统则以FPGA为核心设计。改进相位解缠模块,在增大振动的测量范围同时,使其能适用于简谐振动与复杂振动。通过模拟振动实验验证了改进后相位解缠模块,且当振幅在80μm以内时,测量精度在5‰以内。通过对压电陶瓷实际振动目标测振实验,其频率测量误差在1Hz以内,振幅与频率的测量精度均在1%以内。实验验证了该振动信号处理方案对于扩大振动测量范围与实现高精度目标振动解调的有效性。
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光学元件磁流变加工驻留时间粒子群优化算法

高博, 王佳, 范斌, 张帅

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Abstract:

为实现光学元件磁流变高精度加工,基于脉冲迭代原理,提出基于粒子群算法的驻留时间优化方法。该方法在脉冲迭代法的基础上引入粒子群算法对整体面型残差进行优化,通过对整体驻留时间的判定,从而实现每个驻留时间点的最优选择,达到高精度面形加工。通过对Φ156mm光学表面仿真加工,均方根(RMS)值和峰谷(PV)值从初始的169.164nm和1161.69nm收敛到23.4925nm和807.2156nm。仿真结果表明,该算法能在保证面形收敛精度的同时快速获得稳定可靠的驻留时间分布,能有效降低中频误差,其算法性能优于常用的脉冲迭代法。该算法为磁流变抛光光学元件加工过程中的驻留时间计算提供了一种解决方案。
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掺铥光纤激光器的波长调谐特性研究

郑文龙, 莫锦恋, 高震森, 徐鹏柏, 董新永

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Abstract:

本文基于简化的二能级激光系统和均匀展宽理论模型,利用原子速率方程和功率传输方程建立了掺铥光纤激光器的理论模型,并以环形腔掺铥光纤激光器为例,通过Matlab编程数值模拟研究了其出射功率和波长调谐范围与腔内损耗、掺铥光纤长度、输出耦合比、泵浦波长和泵浦功率等激光器参量的关系。数值模拟结果说明,降低激光器腔内损耗、提高泵浦激光功率和优化掺铥光纤长度可以提高掺铥光纤激光器的出射功率和增加波长调谐范围,而增加输出耦合比虽能提高激光功率,却减小了波长调谐范围。经过参数优化,在腔内总损耗为3 dB、输出耦合比为10%情况下,通过提高泵浦激光功率和优化掺铥光纤长度,掺铥光纤激光器的波长调谐范围可达528 nm (1660~2188 nm),高于目前已报道的实验结果。部分模拟结果与文献报道的实验结果进行了对比,较好的证实了模型的准确性。研究工作对于掺铥光纤激光器的设计和发展具有重要的理论参考价值和指导意义。
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一种高资源效率的Fast-RCSC极化码译码器

陶玉辉, 杜高明, 郭文杰, 李桢旻, 王晓蕾

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Abstract:

针对现有极化码软输出译码器存在的高资源消耗与低资源效率问题,设计了一种Fast-RCSC译码算法及其译码器硬件架构。Fast-RCSC算法对内部特殊结点进行完整计算,在减少译码周期的同时仍有较好译码性能。基于不同特殊结点公式之间存在相似性,进而通过对引入的特殊结点模块进行计算结果复用以及计算模块分时复用,减少特殊结点模块资源消耗。通过共用存储单元以及对不足存储单元数据宽度的数据进行合并,降低存储资源消耗。在CSMC 180nm工艺下综合结果表明,设计的译码器在码长为1024的情况下,面积大小为2.92mm2,资源效率为245.2Mbps/mm2,对比现有软输出译码器有不同程度的提升。
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小像元量子阱FPA抗光学串音的FDTD仿真

邵恩善, 王玲, 李向阳

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Abstract:

小尺寸量子阱光栅耦合(grating coupling)结构在工艺上难以制备，反射耦合（reflective coupling）结构较为容易，为探究反射耦合结构是否可以在小尺寸范围内替代光栅耦合结构，本文使用FDTD电磁场仿真软件MEEP对光栅耦合结构和反射结构的小像元GaAs/AlGaAs量子阱红外焦平面阵列在入射光到达衍射极限时的串音问题进行了仿真，验证了在逼近衍射极限时，采用全内反射结构的FPA在5-6.5μm和8.5-10μm之间的抗串音效果强于光栅耦合结构，而在6.5-8.5μm和10-12μm之间，光栅耦合结构的抗串音效果更强，在12-15μm的范围内，两种结构的抗串音能力相当。并仿真了全内反射结构的反射角度、刻蚀深度和量子阱周期对15μm中心距量子阱FPA的串音影响。
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硅微透镜阵列的制备工艺

乌李瑛, 刘丹

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Abstract:

本文开发了一种和MEMS工艺兼容的基于硅微加工技术的简易的硅微透镜阵列制造技术。利用光刻胶热熔法和等离子体刻蚀法相结合的方法，实现了在硅晶圆上制作不同尺寸的硅微透镜阵列的工艺过程。实验中，对透镜制作过程中的热熔工艺、刻蚀工艺进行了深入的研究。最终确定了最优的工艺参数，制备了孔径20μm～90μm、表面质量高的硅微透镜阵列。
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基于M-Z滤波的波长可调谐掺铒光纤随机激光器

张文铎, 何巍, 李智翰, 郭国文, 杨松岩

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Abstract:

本文提出了一种基于M-Z结构的可调谐掺铒光纤随机激光器,并对随机激光输出过程、随机激光的波长可调谐输出以及随机激光的稳定性进行了实验研究。通过采用光纤熔接手段将两个2×2光纤耦合器进行熔接,构成全光纤M-Z滤波结构。实验结果表明,激光器的阈值功率为120mW,调整可调谐衰减器改变增益损耗,实现波长可调谐输出,其中单波长输出分别为1554.4nm、1555.2nm和1556.3nm,信噪比达到31.65dB;双波长输出分别为1525.9nm、1556.2nm和1531.6nm、1556.2nm,信噪比优于21.92dB；三波长输出分别为1527.4nm, 1546.9nm, 1551.6nm和1526.9nm, 1530.0nm, 1549.8nm,信噪比优于20.10dB；四波长输出为1525.9nm、1530.1nm、1547.9nm和1552.3nm,信噪比优于18.95dB；其中单波长和双波长的功率波动分别优于1.65dB和1.99dB；激光器斜率效率为0.627%。因此该随机激光器可实现单波长、双波长、三波长可调谐输出及四波长稳定输出。
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数字孪生增强的领域自适应航天器多余物检测

王宇宸, 孙胜利, 马一骏

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Abstract:

多余物控制是航天产品面临一大难题，航天器多余物在线检测受到标记数据不足的影响，本文研究了多余物产生的物理特性，建立了航天器数字孪生系统中的多余物模型，提出数字孪生增强的跨域自适应航天器多余物检测方法，这种方法通过数字孪生增强，获取航天器实时数据，结合相似结构历史标记数据，应用跨域自适应方法协助当前的在线推理，此外还提出了一种新式跨域自适应方法模型，通过一种共享网络结构和门控机制，更好的从复杂任务中挖掘先验知识。最终实现通跨域自适应技术和数字孪生结合，在计算机上模拟真实结构，这种方法实现了更高效、准确和实时的预测，可以全面检测航天器不同部件的多余物状态。
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基于缺陷俘获理论的CCD转移模型及应用

闫晓鹏, 危峻, 汤瑜瑜

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Abstract:

空间天文探测常使用CCD作为主要探测器,但极端辐射环境会对CCD性能造成影响,进而影响数据获取。为了深入了解此机制对数据获取的影响,本文基于SRH理论,分别讨论转移过程中缺陷对电荷捕获以及释放作用,并在CCD电极层面基础上建立转移模型,仿真不同情况下缺陷运行原理。并使用此模型模拟仿真STP时序,分别讨论实际使用过程中时序对数据获取的影响,以及从STP时序数据中提取相关参数的办法,并讨论各参数间的关系。该模型对于理解辐射缺陷对CCD数据转移的影响,仿真STP时序,以及在实际应用中利用STP时序获取CCD缺陷参数有辅助作用。
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基于正交实验法的混合相VOx薄膜最佳制备参数研究

夏阳, 王涛, 董翔

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Abstract:

为研究磁控溅射的衬底温度、氧氩比、沉积时间和工作气体流量对混合相VOx薄膜电学性能的影响，本文采用正交实验法，设计了4因素4水平16组实验，实施实验并记录样品电阻温度系数和方阻值，分析薄膜电学性能随不同因素不同水平的变化趋势；然后，结合均值和方差分析以及XPS分析，得到不同因素影响混合相VOx薄膜电学性能程度的显著关系为：工作气体流量>衬底温度>氧氩比>沉积时间。最后，得出制备混合相VOx薄膜的优选参数：溅射电流0.3 A，衬底温度270℃，氧氩比2.8%，沉积时间20 min，工作气体流量120 sccm，测试结果TCR-2.65%/K，方阻值1102.1 KΩ/□。
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轻量化双目头戴夜视系统壳体结构可靠性设计

周斌, 曹安港

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Abstract:

针对固态成像型头戴夜视系统大视场、轻量化需求，对双目头戴夜视系统进行了物镜和目镜光学系统及机械装配结构设计，选用高强型碳纤维环氧树脂作为夜视系统壳体材料，利用Solid Works仿真软件优化设计了一款夜视系统壳体结构，并对极寒和高热条件下的壳体热稳定性进行了有限元分析。仿真实验结果表明，-40℃和50℃两种极端温度情况下的夜视系统壳体热应力均小于材料的屈服强度，最大应变对光学系统成像质量、显示性能和机械结构造成的影响极为有限，从而验证了壳体结构良好的耐温性和可靠性。
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基于忆阻器结构的Ge基光控晶体管制备及其光电性能研究[*]

徐顺, 陈冰

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Abstract:

面向下一代光电芯片产业，设计并制备一种基于忆阻器结构且具有可编程特性的Ge基光控晶体管，它由两个结构为Ni/Ge/GeOx/Al2O3:HfO2/Pd的忆阻器背对背组成，共用阻变层GeOx/Al2O3:HfO2、衬底Ge和底电极Ni，阻变层的设计是实现光控晶体管功能的关键。两个顶电极Pd作为光控晶体管源漏极，中间区域作为栅极接受外加光源的栅控。探究Ge基忆阻器光电响应特性,并实现光控晶体管基于光源栅控的输出与转移特性。进一步的，探究器件物理机制验证设计的科学性和可行性。该光控晶体管具有非易失性、与标准CMOS工艺兼容性等优势，能有效简化器件制备工艺、降低制造成本，可为下一代光电芯片研发提供参考。
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结合全局光流的孪生区域提名网络目标跟踪算法

吴非, 张建林

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Abstract:

基于孪生网络的跟踪器由于其均衡的跟踪速度和精度而成为目标跟踪领域的主流的研究框架。近年来，涌现出许多基于孪生网络的目标跟踪算法。然而，受限于孪生网络跟踪框架固有的跟踪机制和搜索区域选择机制，如何解决当目标处在被遮挡、快速运动和出视野等困难场景下时，依然稳定、鲁棒的进行目标跟踪始终是孪生网络跟踪器亟需解决的问题。为此，本文提出一种结合光流的孪生区域提名网络目标跟踪算法（GOF-SiamRPN）。通过全局光流对目标的运动趋势信息进行补充，本文提出的方法可以有效地解决这些困难场景下的跟踪问题。在VOT2019和UAV123上的实验结果表明，相比我们的基准方法，本算法分别取得了2.0%和1.8%的性能提升。与其他先进的跟踪器相比，本算法也取得了有竞争力的跟踪效果。这充分说明了本算法的有效性。
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基于车载视频图像的道路消失点检测算法

代少升, 唐臻真

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Abstract:

道路消失点检测是高级驾驶辅助系统中盲区监测的重要组成部分，针对现有消失点检测方法所存在的准确度低、运算量大等问题，提出一种基于车载视频图像的道路消失点检测算法。该算法在Harris角点检测基础上优化得分函数检测出图像特征点，减少在跟踪阶段的运算量；通过金字塔光流法和帧差距离对运动特征点进行跟踪，在结束帧上准确获得各特征点的位置；对特征点去除离值点后，通过优化初始聚类中心的K-Means聚类算法，得到车载视频图像的道路消失点。最后将算法应用于各种车辆行驶场景进行测试，在较短运行时间内，能准确检测出车载视频图像中道路消失点，证明算法鲁棒性好、运算简单易实现。
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面向增强现实的多模干涉型RGB波导合波器的对比研究

陈直

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Abstract:

RGB合波器作为激光扫描显示系统的关键性核心部件,其微小型化和高传输效率是应用于增强现实的必然要求。针对氮化硅、氮化镓、SU8三种可见光波段高透过率材料,对比研究了其波导的折射率差、色散曲线、单模条件,以及所构成的多模干涉型RGB波导合波器的尺寸、传输效率、光场分布。研究结果表明,氮化硅器件的各项性能介于氮化硅与SU8器件之间；氮化镓器件具有最大的芯层与包层折射率差,最小的单模截止尺寸,最短的器件长度,2000μm；SU8器件具有最小的芯层与包层折射率差,最大的单模截止尺寸,但器件长度大于氮化镓,为3600μm。此外,氮化硅、氮化镓、SU8三种器件的RGB平均传输率分别为78%、55%、91%,SU8器件占有明显优势。未来,经过进一步优化设计的超紧凑氮化镓多模干涉型RGB波导合波器有望应用于激光扫描单片集成系统中,而具有良好柔性的SU8多模干涉型RGB波导合波器则在可形变系统中具有重要价值。这些器件为增强现实系统朝着微小型化和高传输效率的发展方向提供了技术基础。
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扇形穴-梯形肋微通道散热器层流与传热特性

王俊超, 曹明轩, 臧鲁浩, 高一伟

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Abstract:

提出了一种新型扇形穴-梯形肋微通道散热器,采用单变量方法从速度、压降和温度方面分别对比了单一空穴或肋与组合结构的性能。基于强化传热因子和熵产最小法对微散热器进行了整体评估。结果表明：空穴和肋的组合使用,使得边界层周期性的中断和再发展,空穴和肋组合的散热效果优于单一的肋或穴。在雷诺数(Re)为1300时,强化传热因子为1.5354,远高于梯形肋的1.355和扇形空穴的1.28。熵产分析表明,组合结构的不可逆损失最小,这与强化传热因子结果相一致。
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面向SNSPD系统的可拓展时间抖动测量模块

赵明豪, 张兴雨, 张成俊, 吕超林, 陈岱, 万旭骁, 巫君杰

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Abstract:

针对超导纳米线单光子探测器（SNSPD）应用需求的多样化，设计了一款面向SNSPD的可拓展时间抖动测量模块。基于对SNSPD系统时间抖动测量原理的分析，设计了数字化单元、时间数字转换（TDC）单元和现场可编程门阵列（FPGA）单元，实现对SNSPD输出信号的数字化、时间信息测量以及数据读取。对该模块TDC单元的分辨率、线性度和时间精度分别标定，测试结果表明TDC单元的分辨率好于55ps，测量数据呈线性，100ns以内时间精度低于36ps。通过结合实用化SNSPD系统，实现了100ps左右的时间抖动表征，并与商用时间相关单光子计数（TCSPC）模块对比，验证了该模块对于SNSPD系统时间抖动测量的可行性。
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微通道板BeO防离子反馈膜粒子阻透率的模拟研究

鲁蓝霜, 王国政, 夏加, 杨继凯, 张益博

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Abstract:

带有防离子反馈膜的微通道板是第三代微光像增强器件中的核心部件。本文阐述了防离子反馈膜的电子透过、离子阻止特性，利用Monte-Carlo模拟方法计算了氧化铍和三氧化二铝防离子反馈膜电子透过率和离子阻止率在不同条件下的变化曲线。模拟结果表明氧化铍薄膜比三氧化二铝薄膜对电子透过特性较好、而三氧化二铝薄膜比氧化铍薄膜的离子阻止本领较优的结论，证实了氧化铍作为防离子反馈膜的可行性。
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用于油井相含率测量的光纤探针传感器研究

王蒙, 赵庆超, 张绪成, 吕京生, 呂蕾

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Abstract:

针对地面成熟三相流相含率测量传感器无法适应井下高温高压腐蚀的复杂环境，现有井下测量设备复杂，需要多种传感器和探头联合才能实现三相流相含率的测量的问题，设计了一种光纤探针传感器。以蓝宝石作为光纤探针的前端敏感材料，利用气相和液相对光的折射率不同，通过检测探针反射光的光强来分辨光纤探针处于气相还是液相。通过检测经探针耦合进光纤的荧光光强分辨水相还是油相，从而实现单一探针传感器对油井内油相、水相、气相三相相含率的测量。
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金刚石复合热沉面发射激光器面阵热特性研究

宋依依, 邹永刚, 石琳琳, 田锟, 赵瑞, 郝永芹, 王海珠, 范杰, 马晓辉

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Abstract:

通过设计基于金刚石热沉的微槽结构，利用不同材料间的热导率差异，以优化垂直腔面发射半导体激光器面阵由于非均匀热流分布导致温度不均匀的问题，从而改善激光器面阵由于中心热量过于集中而导致的可靠性降低的结果，进而优化激光器面阵的输出功率。基于有限元分析法建立三维热电耦合模型，研究了垂直腔面发射激光器面阵单元排布对激光器单元热串扰效应的影响，同时还研究分析了金刚石复合热沉中微槽形状和位置的变化对半导体激光器内部温度的影响，来对激光器的出光性能做进一步优化。采用金刚石复合热沉后的垂直腔面发射激光器面阵，与传统金刚石热沉的封装结构相比，激光器发光单元的温度差值降低了29%。
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基于数字信号处理方法的滤波网络多余物状态识别研究

王宇宸, 孙胜利, 陈夏宁, 陈宝岚, 马一骏

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Abstract:

多余物控制对航天产品的研发制造来说至关重要，而多余物状态识别是其中重要一环，其关键是有效提取高噪声图片中的局部特征。然而现有方法还没有专门针对多余物场景很好的建模，一般通用视觉模型容易对噪声进行过度拟合，难以有效过滤噪声信号。为了解决这个问题，提出了一种可学习滤波感知机，通过一个可学习滤波器代替繁重的自注意力机制，用于学习空间位置交互作用信息。随后加入了频谱掩膜用于频域分量特征抽取，学习不同频段内侧重信息。通过实验证明，在多余物识别场景取得了96.7%的准确率，优于基于卷积和自注意力的模型，并且具备更好的计算复杂度。
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640×512-5μm InGaAs短波红外焦平面读出电路设计

陆逸凡, 汪鸿祎, 陶文刚, 曹嘉晟, 田宇, 景松, 黄松垒, 李雪

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Abstract:

为了适应第三代红外焦平面高密度、微型化发展方向，本文设计了一款大面阵小像元低功耗640×512-5μm InGaAs短波红外焦平面读出电路。重点研究3T像素单元简易结构的性能，分析其对芯片暗电流、焦平面噪声的影响，实现卷帘曝光工作方式、列级缓冲器动态工作以及四通道输出功能。利用可编程增益放大器，实现增益可调以及噪声抑制功能。基于0.18μm 3.3V标准CMOS工艺，在10MHz读出速率下，对小像素单元进行性能分析，阵列窗口进行四通道输出以及线性度仿真。结果表明，CTIA输入级偏压变化约30mV，工作帧频为54Hz，输出摆幅为1.7V，最大功耗小于150mW，线性度为99.987% 。
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基于非富勒烯受体的可见光-近红外有机光电探测器：Silvaco TCAD数值模拟

陆之南, 孙久勋

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Abstract:

高灵敏度的有机光电探测器(OPD)具有从可见光到近红外(NIR)的宽带响应和优异的整体器件性能,在包括高质量生物成像在内的各种应用中起到了非常重要的作用。本文使用SilvacoTCAD模拟了一种活性层由宽带隙聚合物PBDTTT-C-T作为给体以及稠合八烷基小分子FOIC作为受体构成的混合物所制成的宽带有机光电探测器。模拟结果表明,器件的暗电流密度、外量子效益(EQE)、可探测到的最低光强能力等各项指标达到了很好的水平,与实验数据吻合较好。由此,本文认为模拟过程中所使用到的参数具有较好的可信度和使用价值,可以为同类型光电探测器的模拟与研究提供有益借鉴。
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基于最小均方和扩展卡尔曼滤波的IMU降噪方法

刘宇, 梁钜阳, 陈燕苹, 彭慧, 贺光瑞

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Abstract:

针对车体振动影响MEMS IMU航向精度问题，提出了一种能有效抑制振动噪声从而提升航向精度与稳定性的方法。首先，采用最小均方法对数据进行前端预处理，提升信噪比；然后，利用加速度计与陀螺仪的互补特性滤除陀螺仪的零偏噪声；最后，采用扩展卡尔曼滤波进一步滤波。总计4小时的现场实验结果表明：IMU受载体振动影响较小，航向的精度与稳定性得到提升；其中，在大角度机械运动后的相对航向误差为3.08°，静止时的航向方差为2.44＊10-5。
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高速铌酸锂电光调制器研究进展

陆锦东, 匡作鑫, 陈伟, 余华

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Abstract:

近年来,薄膜铌酸锂电光调制器的研究取得了快速发展,其小尺寸、高带宽、低半波电压等优点成为大家关注的热点。本文梳理了铌酸锂电光调制器的波导结构、电极结构及偏置点控制技术的相关研究进展,分析了平面掩膜、薄膜脊型、光子晶体等三种不同结构波导性能,讨论了铌酸锂调制器集总和行波两种电极结构的特点及其设计考量因素,总结了电光调制器偏置点光功率控制和扰动信号控制两种方法的优缺点及其相关研究成果。最后对铌酸锂电光调制器的发展趋势进行了展望。
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波长锁定974nm半导体激光器模块的研制

陈健, 廖柯, 田坤, 朱长林, 罗庆春, 张长春

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Abstract:

波长锁定974nm半导体激光器模块为掺铒超荧光光纤光源(EDSFS)泵浦源,通过光栅光纤(FBG)对974nm半导体激光器芯片进行波长锁定,具有输出功率高和波长稳定的特点。本文讲述了974nm半导体激光器芯片和模块封装的设计和制作,制作的974nm半导体激光器模块能够实现全温范围内(-45~70℃)的波长锁定,在200mA的工作电流下,输出功率达到123mW,中心波长974±1nm,3dB谱宽0.20nm,波长温度变化量为0.006nm/℃,能够极好的满足EDSFS对半导体激光器模块的应用要求。
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用于NICA-MPD读出芯片的低噪声锁相环芯片设计

石群祺, 郭迪, 赵聪, 陈强军, 李君丞, 易利文, 严世伟

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Abstract:

基于TSMC 180nm工艺设计并流片测试了一款用于NICA-MPD探测器的读出系统的低噪声、低功耗锁相环芯片。该芯片主要由鉴频鉴相器、电荷泵、环路滤波器、压控振荡器和分频器等子模块组成,在锁相环电荷泵模块中,使用共源共栅电流镜结构精准镜像电流以减小电流失配和用运放钳位电压进一步减小相位噪声。芯片测试结果表明,该锁相环芯片在1.8V电源电压,输入50MHz参考时钟条件下,可稳定输出200MHz的差分时钟信号,时钟均方根抖动为2.26 ps (0.45 mUI),相位噪声在1MHz频偏处为-105.83 dBc/Hz。芯片整体功耗实测为23.4 mW锁相环核心功耗为2.02mW。
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Ag/p-GaN欧姆接触的图形化及表面处理工艺研究

殷杰, 潘赛, 周玉刚, 张荣, 郑有炓

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Abstract:

Ag在可见光范围内具有极高的反射率且具有低的接触接触电阻率,特别适合LED应用。但是Ag与p-GaN的粘附性较差,不利于该工艺的产业化应用。本论文研究了Ag/p-GaN欧姆接触的工艺,得到较为优化的工艺方法并应用于器件制备。文章研究了直接剥离Ag、氧等离子体去底胶后剥离Ag和湿法腐蚀Ag三种工艺制备Ag图形,对比了三种工艺样品的粘附性及接触电性,发现直接剥离Ag工艺欧姆存在Ag脱落问题,去底胶后剥离Ag工艺无法形成欧姆接触,而腐蚀后退火的样品则可以实现较好的粘附和较佳电性；通过XPS分析了不同工艺对接触特性影响的机理。进一步,对比优化了Ag蒸发前表面化学处理工艺,结果表明酸性溶液处理或碱性溶液可以有效降低欧姆接触电阻率,酸性溶液处理略优。优化后的欧姆接触工艺可应用于可见光及深紫外LED器件制备,器件电学性能如下：在40 A/cm2^{电流密度下},蓝色发光二极管电压为2.95 V,紫外发光二极管电压为6.01 V。
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非破坏性键合拉力拉钩位置偏离对键合可靠性影响分析

鲍江, 刘必晨, 张佳宁, 赵瑞莲, 李冰

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Abstract:

针对非破坏性键合拉力试验拉钩位置偏离情况,分析了键合丝受力大小影响因素,讨论了拉钩位置偏离对键合丝状态的影响情况,并设计了可靠性验证方案,通过试验对比,表明非破坏性键合拉力试验拉钩位置偏离对键合可靠性影响有限。
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基于融合改进RANASC光流法的无人机视觉SLAM研究

杨永刚, 武楚健, 杨正全

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Abstract:

针对同时定位与建图(SLAM)中存在定位精度不足、匹配特征点误差累积和特征匹配时间较长的问题，提出了一种融合改进RANSAC光流法的优化算法。该方法基于传统RANSAC算法，加入最小二乘法对模型迭代优化来估计最优模型，对光流法的误匹配点进行剔除，减少大量图像误匹配特征点；把融合改进后的RANSAC光流法与特征点通过卡尔曼滤波进行融合，最后使用改进后的算法在公开的EuRoC MAV数据集中进行SLAM定位精度实验。实验结果表明：本文的改进算法能够有效减小光流法特征匹配的误差，从而提高无人机视觉SLAM的定位精度，证明了改进算法的有效性与可行性。
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一种星辐射模式下全天区星图识别算法及FPGA实现

刘红亮, 赵汝进, 林玲, 钟建勇

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Abstract:

针对在DSP中实现全天区星图识别算法耗时长导致实时性差的问题，提出并实现了一种基于FPGA的星辐射模式下的全天区星图识别算法。该方法利用FPGA并行性、高主频等特性，在保证算法高精度、高准确度的前提下，解决了全天区星图识别耗时长的问题。本文的主要工作包括：首先，根据星点信息构建星辐射模式；其次，基于FPGA实现了星辐射模式下对应特征向量的计算；最后，提出了一种可预读、流水化的星辐射模式匹配算法，极大的缩短了星辐射模式匹配的时间。在Xilinx公司的Xc7a75tfgg484-2平台上进行实验验证，结果表明，相同时钟主频下，基于FPGA的星图识别算法速度比基于DSP的算法速度快10.95倍以上，而且在使用三组特征向量同时进行匹配时，识别率超过99%。
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基于衍射色散原理的光谱共焦位移测量技术综述

王玉龙, 李杰, 侯溪, 曹学东, 陈林, 杨文博

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Abstract:

精密制造业发展迅猛,对精密测量技术的要求日趋提升。位移检测技术则是几何量精密测量的基础,在当代精密机械制造领域应用广泛。光谱共焦位移测量系统具有对环境光、被测物倾斜、材料类型不敏感、测量速度快以及测量分辨率高等优点,在精密位移测量领域占据重要地位。光谱共焦位移测量系统包括共焦光学系统、光谱探测系统、光谱数据处理系统三个部分。近年国内外研究人员广泛的研究了使用衍射光学元件的光谱共焦位移测量系统。本文主要针对共焦光学系统部分衍射光学元件的应用进行综述。首先介绍了光谱共焦位移测量原理及基于衍射色散原理的光谱共焦位移测量技术; 其次,阐述了基于衍射色散原理的光谱共焦位移测量的关键技术发展现状,最后展望了该技术的发展趋势。
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消除光学渐晕的FPGA实时校正系统

谢虹波, 张延坤, 田利峰, 费强, 谢新旺, 孙景旭

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Abstract:

本论文从图像处理的层面消除了折反式光学成像系统中存在的光学渐晕效应。文中采用辐射定标的方式获得光学成像系统的辐射校正系数，并得出辐射校正系数满足二次多项式分布。辐射校正前相机的非均匀性误差为13.2%，校正后非均匀性误差降至3.8%，这说明辐射校正方法大大降低了光学渐晕效应。另外在实时校正系统中，采用二次多项式拟合的方式大大降低了校正系数对系统存储资源的要求。相比于原始校正系数数据量，拟合后的存储数据量减少了约三个数量级。本文中采用的二次多项式拟合的方式可有效改善光学渐晕效应，且更容易在基于FPGA系统部署，具有很强的实用价值。
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原子层沉积过程中腔室内前驱体分布的模拟研究

雷星航, 王国政, 杨继凯

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Abstract:

建立了原子层沉积 (Atomic Layer Deposition，ALD)反应腔室的三维模型，利用ANSYS Fluent软件模拟分析了ALD过程中压强、前驱体脉冲时间、温度等工艺参数变化对前驱体分布的影响。模拟结果表明：反应压强越低，Mg(Cp)2前驱体分子的扩散系数越高，能更快且更均匀地分布在整个反应腔室之中。前驱体脉冲时间越长，在反应腔室内的分布越均匀。脉冲时间为250ms，Mg(Cp)2在反应腔室内分布基本均匀，反应腔室内各部位的前驱体质量分数基本一致；脉冲时间为200ms 时，H2O基本均匀分布在反应腔室内。在MgO薄膜的ALD温度窗口内，反应腔室内温度越高，Mg(Cp)2前驱体分子的扩散效应越强。
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基于微波光子学的光载超宽带信号产生和传输技术

王子健, 都聪, 董玮

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Abstract:

光载超宽带技术因为兼具超宽带信号大带宽、传输速率高等优点和光纤传输的远距离传输、损耗小的优势而在近年来备受关注。本文提出一种基于微波光子技术产生超宽带(UWB)信号的系统,该方案基于非线性PM-IM转换,产生一阶超宽带信号,然后又用平衡光电探测器(BPD)和光延迟线构建延迟线滤波器对其进行一阶差分,产生了符合美国联邦通讯委员会(FCC)掩膜要求的二阶超宽带信号。系统最终产生的二阶超宽带信号的频谱具有大约5.4 GHz的中心频率和4.3 GHz的10 dB带宽。另外,本文还提出了一种基于直接序列-二进制相移键控调制(DS-BPSK),并使用卷积编码进行信道编码,然后使用啁啾布拉格光栅对信号进行色散补偿的信号处理技术。通过Opti-system软件进行仿真验证,在前向纠错门限为3.8×10-3^{时,接收机灵敏度提升了约5}.5dBm,有效降低了误码率,提升了光载超宽带系统的传输性能。
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氧分压对射频溅射制备Zn-Sn-O沟道层的薄膜晶体管器件性能的影响

施苏恒, 岳兰＊, 孟繁新＊, 陈家荣, 任达森

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Abstract:

以锌锡氧化物(ZTO)薄膜作为沟道层,聚甲基丙烯酸甲酯(PMMA)薄膜作为介质层低温(100℃)制备了顶栅共面结构的薄膜晶体管(TFT),并研究了ZTO沟道层成膜过程中氧分压对器件性能的影响。结果表明,ZTO沟道层具有稳定的非晶结构、较高的可见光透明性(在400nm~700nm范围内平均透过率≥89.61%),且增大氧分压有促于其可见光透明性的提升；霍尔测试结果表明增大氧分压(由3.5×10-2^Pa 增大到7.5×10-2^Pa)会降低ZTO电子载流子浓度(由4.73×1015^cm-3^降低到6.11×1012^cm-3⁾,致使基于ZTO沟道层TFT器件的能耗降低(表现为关态电流的降低和耗尽型器件阈值电压的正向移动),此外,增大氧分压还有益于沟道层/介质层界面状态的优化(即亚阈值摆幅减小)。
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基于YOLACT与Transformer相结合的实例分割算法研究

赵敬伟, 林珊玲, 梅婷, 林志贤, 郭太良

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Abstract:

为提高单阶段实例分割的检测精度和改善小目标漏检、错检情况，提出一种基于YOLACT改进的YOLACTR算法。该算法首先利用CNN与Transformer相结合，设计一种新的头部预测网络，对特征进一步提取，并使用双向注意力来关联同一实例的掩码信息并区分不同实例之间的掩码特征，注重特征点周围的关联信息，使得检测框的预测更加准确；然后利用多级上采样和设计的CS注意力模块结合形成掩码分支，使其融入多种不同尺度信息，并利用CS注意力来关注不同的尺度信息。在MS COCO数据上，YOLACTR算法与YOLACT算法相比，其边框和掩码检测精度分别提升了7.4%和2.9%，在小目标检测上分别提升了18.9%和13.5%。实验表明，YOLACTR算法可以在多目标复杂场景下，提升检测和分割精度以及分类的准确度，改善了小目标和重叠目标漏检、错检的问题。
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GaN压电半导体杆的非线性动态响应研究

谭宁, 马泽龙, 张巧云

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Abstract:

本文利用有限元分析方法,研究了p型GaN压电半导体杆在简谐力作用下的拉伸振动问题,得到了位移、电势和空穴浓度非线性动态响应的数值解,并分析了简谐力对p型GaN压电半导体杆力电耦合性能的调控作用。研究结果表明,简谐力显著地影响压电半导体杆内力电场的分布情况：由于电流密度中的电非线性项,电场和空穴浓度的分布失去对称性或反对称性；力电场在简谐力驱动下表现为周期性变化,但空穴浓度的动态响应表现为明显的非对称波动。
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MOEMS气体传感技术的研究进展

蔡炜铭, 江彦虎, 任青颖, 魏鸿飞, 彭俊越, 常春耘, 薛梅

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Abstract:

MOEMS气体传感技术是光学式气体传感器技术与MOEMS技术和新材料的创新型技术方案。MOEMS气体传感器具有更低的价格、更高的集成度、更强的抗干扰能力、更高的测试精度。本文首先介绍主要的光学气体传感系统的结构及其工作原理，随后介绍了MOEMS气体传感技术中最新的微光学器件及微光学学系统。通过对MOEMS气体传感器的主要成果和最新研究进展的综述，对未来MOEMS气体传感器的研究重点和研究挑战等进行展望。
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石墨烯/硅基异质集成光电子器件

彭文怡, 严思琦, 唐明

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Abstract:

石墨烯具有优异的光学和电学性能,为实现高性能石墨烯-硅基异质集成器件开辟了一条非常有前途的途径。基于石墨烯的硅基集成光子器件研究在近年来取得了巨大进展,展现出了诸如超大带宽、超低功耗在内的优异性能。本文介绍了近年来被报道的典型硅/石墨烯异质集成器件,包括石墨烯-硅基电光调制器、石墨烯-硅基热光调制器和石墨烯光电探测器,简要阐述了其原理与性能,并对其未来的应用与发展做出了展望。
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基于多模干涉与马赫-增德尔干涉效应的光纤振动传感器研究

田野, 赵敏, 张东, 任国志, 王晓航, 刘哲

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Abstract:

本文提出了一种结合多模干涉效应的新型马赫-增德尔干涉仪(Mach–Zehnder interferometer, MZI)结构，并将其用于振动检测研究。与基于两个3 dB单模光纤耦合器(optical coupler, OC)级联而成的传统MZI不同的是，本文采用多模OC与单模OC共同构成MZI。利用芯径为105的阶跃折射率分布多模光纤与芯径为62.5的渐变折射率分布多模光纤分别采用熔融拉锥法制作了分光比为1:1的3 dB多模OC，并将其分别与3 dB单模OC构建了MZI，同时为了对比，也利用两个单模OC构建了MZI。分别对采用不同类型OC构建的MZI中的一个干涉臂施加振动干扰，并使用示波器进行数据采集和分析。结果表明，基于芯径为105的阶跃折射率分布多模耦合器构建的MZI具有最大的可检测振动频率范围，为1-20kHz，同时在振动频率偏差和振动频率鉴别能力上也表现最优。该方法检测振动频率范围大，制作简单，成本低廉，为振动传感器的研制提供了一种新的思路。
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可集成制造的平面型电磁直线作动器研究

武强, 戴旭涵

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Abstract:

电磁作动器由于具有输出力大、行程长、无接触等优势，在通讯、自动测试、电力电子等领域有广泛的应用前景，但由于受限于体积大、制造工艺复杂，难以满足相关领域电子系统向微型化、集成化的发展需求。针对上述问题，本文应用平面型集成线圈及高深宽比微结构设计、制造了微型化电磁作动器的原型样机，初步测试结果表明，器件的输出力可达mN量级、输出位移大于50um、响应时间小于10ms，为进一步开展相关器件研究探明了可行的技术路径。
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抗磁稳定悬浮结构的阻尼特性研究

王永坤, 张家祥, 孙朝业, 苏宇锋

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Abstract:

本文研究一种抗磁稳定悬浮结构的涡流阻尼的阻尼特性。建立了求解涡流阻尼及阻尼系数的数学模型,借助MATLAB和COMSOL 5.6通过三维电磁场有限元仿真分析方法研究了涡流阻尼的特性以及外部激励频率、振幅、悬浮磁体厚度、导体板厚度等对涡流阻尼的影响,给出了其变化规律。结果表明：磁体半径与厚度、增大抗磁体边长和厚度以及减小悬浮间隙都可增大涡流阻尼。除此之外,增大外部激励的振幅与频率也可以增大涡流阻尼,但增大激励频率时涡流阻尼会出现相位滞后现象。该结果对于分析研究抗磁悬浮结构的振动特性具有一定的参考意义。
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基于S3-YOLOv5s的矿井人员防护设备检测算法研究

代少升, 曾奇, 黄炼, 陈昌川

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Abstract:

针对复杂矿井环境下光照度低、目标尺度变化大、目标间遮挡严重，现有的目标检测网络特征提取困难、检测效果差等问题，提出了改进的S3-YOLOv5s的矿井人员防护设备检测算法。在主干网络中加入无参注意力模块SimAM(A Simple, Parameter-Free Attention Module)，提升网络的特征提取能力；引入尺度均衡特征金字塔卷积(Scale-Equalizing Pyramid Convolution，SEPC)，加强多尺度特征融合；最后采用SIoU作为边框回归损失函数并使用K-means++算法进行先验锚框聚类，提高边框检测精度。实验表明，相比现有的YOLOv5s算法，本文算法在所有类别的平均检测精确度从89.64%提升到了92.86%，在复杂矿井环境条件下对人员防护设备有优良的检测能力，验证了所提方法的有效性。
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微谐振陀螺仪从半球到平面的演变

谷留涛, 张卫平, 崔峰, 吴雨婷, 范重阳, 卢浩琳

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Abstract:

微谐振陀螺仪是一种固体波动陀螺,常采用微纳制造工艺进行加工,具有小体积、高性能、低功耗、批量化等特点。自1975年世界上第一个半球谐振陀螺诞生以来,微谐振陀螺的谐振子拓扑结构经历了三维结构到二维结构的演变。文章以拓扑结构的发展脉络为主线,对微谐振陀螺的发展过程进行了梳理和总结,最后对目前存在的问题进行了分析,对未来的发展进行了展望。
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质量块-悬挂梁热弹性阻尼的L-R理论适用性

李敏, 刘骏康, 张加宏, 李慕白

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Abstract:

热弹性阻尼是谐振器中的一种基本能量耗散机制,决定了高Q谐振器的性能极限。检测质量块-悬挂支撑梁结构由于截面的变化,难以进行解析求解。已有研究表明,质量块刚性假设后,经典的L-R理论可以适用于该结构,然而该假设相对于实际器件所造成的计算误差却没有结论。针对这一问题,采用L-R理论计算与ANSYS有限元计算的对比分析方法,比较了在支撑梁和质量块尺度分别变化时候的一阶固有频率和该频率下热弹性阻尼系数的计算误差,结果表明,L-R理论的计算误差较大,并不适用于质量块-悬挂支撑梁结构热弹性阻尼系数的精确计算,但可有效估计尺度变化后热弹性阻尼的变化趋势。
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基于时间域读出的大动态范围CMOS图像传感器

金少雷, 陈永平, 陈世军

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Abstract:

设计了一款基于时间域读出的大动态范围CMOS图像传感器。传感器基于一种新型的结构，其可在时间域下探测高输入光强，在模拟域下探测低输入光强。设计在传统CTIA的基础上，新增了时间域测量电路，在不改变原有积分过程的同时可实现连续的大动态范围。基于0.35 μm，5 V-CMOS工艺进行了256×1线列CMOS图像传感器流片，光电二极管面积为22.5×22.5 μm2，并对器件的光电特性进行了后仿真验证。仿真测试结果表明，基于时间域读出的图像传感器可实现96 dB的大动态范围，且时间域和模拟域的两路输出信号可同步输出，功耗为7.98 mW。
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MIM波导矩形腔内嵌金属板结构Fano共振的传感特性

肖功利, 覃祖彬, 周嗣童, 蓝进京, 孙堂友, 邓艳容

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Abstract:

为实现对折射率的高灵敏、高可靠性传感探测，根据法诺（Fano）共振传感的特点，本文提出了一种金属—介质—金属（MIM）波导耦合的矩形腔结构，实现对Fano共振的高性能探测。在耦合模理论分析及有限元法数值仿真的基础上，先对比分析矩形腔与其嵌入金属板两种不同结构的Fano透射光谱特征，再对设计的矩形腔嵌入金属板结构参数进行优化并分析其传感性能。入射光在波导中以TM模式入射到矩形谐振腔后形成了两种Fano模式的共振峰。第一种模式的FOM达 9.4104，灵敏度为700nm/RIU；第二种模式的FOM达 8.4103，其灵敏度为1200nm/RIU。这表明该结构设计在实现双Fano峰探测的同时，且各个模式均具有较高的品质因数，这为设计出高性能的微纳光学传感器提供理论依据。
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基于光纤传感技术的大型船闸人字门形变监测方法研究

张勃

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Abstract:

为解决船闸人字门长期满负荷工作可能带来的结构安全问题，提出了一种基于新型光纤光栅(FBG)传感技术的人字门结构在线监测方法。采用304不锈钢和激光焊接工艺对传感器进行封装，解决了传感器在50m水深环境下的防水、耐压和成活率问题；通过对人字门结构进行建模与仿真，弄清门体受力分布及应力集中区，为传感器的敷设提供理论支撑；通过对闸门运行时的应力应变、塌拱度、裂纹等信息进行监测与分析，可为人字门结构安全评估提供数据支撑。实验结果表明，光纤光栅防水传感器在水下成活率高，具有良好的稳定性和重复性，其动态数据能够准确反映闸门开关过程、不同季节水位带来的应力变化。
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基于新型掺钪氮化铝的级联马赫曾德尔结构(解)复用器

陈心逸, 胡超, 郑少南, 赵兴岩, 钟其泽, 董渊, 胡挺, 贾连希, 古元冬

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Abstract:

在新型掺钪(Sc)氮化铝(Al1-xScxN)集成光学平台上设计了插入损耗低、传输通道谱线平坦的O波段四通道波分(解)复用器,并提出了优化方法。所设计的器件结构基于级联的马赫曾德尔干涉仪(MZI)滤波器,结合弯曲波导结构的定向耦合器改善波长敏感度。针对粗波分复用(CWDM)应用的特性,文章使用粒子群算法(PSO)提升器件性能优化的效率,通过调整器件结构的设计参数对四路通道的传输谱线质量进行优化。针对0%、9%、23%的掺Sc浓度,设计的解复用器表现出宽达约15.6 nm的1-dB带宽和小于0.1 dB的插入损耗,传输谱线呈“盒状”响应,各通道间串扰均优于-30.6 dB。
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基于SAR ADC的短波红外焦平面数字化读出电路研究

陶文刚, 景松, 汪鸿祎, 陆逸凡, 黄松垒, 方家熊

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Abstract:

片上集成数字化是红外焦平面的主要发展方向之一，其关键技术是在读出电路内部集成模数转换ADC模块。针对线列InGaAs焦平面的数字化需求，采用了一种基于非二进制的冗余位 SAR ADC设计方案。整个读出电路包括读出电路单元和模数转换单元。读出电路单元采用的是CTIA的结构，其结构线性度好，注入效率高。模数转换单元采用的是SAR ADC，其结构简单，功耗低。本文采用非二进制校准的方法对CDAC模块进行设计，通过在电容阵列中插入冗余位来提高ADC的转换速度和精度，并使用下极板采样技术来提高采样精度。在0.18μm CMOS工艺模型下，完成了14bit的SAR ADC的设计。仿真结果表明：在采样率为1MSPS条件下，SAR ADC的信噪比SNR为74dB，有效位数为13.4bits。
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紧凑型纳米薄膜铌酸锂复合波导光电子可逆逻辑门

陈直

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Abstract:

基于纳米薄膜铌酸锂与氮化硅复合波导结构，构建了光电子可逆逻辑门，应用于神经形态光子学和量子计算。该光电子可逆逻辑门的主体由两个马克曾德尔调制器级联而成，结构紧凑，全长仅为4.4mm，是普通质子交换铌酸锂调制器长度的百分之一。工作在1.55μm波长时，该马克曾德尔调制器仅需4.9V电压就可以实现一次完整的功率交换，很好地与CMOS工艺相兼容。器件特性研究表明，该光电子可逆逻辑门能够实现可逆逻辑运算功能。此外，该器件在1.4μm至1.6μm波长范围内，插入损耗均值为0.6dB，输出端口的最小串扰为-47dB，消光比的最大值为41dB；在4V至6V电压范围内，插入损耗均值为0.63dB，输出端口的最小串扰为-26dB，消光比的最大值为22dB，显示出了良好的响应特性。
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Al/N共掺杂TiO2薄膜的制备及光学性能

王泽文, 赵莉, 蔺冬雪, 王玉新

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Abstract:

为了进一步开发TiO2在太阳电池和降解有机化合物中的应用，改善其各方面光学性能，本实验采用溶胶-凝胶旋涂法（Sol-gel spin-coating method）分别制备了Al掺杂量为3.00 at%，N掺杂量为6.00 at%、7.00 at%、8.00 at%、9.00 at%的Al-N共掺杂TiO2薄膜样品。对样品测试的结果表明，共掺杂样品依旧保留了TiO2的基本结构，并且Al/N共掺杂样品的晶粒尺寸有不同程度的减小，使样品表面得以修饰，变得更加均匀、平整。共掺杂样品吸收边都出现了不同程度的红移，在紫外光区以及可见光区的吸光性都有所增强。N掺杂量为7.00 at%时，（101）衍射峰值最大，峰型最尖锐，所得到的TiO2薄膜的光学性能最好。共掺杂后的样品与本征TiO2相比带隙值都有所减小，且最小值为2.873 eV。以上结果表明Al/N共掺杂TiO2薄膜使其光学性能实现改善。
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星载高速跨阻放大器电离总剂量效应研究

吕宗璟, 陈彦丽, 李海涛, 刘霄, 盛亮, 翁秀峰, 杨少华, 阮林波

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Abstract:

为得到卫星搭载的高速跨阻运算放大器在星载环境中长时间工作后的性能变化情况,对3款增益带宽积大于1GHz的高速跨阻放大器芯片关键特征参数的电离总剂量损伤特性及变化规律进行了试验研究。辐照试验在60Coγ射线源上采用高温加速评估的方法完成,辐照到放大器芯片上的剂量率为(0.3~0.5) Gy(Si)/s。试验后分析了放大器芯片输出偏置、输出噪声和带宽等关键电参数在辐照前后及高温(85℃±6℃)退火前后的特性,讨论了引起电参数变化的机理。结果表明,经过两轮150 Gy(Si)剂量辐照及高温退火后,放大器芯片的输出偏置和输出噪声水平无明显变化,时域脉冲响应正常,-3dB带宽减小了3%左右。带宽为3款高速跨阻放大器芯片的辐射敏感参数,其变化与电离辐射在SiO2/Si界面引起正电荷建立和界面态直接相关。辐照后的芯片仍然能够满足高带宽测试情况下的需求,150 Gy(Si)为电参数和功能合格的累积剂量。
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基于聚酰亚胺/石墨复合衬底的快速响应MEMS柔性温度传感器

刘玉, 时浩程, 果春焕, 王学文, 杨卓青

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Abstract:

针对现有柔性温度传感器衬底导热慢的问题,为快速监测轴承等曲面的温度,向聚酰亚胺(PI)中掺入3%wt石墨(GR),制备高导热复合材料,得到的GR/PI复合薄膜导热率达到0.777 W m-¹ K-¹,且具有良好的绝缘性。基于微加工技术,在GR/PI复合薄膜上制备铂薄膜柔性温度传感器,改善了其动态响应特性,响应时间达到71 ms,优于纯PI衬底上的铂薄膜温度传感器。除此之外,所制备柔性温度传感器的线性度、灵敏度和测量重复性等电学性能均较好。将制备的柔性温度传感器用于金属轴表面的温度测量,与商用红外摄像仪对比,两者测量值差别较小(±2℃以内)。
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2024年第45卷第5期

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