《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。

 

  • 当期目录
  • 优先出版
  • 最新录用
  • 下载排行
  • 过刊浏览
    全选
    显示模式:: |
    2024年第45卷第2期
      动态综述
    • 李尧,蓝俊,王奋强,王爱玲,牛瑞霞,刘良朋,张鹏杰,吴回州,张栩莹

      2024,45(2):167-180, DOI: 10.16818/j.issn1001-5868.2023110201

      Abstract:

      有机光电倍增探测器因具有可大面积加工、柔性、光谱响应范围可调、低成本和轻质等优点而备受关注,在智能监测、通信、生物医疗、图像传感器和荧光显微镜等领域具有潜在的应用价值。根据光谱响应范围,有机光电倍增探测器可分为宽带和窄带有机光电探测器。文章首先详细介绍了有机光电倍增探测器的结构、工作原理及关键性能参数,其次阐述了宽带和窄带有机光电倍增探测器的研究进展,最后对宽带和窄带有机光电倍增探测器未来的发展前景进行了展望。

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

      2024,45(2):181-187, DOI: 10.16818/j.issn1001-5868.2023121201

      Abstract:

      设计了一种中心对称的分裂环形状超表面结构,该结构具有偏振不敏感和高品质因子的特性。通过理论和实验研究,深入分析了其谐振点的频谱特性,并确定了谐振峰的模式,包括LC、偶极和高阶谐振等。其中,几种高阶谐振模式表现出较高的高品质因数Q(约230),并且对超表面衬底材料的介电常数变化高度敏感。此外,还研究了具有不对称超表面结构的电磁性质,发现通过分别增加超表面结构沿水平轴(x轴)和垂直轴(y轴)的不对称性,可以产生和增强0.332THz和0.210THz的谐振。

    • 高宇帆,戴旭涵,王怀治,张卓尔,丁桂甫

      2024,45(2):188-194, DOI: 10.16818/j.issn1001-5868.2023122602

      Abstract:

      传统的微机电系统(MEMS)静电驱动器存在驱动电压高和超调振荡的问题,可动极板稳定在平衡位置前会发生持续的振荡,难以满足可变电容、光开关等应用领域的综合要求。针对上述问题,采用变刚度悬臂梁的设计,利用刚度随行程增大的特性抑制了极板吸合及释放过程的振荡现象,在缩短调节时间的同时,有效降低了器件的驱动电压。仿真和实验结果表明,当器件悬臂梁的刚度随位移由5N/m增大到35N/m时,在相同电压下,动态响应的调节时间减少了55.5%,在相同行程下,动态响应的调节时间减少了21%,对应的驱动电压减少了23%。

    • 蓝华英,罗尧天,崔海娟,肖建平,孙久勋

      2024,45(2):195-199, DOI: 10.16818/j.issn1001-5868.2023110803

      Abstract:

      碳化硅光导开关是相关领域的研究热点,但是文献中对4H-SiC光导开关的理论研究仍然以集总元件模型为主,仅能给出定性结果,典型文献中瞬态条件下的实验数据还没有定量的理论解释。文章使用Silvaco TCAD软件中的器件-电路混合模式,结合自编的载流子迁移率接口程序,对4H-SiC光导开关的光学电学特性进行模拟仿真。单脉冲响应的仿真结果表明,器件在瞬态条件下的峰值光电流随光能的变化与文献中的实验数据相符合,表明所用模型和参数具有合理性。对影响单脉冲响应的主要因素,包括脉冲能量、脉冲宽度、碳化硅厚度,进行了计算和分析。同时,针对两种碳化硅厚度的器件,进行了多脉冲串响应的计算和分析。文章得到的结果和结论对碳化硅光导开关的进一步研究具有较好的参考价值。

    • 杨映红,张蓉竹

      2024,45(2):200-205, DOI: 10.16818/j.issn1001-5868.2023112701

      Abstract:

      研究了硅光电池中常见点缺陷对器件在激光辐照下的响应特性的影响。根据第一性原理建立了晶胞模型,比较了空位缺陷以及含Fe,Cu杂质状态下硅材料的态密度图,在此基础上分析了常见点缺陷对硅光电池响应特性的影响。由于半导体材料对温度敏感,当光电池受激光辐照而出现温度变化时,其光电响应输出特性会发生变化。从光伏器件的光生电动势原理出发,根据响应输出模型以及一维热传导方程,计算了1064nm激光辐照下,空位和金属杂质两种本征点缺陷对光电池响应特性的影响规律。结果表明:空位和金属杂质两种缺陷都能够改变硅材料的能带结构和响应特性。当激光辐照波长为1064nm,功率密度为4×105W/cm2时,其中间隙原子为Fe时对材料的电子结构和光学性质的影响最大。此时材料吸收系数高达23952cm-1,且量子效率值最大,导致光电池响应最为强烈,输出电压最小。

    • 马媛媛,李燕东,唐遵烈,李金,张娜,凌茂真,何彬

      2024,45(2):206-210, DOI: 10.16818/j.issn1001-5868.2023121702

      Abstract:

      针对全帧转移大面阵电荷耦合器件(CCD)多帧图像数据随时间漂移的现象和测试电路引入的噪声,导致无法准确评估CCD器件的参数,文章提出一种基于行过扫数据校正算法。行有效像元数据与对应行垂直过扫数据同时输出,通过有效像元数据减去垂直过扫数据均值,对图像数据漂移的现象进行抑制。测试电路中模拟模块与数字模块同时作用于单行有效像元数据与垂直过扫数据,通过有效像元数据减去垂直过扫数据均值,消除测试电路引入的噪声。实验结果表明,经过该算法校正后的器件读出噪声减小了20%,暗场差值图像中超过15e-和25e-的比例减小了25%。该算法适用于大面阵CCD器件,可校正测试系统引入的测试误差,提高全帧转移大面阵CCD器件测试效率。

    • 杜润昌

      2024,45(2):211-215, 318, DOI: 10.16818/j.issn1001-5868.2023111401

      Abstract:

      Q值片上微腔已被证明是一种性能优异的克尔孤子光学频率梳产生平台。由片上多模波导构成的Si3N4微腔可以同时实现产生暗孤子所必须的高品质因子和反常色散。为了进一步降低产生单孤子光频梳的阈值功率,文章设计了一种具有欧拉弯曲的新型跑道型Si3N4微腔,与传统的圆形弯曲波导相比,跑道型微腔直波导连接处弯曲半径的突然变化被显著抑制,这抑制了高阶模式耦合并降低了传播损耗,从而获得了超过5×106的品质因子。基于该新型微腔,使用辅助激光加热方法仅用47mW泵浦激光器(估计片上泵浦功率为33mW)就产生了重复频率在Ka波段且带宽超过20nm(对应于129fs的脉冲持续时间)的单孤子微腔光频梳。

    • 王祖军,聂栩,唐宁,王兴鸿,尹利元,晏石兴,李传洲

      2024,45(2):216-221, DOI: 10.16818/j.issn1001-5868.2023100501

      Abstract:

      以航天领域广泛应用的CMV4000型CMOS图像传感器(CIS)为研究对象,通过开展CIS辐射敏感参数测试电路设计,将CIS辐照电路板与测试电路板中FPGA数据采集及传输板分离,辐照电路板与测试电路板通过接插口通信,从而实现开展辐照试验时对FPGA数据采集部分进行辐射屏蔽防护,避免FPGA数据采集板受到辐射影响。开展了CIS测试电路中的电源模块、数据采集、存储模块、外围电路等设计及PCB版图的布局布线设计。采用Verilog HDL硬件描述语言对各个功能模块进行驱动时序设计,实现CIS辐射敏感参数测试功能。通过开展CMV4000型CIS 60Co γ射线辐照试验,分析了平均暗信号、暗信号非均匀性、暗信号分布等辐射敏感参数随总剂量增大的退化规律,验证了CIS辐射敏感参数测试系统的可靠性。

    • 陈文娥,陈卫军,宋德,焦岗成,李野,赵鹏,李书涵,王重霄,梁荣轩,岳纪鹏

      2024,45(2):222-227, DOI: 10.16818/j.issn1001-5868.2023121801

      Abstract:

      采用蒙特卡罗模拟方法研究了电子轰击互补金属氧化物半导体(EBCMOS)成像器件中高能电子轰击半导体时产生的电离效应对电荷收集效率和电子倍增层增益的影响。分析了入射电子能量、p型衬底层掺杂浓度、电子倍增层和钝化层厚度对电荷收集效率和增益的影响。结果表明,增加入射电子能量(小于4keV)、减小电子倍增层和钝化层厚度、降低掺杂浓度等是提高电荷收集效率和电子倍增层增益的有利途径,可为获得高增益的EBCMOS器件提供理论支撑。

    • 罗明馨,张东亮,鹿利单,祝连庆

      2024,45(2):228-233, DOI: 10.16818/j.issn1001-5868.2023120402

      Abstract:

      研究了相变光学器件的光传输性能,使用时域有限差分法建立覆盖Ge2Sb2Te5(GST)薄膜的弯曲波导模型,得到了在晶态和非晶态两种情况下GST的面积、厚度和在弯曲波导中的位置对光传输效率及损耗的影响规律。结果表明:GST的最优覆盖面积为0.415μm2,厚度为17nm,器件光传输不受GST覆盖位置影响,光传输对比度最佳达到90.8%,插入损耗低至0.321dB,在1500~1670nm波长范围内能够实现宽光谱并行传输。该器件尺寸小,消光比大,理论上满足提高光计算准确率的需求。研究结果对于非易失性、并行集成光子矩阵计算单元器件的研制具有一定的参考意义。

    • 材料,结构及工艺
    • 刘伟,陆欣,林俊

      2024,45(2):234-241, DOI: 10.16818/j.issn1001-5868.2023111603

      Abstract:

      为探究叉翅散热器在某100W LED舞台投光灯上的散热强化作用并进行优化设计,通过数值模拟与实验验证的方法,对影响叉翅散热器散热性能的主要几何因素及其机理进行了分析。以LED芯片最高温度和散热器质量为优化目标,对短翅长度与间距进行了单因素分析,然后通过NSGA-Ⅱ算法进行双目标优化,并进行模糊C均值聚类,得到了不同应用场景下散热器配置。结果表明:叉翅散热器可有效增强散热性能,其结构可增加翅片表面平均对流换热系数,短翅长度和间距对单位质量散热性能影响均存在最优值,短翅过长或间距过小均会使翅片表面对流换热系数下降。双目标优化后的叉翅散热器可在几乎不改变散热器质量时,降低LED芯片最高温度2.33℃。

    • 岳兰,孟繁新

      2024,45(2):242-246, DOI: 10.16818/j.issn1001-5868.2023101301

      Abstract:

      将溶液法制备的不含镓的非晶InAlZnO薄膜和有机聚甲基丙烯酸甲酯薄膜分别作为沟道层和介质层,制备了顶栅共面结构的非晶氧化物薄膜晶体管(TFT)器件,探讨了沟道层中Al含量对器件性能的影响。结果表明:Al对InZnO薄膜中氧空位的形成能起到一定抑制作用,增加Al含量即可降低沟道层中的电子载流子浓度,使得InAlZnO TFT器件阈值电压正向移动、关态电流减小,以有利于器件开关比的提升。此外,基于沟道层中Al含量的调整可通过优化沟道层/介质层界面状态来促进器件阈值电压滞回稳定性的提升。当沟道层中Al含量为30%时,制备的器件具有最佳综合性能。

    • 梁桃华,雍欢,季静欣,杨仕清,王焱

      2024,45(2):247-251, DOI: 10.16818/j.issn1001-5868.2023111304

      Abstract:

      介绍了以Ta/Ta2O5/Cu为结构的平板MIM电容器的制备方法和性能测试,探究金属Cu直接作为钽电解电容器阴极层的可行性。通过阳极氧化法在钽箔表面制备非晶态的Ta2O5薄膜,以化学镀铜、磁控溅射镀铜两种镀铜工艺制备Ta/Ta2O5/Cu结构,并对所得结构进行结构表征和性能测试。实验结果表明:不同镀铜方式制备的Ta/Ta2O5/Cu结构在电学性能测试过程中都没有表现出电容特性,正负极之间的电阻仅有0.7Ω;以金属Cu直接作为钽电容器的阴极层会导致金属铜在测试过程中被氧化成铜离子从而进入Ta2O5介质层中,进而导致Ta2O5的击穿,因此金属铜不适合直接作为钽电容的阴极层。

    • 光电技术及应用
    • 代少升,刘科生,余自安

      2024,45(2):252-260, DOI: 10.16818/j.issn1001-5868.2023111003

      Abstract:

      提出了一种结合视觉Transformer和CNN的道路裂缝检测方法。利用CNN来捕获局部的细节信息,同时利用视觉Transformer来捕获全局特征。通过设计的Fusion特征融合模块将两者提取的特征有机地结合在一起,从而解决了单独使用CNN或视觉Transformer方法存在的局限。最终将结果传递至交互式解码器,生成道路裂缝的检测结果。实验结果表明,无论是在公开的数据集上还是在自建的数据集上,相较于单独使用CNN或视觉Transformer的方法,所提出的方法在道路裂缝检测任务中有更好的效果。

    • 王俊佟,杨华东

      2024,45(2):261-268, DOI: 10.16818/j.issn1001-5868.2023121501

      Abstract:

      高光谱遥感图像识别技术在伪装目标识别方面具有很大的应用前景。针对高光谱遥感图像中的混合像元和光谱变异问题,提出基于高光谱解混技术的伪装目标识别方法。该方法采用扩展线性混合模型表征高光谱图像中的光谱变异问题,利用超像元分割技术将原始高光谱图像转换为粗细多尺度特征图,对超像元丰度矩阵附加8-邻域空间加权与行约束,以降低噪声和奇异点像元的影响。针对伪装目标空间分布稀疏的特点,在模型中增加丰度矩阵的截断加权核范数作为正则化项,以提高算法精度。实验结果表明提出的方法具有良好的抗噪性和较高的解混精度,可以有效提高伪装目标识别精度。

    • 丁鹏,陈诺,彭若雪,肖永川,瞿鹏飞

      2024,45(2):269-273, DOI: 10.16818/j.issn1001-5868.2024022105

      Abstract:

      微波光子链路中的核心器件激光器、调制器、光电探测器均为有源器件,在微波信号的电光光电转换过程中会引入额外的噪声,导致微波信号的噪声性能恶化,高的噪声系数会降低电子信息系统的灵敏度、动态范围、探测精度等关键性能指标,因此抑制噪声成为实现高性能微波光子系统的关键。文章针对当前激光器噪声较高的限制,提出采用常规分布反馈(DFB)激光器与光放大器、窄带光子滤波相组合的方式来抑制激光源噪声,实现微波光子链路的宽带低噪声。建立了微波光子链路传输模型,分析了链路性能与器件参数之间的映射关系。实测对比了采用该组合光源方案与常规微波光子链路的噪声性能,结果表明采用高功率光源结合光滤波可对激光器远端相对强度噪声(RIN)实现高的抑制,通过优化,噪声系数较常规水平可改善15dB以上。

    • 梁会娟,王凯,韩守保,梅理,田朝辉,张静,崇毓华

      2024,45(2):274-279, DOI: 10.16818/j.issn1001-5868.2023113001

      Abstract:

      光域傅里叶变换为射频频谱分析提供了一种新的解决方案。光域傅里叶变换主要受限于大的二阶色散的获得,而离散傅里叶变换只需要控制离散点的相位,理论上可以解决大色散的获得问题。文章利用光纤环作为离散色散器件,用线性调频信号作为待测信号,进行了光域离散傅里叶变换的研究。该系统是一个快速傅里叶变换系统,每次变换用时约2.07ns。用示波器观测线性调频信号变换前与变换后的波形延迟,可以测出该系统的变换延时,约为100ns,其延时大小主要取决于系统中的光纤长度。该系统可以实现对信号的不间断处理。为了扩展系统的瞬时带宽,对片上集成光微环组方案的可实现性进行了分析。

    • 梅超,向雨琰,于文博,冯伟,李松

      2024,45(2):280-285, DOI: 10.16818/j.issn1001-5868.2023111702

      Abstract:

      设计了一款两级峰值检测电路,实现对上升沿为3ns、脉宽为5ns、下降沿为3ns、重频为10kHz的脉冲信号的峰值检测与保持,利用STM32单片机的模数转换器完成电压信号采集。给出以APD为光电探测器件的地面探测器系统的基本结构框图,利用探测器系统中的放大电路模块使接收激光脉冲宽度从1ns展宽至5ns,搭配峰值检测电路模块实现窄脉宽、高重频激光信号的检测与数据记录。利用信号源完成峰值检测电路部分的功能测试,使用重频为1kHz、脉宽约为1ns的激光器完成探测器系统整体的功能测试,实验证明此系统可以较好地检测并记录该激光信号的峰值。

    • 王雨萌,杨帆,谌庆荣,余斯洋,张茜,孙思,严伟

      2024,45(2):286-294, DOI: 10.16818/j.issn1001-5868.2023121202

      Abstract:

      双频激光干涉仪作为常用的精密光学非接触式测量设备,具有精度高、抗干扰能力强、灵活性好等优点。然而环境温度变化、机械振动等因素可能会影响其测量结果的准确性,并且影响程度会随着测量光程的增加而增大。针对基于双频激光干涉仪的大行程位移台测距系统,首先研究了位移台测距系统的测量原理,然后针对系统存在的各项误差进行了分析和补偿,最后,对系统进行综合误差补偿实验,短时间补偿量达到10-8m量级,且时间越长补偿效果越好。该方法较现有的误差补偿方法更为完整,补偿量更大。

    • 任嘉楠,焦点,杨铎,徐春锋,辛璟焘

      2024,45(2):295-302, DOI: 10.16818/j.issn1001-5868.2023111201

      Abstract:

      为了解决光纤布拉格光栅(FBG)传感网络的光谱信号混叠问题,基于现场可编程门阵列(FPGA)提出了一种利用卷积神经网络(CNN)模型的混叠光谱信号解调算法,并对其进行硬件实现与加速。通过对模型参数进行定点数量化,压缩网络模型的存储空间,提高 FPGA中DSP资源的利用率;利用循环展开和数组重排等硬件优化方法,提高了系统实时性,确定了算法的并行计算方案。研究结果表明,在100MHz的时钟下,测试集解调精度为1.19pm,推理速度为每帧14.96μs,光谱解调速率为60kHz,对于FBG混叠光谱信号解调具有较高的精度和速率。

    • 赖慧敏,刘杰,刘红海,张建宏

      2024,45(2):303-307, DOI: 10.16818/j.issn1001-5868.2023081003

      Abstract:

      时刻鉴别在激光雷达接收机电路中决定着系统整体的测量精度。考虑到传统的前沿时刻鉴别法测量精度不高,而恒比定时法又存在大量的器件损耗,提出一种新的时刻鉴别法。首先采用高、低两个增益并联的电压放大器,获得两个具有不同增益的脉冲电压信号;再通过四个比较器获得两个脉冲电压信号的前后沿;最后通过几何平均算法获得回波脉冲的形心,从而确定回波到来的时刻。Matlab仿真结果表明,所提时刻鉴别法的鉴别精度优于传统的时刻鉴别法。通过Multisim对时刻鉴别模块进行仿真,结果显示电压放大器和比较器的输出波形均符合预期效果。最后把设计的时刻鉴别模块应用于接收机中进行实验,结果表明该模块可达到三维成像激光雷达接收机电路的系统精度要求,有较好的三维成像效果。

    • 叶文伟

      2024,45(2):308-312, DOI: 10.16818/j.issn1001-5868.2023121902

      Abstract:

      针对正交频分复用(Orthogonal Frequency Division Multiplexing,OFDM)系统中最小均方误差(Minimum Mean Squared Error,MMSE)信道估计算法误码率(BER)高的问题,提出一种平均最小均方误差(Averaged-Minimum Mean Squared Error,A-MMSE)信道估计算法。该算法首先基于802.11n标准而构造了一种新的导频结构,收发两端分别进行降采样和过采样处理,利用已知训练序列和导频获得信道频域响应。仿真结果表明,所提出的A-MMSE信道估计算法与传统的MMSE算法相比,在BER为10-3时,信噪比改善了约8dB。因而所提出的信道估计算法能明显改善系统的BER性能。

    • 余豪,陈燕苹,邹梦强,彭慧,刘宇,王森,江永清

      2024,45(2):313-318, DOI: 10.16818/j.issn1001-5868.2023122701

      Abstract:

      针对当前气压传感器解算高度存在误差随时间累积的问题,提出了一种基于微气压传感器的室内行人高度估计新方法。该方法结合微气压传感器的输出高度值,对多个相邻时间内的高度值进行合理性判断,并结合室内行人运动状态对高度变化进行约束,使得解算的高度符合室内行人运动规律。通过电脑采集MS5611微气压传感器数据进行仿真验证,结果表明:该方法能够有效地对高度误差进行修正,相较于微气压传感器直接解算的高度,该算法解算的高度更贴合实际情况,解算轨迹也更接近真实轨迹,轨迹的平均闭环误差从1.9%D下降至0.07%D。该算法有效地提高了室内行人高度估计的定位精度,在室内行人三维定位领域具有一定的工程应用价值。

    • 江覃晴,吕桂贤,赵文彬,王斌,楚鹏浩,赵慧光

      2024,45(2):319-326, DOI: 10.16818/j.issn1001-5868.2023111502

      Abstract:

      相位生成载波(Phase Generated Carrier,PGC)解调算法是目前光纤干涉传感领域中重要的解调算法。针对目前PGC解调算法中光强扰动和调制深度影响信号解调准确度的问题,提出了一种改进的PGC解调算法(PGC-Ameliorated),并搭建了基于分布反馈(Distributed Feedback,DFB)激光器的振动传感系统进行实验验证。实验结果表明,当被测振动信号的频率为800Hz时,该算法信噪比为57dB,优于微分交叉相乘(Differential and Cross Multiplying,DCM)算法和反正切(Arctan)算法近20dB。在不同光强下,该算法解调信号幅值波动范围在±0.02rad;在不同调制深度下,该算法总谐波失真最小为0.61%,信纳比最大为25.9dB,相比于DCM算法和Arctan算法具有更低的总谐波失真和更高的信纳比。

    • 刘砚菊,晏佳华,冯迎宾

      2024,45(2):327-335, DOI: 10.16818/j.issn1001-5868.2023110804

      Abstract:

      针对视觉同时定位与地图构建(SLAM)技术在动态环境中存在定位精度低、地图虚影等问题,提出了一种基于深度学习的动态SLAM算法。该算法利用网络参数少且目标识别率高的YOLOv8n改善系统的视觉前端,为视觉前端增加语义信息,提取动态区域特征点。然后采用LK光流法识别动态区域的动态特征点,剔除动态特征点并保留动态区域内的静态特征点,提高特征点利用率。此外,该算法通过增加地图构建线程,剔除YOLOv8n提取的动态物体点云,接收前端提取的语义信息,实现静态语义地图构建,消除由动态物体产生的虚影。实验结果显示,在动态环境下该算法与ORB-SLAM3相比,定位精度提升92.71%,与其他动态视觉SLAM算法相比,也有小幅度改善。

    • 张立欣,刘紫娟,康清华,王磊,李永倩

      2024,45(2):336-340, DOI: 10.16818/j.issn1001-5868.2023120101

      Abstract:

      针对单端布里渊光时域分析(BOTDA)系统存在噪声大、信噪比较低等不足,提出一种基于经验模态分解的降噪方法。理论分析经验模态分解的降噪原理和少模光纤单端布里渊光时域分析传感原理,通过搭建的单端结构布里渊光时域分析温度传感系统,对经验模态分解的降噪效果进行对比分析。实验和仿真结果表明,经验模态分解算法对温度传感系统具有良好的降噪效果,降噪后信噪比提升了约3.06dB,温度测量精度提升了约0.98℃。

    全选
    显示模式:: |
    2024年第45卷第2期
    全选
    显示模式: |
    • 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

      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。

      • 1
    • 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

      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。

      • 1
    • 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

      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。

      • 1
    • 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

      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。

      • 1
    • 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

      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。

      • 1
    • 高速数字化三维集成式CCD-CMOS图像传感器

      李明, 黄芳, 刘戈扬, 周后荣, 王小东, 任思伟

      Abstract:

      针对CCD图像传感器信号的高精度数字化处理和高速输出需求,为了解决CCD与CMOS工艺兼容性低、互连集成制作难度大、芯片间接口匹配和高性能兼备等问题,研究了CCD器件拓扑结构与像元、CMOS读出电路、三维异质互连集成及高密度引脚封装等技术,研制出1024×256阵列规模的集成式CCD-CMOS图像传感器,实现了CCD信号的高精度数字化处理、高速输出及多芯粒的技术融合,填补了国内CCD-CMOS三维集成技术空白。测试结果表明:集成CCD-CMOS器件的光响应和成像功能正常,双边成像效果良好,图像无黑条和坏列,互连连通率(99.9%)满足三维集成要求,实现了集成式探测器件的大满阱高灵敏度成像(满阱电子数达165.28ke-、峰值量子效率达86.1%)、高精度数字化(12bit)和高速输出(行频率达100.85kHz),满足集成化、数字化、小型化的多光谱探测成像系统要求。

      • 1
    • 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

      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。

      • 1
    • 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

      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。

      • 1
    • 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

      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)。

      • 1
    • 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

      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。

      • 1
    • 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

      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。

      • 1
    • 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

      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。

      • 1
    • 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

      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。

      • 1
    • 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

      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。

      • 1
    • 智能反射面辅助NOMA系统AOA定位算法

      张月霞, 段世茹

      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。

      • 1
    • 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

      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。

      • 1
    • 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

      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。

      • 1
    • 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

      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。

      • 1
    • 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

      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。

      • 1
    • 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

      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。

      • 1
    • 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

      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。

      • 1
    • 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

      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。

      • 1
    • 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

      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%。

      • 1
    • 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

      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。

      • 1
    • 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

      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。

      • 1
    • 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

      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。

      • 1
    • 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

      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%。

      • 1
    • 有机膜表面羟基化工艺研究

      杨子鑫, 王国政

      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。

      • 1
    • 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

      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。

      • 1
    • 基于激光器RIN抑制的宽带低噪声微波光传输技术

      丁鹏, 陈诺, 彭若雪, 肖永川, 瞿鹏飞

      Abstract:

      微波光子技术的高频率、大带宽、低传输损耗及抗电磁干扰能力等优势使其在雷达、通信、电子对抗等新一代电子信息系统中具有广泛的应用前景。微波光子链路核心的激光器、调制器、光电探测器均为有源器件,在微波信号的电光光电转换过程中会引入额外的噪声,导致微波信号的噪声性能恶化,高的噪声系数会降低电子信息系统的灵敏度、动态范围、探测精度等关键性能指标,因此抑制噪声成为实现高性能微波光子系统的关键。本文针对当前激光器噪声较高的限制,提出采用常规DFB激光器与光放大器、窄带光子滤波相组合的方式来抑制激光源噪声,实现微波光子链路的宽带低噪声能力。文章建立了微波光子链路传输模型,分析了链路性能与器件参数之间的映射关系。实测对比了采用该组合光源方案与常规微波光子链路之间噪声性能,结果表明采用高功率光源结合光滤波可对激光器远端RIN噪声实现高的抑制,通过优化,噪声系数较常规水平可改善15dB以上。

      • 1
    • 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

      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。

      • 1
    • 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

      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。

      • 1
    • 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

      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。

      • 1
    • 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

      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。

      • 1
    • 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

      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。

      • 1
    • 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

      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。

      • 1
    • 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

      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。

      • 1
    • CIGS薄膜太阳电池的数值模拟研究

      陈金福, 王莉, 董志虎, 蔡阳, 覃新宇, 何春清

      Abstract:

      本文建立了铜铟镓硒(CIGS)薄膜太阳电池模型,利用Scaps模拟计算得到CIGS薄膜太阳电池的载流子生成率、能带结构、电场强度等,研究了CIGS薄膜太阳电池吸收层的Ga组分含量、不同共蒸法制备的电池吸收层缺陷密度、吸收层厚度、掺杂浓度对电池输出性能的影响。结果表明,单步共蒸法制备的电池吸收层中Ga组分含量在30%时,CIGS/CdS异质结的能带结构有利于载流子输运,且电池的输出性能优异。三步共蒸法制备的电池吸收层缺陷密度更低,开路电压进一步增大。随着吸收层厚度的增加,发现2.0 μm厚的电池吸收层即可吸收大部分的光子,继续增加吸收层厚度会导致短路电流密度降低。增大吸收层掺杂浓度,提高了光生电动势、增大了开路电压,但CIGS/CdS异质结界面处势垒下降,载流子复合率上升,导致短路电流密度下降。

      • 1
    • Co3O4/Fe2O3异质结复合材料的制备及其紫外光光电探测性能

      李丽华, 彭韶龙, 汪钰馨, 从文博, 黄金亮

      Abstract:

      本文分别采用旋涂法和水热法在FTO衬底上制备Co3O4种子层和Co3O4薄膜,再在Co3O4薄膜上水热生长Fe2O3纳米棒,获得了高质量的Co3O4/Fe2O3异质结复合材料。通过改变Fe2O3前驱体溶液浓度来改变异质结复合材料中Fe2O3 组分的含量。结果表明,Fe2O3纳米棒覆盖在呈网状结构的Co3O4薄膜上,随着Fe2O3前驱体溶液浓度即Fe2O3 组分含量的增加,Co3O4/Fe2O3异质结复合材料对紫外光的响应逐渐增强,当Fe2O3前驱体溶液浓度0.015mol/L时,异质结复合材料有着很好的光电稳定性,并表现出较高的响应率(12.5mA/W)和探测率(4.4×1010Jones)。

      • 1
    • 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

      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。

      • 1
    • 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

      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。

      • 1
    • 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

      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。

      • 1
    • 压电半导体PN异质结的动态响应分析

      许家豪, 谭宁, 张巧云

      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。

      • 1
    • 晶圆键合工艺的灰边缺陷改善研究

      晏伟强, 赖朝荣, 刘伟景

      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。

      • 1
    • 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

      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。

      • 1
    • 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

      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%。

      • 1
    • 波长调制型PMMA光波导SPR折射率传感器设计

      于永浩, 孔梅

      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。

      • 1
    • 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

      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。

      • 1
    • 自稳零低噪声CTIA读出电路研究

      杨静欣, 钟佳鑫, 欧阳学龙, 孔大林, 袁红辉

      Abstract:

      红外探测器在国防航天领域有着广泛的用途,其低噪声读出电路是获得有用清晰红外图像的基础。当探测器工作在高背景微弱信号下时,常出现噪声扰动大,各元信号高低不平,部分信号无法读出的问题。针对国内航天工程这一应用需求,本文设计了一种低噪声的新型读出电路。该电路在传统CTIA的基础上,设计了自稳零技术和新型相关双采样电路,对噪声抑制表现出优良的作用。可应用于低温中波线列红外HgCdTe航天探测器的信号读出以及其它低温和常温探测器信号读出,工作温度范围为77K-300K。基于0.35 μm,5 V-CMOS工艺进行了10×1线列读出电路后仿真验证与流片,结果表明,与传统CTIA电路对比,输出噪声下降44.7%,总输出噪声仅为72.1μV。

      • 1
    • 基于硅基微环谐振器的Fano共振线型产生和调谐研究进展

      徐强, 孙士博, 李鑫雨, 孔梅, 徐亚萌*

      Abstract:

      Fano共振的线型具有明显的不对称特征,在光学通信、调制和传感等领域中极具潜力。文章首先对微环谐振器的各种线型进行了介绍,强调了Fano共振线型的独特优势,其次依据结构分类梳理了国内外基于硅基微环谐振器产生Fano共振的研究进展,然后介绍了基于热光效应的Fano共振调谐的研究进展,最后展望了硅基微环谐振器的Fano共振的发展及应用。

      • 1
    • 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

      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。

      • 1
    • 基于Zynq平台的低功耗人脸检测加速系统

      赵 民, 徐 胜, 韩路宇, 林志贤

      Abstract:

      针对基于CPU及GPU的卷积神经网络平台存在体积大、能耗高等问题,本文设计并实现了一种基于Zynq平台的卷积神经网络人脸检测加速系统。该系统采用YOLOv3-Tiny算法,并利用WIDERFACE人脸数据集进行训练。为提高网络效率,本文采用层融合技术减小网络深度,加快检测速度。同时,本文采用8位整数量化策略,降低内存访问量,减少资源消耗。通过利用ZynqXC7Z035芯片上FPGA端并行计算能力,设计出可重复利用的多通道卷积计算模块,实现DSP的重复递用。实验结果显示,本文设计的加速系统实现了9.5FPS的实时推理速度,检测速度是intel i7-8700CPU的7.9倍。系统功耗仅为2.65w,满足低功耗的性能需求。

      • 1
    • 金膜上CsPbBr3纳米晶超晶格增强双光子发射特性研究

      温永祥, 虞应, 刘绍鼎

      Abstract:

      钙钛矿微纳结构双光子荧光在高分辨成像、光电转换等领域具有广泛的应用,如何增强双光子荧光发射强度是提高器件性能的关键。与电介质基底相比,置于贵金属薄膜上的微纳结构由于等离激元的激发作用,能够有效的增强线性及非线性光学响应。基于此,本文提出在金膜上自组装CsPbBr3纳米晶超晶格结构,与玻璃基底上样品相比,金膜上超晶格结构内部形成了更大的局域场增强作用,其线性光致发光强度提高了约1倍,同时双光子发光强度提高了约16倍。通过改变泵浦光偏振可见,这种超晶格的双光子发射具有偏振依赖的特性,偏振角度在0°-360°范围内呈现四重对称性。这些研究结果表明,金膜上CsPbBr3纳米晶超晶格是一种有效增强双光子发射的体系,有望于构建高性能微纳非线性光子器件。

      • 1
    • 基于多层石墨烯-黑磷结构可调谐各向异性吸收器

      肖功利, 赖子凡, 杨宏艳, 林志雄, 李海鸥, 陈赞辉

      Abstract:

      本文基于阻抗匹配理论(IMT)和多层局域表面等离子体共振(LSPR)耦合效应,设计了一种多层石墨烯-黑磷可调谐各向异性吸收器。通过采用时域有限差分法(FDTD)进行模拟仿真计算分析发现,TE偏振下,吸收器在波长20.8~45.34 μm范围内可实现94%的宽带平均吸收;TM偏振下,在波长16.6~44.6 μm范围内可以实现96.3%的宽带平均吸收,呈现出一定程度的各向异性吸收特性。此外,通过调整石墨烯-黑磷块的宽度,可以调节吸收带宽。同时,动态调节石墨烯的费米能级或黑磷的电子掺杂浓度也能够调节吸收带宽和平均吸收率。该研究成果对动态可调谐红外能量采集、偏振选择性吸收和红外伪装领域具有良好的理论指导意义。

      • 1
    • 短参考置换索引调制的DCSK通信系统

      柳粟杰, 杨烈君, 谢肇鹏

      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。

      • 1
    • 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

      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。

      • 1
    • 公式章 1 节 1基于Golomb Ruler的QC-LDPC码构造方法

      袁建国, 刘雯漪, 宋万闯, 伏博文

      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。

      • 1
    • 基于大厚度六方氮化硼中子探测器的制备

      刘敬润, 曹炎, 刘晓航, 范盛达, 王帅, 陈曦, 刘洪涛, 刘艳成, 赵江滨, 何高魁, 陈占国*

      Abstract:

      六方氮化硼是一种中子敏感材料。本文介绍了使用低压化学气相沉积在1473 K下以大约20 μm/h的生长速率制备了高质量203 μm厚的六方氮化硼。在氮化硼的两侧沉积厚度为100 nm的金电极,制备了垂直结构的六方氮化硼中子探测器。该器件的电学性质表明制备的六方氮化硼材料的迁移率寿命的乘积(μτ)为2.8×10-6cm2/V,电阻率为1.5×1014Ω?cm。在850 V电压下,该探测器对热中子的探测效率为34.5%,电荷收集效率为60%。

      • 1
    • 脉冲反应磁控溅射频率对VOx薄膜的调控与优化

      林思博, 王涛, 董翔

      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。

      • 1
    • 基于PE-CEEMD-SVD的Φ-OTDR信号降噪方法

      姚国珍, 李炳峰, 谷元宇

      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。

      • 1
    • 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

      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。

      • 1
    • 双色红外焦平面数字读出电路研究

      姜羽, 梁清华, 卢天, 丁瑞军

      Abstract:

      设计了一款中/长波双色应用的数字化红外焦平面读出电路。由于双色红外焦平面器件在注入电流及动态输出阻抗上存在着数量级的差异,同时双波段均要求高灵敏度,因此读出电路需要在有限像元面积内实现双输入级的结构设计和大动态范围。电路采用基于直接注入型输入级的脉冲频率调制结构,设计电荷复位单元代替传统电压复位结构,降低可探测的电荷分辨率,改善由复位遗失电荷带来的非线性影响,同时电路设计了20 bit混合结构的计数器,满足电路大电荷容量和低功耗的要求。仿真结果表明,实现的最小电荷分辨率为692 e-,对应电荷容量为0.72 Ge-,双波段探测线性度均高于99.8%,在中/长波典型应用情况下功耗为3.03/6.66 μW。

      • 1
    • 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

      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。

      • 1
    • 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

      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。

      • 1
    • 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

      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。

      • 1
    • 一种高灵敏度大动态范围的红外焦平面异形读出电路的设计

      乔柏全, 汪鸿祎, 景松, 黄松垒, 龚海梅

      Abstract:

      针对短波红外焦平面探测器高灵敏度大动态范围的发展需求,设计了一款新型的红外焦平面异形读出电路。传统的像元只使用一种输入级,难以兼顾高灵敏度和大动态范围;此设计中包含的组合像元使用了CTIA和大动态范围两种输入级,兼顾了其优点。具体布局为每2×2个CTIA输入级模块阵列中间,含有1个直接注入模式/对数模式可切换的大动态范围输入级模块。工作模式有两种,第一种为CTIA输入级模块和直接注入模式的大动态范围输入级模块同时工作;第二种为CTIA输入级模块和对数模式的大动态范围输入级模块同时工作。基于0.18μm 3.3V标准CMOS工艺,绘制了CTIA输入级阵列规模为320×256,像元中心距为15μm的异形电路像元阵列版图。仿真结果表明,异形电路像元通过小积分电容可达到高灵敏度,通过对数光响应输出可达到大动态范围。

      • 1
    • 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

      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。

      • 1
    • 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

      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。

      • 1
    • 面向无人机航拍图像的多尺度目标检测研究

      贾亮, 林铭文, 戚丽瑾, 谈瑾

      Abstract:

      针对无人机航拍图像背景复杂、小目标占比高且分布不均导致的现有算法精度不佳问题,提出一种面向无人机航拍图像的多尺度目标检测网络VTO-YOLOv8。首先,采用WIoU v3作为边界框回归损失函数,并使用明智的梯度分配策略,这一策略将使网络更加关注普通质量样本,从而提高其定位能力;其次,设计四层T-BiFPN结构,加强浅层特征和深层特征的融合;此外,设计C2f-DBB多分支模块,在不增加计算量的前提下,提升检测性能;同时,使用聚焦调制模块,加强不同尺度信息的交互。实验结果表明,网络在Visdrone2019数据集上相较基准模型在mAP50和mAP指标上分别提高了9.0%和5.9%,同时参数降低了22.6%,可更好的应用于无人机航拍目标检测中。

      • 1
    • 1000V 4H-SiC VDMOS结构设计与特性研究

      李 尧, 牛瑞霞, 王爱玲, 王奋强, 蓝 俊, 张栩莹, 张鹏杰, 刘良朋, 吴回州

      Abstract:

      本文设计并优化了一种基于4H-SiC的1000 V 垂直双扩散金属氧化物半导体场效应晶体管(VDMOS),在留有50%的裕度后,通过Silvaco仿真软件详细研究了器件各项参数与耐压特性之间的关系。经优化,器件的阈值电压为2.3 V,击穿电压达1525 V,相较于相同耐压条件下的Si基VDMOS,4H-SiC VDMOS的击穿电压提升了12 %。此外,击穿时4H-SiC VDMOS表面电场分布相对均匀,最大值为3.4×106 V/cm。终端有效长度为15 μm,约为Si基VDMOS的6%,总体面积减小了近1/10。且结构简单,与相同耐压条件下的4H-SiC VDMOS相比,未增加额外的工艺步骤,易于实现。

      • 1
    • 基于图像处理的路面裂缝特征提取方法

      代少升, 毛兴华, 余自安

      Abstract:

      裂缝是一种常见的路面损坏形式,及时、准确地检测和评估路面裂缝的状态,对于路况监测和养护决策具有重要的意义。文章提出了一种基于图像处理的路面裂缝特征提取方法,首先,对分割得到的路面二值图像进行连通域分析,利用裂缝区域和干扰区域之间的特征差异,筛选出真正代表裂缝的连通域;然后,采用改进的快速并行细化算法提取出裂缝骨架,以端点所在分支的长度为标准来去除骨架中的毛刺,针对骨架断裂和向内缩短的问题,通过端点方向以及端点间距离来进行骨架的连接和生长。实验结果表明,该方法能够有效去除分割结果中的干扰区域,提取出清晰完整且无毛刺的裂缝单一像素骨架,较好地反映了裂缝的主要结构和形态特征。

      • 1
    • 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

      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。

      • 1
    • 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

      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。

      • 1
    • 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

      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。

      • 1
    • 石英玻璃刻蚀浅锥孔阵列的工艺研究

      乌李瑛, 刘丹, 权雪玲, 程秀兰, 张芷齐, 郭振, 高庆学, 付学成, 徐丽萍, 张文昊, 马玲

      Abstract:

      本文介绍了石英玻璃刻蚀浅锥孔的制备方法。通过紫外接触式光刻系统在石英玻璃上形成光刻胶浅锥孔阵列图案,并用电感耦合反应离子刻蚀机(ICPRIE)进行刻蚀。研究了光刻参数和蚀刻参数(气体流量、气体成分、腔压、ICP功率和偏置功率)对石英玻璃的刻蚀性能、表面轮廓、蚀刻速率和侧壁倾角的影响。结果表明:刻蚀气体种类对石英浅锥孔阵列刻蚀效果有显著影响,CF4和Ar的组合气体所刻蚀的石英锥孔阵列的效果最佳,随着CF4气体流量比的增加,石英刻蚀倾角先降低后又小幅增加,当刻蚀气体(CF4:Ar)流量比在5:3时,石英刻蚀速率为0.154 μm/min,光刻胶刻蚀速率为0.12 μm/min,得到的石英浅锥孔倾角最倾斜。其他刻蚀参数一定的情况下,ICP功率由600W升高至800W,石英刻蚀速率大幅降低,聚合物的沉积成为刻蚀工艺的主导;刻蚀石英的粗糙度Rq随着ICP功率的降低明显增加。其他刻蚀参数一定的情况下,RF功率升高,则刻蚀石英的速率增加,刻蚀石英的Rq值增加后又降低,当RF功率升高至200W时,光刻胶发生碳化现象。本研究可为石英玻璃微器件的制备提供工艺参考。

      • 1
    • 含内热源密闭空间两级半导体制冷器瞬态特性分析

      徐辰欣, 陈赵军, 孟凡凯

      Abstract:

      针对工作于含内热源密闭空间的空冷和热管式两级热电制冷装置,分别建立了瞬态性能计算模型,得到了制冷空间温度、模块两端温差、制冷系数随时间的变化规律,对比了两种散热方式对装置特性的影响,分析了工作电流和热电偶热冷两级面积比,对温度、耗时和制冷系数的影响。结果表明:元件功率为6W时,热管和热管式制冷器温度分别比无热源时升高了8.28℃和7.86℃,热管式的制冷温度比空冷式低1.85℃,制冷系数比空冷式高12.12%。

      • 1
    • 基于高光谱解混的伪装目标识别技术研究

      王俊佟, 杨华东

      Abstract:

      高光谱遥感图像识别技术在伪装目标识别方面具有很大的应用前景。针对高光谱遥感图像中的混合像元和光谱变异问题,提出基于高光谱解混技术的伪装目标识别方法。该方法采用扩展线性混合模型表征高光谱图像中的光谱变异问题,利用超像元分割技术,将原始高光谱图像转换为粗细多尺度特征图,对超像元丰度矩阵附加8-邻域空间加权与行约束,以降低噪声和奇异点像元的影响。针对伪装目标空间分布稀疏的特点,在模型中增加丰度矩阵的截断加权核范数作为正则化项,以提高算法精度。实验结果表明提出的方法具有良好的抗噪性和较高的解混精度,可以有效提高伪装目标识别精度。

      • 1
    • 可配置分段式FFE高速SerDes发送端设计

      张春茗, 张得胜, 陶保明

      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

      • 1
    • 电离效应对EBCMOS中电子倍增层增益的影响研究

      陈文娥, 陈卫军, 宋德, 李野, 赵鹏, 李书涵, 王重霄, 梁荣轩, 岳纪鹏

      Abstract:

      采用蒙特卡罗模拟方法研究电子轰击互补金属氧化物半导体(EBCMOS)成像器件中高能电子轰击半导体时产生的电离效应对电荷收集效率和电子倍增层增益的影响。从理论上分析入射电子能量、P型衬底层掺杂浓度、电子倍增层和钝化层厚度对电荷收集效率和电子倍增层增益的影响。结果表明,增加入射电子能量(小于4 keV)、减小电子倍增层和钝化层厚度、降低掺杂浓度等都是提高电荷收集效率和电子倍增层增益的有利途径,以便获得高增益的EBCMOS器件。

      • 1
    • 基于微气压传感器的室内行人高度估计方法

      余豪, 陈燕苹, 邹梦强, 彭慧, 刘宇, 王森, 江永清

      Abstract:

      针对当前气压传感器解算高度存在误差随时间累积的问题,提出了基于微气压传感器的室内行人高度估计方法。结合微气压传感器的输出高度值,对多个相邻时间内的高度值进行算法判断,并结合室内行人运动状态对高度变化进行约束,使得高度变化符合室内行人运动规律。通过电脑采集MS6511微气压传感器数据进行仿真,实验结果表明:该方法能够有效地对高度误差进行修正,相较于微气压传感器解算高度误差,本文算法解算轨迹更接近真实轨迹。平均闭环误差从1.9%D下降至0.07%D,有效地提高了室内行人高度估计的定位精度,在室内行人三维定位领域具有一定的工程应用价值。

      • 1
    • 基于变刚度悬臂梁的MEMS静电驱动器的动态响应优化

      高宇帆, 戴旭涵, 王怀治, 张卓尔, 丁桂甫

      Abstract:

      传统的MEMS静电驱动器存在驱动电压高和超调振荡的问题,可动极板稳定在平衡位置前会发生持续的振荡,难以满足可变电容、光开关等应用领域的综合要求。针对上述问题,本文采用变刚度悬臂梁的设计,利用刚度随行程增大的特性抑制非线性静电力等因素导致的吸合及释放过程的振荡现象,在缩短调节时间的同时,有效降低了器件的驱动电压。仿真和实验结果表明,当器件悬臂梁的刚度随位移由5N/m增大到35N/m时,相同电压下,动态响应的调节时间减少了55.5%,相同行程下,动态响应的调节时间减少了21%,对应的驱动电压减少了23%。

      • 1
    • 一种具有多种谐振模式的太赫兹超表面器件

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

      Abstract:

      金属超表面是一种由人工设计的材料,由于其能够通过简单地调整表面结构去操纵电磁辐射,因此被研究人员所关注。这种由人工设计的材料在生物传感、检测和调制等设备中均有着广阔的应用前景。其中,偏振敏感超表面是专注于优化设备沿某一种偏振模式的性能。而偏振不敏感的超表面可以在此基础上进一步提高效率,因为所有的偏振模式都可以与器件相互作用,提升了实际应用的灵活性。由于高灵敏度的生物传感或检测主要依赖于共振时的大质量因子。因此,需要设计一款同时拥有高质量因子和偏振不敏感特性的超表面器件。在本文中,我们提出了一种中心对称分裂环形状的偏振不敏感的超表面结构,通过理论和实验研究谐振模式的光谱特性,识别和分析了谐振模式的类型(LC、偶极和高阶谐振)。其中,几种高阶谐振模式具有明显更高的品质因数Q(~230)。这些谐振模式对超表面周围材料的介电性质也高度敏感。此外,还研究了具有不对称超表面结构的电磁性质,发现通过分别增加超表面结构沿水平轴(x轴)和垂直轴(y轴)的不对称性,可以激发和增强0.332 THz和0.210 THz的附加谐振模式。这种超表面器件可以在太赫兹波范围内的各种场景下发挥重要作用,同时该结构还可以扩展到其他频段进行应用。

      • 1
    • 离散色散光域傅里叶变换的延时和带宽扩展研究

      梁会娟, 王凯, 韩守保, 梅理, 田朝晖, 张静, 崇毓华

      Abstract:

      光域傅里叶变换为射频频谱分析提供了一种新的解决方案。光域傅里叶变换主要受限于大的二阶色散的获得,而离散傅里叶变换只需要控制离散点的相位,理论上可以解决大色散的获得问题。本文利用光纤环作为离散色散器件,用线性调频信号作为待测信号,进行了光域离散傅里叶变换的研究。该系统其实是一个快速傅里叶变换系统,每次变换用时约2.07ns。用示波器观测线性调频信号变换前与变换后的波形延迟,可以测出该系统的变换延时,约为100ns,该延时大小主要是由系统中的光纤长度决定。该系统可以实现对信号的不间断处理。因为该系统的变换的瞬时带宽有限,约为483MHz,为了扩展系统的瞬时带宽,对片上集成光微环组方案的可实现性进行了分析。若实现10GHz瞬时带宽、25MHz分辨率,按照现有的光电器件的水平,需要自由光谱范围10GHz,带宽25MHz的光微环。单个的光微环在PLC平台可以实现。按照目前光强度调制器以及探测器等商用微波光子器件的水平,需要160组的光纤微环,因此对集成光芯片工艺提出较大挑战。

      • 1
    • 大行程位移台干涉测距系统的误差补偿

      王雨萌, 杨帆, 谌庆荣, 余斯洋, 张茜, 孙思, 严伟

      Abstract:

      双频激光干涉仪作为常用的精密光学非接触式测量设备,具有精度高、抗干扰能力强、灵活性好等优点。然而环境温度变化、机械振动等因素可能会影响测量结果的准确性,并且影响程度会随着测量光程的增加而增大。针对基于双频激光干涉仪的大行程位移台测距系统,首先研究了移台测距系统的测量原理;然后针对系统存在的各项误差进行了分析和补偿;最后,对系统进行综合误差补偿实验,短时间补偿量达到10-8 m量级,且时间越长补偿效果越好。该方法较现有的误差补偿方法更为完整,补偿量更大。不仅为大行程位移台的精确测量提供了有效的解决方案,也为进一步提升双频激光干涉仪测量精度的探索指明了方向。

      • 1
    • OFDM系统中一种A-MMSE信道估计算法

      叶文伟, 袁建国

      Abstract:

      针对正交频分复用(Orthogonal Frequency Division Multiplexing, OFDM)系统中最小均方误差(Minimum Mean Squared Error, MMSE)信道估计算法误码率(BER)高的问题,提出一种平均最小均方误差(Averaged-Minimum Mean Squared Error, A-MMSE)信道估计算法。该算法首先基于802.11n标准而构造了一种新的导频结构,收发两端分别进行降采样和过采样处理,利用已知训练序列和导频获得信道频域响应。仿真结果表明,所提出的A-MMSE信道估计算法与传统的MMSE算法相比,在BER为10-3,信噪比改善了约8dB。因而所提出的信道估计算法能明显改善系统的BER性能。

      • 1
    • 常见点缺陷对硅光电池响应特性的影响

      杨映红, 张蓉竹

      Abstract:

      本文研究了硅光电池中常见点缺陷对器件在激光辐照下的响应特性的影响。本文根据第一性原理建立了晶胞模型,比较了空位缺陷以及含Fe、Cu杂质状态下硅材料的态密度图,在此基础上分析了常见点缺陷对硅光电池响应特性的影响。由于半导体材料对温度敏感,当光电池受激光辐照而出现温度变化时,其光电响应输出特性会发生变化。从光伏器件的光生电动势原理出发,根据响应输出模型以及一维热传导方程,计算了1064nm激光辐照下,空位和金属杂质两种本征点缺陷下对光电池响应特性的影响规律。结果表明:空位和金属杂质两种缺陷都能够改变硅材料的能带结构和响应特性。当激光辐照波长为1064nm,功率密度为P=4×105W/cm2时,其中间隙原子为Fe时对材料的电子结构和光学性质的影响最大。此时材料吸收系数高达23952cm-1,且量子效率值最大,导致光电池响应最为强烈,输出电压最小。

      • 1
    • 基于GST薄膜的弯曲波导相变光学器件光学仿真与分析

      罗明馨, 张东亮, 鹿利单, 祝连庆

      Abstract:

      本文针对光子计算中高准确率的需求,研究相变光学器件的光传输性能,使用时域有限差分法建立覆盖GST薄膜的弯曲波导模型,得到了在晶态和非晶态两种情况下GST的面积、厚度和在弯曲波导中的位置对光传输效率及损耗的影响规律。结果表明GST的最优覆盖面积为0.415μm2、厚度为17nm,器件光传输不受GST位置影响,光传输对比度最大达到90.8%,插入损耗低至0.321dB,在1500~1670nm波长范围内能够实现宽光谱并行传输。该器件尺寸小,消光比大,理论上满足提高光计算准确率的需求,对于非易失性、并行集成光子矩阵计算单元器件的研制具有一定的参考意义。

      • 1
    • 基于经验模态分解的单端BOTDA系统降噪方法研究

      张立欣, 刘紫娟, 康清华, 王磊, 李永倩

      Abstract:

      针对单端布里渊光时域分析系统存在的噪声大、信噪比较低的问题,提出一种基于经验模态分解的降噪方法。理论分析经验模态分解的降噪原理和少模光纤单端布里渊光时域分析传感原理,通过搭建的单端结构布里渊光时域分析温度传感系统,对经验模态分解的降噪效果进行对比分析。实验和仿真结果表明,经验模态分解算法对温度传感系统具有良好的降噪效果,降噪后信噪比提升了约3.06 dB,温度测量精度提升了约0.98℃。

      • 1
    • 单模布拉格光栅和多模光纤Fabry-Perot腔级联的温度和折射率双参量传感器

      姚国珍, 宗子天, 吴玉章, 李炳峰, 颜炳欣, 尚秋峰

      Abstract:

      本文提出一种由单模布拉格光栅和多模Fabry-Perot腔级联而成的温度和折射率双参量传感器。传感器中的Fabry-Perot腔在多模光纤的末端,经氢氟酸腐蚀后填充紫外胶后形成。利用Fabry-Perot腔对温度和折射率敏感,光纤布拉格光栅对温度敏感而对折射率不敏感的特性,采用灵敏度矩阵法可实现对温度和折射率的同时测量。实验结果表明,传感器的温度和折射率灵敏度分别为-0.4832 nm/℃和-50.86 nm/RIU。该传感器具有制作工艺简单、结构紧凑、成本低、灵敏度高的特点,有很好的应用前景。

      • 1
    • 单边凹槽电极结构MSM型蓝光探测器的研究

      黎斌, 张震华, 卫静婷

      Abstract:

      为了提升InGaN基可见光探测器性能,制作并测试了基于GaN/InGaN MQWs外延材料的单边凹槽叉指电极MSM结构蓝光光光电二极管。器件的I-V特性测试结果显示,对比传统平面电极器件,凹槽电极器件随着偏压的增加,暗电流更小且更平缓,光电流更大。光谱响应率测试显示,器件截止带边都位于490nm附近,凹槽电极器件带边处拒绝比比平面电极器件高1个量级。在偏压为5V下,凹槽电极器件响应率为0.0346 A/W@480nm,对应外量子效率为8.94%,高于平面电极器件的量子效率。器件性能提升的原因是单边凹槽电极结构有效地抑制了表面传导漏电流和改善了内建电场的分布,使得器件暗电流更小和更有利于电极收集光生载流子,提升了响应率。

      • 1
    • 高重频激光地面足印探测器峰检电路的设计

      梅 超, 向雨琰, 于文博, 冯 伟, 李 松

      Abstract:

      本文设计了两级峰值检测电路实现对上升沿3ns,脉宽5ns,下降沿3ns,重频10KHz的脉冲信号的峰值检测与保持,利用STM32单片机的模数转换器完成电压信号采集。给出以APD为光电探测器件的地面探测器系统的基本结构框图,利用探测器系统中的放大电路模块使接收激光脉冲宽度从1ns展宽至5ns,搭配峰值检测电路模块实现窄脉宽,高重频激光信号的检测与数据记录。实验中利用信号源完成峰值检测电路部分的功能测试,使用重频为1KHz,脉宽约为1ns的激光器完成探测器系统整体的功能测试,实验证明,此系统可以较好地检测并记录重频1KHz,脉宽1ns的激光信号的峰值。

      • 1
    • 无干涉测量与相位迭代算法的单像素相位成像

      陈直, 范晓燕, 原甜甜, 陈文杰

      Abstract:

      单像素成像为突破经典成像中像素数量的限制提供了方法,已应用于很多领域,但要实现具有良好稳定性和准确性的相位成像仍然是一个挑战。在现有的单像素成像框架内,提出了一种无需干涉测量与相位迭代算法的单像素相位成像方法。通过傅立叶频谱零级强度测量,该方法实现了相位成像。实验结果表明,相位成像的重复精度为0.12%,误差为4.1%,证明了该方法具有良好的稳定性和准确性,对单像素成像的进一步发展和经典相位成像的突破创新均具有一定的借鉴意义。

      • 1
    • 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

      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。

      • 1
    • CMOS图像传感器辐射敏感参数测试电路设计及试验验证

      王祖军, 聂栩, 唐宁, 王兴鸿, 尹利元, 晏石兴, 李传洲

      Abstract:

      以航天领域广泛应用的CMV4000型CMOS图像传感器(CIS)为研究对象,通过开展CIS辐射敏感参数测试电路设计,将CIS辐照电路板与测试电路板中FPGA数据采集及传输板分离,辐照电路板与测试电路板通过接插口通讯,从而实现开展辐照试验时对FPGA数据采集部分进行辐射屏蔽防护,避免FPGA数据采集板受到辐射影响。开展了CIS测试电路中的电源模块、数据采集、存储模块、外围电路等设计及PCB版图的布局布线设计。采用Verilog HDL硬件描述语言对各个功能模块进行驱动时序设计,实现CIS辐射敏感参数测试功能。通过开展CMV4000型CIS 60Co γ射线辐照试验,分析了平均暗信号、暗信号非均匀性、暗信号分布等辐射敏感参数随总剂量增大的退化规律,验证了CIS辐射敏感参数测试系统的可靠性。本文的研究为开展CIS辐照效应研究提供了试验测试技术支持。

      • 1
    • 动态场景下基于视觉的SLAM技术研究

      刘砚菊, 晏佳华, 冯迎宾

      Abstract:

      针对视觉同时定位与地图构建(Visual Simultaneous Localization And Mapping,VSLAM)技术在动态环境中存在定位精度低、地图虚影等问题,本文提出了一种基于深度学习的动态SLAM算法。本文算法利用网络参数少且目标识别率高的YOLOv8n改善系统的视觉前端,为视觉前端增加语义信息,提取动态区域特征点。然后采用LK光流法识别动态区域的动态特征点,剔除动态特征点并保留动态区域内的静态特征点,提高特征点利用率。此外,本文算法增加地图构建线程,剔除YOLOV8n提取的动态物体点云,接收前端提取的语义信息,实现静态语义地图构建,消除由动态物体产生的虚影。通过实验验证,在动态环境下本文算法与ORB-SLAM3相比,定位精度提升92.71%,与其它动态视觉SLAM算法相比,也有小幅度改善。

      • 1
    • 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

      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。

      • 1
    • 基于高Q值Si3N4片上光学微腔的孤子光频梳

      杜润昌

      Abstract:

      高Q值片上微腔已被证明是一个优秀的克尔孤子光学频率梳产生平台。由片上多模波导构成的Si3N4微腔可以同时实现产生暗孤子所必须的高品质因子和反常色散。为了进一步降低产生单孤子光频梳的阈值功率,本文设计了一种具有欧拉弯曲的新型跑道型Si3N4微腔,与传统的圆形弯曲波导相比,跑道型微腔直波导连接处弯曲半径的突然变化被显著抑制,这抑制了高阶模式耦合并降低了传播损耗,从而获得了超过5×106品质因子。基于该新型微腔,使用辅助激光加热方法仅用47mW泵浦激光器(估计片上泵浦功率33mW)就产生了重复频率在Ka波段且带宽超过20nm(对应于129fs的脉冲持续时间)的单孤子微腔光频梳。本文为高Q值片上光学微腔的设计提供了新的思路。

      • 1
    • 4H-SiC光导开关性能的仿真研究

      蓝华英, 罗尧天, 崔海娟, 肖建平, 孙久勋

      Abstract:

      碳化硅光导开关是相关领域的研究热点,但是文献中关于4H-SiC光导开关的理论研究仍然以集总元件模型为主,只能给出定性结果,典型文献中瞬态条件下的实验数据还没有定量的理论解释。本文使用Silvaco TCAD软件中的器件-电路混合模式,结合自编的载流子迁移率接口程序对4H-SiC光导开关的光学电学特性进行模拟仿真。对单脉冲响应的仿真结果表明,器件的峰值光电流随光能的变化与文献中瞬态条件下的实验数据符合很好,表明所用模型和参数具有合理性。论文并对影响单脉冲响应的主要因素包括脉冲能量、脉冲宽度、碳化硅厚度,进行了计算和分析。对两种碳化硅厚度的器件的多脉冲响应进行了计算和分析。本文得到的结果和结论对碳化硅光导开关的进一步研究具有较好的参考价值。

      • 1
    • LED投光灯叉翅散热器热分析及优化

      刘伟, 陆欣, 林俊

      Abstract:

      为探究叉翅散热器在某100 W LED舞台投光灯上的散热强化作用并进行优化设计,通过数值模拟与实验验证的方法,对影响叉翅散热器散热性能的主要几何因素及其机理进行了分析。以LED芯片最高温度和散热器质量为优化目标,对短翅长度与间距进行了单因素分析,后通过NSGA-Ⅱ算法进行双目标优化,并进行模糊C均值聚类,得到了不同应用场景下散热器配置。结果表明:叉翅散热器可有效增强散热性能,其结构可增加翅片表面平均对流换热系数,短翅长度和间距对单位质量散热性能影响均存在最优值,短翅过长或间距过小均会使翅片表面对流换热系数下降。双目标优化后的叉翅散热器可在几乎不改变散热器质量时,降低LED芯片最高温度2.33 ℃。

      • 1
    • 基于DFB激光器的振动传感系统改进PGC解调算法

      江覃晴, 吕桂贤, 赵文彬, 王斌, 楚鹏浩, 赵慧光

      Abstract:

      相位生成载波(Phase Generated Carrier,PGC)解调算法是目前光纤干涉传感领域中重要的解调算法。针对目前PGC解调算法中光强扰动和调制深度(C)影响信号解调准确度的问题,提出了一种改进的PGC解调算法(PGC-Ameliorated),并搭建了基于分布反馈(Distributed Feedback,DFB)激光器的振动传感系统进行实验验证。实验结果表明,当被测振动信号的频率为800Hz时,该算法信噪比为57dB,优于微分交叉相乘(Differential and Cross Multiplying,DCM)算法和反正切(Arctan)算法近20dB。在不同光强下,该算法解调信号幅值波动范围在±0.02rad;在不同C值下,该算法总谐波失真最小为0.61%,信纳比最大为25.9dB,相比于DCM算法和Arctan算法具有更低的总谐波失真和更高的信纳比。

      • 1
    • 一种基于CNN的混叠光谱解调算法及FPGA实现

      任嘉楠, 焦点, 杨铎, 徐春锋, 辛璟焘

      Abstract:

      为了解决光纤布拉格光栅(FBG)传感网络的光谱信号混叠问题,本研究基于现场可编程门阵列(FPGA)提出了一种利用卷积神经网络(CNN)模型的混叠光谱信号解调算法,并对其进行硬件实现与加速。通过对模型参数进行定点数量化,压缩网络模型的存储空间,提高 FPGA中DSP资源的利用率;利用循环展开和数组重排等硬件优化方法,提高了系统实时性,确定了算法的并行计算方案。研究结果表明,在的时钟下,测试集解调精度为,推理速度为每帧,光谱解调速率为,对于FBG混叠光谱信号解调具有较高的精度和速率。

      • 1
    • 结合视觉Transformer和CNN的道路裂缝检测方法

      代少升, 刘科生, 余自安

      Abstract:

      道路裂缝的智能检测在道路维护和交通安全方面扮演着重要的角色。通过准确识别和定位道路裂缝并采取维护措施可以保障道路的正常使用以及行车安全。目前基于卷积神经网络(CNN)的道路裂缝检测方法在全局长距离依赖建模方面存在一定局限性,而基于视觉Transformer的方法在捕获道路裂缝的局部细节信息方面表现不佳。因此,本文提出了一种结合视觉Transformer和CNN的道路裂缝检测方法。该方法利用CNN来捕获局部的细节信息,同时利用视觉Transformer在全局依赖性方面的优越性能来捕获全局特征。随后,通过设计的Fusion特征融合模块将两者提取的特征有机地结合在一起,从而解决了单独使用CNN或视觉Transformer方法存在的局限。最终将结果传递至交互式解码器,从而生成道路裂缝的检测结果。实验结果表明,无论是在公开的数据集上还是在自建的数据集上,相较于单独使用CNN或视觉Transformer的方法,本文提出的方法在道路裂缝检测任务中有更好的效果。

      • 1
    • 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

      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。

      • 1
    • 基于改进DeepLabv3+网络的沥青道路裂缝检测方法

      陈昌川, 郝晓严, 孙霞

      Abstract:

      针对传统的语义分割技术对于沥青道路裂缝的检测存在着检测精度低、误差大的问题,提出了一个基于改进DeepLabv3+网络的语义分割方法。该方法在编码器阶段,采用轻量级MobileNetv2取代DeepLabv3+的主干网络Xception,从而减少参数量;在解码器阶段,引入双注意力机制以进一步提高网络的分割精度;使用Dice Loss函数与原始交叉熵损失函数混合,以缓解样本中前景和背景不平衡问题。最后以道路实时检测的数据为对象进行了大量的实验,结果表明,该方法与原始DeepLabv3+相比,平均交并比(mIoU),平均像素精度(mPA)分别提升了8.98%,17.39%。与其他主流语义分割模型相比,改进后的DeepLabv3+在沥青道路裂缝的检测上也取得了较好效果。

      • 1
    • Ta/Ta2O5/Cu结构制备及应用性能研究

      梁桃华, 雍欢, 季静欣, 杨仕清, 冯哲圣

      Abstract:

      主要介绍了以Ta/Ta2O5/Cu为结构的平板MIM电容器的制备方法和性能测试,探究金属Cu直接作为钽电解电容器阴极层的可行性。通过阳极氧化法在钽箔表面制备非晶态的Ta2O5薄膜,以化学镀铜、磁控溅射镀铜两种镀铜工艺制备Ta/Ta2O5/Cu结构,并对所得结构进行结构表征和性能测试。实验结果表明:不同镀铜方式制备的Ta/Ta2O5/Cu结构在电学性能测试过程中都没有表现出电容特性,正负极之间的电阻仅有0.7 Ω,说明该结构不具备电容特性,进一步的分析表明,以金属Cu直接作为钽电容器的阴极层会导致金属铜在测试过程中被氧化成铜离子从而进入到Ta2O5介质层中,导致Ta2O5的击穿,因此金属铜不适合直接作为钽电容的阴极层。

      • 1
    • 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

      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。

      • 1
    • 宽带和窄带有机光电倍增探测器研究进展

      李 尧, 蓝 俊, 王奋强, 王爱玲, 牛瑞霞, 刘良朋, 张鹏杰, 吴回州, 张栩莹

      Abstract:

      有机光电探测器因具有大面积可加工、柔性、光谱响应范围可调、低成本和轻质等优点而备受关注,在智能监测、通信、生物医疗、图像传感器和荧光显微镜等领域方面发挥着积极作用。有机光电探测器根据光谱响应范围可分为宽带和窄带有机光电探测器两种类型。本文首先详细介绍了有机光电倍增探测器的基本结构、光电倍增工作原理以及关键性能参数,其次阐述并归纳了宽带有机光电倍增探测器和窄带有机光电倍增探测器在研究领域和实际应用的最新进展,最后对宽带和窄带有机光电倍增探测器未来的发展前景进行了探讨。

      • 1
    • 硫系非晶态半导体人工神经突触的可塑性

      陈直

      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。

      • 1
    • 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

      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。

      • 1
    • 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

      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。

      • 1
    • 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

      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。

      • 1
    • 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

      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。

      • 1
    • 基于改进YOLOv5s的地铁车辆螺栓定位检测

      杨久晓, 方力

      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%。

      • 1
    • 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

      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。

      • 1
    • 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

      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。

      • 1
    • 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

      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。

      • 1
    • 顶栅共面结构非晶氧化物薄膜晶体管的低成本制备及性能研究

      岳兰, 孟繁新

      Abstract:

      将溶液法制备的不含镓的非晶In-Al-Zn-O薄膜和有机聚甲基丙烯酸甲酯薄膜分别作为沟道层和介质层,低成本研制了顶栅共面结构的非晶氧化物薄膜晶体管(TFT)器件,探讨了沟道层中Al含量对器件性能的影响。研究表明:Al元素能对In-Zn-O薄膜中氧空位的形成起到一定抑制效果,因此增加Al含量即可降低沟道层的电子载流子浓度,使得In-Al-Zn-O TFT器件阈值电压正向移动、关态电流被减小、有益于器件开关比的提升。此外,基于沟道层中Al含量的调整还可通过优化沟道层/介质层界面状态来促进器件阈值电压滞回稳定性的提升。综合来看,在In-Al-Zn-O中Al含量为30%时制备的器件具备最佳综合性能。

      • 1
    • 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

      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。

      • 1
    • 六方氮化硼忆阻器的研究进展

      王思博, 刘晓航, 陈占国

      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。

      • 1
    • 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

      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。

      • 1
    • 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

      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。

      • 1
    • 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

      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

      • 1
    • CMOS探测器自适应信号读出技术研究

      于得福, 陈永平, 李向阳

      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。

      • 1
    • 基于LSD和FLD融合的道路裂缝 图像预处理方法研究

      陈昌川

      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%。

      • 1
    • 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

      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。

      • 1
    • 基于RSSR融合RNGO-Elman神经网络的室内可见光定位

      张慧颖, 盛美春, 梁士达, 马成宇, 李月月

      Abstract:

      针对动态环境下基于接收信号强度的传统可见光定位方法定位精度低、稳定性差等问题,提出一种基于接收信号强度比的改进北方苍鹰算法(NGO)优化Elman神经网络(RNGO-Elman)的室内可见光定位系统。本文提出选择一个辅助参考点,将待测参考点与辅助参考点的接收信号强度比值和接收机的真实位置作为训练集数据,建立不受动态环境影响的指纹数据库。针对NGO算法收敛速度慢,容易陷入局部最优等问题,利用折射反向学习策略初始化种群,增加种群多样性,引入非线性权重因子来加快收敛速度,避免陷入局部最优。使用优化后的NGO算法来优化Elman神经网络的初始权值和阈值,构建RNGO-Elman动态定位预测模型。仿真结果表明,在4m 4m 3m的实验空间下,优化后的RNGO-Elman定位模型平均定位误差为1.34cm,定位精度相较于Elman定位算法、NGO-Elman定位算法提高了82%、21%。在LED发射功率波动时,基于RSSR的RNGO-Elman定位误差为1.29cm、1.38cm。因此,所提可见光定位方法具有定位精度高、定位性能稳定等优点。

      • 1
    • 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

      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。

      • 1
    • 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

      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。

      • 1
    • 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

      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。

      • 1
    • 激光雷达接收机中时刻鉴别模块的研究和设计

      赖慧敏, 刘杰, 刘红海, 张建宏

      Abstract:

      时刻鉴别法在激光雷达的接收机电路中决定着系统整体的测量精度。考虑到传统的前沿时刻鉴别法测量精度不高,而恒比定时法又有大量的器件损耗,现提出一种新的时刻鉴别法。首先采用高、低两个增益并联的电压放大器,获得两个具有不同增益的脉冲电压信号;再通过四个比较器获得两个脉冲电压信号的前后沿;最后通过几何平均算法获得回波脉冲的形心,从而确定回波到来的时刻。通过Matlab仿真表明,所提时刻鉴别法的鉴别精度优于传统的时刻鉴别法。通过Multism对时刻鉴别模块进行仿真,电压放大器和比较器的输出波形均符合预期效果。最后把所提时刻鉴别法设计的时刻鉴别模块应用于接收机中进行实验,该模块可达到三维成像激光雷达接收机电路的系统精度要求,有较好的三维成像效果。

      • 1
    • 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

      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。

      • 1
    • 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

      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。

      • 1
    • 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

      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。

      • 1
    • 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

      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。

      • 1
    • 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

      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。

      • 1
    • 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

      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。

      • 1
    • 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

      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。

      • 1
    • 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

      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。

      • 1
    • 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

      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。

      • 1
    • 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

      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。

      • 1
    • 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

      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。

      • 1
    • 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

      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。

      • 1
    • 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

      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。

      • 1
    • 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

      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。

      • 1
    • 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

      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。

      • 1
    • 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

      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。

      • 1
    • 基于双边滤波和AGAST-BEBLID的图像匹配算法

      谷学静, 刘威威

      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%。

      • 1
    • 基于游标效应的萨格纳克干涉仪温度传感器

      陈志萌

      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。

      • 1
    • 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

      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。

      • 1
    • 基于改进Otsu的桥梁裂缝检测方法

      熊铃铃, 钱庆平, 张世良

      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。

      • 1
    • 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

      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%。

      • 1
    • 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

      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。

      • 1
    • 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

      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。

      • 1
    • 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

      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。

      • 1
    • 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

      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。

      • 1
    • 结合可逆网络的超高分辨率图像的风格迁移

      林真, 郑茜颖

      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。

      • 1
    • 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

      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。

      • 1
    • 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

      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。

      • 1
    • 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

      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。

      • 1
    • 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

      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。

      • 1
    • 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

      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%。

      • 1
    • 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

      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。

      • 1
    • 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

      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。

      • 1
    • 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

      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。

      • 1
    • 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

      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。

      • 1
    • 基于片上微腔自反馈注入锁定的窄线宽激光器

      白清松

      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。

      • 1
    • 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

      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。

      • 1
    • 基于GWO-VMD-SVD的Φ-OTDR信号降噪 方法

      尚秋峰, 谷元宇

      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。

      • 1
    • 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

      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。

      • 1
    • 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

      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。

      • 1
    • 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

      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。

      • 1
    • 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

      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。

      • 1
    • 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

      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%。

      • 1
    • 磨料层动态平衡对蓝宝石衬底粗磨过程影响研究

      丁鹏, 李冰

      Abstract:

      在对蓝宝石衬底进行粗磨时,需采用大颗粒高硬度磨料以缩短用时,考虑到大颗粒磨料流动性和悬浮性弱的特征,通过监测去除量的指针的摆动情况研究粗磨过程中磨料颗粒的分布和运动规律,表明磨料层的动态平衡性对衬底的厚度均匀性和表面质量具有决定性影响,而该平衡的建立依赖于致密、均匀的初始磨料层,粗磨过程中补充的磨料仅能维持已有的平衡,不能在已失衡的情况下进行补救,该工作有助于提高粗磨工艺控制水平,并对深入研究研磨过程中磨料颗粒的运动情况具有一定的启发意义。

      • 1
    • 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

      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。

      • 1
    • 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

      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。

      • 1
    • 基于同质区分割的非线性端元提取算法

      王俊佟, 杨华东

      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。

      • 1
    • 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

      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。

      • 1
    • 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

      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。

      • 1
    • 基于TAS-TIS结构和前馈路径的两级CTLE 均衡器的设计

      张春茗, 徐阳臻, 张璇

      Abstract:

      基于UMC 28nm工艺,设计了一种基于TAS-TIS(跨导级联跨阻抗)结构和前馈路径的两级CTLE(连续时间线性均衡器)。第一级CTLE采用TAS-TIS结构,具体采用有源电感做负载、源级负反馈网络和以反相器单元为基础的跨阻放大器等技术,无需增加额外的功耗即可有效的扩展电路工作频率。第二级CTLE在输入晶体管和电感之间增加了前馈通路,电路在不影响低频增益的情况下提高了电路的增益抬升度。仿真结果显示,均衡后40Gbps PAM4(四电平脉冲幅度调制)信号、50Gbps PAM4信号和28Gbps NRZ(不归零码)信号的眼图眼宽分别达到了0.68/0.5/0.92个码元间隔(UI),可满足后级电路对于输入信号的要求。

      • 1
    • 基于射频响应互补的光子辅助瞬时测频

      李悰, 田朝辉, 韩喆

      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。

      • 1
    • 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

      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。

      • 1
    • 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

      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。

      • 1
    • 基于多模态的车辆行人检测技术研究

      裘一鸣, 李范鸣

      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。

      • 1
    • 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

      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。

      • 1
    • 基于原模图的8环QC-LDPC码构造方法

      袁建国, 王姿现, 张育宁

      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。

      • 1
    • 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

      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。

      • 1
    • 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

      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。

      • 1
    • 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

      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。

      • 1
    • 机载激光通信链路的传输信道及性能分析

      秦杰

      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。

      • 1
    • 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

      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。

      • 1
    • 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

      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。

      • 1
    • 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

      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。

      • 1
    • 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

      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。

      • 1
    • 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

      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。

      • 1
    • 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

      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。

      • 1
    • 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

      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。

      • 1
    • 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

      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。

      • 1
    • 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

      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。

      • 1
    • 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

      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。

      • 1
    • 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

      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。

      • 1
    • 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

      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。

      • 1
    • 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*

      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%。

      • 1
    • 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

      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。

      • 1
    • 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

      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。

      • 1
    • 导纳谱应用于铜铟镓硒中缺陷的能量分布

      贾锐, 田小让

      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。

      • 1
    • (113)B和(100)面InAs/GaAs量子点光致发光光谱特性研究

      莫才平, 张靖, 李睿骁, 卢翔孟

      Abstract:

      我们利用分子外延技术在(100)和(113)B GaAs衬底上进行了有/无AlAs盖帽层量子点的生长。测量了其在4-100 K温度区间的PL发光光谱。通过对PL光谱的积分强度、峰值能量和半高宽进行分析进而研究了载流子的热传输特性。无AlAs盖帽层的(113)B面量子点的PL光谱的热淬灭现象可以由载流子极易从量子点向浸润层逃逸来解释。然而,有AlAs盖帽层的(113)B量子点的PL热淬灭主要是由于载流子进入了量子点与势垒或者浸润层的界面中的非辐射中心引起的。并且其PL的温度依存性与利用Varshni定律计算的体材料InAs的温度依存性吻合很好,表明载流子通过浸润层进行传输受到了抑制,由于AlAs引起的相分离机制(113)B量子点的浸润层已经消失或者减小了。(100)面有AlAs盖帽层的PL半高宽的温度依存性与无AlAs盖帽层的量子点大致相同,表明相同外延条件下相分离机制在(100)面上不如(113)B面显著。

      • 1
    • 光电经纬仪伺服控制系统主电源设计

      李欢利, 张兴亮

      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。

      • 1
    • 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

      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。

      • 1
    • 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

      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。

      • 1
    • 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

      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。

      • 1
    • 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

      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。

      • 1
    • 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

      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。

      • 1
    • 基于BAS-BP-Bagging模型的光纤陀螺温度补偿

      王开, 仇海涛, 石海洋

      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。

      • 1
    • 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

      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。

      • 1
    • 固体激光器晶体吸收光场的设计仿真

      闫立华, 程义涛, 张厚博

      Abstract:

      本文从二极管泵浦固体激光器泵源设计入手,提出了增益特性的影响要素,论述了侧面泵浦结构中关键参量与泵浦光的光场分布之间的联系。文章通过设计8种侧面泵浦结构,建立光学分析理论模型,并采用有限元分析方法,得到一系列的仿真计算结果。本文给出了0~5mm范围内不同泵浦距离下激光晶体吸收率、光场均匀性之间的对应关系,为侧面泵浦固体激光器的设计和工程化提供了系统性设计依据,尤其为脉冲激光直接泵浦的泵源优化提供了设计参考。

      • 1
    • 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

      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。

      • 1
    • 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

      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。

      • 1
    • 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

      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。

      • 1
    • 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

      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。

      • 1
    • 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

      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。

      • 1
    • 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

      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。

      • 1
    • 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

      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。

      • 1
    • 小像元量子阱FPA抗光学串音的FDTD仿真

      邵恩善, 王玲, 李向阳

      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。

      • 1
    • 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

      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。

      • 1
    • 硅微透镜阵列的制备工艺

      乌李瑛, 刘丹

      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。

      • 1
    • 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

      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。

      • 1
    • 基于OFDM的多色可见光通信联合子信道与功率资源分配优化算法

      陈礼波, 李野, 韦君一

      Abstract:

      本文设计了一个联合功率与子信道的资源分配算法,该算法用于正交频分复用(OFDM)的多色可见光通信(VLC)系统。相比于传统的单色光通信,本文所设计的算法可用于多种可见光,包括红、绿、蓝等多种可见光的OFDM信号传输。本文设计的资源分配算法目的在于最大化可见光传输网络的传输速率,首先对三种不同的可见光进行子信道的优化分配,得到该优化值后对其进行功率分配,以达到最终的目标优化值。仿真结果表明,相比于固定的资源分配算法,本算法可以取得更高的传输速率。

      • 1
    • 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

      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。

      • 1
    • 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

      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。

      • 1
    • 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

      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/□。

      • 1
    • 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

      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。

      • 1
    • 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

      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。

      • 1
    • 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

      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。

      • 1
    • 基于车载视频图像的道路消失点检测算法

      代少升, 唐臻真

      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。

      • 1
    • 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

      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。

      • 1
    • 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

      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。

      • 1
    • 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

      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。

      • 1
    • 激光退火在背照式CCD图像传感器中的应用研究

      钟玉杰, 雷仁方, 林珑君, 李睿智, 张勇, 曲鹏程, 郭培, 廖乃镘

      Abstract:

      激光退火是消除背照式CCD图像传感器背面势阱的重要工艺。本文研究了激光退火工艺中不同的激光波长、能量密度、光斑交叠率对掺杂杂质激活效率、器件表面形貌、成像质量及紫外量子效率的影响。研究结果表明,在浅结注入的情况下,355nm波长激光激活效率要优于532nm激光,但是355nm激光比532nm激光更易在较低能量密度时使硅片出现龟裂现象。采用2J/cm2能量密度、50%~65%交叠率,355nm激光能有效激活离子注入的硼离子,背照式CCD图像传感器成像均匀性好,紫外量子效率明显提升。

      • 1
    • 电站中光伏组件的人工智能热红外检测技术进展

      , 许盛之-

      Abstract:

      基于温度红外图像的光伏组件缺陷检测是实现光伏电站的规模化组件质量检测的重要技术。本文简要介绍了光伏组件热斑产生的原因和危害,重点从热斑检测、热斑定位和提取三个方面总结和对比了光伏组件红外图像及视频的人工神经网络模型及其性能。其中改进的YOLOv5模型对光伏组件的热斑检出精度达到98.8%,Lucas–Kanade稀疏光流跟踪算法的热斑定位精度达到97.5%。文末简单讨论了适应大规模光伏电站运维需求的热斑检测技术的发展趋势。

      • 1
    • 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

      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%。

      • 1
    • 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

      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。

      • 1
    • 基于SMS-FBG结构的温度应变双参数传感特性研究

      张琪, 何巍, 刘砚涛, 张钰民, 李智翰, 陈欣祎

      Abstract:

      本文提出了一种基于单模-多模-单模光纤干涉结构级联光纤布拉格光栅(Fiber Bragg grating, FBG)的光纤微结构温度应变双参数测量传感器,并对其应变特性、温度特性进行了实验研究。通过采用光纤熔接手段将长度为35.5mm的多模光纤熔接在两段单模光纤之间,构成单模-多模-单模光纤干涉结构,并通过级联FBG制成温度应变双参数测量传感器。结果证明,在200~2000με应变范围内,单模-多模-单模干涉结构和FBG的应变灵敏度分别为-2.31pm/με和1.22pm/με,线性度分别达到0.9992和0.9994;在580~700℃温度范围内,单模-多模-单模干涉结构和FBG的温度灵敏度分别为58.79pm/℃和13.64pm/℃,线性度分别达到0.9967和0.9982,可实现温度、应变双参数的同时测量。

      • 1
    • 光伏探测器响应非线性的机理分析

      查诚, 乔辉, 顾明剑

      Abstract:

      光伏型半导体探测器对光子的吸收和响应机理一直是半导体光电探测领域的热点工作。近年来,随着在傅里叶变换红外(FTIR)光谱探测领域光伏探测器的广泛应用,光伏型器件的响应非线性现象日益成为影响FTIR光谱反演精度的关键问题。因此对光伏探测器的响应非线性进行研究,不仅可以揭示半导体器件对不同通量辐射的响应规律具有有重要的科学意义,而且对于改善研究光伏探测器的非线性问题以及提高FTIR光谱探测精度具有重要的应用意义。首先总结了光伏探测器的一般原理与等效电路,然后对导致探测器出现响应非线性的内部效应与外部因素进行分析,最后总结了内外因素之间的关联,并在结论中给出了对探测器进行非线性校正的工作方向。

      • 1
    • 自加热非晶锗热电阻MEMS流速传感器的制造与测试

      赵韦良, 崔峰

      Abstract:

      为扩大流速传感器的测量范围并降低功耗,制造并测试了一种基于自加热非晶锗薄膜热电阻的MEMS流速传感器,它是由嵌入氮化硅薄膜的四个非晶锗热敏电阻和一对环境测温补偿电阻组成。四个非晶锗热电阻同时作为自加热热源和测温元件,相互连接以形成惠斯通电桥。给出了MEMS工艺流程,微加工制造了尺寸为8.9 mm×5.6 mm ×0.4 mm的流速传感器芯片。搭建了低流速和高流速气流通道实验装置,对传感器的惠斯通电桥施加50μA的恒定电流(CCA),实现了0~50 m/s的流速测量。结果表明,传感器在0-2 m/s低流速时的灵敏度约为81.6 mV/(m/s),在2-50 m/s高流速时的灵敏度约为51.9 mV/(m/s),最大功耗仅约为1.03 mW。

      • 1
    • 基于微波光子的射频信号功率测试方法

      陈诺, 肖永川, 兰才伦, 庾财斌, 张浩, 瞿鹏飞

      Abstract:

      功率是微波信号的基本参数之一。传统的功率测量方法受限于同轴电缆传输损耗大、体积大等因素,难以适应分布式长距离组网应用。本文提出基于电光转换的微波功率测量方法,将微波功率测量转换为对光边带抑制比的测量。分别分析了采用相位调制和强度调制的电光转换方法时,微波功率与光边带抑制比之间的映射关系。实测对比了测量值与理论计算值之间的符合性。该方法经过电光转换后,可以采用光纤传输信号,进行长距离远拉测试,在分布式长距离组网中具有较大的应用前景。

      • 1
    • 基于红外热图序列的板级芯片故障诊断研究

      熊美明, 黄一凡, 姜也, 刘智勇, 廖广兰

      Abstract:

      芯片引脚的开路和短路缺陷会极大地影响电路板性能,现有缺陷检测方法存在适用范围窄,准确率低等不足之处。而电路板红外热图序列中包含丰富的故障类别信息,利用序列时域特征可以提高故障诊断准确率,所以本文提出基于红外热图序列的板级芯片开/短路缺陷检测方法。首先记录芯片关键区域在上电程序响应过程的温度均值序列,运用Savitzky Golay卷积平滑法对其平滑滤波后提取时域特征参量,利用主成分分析法优选关键特征;然后构建支持向量机分类模型,利用粒子群算法优化支持向量机模型参数,使其能有效区分不同的电路板故障类型。为验证提出的方法在芯片开/短路缺陷检测中的有效性,在开发板上的主控芯片上进行了多种焊球开/短路模拟实验。结果表明,优化后的分类模型在测试集的交叉验证分类准确率为96.90%,证明了本文方法诊断芯片开/短路缺陷的有效性。

      • 1
    • 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

      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。

      • 1
    • 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

      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% 。

      • 1
    • 基于MELMD-ICA的光纤振动信号降噪方法

      尚秋峰, 黄达

      Abstract:

      针对分布式光纤传感系统所采集含噪信号,提出一种改进集成局部均值分解(MELMD)联合独立成分分析(ICA)的降噪方法,引入排列熵判决机制提高抑制模态混叠与虚假分量能力。首先使用MELMD方法分解含噪信号得到乘积函数(PF)并进行信号重构;将含噪信号和重构信号求差得到虚拟噪声,构造虚拟通道;然后使用ICA对含噪信号和虚拟通道进行信噪分离,得到最终结果。采用实验数据进行了验证,以信噪比、平均绝对百分比误差、相关系数等指标作为评价参数,将该方法与EMD-ICA、EEMD-ICA、MELMD进行比较。结果表明:所提方法能更好地消除信号中的噪声,保留信号的特征信息,为光纤信号的特征提取与分类提供了基础。

      • 1
    • CdCl2后处理的Mn掺杂钙钛矿纳米晶光学性能及其白光LED

      季思航, 李铭睿, 袁曦

      Abstract:

      Mn2+离子掺杂全无机钙钛矿(Mn2+:CsPbX3,X=Cl,Br)纳米晶(NCs)因其具有宽发射带,长斯托克斯位移和高量子产率等优势,在固态照明,光电探测和成像等领域有广泛应用前景。然而,目前Mn2+掺杂的钙钛矿晶体量子产率很难超过70%,如何改善发光效率,同时调控Mn离子发射中心成为构建高质量白光LED的关键。本文通过CdCl2后处理技术,进行室温下阳离子交换,获得了高效发光的Cd2+Mn2+共掺杂的CsPbCl3纳米晶。Mn的发射波长可以从604 nm连续调控到624 nm,实现稳定的红光发射。Cd离子掺杂改善了Mn-Cl八面体的晶体场环境,使Mn衰减寿命提高到1.32 ms。此外,通过绿色CsPbBr3纳米晶和蓝-橙双色Mn:CsPb(ClBr)3纳米晶构建了高显色指数的暖白光发光二极管(WLED),其流明效率达60 lm/W,显色指数超过85。

      • 1
    • 核-壳结构ZnO@CuO光阳极的制备及其光电性能研究

      王贺, 王航, 李丽华, 金福熙, 黄金亮

      Abstract:

      ZnO是钙钛矿太阳能电池(PSCs)电子传输层(ETL)的优良材料,但ZnO与钙钛矿吸收层界面有很大的热不稳定性,从而导致该界面严重的电荷复合。本文采用水热法在FTO导电玻璃上制备出具有良好取向性的ZnO纳米棒阵列(NAs)。通过调控电化学沉积时间,在ZnO NAs上沉积一层CuO纳米颗粒,获得ZnO@CuO纳米复合材料薄膜。利用场发射扫描电镜(FESEM)、X射线衍射(XRD)对复合薄膜的形貌和物相进行了观察和分析。通过紫外-可见光漫反射(UV-Vis DRS)和瞬态荧光光谱(PL)对其光学性能进行了测定。结果表明,制备的ZnO NAs阵列均匀且垂直度较好,直径约为120 nm;通过电化学沉积CuO纳米颗粒(尺寸为34~44 nm)后,复合薄膜的可见光吸收能力增强,载流子分离效率提高;在电化学沉积时间为40 s时,所得到的ZnO@CuO NAs的光电流密度最高,约是ZnO NAs的3.37倍,表现出良好的光电转换性能。

      • 1
    • 基于单像素单光子探测的目标识别与跟踪方法

      王玲, 刘博, 李志康, 罗兰

      Abstract:

      为了实现弱回波信号下对非合作目标的探测及识别跟踪,本文基于单像素光子计数激光雷达系统设计了目标识别跟踪策略,并且提出了一种目标识别跟踪方法。该方法首先将单像素光子计数激光雷达系统螺旋扫描采集得到的三维点云,经过插值处理得到直观的距离像。,然后采用最大稳定极值区域算法分割目标和背景,根据目标轮廓特征识别并选择需要跟踪的目标。最后提取识别目标的质心,与激光雷达扫描中心的偏差作为误差信号,控制伺服系统在扫描的基础之上执行目标跟踪。实验结果表明,当激光发射能量为625pJ,回波光子数为25时,该系统能对5m距离、角速度约为2mrad/s的目标进行稳定的识别跟踪;验证了基于单像素光子计数激光雷达的策略及方法能够稳定的分割目标和背景,以及正确提取需要识别跟踪测距的目标质心,为弱回波信号下目标识别跟踪测距提供一种有效直观的技术途径探测方法。,同时,弱信号探测作为远距离探测的必要条件,这为远距离下的目标探测及识别跟踪提供了一个新的技术方向。

      • 1
    • 开槽式六边形多频带高增益微带天线仿真

      陶鹏飞, 曹斌照, 任英楠

      Abstract:

      微带天线相对体积较小、剖面低、重量轻、结构设计灵活、制造简单,已被广泛应用于无线通信、遥感、导航、雷达等系统中。随着无线通信技术的发展,小型化、多频带微带贴片天线在无线通信中得到了广泛应用。本文设计了一种六边形三频带微带天线,采用同轴线馈电,在六边形贴片的每个顶点内侧进行120度的开槽,通过调整贴片开槽的几何形状和尺寸可以有效地获得三种不同的谐振模式,可应用于 L波段和C波段。用仿真软件CST对天线进行仿真分析,在工作频段满足S11<-10 dB。该天线具有结构简单、体积小、增益良好的特点,可以适用通信WiFi频段。

      • 1
    • 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

      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。

      • 1
    • 基于改进跳蛛算法的二维OTSU限重标志识别算法

      代少升, 方武鳞

      Abstract:

      交通标志识别是高级驾驶辅助系统里的重要部分。针对限重标志和限速标志相似程度大、容易造成误检等问题,结合抗噪能力强的二维OTSU自动阈值分割法与寻优能力强的跳蛛优化算法,本文提出一种基于跳蛛优化的二维OTSU限重标志识别算法。该算法通过统计交通标志牌感兴趣区域的二维灰度直方图,利用改进跳蛛算法求解二维OTSU分割阈值,快速地实现交通标志图像的二值化,利用DBSCAN对二值化图像边缘点聚类,最后根据聚类结果的相对位置正确识别限重标志。实验结果表明:不降低识别率的条件下,运算时间降低了34.16%,并能够正确区别限重标志和限速标志。

      • 1
    • 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

      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。

      • 1
    • 高速铌酸锂电光调制器研究进展

      陆锦东, 匡作鑫, 陈伟, 余华

      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。

      • 1
    • 基于DSP的微波光子信号监测系统的设计

      董玮, 周昱, 王迪, 杨张义

      Abstract:

      摘要:射频信号的监测具有广泛的应用前景,本文提出了一种基于DSP的微波光子射频信号监测系统。该系统由前端微波光子信号接收部分和后端信号处理部分组成,射频信号经光学下变频处理得到中频信号,经过ADC模数转换后在DSP上应用FFT算法完成对接收信号的频谱分析。实验测试结果表明,该系统可以完成对射频信号的监测,频率测量误差小于0.25 MHz,动态范围为55 dB,灵敏度为-30 dBm。此外,为了进一步验证,应用天线进行手机信号的接收实现了对手机信号通信频段的实时监测。

      • 1
    • 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

      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。

      • 1
    • 单透镜成像光谱设备光谱定标方法

      孙玮琢, 吕群波, 何培栋

      Abstract:

      本文针对单透镜成像光谱仪的光谱标定展开研究,利用单色仪扫频方式标记波长与像平面的相对关系,利用汞灯特征谱线进行验证。针对选用的单透镜型号,设计定标方案及步骤,根据方案搭建实验平台,完成实验分析验证,最终结果表明本文定标方法适用于单透镜成像光谱设备。

      • 1
    • 多分辨率高速线列CMOS图像传感器设计

      陈世军, 李梧萤, 王欣, 解宁

      Abstract:

      设计并验证了一款可选分辨率、高速1024线列CMOS图像传感器。为了优化列总线读出速率,芯片采用总线分割技术减小总线寄生电容,有效提升了信号读出速率。传感器具有4种可选择分辨率功能,使其具有更高的帧频。设计的芯片采用0.5μm 标准CMOS工艺成功流片,验证了设计的正确性。测试结果表明:满阱容量4.76Me-/像素,动态范围75dB;128分辨率下,帧频能达到36000frames/sec。

      • 1
    • 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

      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。

      • 1
    • 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

      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。

      • 1
    • 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

      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。

      • 1
    • 基于测地线距离和正交投影的端元提取算法

      杨华东, 陈鹤元

      Abstract:

      端元提取是高光谱遥感图像混合像元分解的关键步骤。传统线性端元提取方法忽略了像元内地物的非线性混合因素,制约了混合像元分解精度的提升。针对高光谱图像数据的非线性结构,提出一种基于测地线距离的正交投影端元提取(Orthogonal Projection Endmember Extraction algorithm based on Geodesic Distance,OPEEGD)算法,将测地线距离引入端元单体提取过程,利用正交投影方法逐个提取端元。为了降低测地线距离计算量,在端元提取前先利用自动目标生成方法和无约束最小二乘法对原始高光谱数据进行数据约减。模拟和真实高光谱图像实验表明,该方法能够表征光谱数据中非线性因素,端元提取结果优于传统自动目标生成端元提取方法。

      • 1
    • 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

      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。

      • 1
    • 高效率有机太阳能电池的理论建模

      董俊达, 孙久勋

      Abstract:

      本文采用综合考虑温度,电场强度,载流子浓度的普遍迁移率模型,采用实际太阳能光谱和非富勒烯材料的吸收系数来计算载流子的产生,结合漂移扩散方程,电流连续性方程等对有机太阳能电池进行理论建模。把该模型用于高效率有机太阳能电池并计算其三种特性曲线,结果发现模型计算的电压-电流特性曲线与实验数据符合很好,其它两种特性曲线也与实验数据符合较好。此外,利用该模型分析了能量无序度对器件性能的影响,研究结果对进一步提高有机太阳能电池性能具有指导意义。

      • 1
    • 微型仿生扑翼飞行器机载单目视觉系统的设计

      赵燕, 张卫平, 郭倾城, 牟家旺, 郭彦含

      Abstract:

      近年来仿生扑翼飞行器的视觉导航和自主飞行成为机器人领域中一个具有广泛前景的研究方向,然而,其有限的带载能力对视觉传感器的类型、尺寸和重量提出严格限制。目前现有的商用图像处理模块在尺寸和重量的限制下,难以满足精度要求,且需要回传图像信息至地面控制系统处理。本文旨在设计一款轻量化机载单目视觉系统,帮助微型仿生扑翼飞行器获取外界信息并实现智能自主的飞行。相比于其他的图像处理模块,此系统尺寸仅为2.7cm*2.5cm,重量仅为3g,无需图像回传即可完成图像处理。采用国产高算力芯片K210作为图像处理主芯片,内部可兼容轻量化网络模型完成实时分类识别功能,其通过串口和仿生飞行器主控进行信息交互,可使仿生扑翼飞行器实现手势识别和目标追踪。

      • 1
    • 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

      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%。

      • 1
    • 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

      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。

      • 1
    • 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

      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。

      • 1
    • 基于分布反馈激光器的局部放电监测系统研究

      初凤红, 张政, 卞正兰, 孔明阳, 樊融

      Abstract:

      电力设备的局部放电监测是发现设备的绝缘缺陷、维护电网安全运行的重要手段。本文基于分布反馈(Distributed Feedback,DFB)激光器线宽窄、噪声低、相干长度长等优点,设计了用于局部放电监测的振动传感系统。系统采用粘接在悬臂梁上的DFB激光器作为传感头,利用光纤迈克尔逊干涉仪将DFB激光器波长变化转换为干涉仪的输出光强变化,采用相位生成载波(Phase Generated Carrier,PGC)算法进行局部放电信号解调。设计并仿真分析了悬臂梁的振动响应特性,得到其一阶谐振频率为876Hz。研究了迈克尔逊干涉仪臂长差与系统灵敏度的关系。实验选取脉冲点火器作局部放电源进行放电检测,验证了系统用于局部放电检测的可行性。结果表明,该系统能够检测到800~900Hz放电信号,灵敏度可达-74.67dB re rad/Pa。

      • 1
    • 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

      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。

      • 1
    • 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

      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。

      • 1
    • CCD电荷转换因子通用测试方法研究

      唐遵烈, 李博乐, 周建勇, 涂戈, 江宇祺, 李晓力

      Abstract:

      本文通过分析CCD图像传感器光电转换、电荷转移、电荷输出的工作原理,提出了一种通用高效的电荷转换因子(CVF)新型测试方法。该方法采用在CCD感光区域施加直流偏压,水平区施加连续转移的驱动时序的方式,使CCD光敏区以电荷溢出方式往水平区转移电荷,水平区以固定频率不间断转移输出电荷包,从而让CCD输出强度恒定的响应信号;然后通过复位漏电流与输出信号强度的对应关系计算出CCD器件的CVF值。根据该方法的原理设计了一种适应各种CCD器件的通用测试装置,并对采用多款CCD进行测试验证。结果表明,该方法有效提高了CCD电荷转换因子的测试效率、测试精度和稳定性。

      • 1
    • 大动态高灵敏1024×1024 EMCCD研制

      汪朝敏, 尹俊, 江海波, 王廷栋, 刘昌林, 丁俊松

      Abstract:

      技术进步结合制冷封装,电荷耦合器件(CCD)的暗电流已经可以忽略,此时放大器成了主要的噪声源,限制了对微弱信号的检测,通过采用电子倍增(EM)技术对电荷包进行放大,可有效抑制放大器的噪声。然而,电荷包放大后容易饱和,限制了器件的动态范围,为此在器件上做了浮置栅放大器和电荷包路由器,浮置栅放大器对电荷包进行无损检测,路由器根据检测结果,大的电荷包直接输出,小的电荷包通过电子倍增放大后再输出,获得高灵敏度的同时兼顾了大的动态范围,可达15万倍,在10-4Lx光照下得到了良好的微光成像效果。

      • 1
    • 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

      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。

      • 1
    • 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

      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3.5×10-2Pa 增大到7.5×10-2Pa)会降低ZTO电子载流子浓度(由4.73×1015cm-3降低到6.11×1012cm-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)。

      • 1
    • 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

      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。

      • 1
    • 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

      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。

      • 1
    • 石墨烯/硅基异质集成光电子器件

      彭文怡, 严思琦, 唐明

      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。

      • 1
    • 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

      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。

      • 1
    • 可集成制造的平面型电磁直线作动器研究

      武强, 戴旭涵

      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。

      • 1