2024年第45卷第3期

动态综述

• 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

  2024,45(3):341-348, DOI: 10.16818/j.issn1001-5868.2024021703

  摘要： (24) HTML (0) PDF (7.73 MKB)(77)

  Abstract:

  Fano共振的线型具有明显不对称特征,在光学通信、调制和传感等领域中极具应用潜力。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共振的研究现状,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。

光电器件

• 基于FBG和F-P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

  2024,45(3):349-355, DOI: 10.16818/j.issn1001-5868.2023112401

  摘要： (20) HTML (0) PDF (7.84 MKB)(68)

  Abstract:

  提出了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。对多模光纤的末端采用氢氟酸进行腐蚀,在腐蚀后形成的凹陷处填充紫外胶,从而形成Fabry-Perot腔。Fabry-Perot腔和单模光纤布拉格光栅级联后,构成最终的传感结构。Fabry-Perot腔对温度和折射率敏感,而光纤布拉格光栅对温度敏感而对折射率不敏感。利用上述特性,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-0.4832nm/℃和-508.64pm/RIU。该传感器具有制作工艺简单、结构紧凑、成本低、灵敏度高的优点,有很好的应用前景。

• 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

  2024,45(3):356-361, DOI: 10.16818/j.issn1001-5868.2024010401

  摘要： (10) HTML (0) PDF (5.98 MKB)(65)

  Abstract:

  红外探测器在国防航天领域应用广泛,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。针对国内航天工程应用需求,文章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他低温和常温探测器的信号读出,工作温度范围为77~300K。基于0.35μm,5V-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。

• 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

  2024,45(3):362-368, DOI: 10.16818/j.issn1001-5868.2024011505

  摘要： (12) HTML (0) PDF (6.05 MKB)(63)

  Abstract:

  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20.8~45.34μm范围内可实现94%的宽带平均吸收；TM偏振下,在波长16.6~44.6μm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理论指导意义。

• 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

  2024,45(3):369-377, DOI: 10.16818/j.issn1001-5868.2024010302

  摘要： (7) HTML (0) PDF (8.06 MKB)(60)

  Abstract:

  建立了铜铟镓硒(CIGS)薄膜太阳能电池结构模型,利用SCAPS模拟计算得到CIGS薄膜太阳能电池的载流子生成率、能带排列、电场强度等,研究了CIGS薄膜太阳能电池吸收层的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中CIGS/CdS异质结“尖峰状”的能带排列有利于载流子传输；当Ga组分含量在30%时,太阳能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进一步降低,可提升电池的输出性能。吸收层厚度为2.0μm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。优化CIGS薄膜太阳能电池参数后,利用SCAPS模拟得到其转换效率达到了27.67%。

• 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

  2024,45(3):378-383, DOI: 10.16818/j.issn1001-5868.2024011701

  摘要： (10) HTML (0) PDF (5.42 MKB)(57)

  Abstract:

  设计并优化了一种基于4H-SiC的1000V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2.3V,击穿电压达1525V,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3.4×10⁶V/cm。终端有效长度为15μm,约为Si基VDMOS的6%,总体面积减小了近1/10。并且4H-SiC VDMOS结构简单,与相同耐压条件下的Si基VDMOS相比,未增加额外的工艺步骤,易于实现。

• 基于光电混合反馈控制的光电振荡器稳频研究

  蒋雨舟，彭于镔，庾财斌

  2024,45(3):384-387, DOI: 10.16818/j.issn1001-5868.2024030603

  摘要： (8) HTML (0) PDF (3.26 MKB)(47)

  Abstract:

  光电振荡器具有输出信号相位噪声低、频率可调的优点,已成为军民应用领域的研究热点。然而,目前光电振荡器存在输出信号频率不稳定的核心问题,这限制了其在工程中的应用和推广。基于此,文章研究了光电振荡器频率漂移机理,提出了一种基于光电混合反馈控制的光电振荡器频率稳定方法,该方法在保证光电振荡器低相噪的情况下可同时实现光电振荡器特定振荡频率的稳定输出。实验测试得到光电振荡器的稳定度达到了5.6×10-12/天,这可以满足工程中对频率稳定的应用需求。

• 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

  2024,45(3):388-394, DOI: 10.16818/j.issn1001-5868.2024042001

  摘要： (11) HTML (0) PDF (8.32 MKB)(49)

  Abstract:

  为了解决CCD与CMOS工艺兼容性低、互连集成制作难度大,以及芯片间接口匹配和高性能兼备等问题,对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进行研究,提出了一种1024×256阵列规模的集成式CCD-CMOS图像传感器。该器件实现了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。

• 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

  2024,45(3):395-400, DOI: 10.16818/j.issn1001-5868.2024012902

  摘要： (10) HTML (0) PDF (5.28 MKB)(48)

  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,可降低可探测的电荷分辨率,并改善由复位遗失电荷带来的非线性影响,同时电路设计了20bit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692e-,对应电荷容量为7.2×10⁸e-,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分别为3.03,6.66μW。

• 一种新型自封焊小型化光电探测模块

  王茂旭，汤振华，于优，刘婷，肖永川，瞿鹏飞

  2024,45(3):401-405, DOI: 10.16818/j.issn1001-5868.2023120301

  摘要： (8) HTML (0) PDF (5.44 MKB)(47)

  Abstract:

  提出了一种基于LTCC陶瓷基板的自封焊小型化光电探测模块,通过LTCC内埋电阻发热快速实现器件的密封。该模块不仅可以支持内部集成多种功能的光电芯片,还可与外部单元实现平面化、表贴式贴装,大幅提升模块安装适配性与可靠性。通过测试,模块在18GHz频率范围内具有高响应度与高平坦度,在体积上相较分立器件缩小了一个数量级,同时模块成本预计可降低一半以上,在机载、星载、弹载等平台的宽带相控阵系统中具有广阔的应用前景。

• 波长调制型PMMA光波导SPR传感器敏感单元设计

  于永浩，周声超，张美玲，张荣，孔梅

  2024,45(3):406-409, DOI: 10.16818/j.issn1001-5868.2024012701

  摘要： (10) HTML (0) PDF (3.94 MKB)(43)

  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。文章设计了一种基于波长调制方法的聚甲基丙烯酸甲酯(PMMA)脊型波导SPR传感器,并对其关键参数进行了优化。结果表明,该敏感单元在待测液折射率为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10220nm/RIU的灵敏度和173RIU-1的高品质因数。

• 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

  2024,45(3):410-414, DOI: 10.16818/j.issn1001-5868.2023112001

  摘要： (9) HTML (0) PDF (5.07 MKB)(53)

  Abstract:

  为提升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结构蓝光光电二极管。凹槽电极器件的I-V特性测试结果显示,相较于传统平面电极器件,随着偏压增加,器件暗电流越小且越趋于平缓,而光电流越大；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高于平面电极器件1个量级。当偏压为5V时,凹槽电极器件响应率为0.0346A/W@480nm,对应外量子效率为8.94%,高于平面电极器件。器件性能提升的原因是单边凹槽电极结构有效改善了内建电场的分布,从而抑制了表面传导漏电流,使得器件暗电流更小且更有利于电极收集光生载流子,提升了响应率。

• 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

  2024,45(3):415-419, DOI: 10.16818/j.issn1001-5868.2024012001

  摘要： (9) HTML (0) PDF (4.58 MKB)(48)

  Abstract:

  六方氮化硼是一种中子敏感材料。介绍了使用低压气相化学沉积在1673K下以大约20μm/h的生长速率制备了高质量203μm厚的六方氮化硼。在氮化硼的两侧沉积厚度为100nm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850V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%。

材料，结构及工艺

• 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，从文博，王航，汪钰馨，黄金亮

  2024,45(3):420-425, DOI: 10.16818/j.issn1001-5868.2024010201

  摘要： (11) HTML (0) PDF (9.50 MKB)(43)

  Abstract:

  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前驱体溶液浓度为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)。

• 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

  2024,45(3):426-433, DOI: 10.16818/j.issn1001-5868.2023122702

  摘要： (5) HTML (0) PDF (7.78 MKB)(43)

  Abstract:

  针对工作在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,以及制冷系数随时间的变化规律；对比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:当元件功率为6W时,空冷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%。

• 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，高庆学，付学成，徐丽萍，张文昊，马玲

  2024,45(3):434-441, DOI: 10.16818/j.issn1001-5868.2023123001

  摘要： (8) HTML (0) PDF (11.45 MKB)(41)

  Abstract:

  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,用电感耦合反应离子刻蚀机(ICP-RIE)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0.154μm/min,光刻胶刻蚀速率为0.12μm/min,得到的石英浅锥孔倾角最倾斜。在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R_q随着ICP功率的降低明显增加；RF功率升高时刻蚀石英的速率增加,R_q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。可为石英玻璃微器件的制备提供工艺参考。

• 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

  2024,45(3):442-448, DOI: 10.16818/j.issn1001-5868.2024012601

  摘要： (11) HTML (0) PDF (8.56 MKB)(40)

  Abstract:

  钙钛矿微纳结构双光子荧光在高分辨成像、光电转换等领域应用广泛,其中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,能够有效增强线性及非线性光学响应。基于此,提出了在金膜上自组装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强的局域场增强。实验结果表明,其线性光致发光强度提高了约100%,而双光子发光强度得到了约16倍的显著提升。进一步通过改变泵浦光偏振方向可见,这种超晶格的双光子发射具有偏振依赖性,偏振角度在0°~360°范围内呈现四重对称性。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,这为构建高性能微纳非线性光子器件提供了新的可能性和优化思路。

光电技术及应用

• 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

  2024,45(3):449-457, DOI: 10.16818/j.issn1001-5868.2023091206

  摘要： (9) HTML (0) PDF (10.01 MKB)(41)

  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。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定位算法分别提高了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。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。

• 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

  2024,45(3):458-462, DOI: 10.16818/j.issn1001-5868.2023120403

  摘要： (10) HTML (0) PDF (4.22 MKB)(45)

  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,但要实现良好稳定性和准确性的相位成像仍然是一个挑战。基于现有的单像素成像框架,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。通过傅里叶频谱零级强度测量发现,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。

• 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

  2024,45(3):463-468, DOI: 10.16818/j.issn1001-5868.2024011101

  摘要： (11) HTML (0) PDF (6.67 MKB)(41)

  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,而在该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实现了高灵敏度,通过对数光响应输出实现了大动态范围。

• 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

  2024,45(3):469-476, DOI: 10.16818/j.issn1001-5868.2023122501

  摘要： (11) HTML (0) PDF (7.42 MKB)(42)

  Abstract:

  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,提出了一种基于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Wider Face人脸数据集进行训练。为提高网络效率,采用层融合技术减小网络深度,加快检测速度；同时,采用8位整数量化策略,以降低内存访问量,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,所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。

• 基于K-Means⁺⁺和Elman神经网络的低压台区线损计算方法

  张林山，廖耀华，王恩，李波，朱梦梦，王毅

  2024,45(3):477-484, DOI: 10.16818/j.issn1001-5868.2024011003

  摘要： (8) HTML (0) PDF (7.51 MKB)(53)

  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带来计算难度与精度不足的问题,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。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。

• 一种M进制短参考置换索引的差分混沌移位键控系统

  柳粟杰，杨烈君，谢肇鹏

  2024,45(3):485-492, DOI: 10.16818/j.issn1001-5868.2024010801

  摘要： (14) HTML (0) PDF (6.20 MKB)(43)

  Abstract:

  为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系统结构复杂度及维持相同的恢复比特信息所需能量的情况下,可以有效提高系统能量效率,同时提升系统的误比特率(BER)。然后,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,使用蒙特-卡罗模拟仿真验证了该理论推导的正确性。仿真结果表明,在同一条件下,所提出的系统与PI-DCSK系统相比具有更好的性能增益,这能为下一代物联网短距离通信应用提供一种混沌调制方案。

• 基于改进DeepLabv3+网络的沥青道路裂缝检测方法

  陈昌川，郝晓严，龙虹毓，孙霞

  2024,45(3):493-500, DOI: 10.16818/j.issn1001-5868.2023103002

  摘要： (9) HTML (0) PDF (9.61 MKB)(44)

  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%和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的效果。

• 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

  2024,45(3):501-507, 514, DOI: 10.16818/j.issn1001-5868.2024010903

  摘要： (12) HTML (0) PDF (7.71 MKB)(56)

  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等问题,提出了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%,可更好地应用于无人机航拍目标检测中。

• 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

  2024,45(3):508-514, DOI: 10.16818/j.issn1001-5868.2024010304

  摘要： (9) HTML (0) PDF (5.93 MKB)(40)

  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。

2024年第45卷第3期

• 采用正交试验的喷淋式HVPE氧化镓生长腔仿真研究

  吴诗颖, 陈 琳, 蒋少清, 郭方正, 陶志阔

  摘要： (0) HTML (0) PDF (0.00 ByteKB) (0)

  Abstract:

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

  • 1
• 温度与拉伸应变调控体相黑磷的价带演化

  邓亚丰, 赵亚飞, 何亮

  摘要： (1) HTML (0) PDF (0.00 ByteKB) (0)

  Abstract:

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

  • 1
• 基于LID-YOLO的小目标昆虫轻量化检测算法

  陈中举, 李和平, 许浩然

  摘要： (3) HTML (0) PDF (0.00 ByteKB) (0)

  Abstract:

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

  • 1
• 基于PSO-RBF神经网络的光纤陀螺温度补偿及实现

  仇海涛, 冯子健, 石海洋

  摘要： (4) HTML (0) PDF (0.00 ByteKB) (0)

  Abstract:

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

  • 1
• 基于TSD-YOLO的交通标志检测

  井方科, 任红格, 李松, 史涛

  摘要： (7) HTML (0) PDF (0.00 ByteKB) (0)

  Abstract:

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

  • 1
• 基于双钙钛矿的透明光伏器件

  刘罡宏

  摘要： (6) HTML (0) PDF (0.00 ByteKB) (0)

  Abstract:

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

  • 1
• 基于RSSI的密集目标室内协同定位改进算法

  贺军义, 刘子怡, 张敏, 吕梦强, 彭威硕

  摘要： (13) HTML (0) PDF (0.00 ByteKB) (0)

  Abstract:

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

  • 1
• 集成超表面的MEMS热电堆红外探测器的设计及仿真

  邵泊游, 王凯, 雷程, 宫明峰, 姬迪洋, 张震宇, 郭晋竹, 梁庭

  摘要： (21) HTML (0) PDF (0.00 ByteKB) (0)

  Abstract:

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

  • 1
• 基于深度学习的桥梁表观病害检测

  侯周阳, 杨莉琼, 张桂荧, 肖宇峰

  摘要： (18) HTML (0) PDF (0.00 ByteKB) (0)

  Abstract:

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

  • 1
• 基于二进制自相似描述符的多模态图像配准

  张维刚, 谢志华, 车驰, 付政权, 徐本源

  摘要： (10) HTML (0) PDF (0.00 ByteKB) (0)

  Abstract:

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

  • 1
• 玻璃在射频系统封装和射频元件中的应用研究进展

  吴磊

  摘要： (11) HTML (0) PDF (0.00 ByteKB) (0)

  Abstract:

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

  • 1
• 基于自编码器与多尺度空-谱特征编码的高光谱图像解混算法

  张承弼, 杨华东, 李诗慧, 陈丽媛

  摘要： (18) HTML (0) PDF (0.00 ByteKB) (0)

  Abstract:

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

  • 1
• 文本生成图像的DF-GAN增强模型研究

  魏依然, 易军凯, 朱柯全, 谭玲玲

  摘要： (31) HTML (0) PDF (0.00 ByteKB) (0)

  Abstract:

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

  • 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

  摘要： (12) HTML (0) PDF (0.00 ByteKB) (0)

  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
• 电流驱动RKKY耦合作用下skyrmion的动力学特性研究

  贾帅璠, 陆文魁, 陈琳, 陶志阔

  摘要： (29) HTML (0) PDF (0.00 ByteKB) (0)

  Abstract:

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

  • 1
• 玻璃焊料封装FBG温度传感特性研究

  杨武坤, 张钰民, 宋言明, 田婧, 王都

  摘要： (24) HTML (0) PDF (0.00 ByteKB) (0)

  Abstract:

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

  • 1
• 一种极化码的优化临界集SCL-Flip译码算法

  袁建国

  摘要： (22) HTML (0) PDF (0.00 ByteKB) (0)

  Abstract:

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

  • 1
• 一种增强荧光远场定向发射的错位光栅结构

  田栋梁, 陈智辉

  摘要： (12) HTML (0) PDF (0.00 ByteKB) (0)

  Abstract:

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

  • 1
• 硅基光子晶体微流通道增强荧光定向远场发射

  宋婕, 陈智辉

  摘要： (56) HTML (0) PDF (0.00 ByteKB) (0)

  Abstract:

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

  • 1
• 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

  摘要： (20) HTML (0) PDF (0.00 ByteKB) (0)

  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

  摘要： (55) HTML (0) PDF (0.00 ByteKB) (0)

  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

  摘要： (41) HTML (0) PDF (0.00 ByteKB) (0)

  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

  摘要： (87) HTML (0) PDF (0.00 ByteKB) (0)

  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

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  Abstract:

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

  • 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

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  Abstract:

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

  • 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

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  Abstract:

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

  • 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

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  Abstract:

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

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• 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

  摘要： (74) HTML (0) PDF (0.00 ByteKB) (0)

  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

  摘要： (71) HTML (0) PDF (0.00 ByteKB) (0)

  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

  摘要： (60) HTML (0) PDF (0.00 ByteKB) (0)

  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

  摘要： (32) HTML (0) PDF (0.00 ByteKB) (0)

  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

  摘要： (74) HTML (0) PDF (0.00 ByteKB) (0)

  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

  摘要： (60) HTML (0) PDF (0.00 ByteKB) (0)

  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

  摘要： (70) HTML (0) PDF (0.00 ByteKB) (0)

  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

  摘要： (37) HTML (0) PDF (0.00 ByteKB) (0)

  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

  摘要： (42) HTML (0) PDF (0.00 ByteKB) (0)

  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

  摘要： (38) HTML (0) PDF (0.00 ByteKB) (0)

  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

  摘要： (34) HTML (0) PDF (0.00 ByteKB) (0)

  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

  摘要： (36) HTML (0) PDF (0.00 ByteKB) (0)

  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

  摘要： (21) HTML (0) PDF (0.00 ByteKB) (0)

  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

  摘要： (50) HTML (0) PDF (0.00 ByteKB) (0)

  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

  摘要： (84) HTML (0) PDF (0.00 ByteKB) (0)

  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

  摘要： (25) HTML (0) PDF (0.00 ByteKB) (0)

  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

  摘要： (153) HTML (0) PDF (0.00 ByteKB) (0)

  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

  摘要： (92) HTML (0) PDF (0.00 ByteKB) (0)

  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

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  Abstract:

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

  • 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

  摘要： (101) HTML (0) PDF (0.00 ByteKB) (0)

  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

  摘要： (130) HTML (0) PDF (0.00 ByteKB) (0)

  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

  摘要： (41) HTML (0) PDF (0.00 ByteKB) (0)

  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

  摘要： (113) HTML (0) PDF (0.00 ByteKB) (0)

  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

  摘要： (29) HTML (0) PDF (0.00 ByteKB) (0)

  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

  摘要： (84) HTML (0) PDF (0.00 ByteKB) (0)

  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

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  Abstract:

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

  • 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

  摘要： (66) HTML (0) PDF (0.00 ByteKB) (0)

  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

  摘要： (98) HTML (0) PDF (0.00 ByteKB) (0)

  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
• 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

  摘要： (49) HTML (0) PDF (0.00 ByteKB) (0)

  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

  摘要： (52) HTML (0) PDF (0.00 ByteKB) (0)

  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

  摘要： (53) HTML (0) PDF (0.00 ByteKB) (0)

  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

  摘要： (87) HTML (0) PDF (0.00 ByteKB) (0)

  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

  摘要： (111) HTML (0) PDF (0.00 ByteKB) (0)

  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

  摘要： (40) HTML (0) PDF (0.00 ByteKB) (0)

  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

  摘要： (44) HTML (0) PDF (0.00 ByteKB) (0)

  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
• 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

  摘要： (53) HTML (0) PDF (0.00 ByteKB) (0)

  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
• 波长调制型PMMA光波导SPR折射率传感器设计

  于永浩, 孔梅

  摘要： (29) HTML (0) PDF (0.00 ByteKB) (0)

  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
• 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

  摘要： (129) HTML (0) PDF (0.00 ByteKB) (0)

  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
• 短参考置换索引调制的DCSK通信系统

  柳粟杰, 杨烈君, 谢肇鹏

  摘要： (29) HTML (0) PDF (0.00 ByteKB) (0)

  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

  摘要： (62) HTML (0) PDF (0.00 ByteKB) (0)

  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

  摘要： (124) HTML (0) PDF (0.00 ByteKB) (0)

  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
• 脉冲反应磁控溅射频率对VO_x薄膜的调控与优化

  林思博, 王涛, 董翔

  摘要： (14) HTML (0) PDF (0.00 ByteKB) (0)

  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

  摘要： (53) HTML (0) PDF (0.00 ByteKB) (0)

  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

  摘要： (33) HTML (0) PDF (0.00 ByteKB) (0)

  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
• 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

  摘要： (47) HTML (0) PDF (0.00 ByteKB) (0)

  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

  摘要： (91) HTML (0) PDF (0.00 ByteKB) (0)

  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

  摘要： (170) HTML (0) PDF (0.00 ByteKB) (0)

  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

  摘要： (124) HTML (0) PDF (0.00 ByteKB) (0)

  Abstract:

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

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• 动态环境下基于深度学习的视觉SLAM研究综述

  罗元, 沈吉祥, 李方宇

  摘要： (102) HTML (0) PDF (0.00 ByteKB) (0)

  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
• 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

  摘要： (137) HTML (0) PDF (0.00 ByteKB) (0)

  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

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  Abstract:

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

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• 一种新型自封焊集成化光电探测模块

  王茂旭, 汤振华, 于优, 肖永川, 瞿鹏飞

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  Abstract:

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

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• 可配置分段式FFE高速SerDes发送端设计

  张春茗, 张得胜, 陶保明

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  Abstract:

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

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• 基于高光谱解混的伪装目标识别技术研究

  王俊佟, 杨华东

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  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
• 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

  摘要： (179) HTML (0) PDF (0.00 ByteKB) (0)

  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

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  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

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  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%。

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• 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

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  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

  摘要： (159) HTML (0) PDF (0.00 ByteKB) (0)

  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

  摘要： (200) HTML (0) PDF (0.00 ByteKB) (0)

  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
• 常见点缺陷对硅光电池响应特性的影响

  杨映红, 张蓉竹

  摘要： (46) HTML (0) PDF (0.00 ByteKB) (0)

  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
• OFDM系统中一种A-MMSE信道估计算法

  叶文伟, 袁建国

  摘要： (173) HTML (0) PDF (0.00 ByteKB) (0)

  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。

  • 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

  摘要： (155) HTML (0) PDF (0.00 ByteKB) (0)

  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

  摘要： (171) HTML (0) PDF (0.00 ByteKB) (0)

  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
• 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

  摘要： (183) HTML (0) PDF (0.00 ByteKB) (0)

  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
• 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

  摘要： (119) HTML (0) PDF (0.00 ByteKB) (0)

  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

  摘要： (204) HTML (0) PDF (0.00 ByteKB) (0)

  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 60^{Co 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

  摘要： (183) HTML (0) PDF (0.00 ByteKB) (0)

  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

  摘要： (171) HTML (0) PDF (0.00 ByteKB) (0)

  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
• 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

  摘要： (168) HTML (0) PDF (0.00 ByteKB) (0)

  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
• 基于高Q值Si₃N₄片上光学微腔的孤子光频梳

  杜润昌

  摘要： (19) HTML (0) PDF (0.00 ByteKB) (0)

  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^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
• 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

  摘要： (109) HTML (0) PDF (0.00 ByteKB) (0)

  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
• LED投光灯叉翅散热器热分析及优化

  刘伟, 陆欣, 林俊

  摘要： (85) HTML (0) PDF (0.00 ByteKB) (0)

  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
• 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

  摘要： (204) HTML (0) PDF (0.00 ByteKB) (0)

  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
• 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

  摘要： (232) HTML (0) PDF (0.00 ByteKB) (0)

  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
• 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

  摘要： (205) HTML (0) PDF (0.00 ByteKB) (0)

  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
• 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

  摘要： (178) HTML (0) PDF (0.00 ByteKB) (0)

  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

  摘要： (191) HTML (0) PDF (0.00 ByteKB) (0)

  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

  摘要： (206) HTML (0) PDF (0.00 ByteKB) (0)

  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

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  Abstract:

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

  • 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

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  Abstract:

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

  • 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

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  Abstract:

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

  • 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

  摘要： (167) HTML (0) PDF (0.00 ByteKB) (0)

  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

  摘要： (92) HTML (0) PDF (0.00 ByteKB) (0)

  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

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  Abstract:

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

  • 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

  摘要： (65) HTML (0) PDF (0.00 ByteKB) (0)

  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

  摘要： (137) HTML (0) PDF (0.00 ByteKB) (0)

  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
• 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

  摘要： (153) HTML (0) PDF (0.00 ByteKB) (0)

  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
• 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

  摘要： (132) HTML (0) PDF (0.00 ByteKB) (0)

  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
• 六方氮化硼忆阻器的研究进展

  王思博, 刘晓航, 陈占国

  摘要： (31) HTML (0) PDF (0.00 ByteKB) (0)

  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
• 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

  摘要： (145) HTML (0) PDF (0.00 ByteKB) (0)

  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
• 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

  摘要： (171) HTML (0) PDF (0.00 ByteKB) (0)

  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

  摘要： (212) HTML (0) PDF (0.00 ByteKB) (0)

  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

  摘要： (77) HTML (0) PDF (0.00 ByteKB) (0)

  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

  摘要： (194) HTML (0) PDF (0.00 ByteKB) (0)

  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

  摘要： (97) HTML (0) PDF (0.00 ByteKB) (0)

  Abstract:

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

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• 基于角度偏差自校正的光纤形状传感结构与方法设计

  王春霞, 刘云朋

  摘要： (201) HTML (0) PDF (0.00 ByteKB) (0)

  Abstract:

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

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• 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

  摘要： (67) HTML (0) PDF (0.00 ByteKB) (0)

  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

  摘要： (231) HTML (0) PDF (0.00 ByteKB) (0)

  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

  摘要： (14) HTML (0) PDF (0.00 ByteKB) (0)

  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

  摘要： (204) HTML (0) PDF (0.00 ByteKB) (0)

  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

  摘要： (256) HTML (0) PDF (0.00 ByteKB) (0)

  Abstract:

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

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• 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

  摘要： (17) HTML (0) PDF (0.00 ByteKB) (0)

  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

  摘要： (194) HTML (0) PDF (0.00 ByteKB) (0)

  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

  摘要： (257) HTML (0) PDF (0.00 ByteKB) (0)

  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

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  Abstract:

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

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• 基于维度注意力与多尺度卷积网络的脑电分类方法研究

  谷学静, 杨赵辉, 郭宇承, 许金钢

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  Abstract:

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

  • 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

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  Abstract:

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

  • 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

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  Abstract:

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

  • 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

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  Abstract:

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

  • 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

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  Abstract:

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

  • 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

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  Abstract:

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

  • 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

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  Abstract:

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

  • 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

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  Abstract:

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

  • 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

  摘要： (273) HTML (0) PDF (0.00 ByteKB) (0)

  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
• 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

  摘要： (25) HTML (0) PDF (0.00 ByteKB) (0)

  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

  摘要： (265) HTML (0) PDF (0.00 ByteKB) (0)

  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
• 基于游标效应的萨格纳克干涉仪温度传感器

  陈志萌

  摘要： (27) HTML (0) PDF (0.00 ByteKB) (0)

  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

  摘要： (217) HTML (0) PDF (0.00 ByteKB) (0)

  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
• 基于双边滤波和AGAST-BEBLID的图像匹配算法

  谷学静, 刘威威

  摘要： (145) HTML (0) PDF (0.00 ByteKB) (0)

  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
• 基于改进Otsu的桥梁裂缝检测方法

  熊铃铃, 钱庆平, 张世良

  摘要： (23) HTML (0) PDF (0.00 ByteKB) (0)

  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
• 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

  摘要： (12) HTML (0) PDF (0.00 ByteKB) (0)

  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
• 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

  摘要： (278) HTML (0) PDF (0.00 ByteKB) (0)

  Abstract:

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

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• 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

  摘要： (13) HTML (0) PDF (0.00 ByteKB) (0)

  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
• 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

  摘要： (250) HTML (0) PDF (0.00 ByteKB) (0)

  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

  摘要： (271) HTML (0) PDF (0.00 ByteKB) (0)

  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

  摘要： (138) HTML (0) PDF (0.00 ByteKB) (0)

  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

  摘要： (252) HTML (0) PDF (0.00 ByteKB) (0)

  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

  摘要： (244) HTML (0) PDF (0.00 ByteKB) (0)

  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

  摘要： (320) HTML (0) PDF (0.00 ByteKB) (0)

  Abstract:

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

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• 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

  摘要： (48) HTML (0) PDF (0.00 ByteKB) (0)

  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

  摘要： (263) HTML (0) PDF (0.00 ByteKB) (0)

  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

  摘要： (45) HTML (0) PDF (0.00 ByteKB) (0)

  Abstract:

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

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• 多尺度特征融合U-net的遥感影像黑臭水体智能检测

  刘羿漩, 董兴鹏, 何胜文, 魏伶伶, 孙中平, 白 爽, 李东浩

  摘要： (366) HTML (0) PDF (0.00 ByteKB) (0)

  Abstract:

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

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• 基于相位调制等效展宽激光线宽的极低相噪光电振荡器

  庾财斌, 张浩, 肖永川, 瞿鹏飞, 李波, 孙力军, 刘必晨

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  Abstract:

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

  • 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

  摘要： (224) HTML (0) PDF (0.00 ByteKB) (0)

  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

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  Abstract:

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

  • 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

  摘要： (258) HTML (0) PDF (0.00 ByteKB) (0)

  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
• 基于轴向应变误差修正的FBG形状重构算法

  尚秋峰, 向方宇, 樊松

  摘要： (112) HTML (0) PDF (0.00 ByteKB) (0)

  Abstract:

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

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• 基于GWO-VMD-SVD的Φ-OTDR信号降噪 方法

  尚秋峰, 谷元宇

  摘要： (309) HTML (0) PDF (0.00 ByteKB) (0)

  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
• 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

  摘要： (58) HTML (0) PDF (0.00 ByteKB) (0)

  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

  摘要： (327) HTML (0) PDF (0.00 ByteKB) (0)

  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

  摘要： (292) HTML (0) PDF (0.00 ByteKB) (0)

  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

  摘要： (32) HTML (0) PDF (0.00 ByteKB) (0)

  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

  摘要： (23) HTML (0) PDF (0.00 ByteKB) (0)

  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

  摘要： (364) HTML (0) PDF (0.00 ByteKB) (0)

  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

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  Abstract:

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

  • 1
• 基于同质区分割的非线性端元提取算法

  王俊佟, 杨华东

  摘要： (196) HTML (0) PDF (0.00 ByteKB) (0)

  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

  摘要： (340) HTML (0) PDF (0.00 ByteKB) (0)

  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

  摘要： (396) HTML (0) PDF (0.00 ByteKB) (0)

  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
• 基于射频响应互补的光子辅助瞬时测频

  李悰, 田朝辉, 韩喆

  摘要： (241) HTML (0) PDF (0.00 ByteKB) (0)

  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

  摘要： (118) HTML (0) PDF (0.00 ByteKB) (0)

  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

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  Abstract:

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

  • 1
• 基于多模态的车辆行人检测技术研究

  裘一鸣, 李范鸣

  摘要： (247) HTML (0) PDF (0.00 ByteKB) (0)

  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

  摘要： (281) HTML (0) PDF (0.00 ByteKB) (0)

  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

  摘要： (115) HTML (0) PDF (0.00 ByteKB) (0)

  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

  摘要： (280) HTML (0) PDF (0.00 ByteKB) (0)

  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

  摘要： (415) HTML (0) PDF (0.00 ByteKB) (0)

  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

  摘要： (331) HTML (0) PDF (0.00 ByteKB) (0)

  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

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  Abstract:

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

  • 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

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  Abstract:

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

  • 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

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  Abstract:

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

  • 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

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  Abstract:

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

  • 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

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  Abstract:

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

  • 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

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  Abstract:

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

  • 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

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  Abstract:

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

  • 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

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  Abstract:

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

  • 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

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  Abstract:

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

  • 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

  摘要： (214) HTML (0) PDF (0.00 ByteKB) (0)

  Abstract:

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

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• 恒加试验下基于BRM的LED照明灯的三参数Weibull分布的参数估计

  徐晓岭, 顾蓓青, 王蓉华

  摘要： (33) HTML (0) PDF (0.00 ByteKB) (0)

  Abstract:

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

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• 基于纳米胺结构保护层的多波段高反射Ag基膜系制备

  苏志, 何文彦, 魏铭, 王长军

  摘要： (469) HTML (0) PDF (0.00 ByteKB) (0)

  Abstract:

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

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• 瞬态光响应法测试中波碲镉汞器件少子寿命的新方法

  黄宏, 桑茂盛, 王妮丽, 徐国庆, 许金通

  摘要： (291) HTML (0) PDF (0.00 ByteKB) (0)

  Abstract:

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

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• 基于应变模态振型和误差补偿的形状重构方法

  尚秋峰, 张晓旭＊

  摘要： (212) HTML (0) PDF (0.00 ByteKB) (0)

  Abstract:

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

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• 基于超材料吸收器的非制冷微红外热探测器

  王海国, 陈艺, 祝连庆, 魏向阳

  摘要： (392) HTML (0) PDF (0.00 ByteKB) (0)

  Abstract:

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

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• 基于φ-OTDR的分布式光纤声波传感系统性能改进研究

  宋雪玲, 彭飞

  摘要： (247) HTML (0) PDF (0.00 ByteKB) (0)

  Abstract:

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

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• 导纳谱应用于铜铟镓硒中缺陷的能量分布

  贾锐, 田小让

  摘要： (175) HTML (0) PDF (0.00 ByteKB) (0)

  Abstract:

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

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• (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

  摘要： (429) HTML (0) PDF (0.00 ByteKB) (0)

  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。

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• 光电经纬仪伺服控制系统主电源设计

  李欢利, 张兴亮

  摘要： (312) HTML (0) PDF (0.00 ByteKB) (0)

  Abstract:

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

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• Ag与p型GaP欧姆接触的表面特性分析

  罗彩任, 汤英文, 赵世彬

  摘要： (221) HTML (0) PDF (0.00 ByteKB) (0)

  Abstract:

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

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• GaN基蓝光micro-LED的电致发光光谱、结温和载流子温度研究

  李会, 贾先韬, 周玉刚, 张荣, 郑有炓

  摘要： (308) HTML (0) PDF (0.00 ByteKB) (0)

  Abstract:

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

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• 液相外延碲镉汞中砷离子注入与激活表征研究

  卢致超, 林春, 王溪, 李珣, 孙权志

  摘要： (441) HTML (0) PDF (0.00 ByteKB) (0)

  Abstract:

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

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• GaAs衬底上等离子体增强原子层沉积GaN薄膜*

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

  摘要： (216) HTML (0) PDF (0.00 ByteKB) (0)

  Abstract:

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

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• 基于有限差分的带间级联结构理论研究

  王浩然, 李远, 马泽军, 朱申波, 李冠华, 刘雨, 俞金玲, 陈涌海

  摘要： (412) HTML (0) PDF (0.00 ByteKB) (0)

  Abstract:

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

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• 基于BAS-BP-Bagging模型的光纤陀螺温度补偿

  王开, 仇海涛, 石海洋

  摘要： (259) HTML (0) PDF (0.00 ByteKB) (0)

  Abstract:

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

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• 星敏感器抗杂光的复合型背景估计星图处理算法

  赵明程, 杨世洪, 吕升林, 金峥, 赵汝进

  摘要： (453) HTML (0) PDF (0.00 ByteKB) (0)

  Abstract:

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

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• 基于SWNT可饱和吸收体结合Sagnac滤波的调Q掺铒光纤激光器

  郭国文, 何巍, 陈欣祎, 杨松岩, 李智翰

  摘要： (540) HTML (0) PDF (0.00 ByteKB) (0)

  Abstract:

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

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• 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

  摘要： (397) HTML (0) PDF (0.00 ByteKB) (0)

  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。

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• 一种全速率线性25Gb/s时钟数据恢复电路

  张书豪, 何 进, 黄启俊, 常 胜, 王 豪

  摘要： (474) HTML (0) PDF (0.00 ByteKB) (0)

  Abstract:

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

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• 基于Zynq平台的图像目标检测系统

  王利翔, 林珊玲, 林志贤, 郭太良

  摘要： (392) HTML (0) PDF (0.00 ByteKB) (0)

  Abstract:

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

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• 基于FPGA的激光多普勒微振动检测及信号处理方法

  蒲玲, 王华闯, 赵彬

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  Abstract:

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

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• 光学元件磁流变加工驻留时间粒子群优化算法

  高博, 王佳, 范斌, 张帅

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  Abstract:

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

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• 掺铥光纤激光器的波长调谐特性研究

  郑文龙, 莫锦恋, 高震森, 徐鹏柏, 董新永

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  Abstract:

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

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• 一种高资源效率的Fast-RCSC极化码译码器

  陶玉辉, 杜高明, 郭文杰, 李桢旻, 王晓蕾

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  Abstract:

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

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• 小像元量子阱FPA抗光学串音的FDTD仿真

  邵恩善, 王玲, 李向阳

  摘要： (429) HTML (0) PDF (0.00 ByteKB) (0)

  Abstract:

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

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• 硅微透镜阵列的制备工艺

  乌李瑛, 刘丹

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  Abstract:

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

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• 基于M-Z滤波的波长可调谐掺铒光纤随机激光器

  张文铎, 何巍, 李智翰, 郭国文, 杨松岩

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  Abstract:

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

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• 数字孪生增强的领域自适应航天器多余物检测

  王宇宸, 孙胜利, 马一骏

  摘要： (500) HTML (0) PDF (0.00 ByteKB) (0)

  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

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  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。

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• 基于缺陷俘获理论的CCD转移模型及应用

  闫晓鹏, 危峻, 汤瑜瑜

  摘要： (505) HTML (0) PDF (0.00 ByteKB) (0)

  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

  摘要： (350) HTML (0) PDF (0.00 ByteKB) (0)

  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

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  Abstract:

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

  • 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

  摘要： (511) HTML (0) PDF (0.00 ByteKB) (0)

  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
• 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

  摘要： (484) HTML (0) PDF (0.00 ByteKB) (0)

  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
• 面向增强现实的多模干涉型RGB波导合波器的对比研究

  陈直

  摘要： (109) HTML (0) PDF (0.00 ByteKB) (0)

  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
• 基于车载视频图像的道路消失点检测算法

  代少升, 唐臻真

  摘要： (449) HTML (0) PDF (0.00 ByteKB) (0)

  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
• 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

  摘要： (531) HTML (0) PDF (0.00 ByteKB) (0)

  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

  摘要： (515) HTML (0) PDF (0.00 ByteKB) (0)

  Abstract:

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

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• 微通道板BeO防离子反馈膜粒子阻透率的模拟研究

  鲁蓝霜, 王国政, 夏加, 杨继凯, 张益博

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  Abstract:

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

  • 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

  摘要： (108) HTML (0) PDF (0.00 ByteKB) (0)

  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。

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• 电站中光伏组件的人工智能热红外检测技术进展

  静, 许盛之-

  摘要： (540) HTML (0) PDF (0.00 ByteKB) (0)

  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
• 用于油井相含率测量的光纤探针传感器研究

  王蒙, 赵庆超, 张绪成, 吕京生, 呂蕾

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  Abstract:

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

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• 金刚石复合热沉面发射激光器面阵热特性研究

  宋依依, 邹永刚, 石琳琳, 田锟, 赵 瑞, 郝永芹, 王海珠, 范 杰, 马晓辉

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  Abstract:

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

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• 基于数字信号处理方法的滤波网络多余物状态识别研究

  王宇宸, 孙胜利, 陈夏宁, 陈宝岚, 马一骏

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  Abstract:

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

  • 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

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  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。

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• 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

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  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
• 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

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  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。

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• 640×512-5μm InGaAs短波红外焦平面读出电路设计

  陆逸凡, 汪鸿祎, 陶文刚, 曹嘉晟, 田宇, 景松, 黄松垒, 李雪

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  Abstract:

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

  • 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

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  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。

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• 光伏探测器响应非线性的机理分析

  查诚, 乔辉, 顾明剑

  摘要： (391) HTML (0) PDF (0.00 ByteKB) (0)

  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
• 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

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  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+^和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。

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• 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

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  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

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  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。

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• 基于MELMD-ICA的光纤振动信号降噪方法

  尚秋峰, 黄达

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  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。

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• 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

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  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。

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• 基于非富勒烯受体的可见光-近红外有机光电探测器：Silvaco TCAD数值模拟

  陆之南, 孙久勋

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  Abstract:

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

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• 基于改进跳蛛算法的二维OTSU限重标志识别算法

  代少升, 方武鳞

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  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

  摘要： (104) HTML (0) PDF (0.00 ByteKB) (0)

  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

  摘要： (419) HTML (0) PDF (0.00 ByteKB) (0)

  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
• 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

  摘要： (233) HTML (0) PDF (0.00 ByteKB) (0)

  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
• 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

  摘要： (85) HTML (0) PDF (0.00 ByteKB) (0)

  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
• 单透镜成像光谱设备光谱定标方法

  孙玮琢, 吕群波, 何培栋

  摘要： (103) HTML (0) PDF (0.00 ByteKB) (0)

  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
• 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

  摘要： (94) HTML (0) PDF (0.00 ByteKB) (0)

  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
• 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

  摘要： (262) HTML (0) PDF (0.00 ByteKB) (0)

  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
• 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

  摘要： (78) HTML (0) PDF (0.00 ByteKB) (0)

  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
• 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

  摘要： (399) HTML (0) PDF (0.00 ByteKB) (0)

  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
• 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

  摘要： (91) HTML (0) PDF (0.00 ByteKB) (0)

  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
• 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

  摘要： (111) HTML (0) PDF (0.00 ByteKB) (0)

  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
• 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

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  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
• 高效率有机太阳能电池的理论建模

  董俊达, 孙久勋

  摘要： (84) HTML (0) PDF (0.00 ByteKB) (0)

  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
• 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

  摘要： (368) HTML (0) PDF (0.00 ByteKB) (0)

  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

  摘要： (107) HTML (0) PDF (0.00 ByteKB) (0)

  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
• 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

  摘要： (95) HTML (0) PDF (0.00 ByteKB) (0)

  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
• 消除光学渐晕的FPGA实时校正系统

  谢虹波, 张延坤, 田利峰, 费强, 谢新旺, 孙景旭

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  Abstract:

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

  • 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

  摘要： (81) HTML (0) PDF (0.00 ByteKB) (0)

  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
• 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

  摘要： (592) HTML (0) PDF (0.00 ByteKB) (0)

  Abstract:

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

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• 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

  摘要： (90) HTML (0) PDF (0.00 ByteKB) (0)

  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。

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• 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

  摘要： (601) HTML (0) PDF (0.00 ByteKB) (0)

  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
• 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

  摘要： (633) HTML (0) PDF (0.00 ByteKB) (0)

  Abstract:

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

  • 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

  摘要： (367) HTML (0) PDF (0.00 ByteKB) (0)

  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
• 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

  摘要： (574) HTML (0) PDF (0.00 ByteKB) (0)

  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
• 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

  摘要： (549) HTML (0) PDF (0.00 ByteKB) (0)

  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

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  Abstract:

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

  • 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

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  Abstract:

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

  • 1
• 可集成制造的平面型电磁直线作动器研究

  武强, 戴旭涵

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  Abstract:

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

  • 1
• 抗磁稳定悬浮结构的阻尼特性研究

  王永坤, 张家祥, 孙朝业, 苏宇锋

  摘要： (625) HTML (0) PDF (0.00 ByteKB) (0)

  Abstract:

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

  • 1
• 基于S3-YOLOv5s的矿井人员防护设备检测算法研究

  代少升, 曾奇, 黄炼, 陈昌川

  摘要： (621) HTML (0) PDF (0.00 ByteKB) (0)

  Abstract:

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

  • 1
• 微谐振陀螺仪从半球到平面的演变

  谷留涛, 张卫平, 崔峰, 吴雨婷, 范重阳, 卢浩琳

  摘要： (614) HTML (0) PDF (0.00 ByteKB) (0)

  Abstract:

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

  • 1
• 质量块-悬挂梁热弹性阻尼的L-R理论适用性

  李敏, 刘骏康, 张加宏, 李慕白

  摘要： (603) HTML (0) PDF (0.00 ByteKB) (0)

  Abstract:

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

  • 1
• 基于时间域读出的大动态范围CMOS图像传感器

  金少雷, 陈永平, 陈世军

  摘要： (600) HTML (0) PDF (0.00 ByteKB) (0)

  Abstract:

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

  • 1
• MIM波导矩形腔内嵌金属板结构Fano共振的传感特性

  肖功利, 覃祖彬, 周嗣童, 蓝进京, 孙堂友, 邓艳容

  摘要： (537) HTML (0) PDF (0.00 ByteKB) (0)

  Abstract:

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

  • 1
• 基于光纤传感技术的大型船闸人字门形变监测方法研究

  张勃

  摘要： (421) HTML (0) PDF (0.00 ByteKB) (0)

  Abstract:

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

  • 1
• 基于新型掺钪氮化铝的级联马赫曾德尔结构(解)复用器

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

  摘要： (579) HTML (0) PDF (0.00 ByteKB) (0)

  Abstract:

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

  • 1
• 基于SAR ADC的短波红外焦平面数字化读出电路研究

  陶文刚, 景松, 汪鸿祎, 陆逸凡, 黄松垒, 方家熊

  摘要： (576) HTML (0) PDF (0.00 ByteKB) (0)

  Abstract:

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

  • 1
• Al/N共掺杂TiO2薄膜的制备及光学性能

  王泽文, 赵莉, 蔺冬雪, 王玉新

  摘要： (576) HTML (0) PDF (0.00 ByteKB) (0)

  Abstract:

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

  • 1
• 紧凑型纳米薄膜铌酸锂复合波导光电子可逆逻辑门

  陈直

  摘要： (72) HTML (0) PDF (0.00 ByteKB) (0)

  Abstract:

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

  • 1
• 星载高速跨阻放大器电离总剂量效应研究

  吕宗璟, 陈彦丽, 李海涛, 刘 霄, 盛 亮, 翁秀峰, 杨少华, 阮林波

  摘要： (545) HTML (0) PDF (0.00 ByteKB) (0)

  Abstract:

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

  • 1
• 基于聚酰亚胺/石墨复合衬底的快速响应MEMS柔性温度传感器

  刘玉, 时浩程, 果春焕, 王学文, 杨卓青

  摘要： (322) HTML (0) PDF (0.00 ByteKB) (0)

  Abstract:

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

  • 1
• 基于轴向空间注意力和中间融合表示的单图像三维重建模型

  周敏

  摘要： (143) HTML (0) PDF (0.00 ByteKB) (0)

  Abstract:

  利用“编码-解码”模型实现单图像的三维重建，由于特征提取能力不足导致重建对象细节缺失，针对这一问题，本文提出基于注意力和中间融合表示的三维重建模型，旨在重建具有精细化的三维模型。利用轴向空间注意力机制学习不同方向的信息，将其嵌入至残差单元中以捕获局部结构特征；基于双流网络推测深度图和三维平均形状以设计中间融合表示模块，有效融合可见表面细节信息，更好地描绘对象的三维空间结构。实验结果表明：轴向空间注意力机制和中间融合表示模块增强了特征提取的能力，IoU和F-score比PixVox++分别提升了1.3%和0.4%，三维重建效果更优。

  • 1
• 一种基于错误集的极化码改进SCL译码算法

  袁建国, 张降龙, 张帅康, 王煦杰, 莫珍珠

  摘要： (600) HTML (0) PDF (0.00 ByteKB) (0)

  Abstract:

  针对极化码在中短码长时纠错性能的不足，提出了一种基于错误集的极化码改进串行抵消列表(Successive Cancellation list of Polar Codes based on Error Set, ES-SCL)译码算法。该算法首先根据极化码的信道特性构造错误集，在极化码编码时根据错误集中的元素设置奇偶校验(Parity Check, PC)位，其余位置则放置信息比特和冻结比特，译码器在译码PC位时，每条路径通过校验函数得到PC位的比特估计，不执行路径分裂和剪枝，其余位置则执行SCL译码。仿真结果表明，在加性高斯白噪声信道下，当码长为512，码率为0.5，误块率为，最大译码列表数为8时，相较于PC-PSCL译码算法以及CA-SCL译码算法，所提出的ES-SCL译码算法获得了约0.18dB和0.15dB的增益；当码长为256，码率为0.5，误码率为，最大译码列表数为8时，相较于CA-SCL，PC-PSCL译码算法，获得了约0.3dB和0.35dB的增益；此外，采用部分比特分裂译码的ES-SCL译码算法可以在误块率与PC-PSCL译码算法几乎相同的情况下，减少约50%的排序次数，具有更低的译码复杂度。

  • 1
• 基于标准CMOS工艺的片上太阳敏感器研究

  范柚攸, 王红义, 权海洋

  摘要： (101) HTML (0) PDF (0.00 ByteKB) (0)

  Abstract:

  微纳卫星对于载荷的苛刻要求使得太阳敏感器的微型化研究具有重要意义。为了解决光学器件和处理电路的集成兼容问题,本文基于标准CMOS工艺提出一种新型片上太阳敏感器,以金属走线层构建微型墙结构,两侧均匀分布PN结构成光电传感器,通过检测两侧光电流比例解算出入射光角度。本文从工艺实现、模型建立、数值仿真和实验测试等方面验证了器件合理性和可行性。最终,片上太阳敏感器阵列芯片质量为1.5g,尺寸为304.2mm3^,检测精度为±1.6°,视场范围为80°,可满足微型化需求。

  • 1
• 基于弹性形变摩擦力的光学天线伺服系统建模

  林贻翔, 吴世奇

  摘要： (528) HTML (0) PDF (0.00 ByteKB) (0)

  Abstract:

  目的：针对光学天线伺服系统非线性建模问题，提出了一种弹性形变摩擦力模型描述系统的非线性效应，并采用遗传算法实现模型参数辨识。方法：首先，给出了弹性形变摩擦力经验公式，将摩擦力描述为相对运动物体表面接触形变产生的弹性力，接触形变在相对运动过程中连续变化，消除了Stribeck模型零速度不连续性，且参数比LuGre模型少，无需求解微分方程，降低了模型辨识难度。然后，以模型输出速度与实测伺服电机输出速度误差平方和为评价函数，采用遗传算法实现了三种模型的参数辨识。结果：实验结果表明：在相同的遗传进化迭代次数下，弹性形变摩擦力模型精度比Stribeck模型提高2.3倍，比LuGre模型提高4.6倍。结论：验证了弹性形变摩擦力模型用于伺服系统非线性建模的可行性。

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• MEMS加速度计在振动环境下的可靠性分析

  李明珠, 许高斌, 董娜娜, 袁 婷, 马渊明, 冯建国

  摘要： (287) HTML (0) PDF (0.00 ByteKB) (0)

  Abstract:

  以电容式MEMS加速度计为研究对象，通过理论分析振动环境下MEMS加速度计的疲劳和塑性形变等关键退化机理。基于Miner理论和S-N曲线建立了疲劳可靠性模型；在考虑强度退化前提下，基于应力强度干涉理论建立了塑性形变可靠性模型；运用蒙特卡洛仿真方法验证了两种可靠性模型的准确性，并分析了模型关键参数对可靠性的影响。结果显示，振动应力水平和材料的屈服强度对可靠度有显著的影响，减小应力幅值，增大屈服强度，可以提高MEMS加速度计的可靠性。

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• 面向电子战射频光传输的宽带射频信号杂散产生机理及优化方法

  徐嘉鑫, 何梓昂, 张芮闻, 张博文, 李璇, 陈诺, 周涛

  摘要： (91) HTML (0) PDF (0.00 ByteKB) (0)

  Abstract:

  针对电子战系统的宽带射频信号波分复用传输,本文通过理论分析给出了微波光子链路中各关键参量对杂散信号的影响规律,提出了非均匀信道间隔分配的除杂优化方法。该方法通过微调各通道的波长,使四波混频产生的杂散频率超过电子战接收机带宽,从而降低杂散对系统的影响。该方案实现简单,且无需改变现有电子战系统架构,具有较好的工程实现性。实验结果表明：与等波长间隔相比,5通道非均匀波分复用信号传输1km时,在接收机带宽内四波混频引起的杂散得到了显著优化,动态范围提升了26dB以上。

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• 覆盖S、C波段的宽光谱带宽InGaAlAs/InP量子阱结构

  周帅, 冯琛

  摘要： (521) HTML (0) PDF (0.00 ByteKB) (0)

  Abstract:

  通过理论仿真和实际制备测试，分析比较了基于非对称量子阱结构（10nm厚和6nm厚的量子阱组合）的光放大芯片与对称量子阱结构（10nm厚量子阱）的光放大芯片的性能。两种结构的理论模式增益同最终实测值符合度较好。最终光谱测试结果显示，对称量子阱结构的光放大芯片存在基态增益饱和的现象，在大电流注入情况下，激态跃迁占据优势，从而造成光谱宽度急剧下降。而非对称量子阱结构的光放大芯片的光谱宽度随着注入电流的增加不断拓宽，在600mA下实现199.7nm光谱带宽，覆盖S、C波段。由此可见，非对称量子阱结构更有利于实现高功率、宽光谱的光放大芯片。

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• 基于双摄像头的心率测量系统的设计与改进

  徐杰, 胡丹峰

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  Abstract:

  为解决在外部干扰或昏暗环境下利用图像光电容积描记（image Photoplethysmography，iPPG）技术进行心率测量时存在的准确度较差的问题，本文提出了一种自适应心率提取算法，并在嵌入式硬件平台上进行了验证。算法根据图像中人脸与背景区域的色度关系来识别不同的场景并启动合适的摄像头进行图像采集及自适应映射，接着对提取出的信号进行滤波，在信号质量评估后输出结果。上述方法在Zynq平台上进行了验证，使用双摄像头实现实时心率测量，并对结果进行可视化输出。实验结果表明：优化后的算法在光照及运动的双重干扰下的测量误差从3.36 BPM降至2.78 BPM，准确率提升了17.3%。另外，所设计的系统能够实现在极端黑暗条件下的心率采集，平均误差约为2.39 BPM。

  • 1
• 200Gbit/s PAM4光发射组件封装技术研究

  周本军, 胡伟, 胡俊豪

  摘要： (587) HTML (0) PDF (0.00 ByteKB) (0)

  Abstract:

  文章针对200Gbit/s PAM4光收发模块的设计需求,提出了一种基于四阶脉冲幅度调制(PAM4)、数据传输速率达200Gbit/s的光发射组件封装方案。该封装方案内部集成了4路PAM4电/光转换通道,单通道数据传输速率为50Gbit/s。基于光发射组件封装方案,本文首先介绍了200Gbit/s PAM4光发射组件的组成部分和技术难点,然后根据技术难点对其中的50Gbit/s数据传输通道进行了建模、仿真和优化,最后完成了方案研制样品的测试,测试结果表明：方案样品的单通道PAM4数据速率可达50Gbit/s,整体PAM4数据速率可达200Gbit/s,满足光收发模块的设计需求。

  • 1
• 基于锚形谐振腔的等离子体波导特性研究

  陈致远, 董兴法, 孙好

  摘要： (241) HTML (0) PDF (0.00 ByteKB) (0)

  Abstract:

  摘要：基于表面等离子体激元（SPPs）在金属/介质/金属（MIM）结构中优良的传输特性，设计了一种由直波导和锚形谐振腔组成的波导滤波器。使用有限元法研究其传输特性和电场分布随结构参数和谐振腔内介质折射率变化规律，并利用COMSOL Multiphysics软件进行仿真，结果表明，该锚形谐振腔最佳结构时滤波器半峰全宽（FWHM）低至8nm，品质因数（Q）高达121.9。利用共振波长与结构参数变化规律，设计了光通信波长窗口的窄带带阻滤波器。 根据SPPs对谐振腔介质折射率敏感的特性，得到透射谱线随折射率变大而发生红移的规律。本文提出了基于锚形谐振腔的等离子体MIM波导滤波器，为设计特定波长的窄带带阻滤波器提供了新思路，也为基于谱线红移特性设计的介质折射率传感器提供了技术支持。

  • 1
• 流道缩扩比对半波纹微通道流动和传热特性的影响研究

  曹卫华, 张锁程, 朱继元, 孙文骏

  摘要： (89) HTML (0) PDF (0.00 ByteKB) (0)

  Abstract:

  为探究流道缩扩比对半波纹微通道流动和传热特性的影响,设计了5种不同缩扩比的半波纹微通道模型,并对各通道内的层流流动(200490时,其综合换热能力均优于光滑微通道。

  • 1
• 1024×1024元帧转移纵向抗晕CCD图像传感器

  杨 洪, 钟玉杰, 易学东, 吴雪飞, 谷顺虎, 张 娜

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  Abstract:

  帧转移电荷耦合器件(FTCCD)主要应用于可见光信号探测,其在强光应用场合容易出现光晕现象。针对该问题,研制了帧转移纵向抗晕CCD图像传感器,该器件阵列规模为1024×1024元,像素尺寸为12μm×12μm。为了实现纵向抗晕功能,采用了n型埋沟-鞍形p阱-n型衬底结构,纵向抗晕倍数为200倍,器件满阱电子数为大于等于200ke-^{,读出噪声小于等于}80e-^,动态范围大于等于2000∶1。

  • 1
• 波浪式 MEMS 谐振陀螺的设计与研究

  卢浩琳, 张卫平, 谷留涛

  摘要： (517) HTML (0) PDF (0.00 ByteKB) (0)

  Abstract:

  本文提出并研制了一种具有高机械灵敏度和低零偏稳定性的新型波浪式MEMS谐振陀螺(WDRG)。该结构的设计方法是将传统的环式MEMS谐振陀螺(DRG)转变为波浪式环，以提供更高的热弹性品质因数。此外，与传统DRG相比，WDRG具有更高的制造误差抗扰度。通过优化结构参数，进一步提高了WDRG的性能。通过有限元法(FEM)给出了主要结构参数对WDRG性能的影响。优化后WDRG的热弹性品质因数、机械灵敏度和偏置稳定性分别为450k、1.05μm/(°/s)和0.076°/h。与传统DRG相比，零偏稳定性显著降低90%，热弹性品质因数和机械灵敏度分别显著提高215%和950%。

  • 1
• 导电岛微电极系统中纳米线介电组装行为研究

  丁海涛, 司糈昊, 张景然, 刘潇锋, 杨强

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  Abstract:

  为了获得导电岛微电极系统中纳米线的介电组装特性。基于平面微电极对和导电岛微电极系统,进行了两种系统中纳米线操控的对比实验。本文分别建立了平面微电极对和导电岛微电极系统的纳米线介电组装模型,探究了两种模型下的纳米线从初始位置到最终桥接上微间隙过程中的运动轨迹；分析了导电岛微电极系统中纳米线所受的介电泳力、交流电热流以及两者合作用的电动力学行为。导电岛微电极系统对纳米线有着较强的介电俘获作用,导电岛的加入能够让纳米线更好的俘获到微间隙；同时纳米线的介电组装会受到频率的影响,当频率达到翻转频率,在微间隙上方产生的微流体漩涡能够把远场区域纳米线输送到组装区,使得纳米线受到正介电泳力的作用而被组装至微间隙。

  • 1
• PECVD生长垂直石墨烯的场发射特性研究

  叶志豪, 许坤

  摘要： (562) HTML (0) PDF (0.00 ByteKB) (0)

  Abstract:

  采用射频等离子体增强化学气相沉积技术，以甲烷为碳源，在金属铜箔上制备了三维垂直石墨烯。通过调节生长参数，进行了七组对比实验，利用扫描电子显微镜，拉曼光谱对垂直石墨烯的形貌、质量以及层数进行了表征，用二级结构的场发射仪器测试了垂直石墨烯的场发射特性，研究了垂直石墨烯的场发射特性与其形貌、质量和密度的关系，并获得了开启电场低至0.29 V/μm的场发射特性。研究结果表明垂直石墨烯是一种良好的场发射材料，未来在真空电子源中具有广阔的应用前景。

  • 1
• 基于Python的半导体激光二极管仿真技术研究

  熊煜, 张靖, 李小冰, 唐佳, 吴婧

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  Abstract:

  基于 Python语言，编写具有UI界面的半导体激光二极管仿真EDA程序，该程序可以设置半导体激光二极管芯片有源区的材料组分，分析材料参数并计算波导折射率，绘制折射率分布曲线和光强分布曲线，计算芯片的有源区的能带结构及增益特性并绘制在不同载流子浓度下的光增益谱曲线。 通过该EDA程序，对791 nm波长的半导体激光二极管芯片的进行了仿真，参考仿真结果制作了发光区条宽190 μm，腔长4 mm的芯片，15 A电流下峰值功率达到16.25 W。

  • 1
• 基于InP 4×4 MMI的90°光混频器设计与仿真制作

  (陈伟, 崔大健, 周浪, 黄晓峰, 肖入彬, 吴唯, 刘昆, 左欣, 王立, 严银林

  摘要： (339) HTML (0) PDF (0.00 ByteKB) (0)

  Abstract:

  本文设计并制作了一种InP基4×4基于InP 4×4 MMI的90°光混频器,并系统地介绍InP基4×4 MMI的该光混频器的芯片结构及工作原理,。光混频器芯片的波导层为InGaAsP材料,包层和衬底为InP材料,单模波导的宽度设计为2.6 μm,多模干涉波导(MMI)的长度和宽度分别设计为844 μm、20 μm。本工作采用三维光束传播法(3D BPM),分析了折射率、芯层厚度、波导宽度和波导长度的误差容限,仿真结果表明,在在1535～1565 nm波长范围内,所设计的光混频器芯片的净插入损耗小于1 dB,相位偏差小于±5°。所设计的该光混频器芯片在实验室制作,并在耦合测试平台上进行测试。,测试结果表明,在1535～1565 nm波长范围内,光混频器芯片的相位偏差小于±5°,与仿真结果一致。

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• 航空滤光片阵列多光谱图像条带灰度校正算法

  李铜哨, 孙文邦, 赵汉东, 王志磊, 白新伟

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  Abstract:

  针对航空滤光片阵列多光谱图像中存在的条带灰度差异问题,提出条带灰度校正算法。首先,对多光谱图像构建条带图像模板,基于SIFT算法提取图像特征点并计算图像间坐标转换矩阵,用于确定条带图像重叠区域；其次,依次计算各条带图像重叠区域像素灰度均值,并以中间图像各条带灰度为基准,依次拟合相邻图像间灰度校正系数；最后,利用投影后的图像模板依次提取序列单波段条带并进行拼接,得到灰度一致的单波段图像。实验结果表明：该方法可以有效解决航空滤光片阵列多光谱图像条带灰度差异,且能够最大限度保持地物光谱信息特征。

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• 双层伞状开孔的微测辐射热计红外吸收分析

  蒋君贤, 王 涛, 陈 超, 吴志明, 王军

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  Abstract:

  非制冷红外焦平面探测器广泛应用于军事及民用市场，小像元、高吸收的微测辐射热计是目前的研究热点。设计了一种双层伞状结构微测辐射热计探测单元的红外吸收模型，系统分析了该探测单元的红外吸收。基于光学导纳矩阵法和阻抗匹配理论，采用三维电磁仿真软件CST研究了伞状开孔模型微测辐射热计的光学吸收特性。结果表明，双层伞状开孔微测辐射热计光学性能与伞状结构开孔大小有密切的关系。该伞状微测辐射热计中引入开孔后，在保持较高的红外吸收特性基础上，减少了探测单元热容，从而提升器件响应速度。最终所得探测单元在 8-14 μm红外波段内的平均吸收率在85%，满足超大规模小像元非制冷红外焦平面探测器的设计要求。

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• 基于PSO-SWELM的应变传感器在线温度补偿方法

  尚秋峰, 刘峰

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  Abstract:

  针对光纤布拉格光栅(Fiber Bragg Grating,FBG)应变传感器受环境温度影响而造成的波长漂移问题,本文提出粒子群优化(particle swarm optimization,PSO)结合滑动窗口极限学习机(sliding window extreme learning machine,SWELM)的在线预测算法对其进行温度补偿。利用PSO算法优化SWELM网络滑动窗口和隐含层神经元数目,提升了模型的预测精度,模型预测均方根误差最小能达到0.06pm。PSO-SWELM实现了对应变传感器数据的在线更新及波长漂移预测,对实时测量数据和预测数据进行差分运算完成温度补偿。和SWELM的对比分析结果表明,PSO-SWELM算法的预测精度平均提升了11.04%,并具有良好的温度补偿效果。

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• 集成化光纤陀螺发展现状及趋势

  雷明, 李豪伟, 于晓之, 欧姮, 杨怿, 向强, 张丽哲, 尚克军

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  Abstract:

  针对目前无人机、机器人以及自动驾驶等领域对光纤陀螺尺寸、重量、成本综合性能提升的迫切需求,具备小体积、高性能、低成本等技术优势的集成化光纤陀螺成为了目前的研究热点。梳理了美国、俄罗斯等在集成化光纤陀螺方面的最新研究成果和产品技术动态,从集成光学芯片设计加工、微小型高对称光纤环圈绕制、集成光学芯片与微小型光纤环圈直接耦合三个方面,阐述了集成化光纤陀螺面临的技术和工艺问题,分析了解决方案。最后,展望了集成化光纤陀螺的未来发展趋势和应用前景。

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• 光纤形态传感器研究进展

  杨洋, 宋章启

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  Abstract:

  光纤形态传感技术是解决柔性体形态测量、光电缆实时形态跟踪、医疗介入针轨迹实时跟踪等等3D形态恢复问题的创新型技术方案。光纤形态传感技术以光纤为传感主体，不需要视觉接触，易于安装、嵌入，耐腐蚀，抗电磁干扰，适用于水下、地下等复杂环境中的大尺度结构形态测量，在水下安防、灾害预警、医疗器械等领域具有广泛的应用需求。在过去二十年间，随着社会的发展，形态传感需求在各领域日益迫切，这一课题也受到了国内外学者的青睐。本文根据近年来光纤形态传感技术的研究进展，按照光纤形态传感技术的实现过程，将光纤形态传感技术分为光纤曲率传感器、全向型光纤曲率传感器和光纤形态传感器三个阶段，并分别介绍了各阶段传感器的实现方法以及难点问题。

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• 远程光纤水听器系统中光学非线性效应研究进展

  胡晓阳, 陈伟, 孟洲, 曹春燕

  摘要： (104) HTML (0) PDF (0.00 ByteKB) (0)

  Abstract:

  随着远程光纤水听器系统传输距离的不断扩展，各类光学非线性效应的影响日益凸显，并已成为制约远程光纤水听器系统性能的瓶颈。本文回顾了远程光纤水听器系统中光学非线性效应研究进展，对系统中存在的光学非线性效应进行分析，并重点介绍系统中受激布里渊散射与调制不稳定性产生机理及其对系统相位噪声的影响，并介绍相应的抑制方法。

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• 磁流体型光纤磁场传感研究进展-从标量到矢量

  陈耀飞, 黄欢欢, 陈嘉尧, 罗云瀚, 陈哲

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  Abstract:

  磁流体具有优异的磁光特性，为光纤磁场传感器的实现提供了一种新途径，经十多年发展，已经成为光纤磁传感领域的一个重要研究方向。目前，已有大量的基于不同结构和原理的磁流体型光纤磁场传感器被相继提出，且总体上经历了从标量到矢量磁场传感的发展，本文以该发展脉络为主线，对磁流体的磁光特性、传感器的实现方法进行梳理和总结，最后指出当前仍存在的一些问题并进行展望。

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• 测试设备对高精度光纤陀螺误差的影响与抑制措施

  曹康渊, 丁东发, 冯文帅, 范梓涵, 于海成

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  Abstract:

  测试设备产生的误差是高精度光纤陀螺误差重要的来源,限制了光纤陀螺精度的进一步提升。本文基于转台、工装、时间基准源等测试设备对光纤陀螺的误差进行了分析,通过仿真分析和实验分别研究了其对高精度光纤陀螺误差的影响程度,并提出了改进和抑制方法。经过改进,工装产生的零偏误差减小了三分之二,转台产生的标度因数绝对误差以及时间基准产生的标度因数重复性误差减少了一个量级,为高精度光纤陀螺仪精度提升以及测试改进提供了指导。

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• 布里渊光时域光纤传感中的快速测量技术

  张宇阳, 路元刚, 彭楗钦

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  Abstract:

  布里渊光时域光纤传感是一种连续分布式光纤传感技术，可广泛用于获取沿传感光纤的温度和应变等物理量分布。如何提高布里渊散射信号的测量和处理速度，以满足工程应用中的快速测量需求，是布里渊光纤传感领域研究者的主要关注之一。通过分析传统布里渊光时域光纤传感系统的耗时来源，综述了近年来基于频率调制、功率谱测量、图像处理去噪和布里渊谱拟合方法改进等布里渊光时域传感中的快速测量技术研究进展。

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• 位置敏感探测器光斑脱靶误差补偿方法研究

  李鑫, 米良

  摘要： (511) HTML (0) PDF (0.00 ByteKB) (0)

  Abstract:

  为了提高位置敏感探测器（PSD）的位置检测范围，解决光斑在探测器光敏面脱靶时无法准确定位光斑的问题，提出一种光斑脱靶误差补偿方法，分析了脱靶前后PSD检测光斑能量重心变化规律，建立了PSD光强信号与位置检测误差间函数关系。实验结果表明：当PSD光敏面尺寸为12mm×12mm时，对于半径为5mm的高斯光斑，通过本文中提出的光斑补偿方案补偿后PSD的X轴检测范围提高了66.7%，位置检测平均相对误差不超过5%，该方法对提高PSD位置检测性能具有重要的意义。

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• 一种基于复合金属薄膜的EFPI型光纤声波传感器

  翟杰

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  Abstract:

  本文设计了一种基于光学FP腔的声波传感器的结构,分析了其传感原理,并用实验检测了其关键指标。实验结果表明,传感器在声波频率5 ~ 1000 Hz的范围内,灵敏度保持在-119.98 ~ -120.99 dB re 1 rad/μPa范围内,灵敏度变化小于1.01 dB,具有较宽的响应平坦区间；在频率150 Hz,声压0.18 ~ 5.30 Pa的范围内工作稳定,且声压和相位之间具有良好的线性关系。

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• 综述：蓝宝石光纤高温Fabry-Perot传感器

  张雨彤, 江毅, 冯新星, 崔洋

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  Abstract:

  蓝宝石为晶体材料,其熔点为2045 ℃,具有高强度、高耐热性、高抗腐蚀性等良好的高温物理化学性能。单晶蓝宝石光纤能在超过1000 ℃的超高温环境中传输光信号,基于其制作的蓝宝石光纤F-P传感器耐超高温、本征安全,可以适用于危险、恶劣的环境中,近年来,众多学者开展了相关研究,已研制出用于超高温环境的蓝宝石光纤温度、压力、振动传感器。本文综述了蓝宝石光纤F-P传感器的研究进展,介绍了北京理工大学光电学院光纤传感与测量技术研究团队在蓝宝石光纤传感技术方面所做的工作,最后作者对蓝宝石光纤F-P传感器的研究进行分析总结,并对其发展趋势作了展望。

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• 空间用光纤陀螺辐射诱导磁场误差变化机理研究

  王婷婷, 王晓伟, 金靖, 宋凝芳

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  Abstract:

  干涉式光纤陀螺在空间环境下受粒子辐射、电磁场等多种物理场共同影响,使角速度输出误差劣化。本文通过分析光纤陀螺磁场误差主要来源,推导了光纤陀螺磁场误差模型。基于磁场误差模型探究辐射对磁场误差相关参数的影响,建立辐射诱导磁场误差变化理论模型。在此基础上,通过影响机理分析和实验验证,确定辐射主要通过影响维尔德常数和光纤应力双折射进而影响光纤陀螺输出零偏。进一步地,通过搭建小型化光纤陀螺样机,对保偏光纤环进行辐射处理并进行了相应磁场误差测试。测试结果表明,光纤陀螺磁场误差随辐射总剂量发生变化,其变化规律符合辐射诱导磁场误差变化模型。

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• 基于光纤环形激光器的传感技术研究与应用

  林伟浩, 孙思明, 胡杰, 赵方, 邵理阳

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  Abstract:

  基于光纤环形激光腔(FRL)的新一代光纤传感系统通过解调激光波长偏移检测外界参量变化,得利于激光具有窄线宽及高信噪比的特性,可实现高分辨率、大范围的动态监测。文章介绍了光纤环形激光腔传感技术的基本工作原理,综述了近几年技术最为成熟的光纤微结构传感器,包括光纤光栅、迈克尔逊干涉仪、法布里珀罗腔、萨格奈克环以及马赫曾德尔干涉仪;阐述了每种结构的原理以及在光纤传感领域的具体应用场景。最后,对基于光纤环形激光腔的光纤传感技术的发展及应用进行了总结与展望。S

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• 基于压缩感知的BOTDA性能增强方法

  尚秋峰, 李雪丽, 管帅

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  Abstract:

  为了提高布里渊光时域系统在长距离监测应用中的实时性，本文提出了一种基于压缩感知的布里渊光时域系统实时性增强方法。该方法包含稀疏表示、随机采样和信号重构三个部分。首先采用K-均值奇异值分解算法获得布里渊增益谱的稀疏表示，然后通过高斯随机采样和正交匹配追踪算法进行布里渊增益谱重构。为了验证所提方法的性能，仿真生成了不同信噪比水平的布里渊增益谱，搭建了45 km的布里渊光时域系统进行温度传感实验。仿真和实验结果表明：在累加平均次数为100时，本文所提算法将信噪比提升了6.37dB，优于累加平均次数3000时的 10.13dB，对应测量时间减少了1/30；采用8MHz步长数据重构布里渊增益谱，本文方法的重构结果与4MHz步长数据的相关系数为0.9992，对应扫频时间减少了一半。本文所提算法在保证测量精度的同时提升了测量实时性。

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• 基于热熔法和干法刻蚀工艺的石英微透镜制备

  刘丹, 乌李瑛, 刘民, 张笛, 瞿敏妮, 权雪玲, 程秀兰

  摘要： (119) HTML (0) PDF (0.00 ByteKB) (0)

  Abstract:

  本文介绍了利用光刻胶热熔法和等离子体刻蚀法相结合的方法制作不同尺寸的石英微透镜的工艺过程。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,制备了直径20μm～70μm、表面质量高的石英微透镜阵列。

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• 交叉耦合效应对M-Z调制器谐波抑制比的影响

  李淼淼, 胡红坤, 陆锦东, 余华, 华勇

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  Abstract:

  针对微波光子链路低噪声高线性度的应用需求，研究Mach-Zehnder (M-Z)型电光调制器波导交叉耦合效应对谐波抑制比的影响，首先通过OptiBPM和MATLAB联合仿真发现波导间交叉耦合效应会导致调制器射频电极与偏置电极工作点的偏移，进而降低谐波抑制比，其次利用特制的窄波导间距铌酸锂调制器实测验证了该现象，最后提出了一种能快速检测M-Z型电光调制器交叉耦合效应的方法。本文不仅探索了波导结构对谐波抑制比的影响，还为用于微波光子技术的脊波导及光子晶体薄膜铌酸锂调制器的研制提供了一定参考。

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• 锂离子电池参数监测中的光纤传感技术

  王龙宁, 彭俊, 贾书海

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  Abstract:

  近年来锂离子电池安全事故频发对锂离子电池产业带来比较严重的影响,为减少此类事故发生,可采用电池管理系统对锂离子电池进行安全管理,保证其正常运作。管理过程中利用传感器对电池参数进行监测十分必要,光纤传感器具有体积小、抗电磁干扰能力强、可分布式测量等优势,可实现对锂离子电池的精准监测。本文从锂离子电池监测需求出发,简要介绍了三种主流光纤传感原理,并综述了各种用于锂离子电池监测的光纤传感最新研究成果,最后对光纤传感技术在锂离子电池参数监测中的应用做了展望。

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• 基于加权光耦合阵列的任意波形产生技术研究

  赵灏, 林靖凯, 王航, 李沼云

  摘要： (451) HTML (0) PDF (0.00 ByteKB) (0)

  Abstract:

  本文提出了基于加权光耦合阵列的光电任意波形产生方案,利用不同波长加权和并行耦合的方法实现信号光域的DAC变换。通过对信号的频谱分析发现,多波加权存在拍频噪声,经过波长预设和滤波处理,可以将高频噪声有效滤除,但在信号交变的时刻会有的尖峰干扰出现,进一步通过与变换信号带宽匹配的滤波平滑处理后,尖峰干扰得到一定的抑制,可实现输入信号速率10Gbps,量化精度为5比特的光学数模转换,实现了三角波、锯齿波、高斯脉冲和方波序列等光学波形的输出。

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• 激光脉冲测距专用CMOS高速高增益读出芯片设计

  郭晋远, 袁剑辉

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  Abstract:

  高增益、高带宽是激光回波脉冲处理电路基本要求。为此，本文对高速激光回波信号的CMOS集成电路结构设计进行了深入研究：设计了一种新型的RGC跨阻放大器作为前置放大器、采用改进型的自动增益控制的Cherry-Hooper级联作为电压宽带放大器，构成激光脉冲信号的接收通路，并在前置放大器中设计加入MOS_L技术来实现并联电感峰化以拓展电路带宽。基于0.5um的CMOS工艺，对其电路性能进行了仿真。结果表明：该信号处理电路的信号带宽为100MHz，相应于短脉冲信号的响应为3ns；直流增益达到141dB。另外，作为缓冲输入级的新型的RGC结构的输入阻抗仅117Ω，且输出电压的响应幅度为1V等，并对其电路的整体版图提出了具体设计方案及仿真结果的测试比较。

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• 基于SAR-SS架构的图像传感器专用高速列级ADC设计

  刘宇帆, 刘炯晗, 程禹, 曲杨, 钟国强, 常玉春

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  Abstract:

  针对图像传感器中传统列级模数转换器(ADC)难以实现高帧频的问题,提出了一种由逐次逼近寄存器型(SAR)ADC和单斜坡型(SS)ADC组成的混合型高速列级ADC,使转换周期相较于传统的SS ADC缩短约97%；利用SAR ADC的电容实现像素的相关双采样(CDS),在模拟域做差,使CDS的量化时间缩短至一个转换周期,进一步提高了ADC的量化速度；为了保证列级ADC的线性度,提出了一种1-bit冗余算法,可实现+0.13/-0.12 LSB的微分非线性和+0.18/-0.93 LSB的积分非线性。基于180nm CMOS工艺的仿真结果表明,该列级ADC在50MHz的时钟下,转换周期仅为1μs,无杂散动态范围为73.50dB,信噪失真比为66.65dB,有效位数为10.78-bit。

  • 1
• 大气湍流对基于轨道角动量的自由空间光通信影响及解决方案综述

  卜洋, 杨志, 赵丽娟, 徐志钮

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  Abstract:

  基于轨道角动量(orbital angular momentum, OAM)的自由空间光通信（Free Space Optical Communication, FSOC）具有通信容量大、信息传输快等优点，FSOC系统以大气作为传输媒介，会受大气吸收、散射等影响，使OAM光束传输质量严重下降，进而影响FSOC系统的稳定性和可靠性。文中从OAM复用技术和大气湍流模型理论知识出发，分析不同湍流强度对OAM光束传输误码率和信道容量的影响，并且分析将多入多出（Multiple-Input Multiple-Output, MIMO）均衡技术及自适应光学（Adaptive Optics, AO）技术分别引入FSOC系统对大气湍流影响的缓解效果，比较分析两种技术中不同算法的优缺点，对技术发展现状进行综述及展望。

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• 基于测试结构的FinFET-MOS寄生电阻抽取

  王晴雯, 俞柳江, 邹新波, 商干兵

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  Abstract:

  由于3D FinFET器件复杂的寄生效应所带来的影响逐渐接近甚至超过本征特性，精确快速的提取寄生电阻对于工艺优化、电路设计具有重要意义。本文基于14nm FinFET工艺合理设计了用于抽取源漏寄生电阻的测试结构，考虑到实际工艺限制，因此采用校准后的TCAD仿真分析结果作为理论支撑，通过98组不同尺寸的MOS器件测试数据实现了对14nm FinFET器件源漏寄生电阻的分解和抽取，抽取结果将分为三个部分:由源漏端的接触金属（M0层）、接触孔（VIA0）及引出金属（M1层）所引入的寄生成分; 栅侧墙和隔离层介质下的源漏扩展寄生成分; 重掺杂凸起源漏区域（EPI）寄生成分。最后，将TCAD仿真分析结果作为支撑与实测数据抽取结果比对，验证了测试结构方案的合理性和准确性。此方案将显著提高业界基于BSIM-CMG的模型提取工作的准确度。

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• 基于MEMS技术的仿生纤毛风速传感器的设计和仿真

  卢建勋, 周南彦, 刘武

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  Abstract:

  设计了一种可以实现二维风速测量的电容式纤毛传感器,其特点为通过差分电容检测流速,传感器运动结构所对应的背硅被完全刻蚀。采用有限元分析软件,通过流体-固体-静电场的多物理场仿真,分析得到了传感器的差分电容与风速的变化关系。结合电容传感器AD7746的理论精度,计算得出传感器的风速灵敏度0.25mm/s。此外,设计了基于SOI硅片的传感器微加工制备的工艺流程。

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• 基于法布里-珀罗腔的圆极化太赫兹天线设计

  潘武, 张彬, 李海珠, 李永瑞

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  Abstract:

  为满足未来无线通信的高带宽与圆极化通信的需要,提出了一种基于法布里-珀罗腔的圆极化太赫兹天线。该天线采用准光学的波导馈电模式,对圆波导45°切槽实现天线的线-圆极化转换,采用电介质材料的部分反射面来提高天线的增益。仿真分析表明,该天线在228GHz处获得最大增益为14.4dBic,阻抗带宽(S11<-10dB)为40GHz,3dB增益带宽和轴比带宽分别为18GHz与27GHz,三者重叠带宽为18GHz。该天线具有良好的方向性、高带宽以及在整个工作频带实现圆极化等优点,在太赫兹/毫米波无线通信中有一定的参考性与实用性。

  • 1
• 星用短波红外成像仪的设计与实现

  张维刚, 车驰, 付政权, 张建华, 吴海游, 左弟俊

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  Abstract:

  针对低轨卫星激光通信和大气层短波红外(Short-wave Infrared, SWIR)光谱分析的应用需求,本文提出了一种星用短波红外成像仪的设计方法。由于低轨卫星系统的抗总剂量辐射能力要求为20k Rad (Si)以上,因此,该方法首先筛选出抗总剂量辐射能力达到20k Rad (Si)的InGaAs焦平面探测器；然后采用宇航级元器件设计相应的时序驱动、温度控制、模数转换、图像传输、遥控遥测等硬件电路模块,组成成像仪硬件部分；最后应用PID温控算法实现成像仪精准控温,采用非均匀性校正算法和图像增强算法提升成像仪图像质量。经试验验证,短波红外成像仪抗总剂量辐射能力达到25k Rad(Si),动态范围≥61dB,非均匀性≤1.9%,满足低轨卫星短波红外光谱探测的要求。

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• 基于微波光子时间拉伸的雷达多普勒干扰信号产生技术研究

  徐亚然, 郑天涯, 熊怡因, 徐嘉鑫, 周涛

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  Abstract:

  基于传统的数字射频存储的多普勒雷达干扰信号产生技术被证实为一种有效的雷达干扰技术,该技术能够通过数字域存储雷达信号,并调制产生一定的频率偏移量,达到欺骗雷达的目的。另一方面,基于光学射频存储技术的雷达干扰信号产生技术虽然能够保留雷达信号的指纹信息,但无法产生预定的多普勒调制。本文提出一种基于微波光子时间拉伸效应的多普勒雷达干扰信号产生技术,在光学射频存储的基础上,通过微波光子时间拉伸效应,在调制到光域的雷达脉冲信号中加入一定量的多普勒频移,达到对雷达速度欺骗的效果。对该项技术开展了仿真工作,验证了该方案的可行性和实现效果。

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• 高耐压光电隔离开关结构设计及仿真验证

  张佳宁, 欧熠, 龚磊, 董益钦, 郝开伟

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  Abstract:

  设计了一种高耐压光电隔离开关结构，采用氧化铝陶瓷作为外壳封装材料，工作温度覆盖军用元器件应用要求。内部采用光学隔离介质实现高隔离耐压特性，对结构进行了静电场仿真和热设计评价，仿真结果显示该结构隔离电压可达4000V以上，热设计满足-55℃~125℃工作温度范围。基于该结构成功实现了样品试制，进行了输入、输出特性和隔离电压测试，测试结果表明该结构具有良好的隔离耐压和功率耗散性能。

  • 1
• 基于光纤传感技术的人字门结构健康监测研究与应用

  姜永生

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  Abstract:

  针对船闸人字门长期处于低速重载、超负荷运行的复杂水域环境下,现有检测手段自动化程度低、耗时耗力、易受电磁干扰等问题,提出了基于光纤光栅传感技术的人字门结构健康监测系统。首先阐述了光纤光栅传感原理；然后基于该原理构建了人字门结构健康监测系统,该系统可以感知人字门在运行过程中的应变变化情况,实现了实时数据展示、异常数据监测预警、历史数据回放等功能；最后,针对传感器采集到的数据进行中值滤波处理,提高信号的信噪比。选取典型数据进行分析对比,验证了传感器的重复性及通航关联性,为船闸人字门的安全、稳定工作提供了数据支撑。

  • 1
• 基于光纤陀螺的有轨钢构桥梁形变检测方法

  姜永生

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  Abstract:

  针对现有光纤陀螺桥梁形变检测方法无法消除检测小车偏航带来的路径偏差,提出了基于光纤陀螺的有轨钢构桥梁形变检测方法。首先阐述了光纤陀螺测量桥梁线形的原理与系统架构；然后通过有限元对有轨条件下的钢构进行分析,设置不同温度梯度,验证得到轨道受热力耦合作用产生的形变与温度之间呈线形关系,构建了轨道与温度的误差模型；最后,通过搭建试验环境,测试轨道线形与轨道在不同温度下的形变结果,验证了该方法的有效性。实验结果表明：有轨钢构桥梁形变与外界环境温度之间的关系为1~2mm/10 ,为后续实际桥梁形变测量提供了温度误差校准模型；基于光纤陀螺的有轨钢构桥梁形变检测精度优于2mm。

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• 一种基于对称式悬臂梁的小型化低频FBG加速度传感器

  黄家亮, 滕云田

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  Abstract:

  实时监测建筑、桥梁和水坝等大型工程结构的振动特征对开展结构健康监测等领域的研究具有重要意义。针对现有悬臂梁光纤光栅加速度传感器特性指标与小型化两者间无法兼顾的关键问题，提出一种对称式悬臂梁的小型化低频FBG加速度传感器。采用公式推导和ANSYS仿真软件对传感器结构参数进行结构参数优化分析和仿真设计，依据仿真结果制作传感器实物，最后对传感器进行传感器性能测试。研究结果表明，该传感器的固有频率约为72 Hz，可用于监测8-52 Hz频率范围内的振动信号，传感器灵敏度约为681.7 pm/g，抗横向干扰度小于4.9%。体积较同类FBG加速度传感器大幅减小，仅6.48 cm3，研究成果为研制同类型传感器提供了参考。

  • 1
• 面向光背板应用的低损耗单模聚合物光波导技术研究

  庄语迪, 石莹, 汤宁峰, 魏晓强, 何祖源

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  Abstract:

  本文系统地开展了基于光刻及湿法显影工艺制备的聚合物光波导散射损耗的理论及实验研究。研究了包括粗糙度、波导尺寸和工作波长等主要参数对散射损耗的影响，采用激光共聚焦显微镜测量了光波导侧壁及上下表面的粗糙度。实验结果表明，波导侧壁的平均粗糙度约为60 nm，是上下表面粗糙度的3倍。因此，散射损耗主要由侧壁粗糙引起，其大小是上下表面粗糙引入散射损耗的9倍。基于上述理论及实验结果，通过优化波导设计，制备了工作于1310 nm波长、平均损耗为0.35 dB/cm的低损耗单模聚合物光波导，其作为高速高密度光背板的关键传输介质具有良好的应用前景。

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• 红外点元探测器扫描成像方法研究

  代少升, 吴帅, 贺自强

  摘要： (456) HTML (0) PDF (0.00 ByteKB) (0)

  Abstract:

  针对传统红外面阵探测器成像存在分辨率低、视场范围窄、图像有非均匀性的问题,提出一种基于红外点元探测器的扫描成像方法。该方法首先利用微型电机驱动扫描镜依次获取物体表面的红外热斑,经光学镜头聚焦到红外点元探测器,进行光电转换；然后经信号处理板采集、处理后生成红外灰度图像；最后利用多阀值分割的伪彩色映射模型,将灰度图像转换成伪彩色图像。实验结果表明：红外点元探测器扫描成像方法能够实现红外场景的大视场、高分辨率成像,且点元探测器加工制造简单,价格低廉,有效突破了传统大面阵成像的高昂成本限制,更加有利于红外成像技术的推广和应用。

  • 1
• 基于三次样条函数的光栅传感光缆舞动波长估计

  郭庆瑞, 尹军, 李亚平, 张志军, 解鹏, 张骞子

  摘要： (586) HTML (0) PDF (0.00 ByteKB) (0)

  Abstract:

  基于光栅传感的分布式光纤复合架空地线(OPGW)健康监测得到了广泛研究。本文针对OPGW光缆舞动事件,提出一种基于构建三次样条函数拟合的舞动波长预测方法。首先,通过理论分析推导并建立了光栅传感相移信号与舞动波长的数学联系；然后,利用仿真分析了理想舞动情况下信号三次样条函数拟合前后的相移信号结果,初步证明了本文提出方法的有效性；最后,将其应用在于伊犁哈萨克自治州的某220 kV线路,对比分析典型弱风环境及强风环境下的舞动监测强度图,实际监测结果表面,本文所选取方法能够增强强度图信号特征,有效估计强风条件下舞动波长约200 m,弱风条件下舞动波长约50 m。该方法为舞动事件的图像识别智能监测提供技术参考,具有较强应用前景。

  • 1
• 基于改进正交匹配追踪的FBG传感信号处理方法

  郭享, 黄治龙

  摘要： (107) HTML (0) PDF (0.00 ByteKB) (0)

  Abstract:

  针对光纤布拉格光栅（Fiber Bragg grating，FBG）传感信号易受外界噪声干扰从而导致信号丢失的问题，本文提出了一种改进型正交匹配追踪（Orthogonal Matching Pursuit, OMP）算法。围绕FBG传感信号波长随应力漂移的本质特征，在压缩感知理论的框架下，通过去除稀疏系数中的虚部，并利用指数饱和法对非零元素进行拟合与排序，从而获取FBG信号的有效稀疏度。在此基础上，通过改进经典OMP算法迭代过程中的原子选择策略与终止条件，有效降低算法复杂度并提高信号的重构精度。对比实验结果表明，所提出算法在时间复杂度、信噪比与信号重构精度等方面均具有更突出的优势。

  • 1
• 基于环形极子的太赫兹超宽带圆极化阵列天线

  王树奇, 张浩楠

  摘要： (105) HTML (0) PDF (0.00 ByteKB) (0)

  Abstract:

  太赫兹通信由于其具有传输速率高及容量大等特点,在未来无线通信中具有独特的优势。以方环单极子天线单元为基础,设计了一种太赫兹频段的超宽带圆极化微带阵列天线,通过改变环形天线单元结构使天线表面的电流实现不对称流动,同时利用三角微扰改变电流纵横比,实现圆极化；天线阵列由2×4天线单元组成,和天线单元相比,不仅增加了天线的增益,而且优化了天线的方向性,仿真结果表明该天线阵列工作在天线81-112 GHz,相对带宽为32%,最大增益可达15 dBi,在太赫兹通信中有着很好的应用前景。

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• In_0.53Ga_0.47As雪崩光电二极管单光子探测器的温度特性研究

  敖天宏, 赵江林, 童启夏, 柳聪, 崔大健, 张承

  摘要： (391) HTML (0) PDF (0.00 ByteKB) (0)

  Abstract:

  In0.53Ga0.47As雪崩光电二极管单光子探测器（SPAD）的响应覆盖短波950nm-1700nm，具有体积小、灵敏度高等特点，在量子通信、激光测距、激光雷达等应用有广泛前景。工作温度是影响In0.53Ga0.47As SPAD性能的重要因素，温度越高暗计数率越大，导致器件的噪声也越大。研究器件温度特性是实现暗计数抑制的重要途径。本文建立了数学模型来提取光电性能参数，通过分析吸收层、倍增层中载流子对温度的影响，获得最优器件结构参数。最后，制作了光敏面直径达到70μm的In0.53Ga0.47As SPAD芯片，并进行了封装测试。结果显示，70μm In0.53Ga0.47As SPAD在室温下的探测效率PDE为14.2%，暗计数率DCR为88.6kHz，NEP值为3.82E-16 W*Hz-1/2，仿真结果与测试结果的拟合曲线一致。

  • 1
• 小孔耦合型双通道太赫兹波导定向耦合器设计

  潘武, 李海珠, 李永瑞, 张彬

  摘要： (190) HTML (0) PDF (0.00 ByteKB) (0)

  Abstract:

  提出了一种小孔耦合型双通道太赫兹波导定向耦合器，采用新颖的阶梯结构，将两个单通道耦合器结合，可在双通道内实现相同的耦合输出。研究结果表明，在180~260 GHz的频率范围内，该耦合器的耦合度为10 dB，输出最大误差小于1.6 dB，回波损耗大于25 dB，隔离度大于35 dB，相对带宽达36%。与传统的太赫兹波导定向耦合器相比，该耦合器能实现双通道的耦合输出，在太赫兹系统中可用于双通道的功率检测、功率合成与分配。

  • 1
• 硅基线性模式APD焦平面研制

  郭安然, 雷仁方, 黄建, 邓光平, 马华平, 黄烈云, 谷顺虎, 郭培

  摘要： (554) HTML (0) PDF (0.00 ByteKB) (0)

  Abstract:

  针对三维激光雷达的应用场景对APD焦平面的性能要求,研究制备了2×128硅基线性模式APD焦平面组件,它由硅基APD焦平面阵列、读出电路和制冷封装管壳组成。APD像元采用拉通型结构,通过大尺寸微透镜实现了高填充因子,通过隔离环掺杂实现了串扰抑制。通过对离子注入工艺优化实现了击穿电压和响应电流均匀性。设计大带宽低噪声跨阻放大电路、高精度计时电路,实现窄脉宽、高灵敏度探测。进行气密性封装,实现APD焦平面制冷一体化封装,制冷温差在40K以上。测试结果表明,焦平面的探测阈值光功率可达3.24nW,响应非均匀性为3.8%,串扰为0.14%,最小时间分辨率可达0.25ns,实现了强度信息与时间信息同时输出功能。该探测器在激光雷达领域得到应用。

  • 1
• 基于游标效应解调的少模光纤应变传感器

  王秀婷, 王婷婷, 孙家程, 柯 炜

  摘要： (574) HTML (0) PDF (0.00 ByteKB) (0)

  Abstract:

  设计并制作了一种可用来测量应变的光纤传感系统,该系统基于游标效应对并联的两个马赫-曾德尔干涉仪传输信号进行解调,显著提高了应变测量灵敏度。其中单个马赫-曾德尔干涉仪为单模-无芯-少模-单模结构。理论分析表明,通过调整两干涉仪的传感臂长度可灵活调节灵敏度放大系数,从而提升传感性能。实验结果表明,在0~166.667με的应变范围内,单一传感干涉仪的应变灵敏度为-1.90pm/με,叠加谱包络的应变灵敏度为12.06pm/με。该传感器具有灵敏度高、结构简单等优点,可广泛应用于精密测量领域。

  • 1
• 可见光通信用GaN基LED调制带宽提升研究与挑战

  林超宇, 杜静蕾, 黄锦鹏, 万荣桥, 伊晓燕, 潘安练, 汪炼成

  摘要： (643) HTML (0) PDF (0.00 ByteKB) (0)

  Abstract:

  可见光通信(VLC)作为一种无线通信方式，已引起广泛关注。GaN基发光二极管(LED)的普及也为VLC的应用奠定了坚实的基础。LED作为VLC的光源，其调制带宽直接决定了通信的速度。本文综述了GaN LED发射端调制带宽改善方案的研究进展，涵盖了从外延到器件的各个方面。外延方法包括c极面外延优化、非/半极面外延生长以及芯片方案，如micro-LED、nano-LED、谐振腔LED (RC-LED)、等离激元和微腔LED。在白光LED方面，综述了解决传统荧光粉Stokes转换慢、载流子寿命长的方法，包括新型色转换层材料(CCMs)和新的能量传输途径。本综述推动了高速VLC用GaN基LED光源器件的发展。

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• 基于柔性铰链的光纤光栅三维加速度传感器

  严超凡, 戴玉堂, 杨雨微, 罗开彦

  摘要： (660) HTML (0) PDF (0.00 ByteKB) (0)

  Abstract:

  针对振动测量中三维振动信号测量需要,设计了一种基于柔性铰链的光纤光栅三维加速度传感器。建立传感器的振动模型,阐述传感器的结构和工作原理,推导了传感器谐振频率和灵敏度的理论公式。构建了传感单元的数学模型,并用MATLAB对传感器拾振结构关键尺寸参数进行优化设计。加工制作传感器样件,通过振动实验对其进行性能测试。实验结果表明实验结果表明：该传感器在X、Y和Z轴方向的谐振频率分别为673Hz、667Hz和1376Hz,工作频带分别为0~220Hz、0~220Hz和0~450Hz,灵敏度分别为72.3pm/g、70.2pm/g和83.1pm/g。所设计的传感器具有较好的横向抗干扰度,能够满足三维振动信号测量的要求。

  • 1
• 水下激光通信系统接收机倾角及位置对接收光功率的影响研究

  任彦儒, 宗思光, 梁善永, 李斌

  摘要： (587) HTML (0) PDF (0.00 ByteKB) (0)

  Abstract:

  由于水下通信信道的复杂性,水下激光通信面临着功率衰减和通信距离受限的问题。论文采用蒙特卡洛方法建立了水下高斯光束传输仿真模型,基于该模型重点研究了接收机倾角和接收机位置对接收光功率衰减的影响规律。仿真结果表明：在水下信道中,接收机阵面正对激光束时,接收光功率最大,随着接收机倾角的增加,接收光功率逐渐减小。当接收机沿着Y轴方向正向移动时,接收机在激光束的范围内时,接收率不变；接收机在激光束的范围外时,接收光功率随着接收机Y轴坐标的增加而减小,仿真结果可为水下激光通信工程实践提供参考依据。

  • 1
• 基于单轴光纤陀螺的曲线桥线形检测方法研究

  柳苗, 姜永生, 甘维兵, 胡文彬, 王早, 姜茹, 涂世宇

  摘要： (145) HTML (0) PDF (0.00 ByteKB) (0)

  Abstract:

  针对现有基于单轴光纤陀螺的惯性检测系统无法用于曲线桥结构线形的局限,提出了基于单轴光纤陀螺的曲线桥有轨线形检测方法。首先,阐述了基于单轴光纤陀螺的直线桥线形检测原理、陀螺的误差来源和曲线桥检测难点,根据导航算法对单轴光纤陀螺检测弯道线形可行性进行分析；然后搭建曲线型试验轨道和一套轨道检测小车及无线线形采集系统；最后,将集成好的线形检测系统在试验轨道上测试,通过改变试验轨道形变程度构造不同试验工况,将实际测量结果与千分尺测量结果对比以验证理论的可行性和准确性。结果表明,该方法可以识别不同工况下曲线型轨道形变程度,测量精度优于1mm,具有测量原理简单、系统实现和检测成本低的优势,结合桥梁检测轨道的配备,可为各类大型桥梁提供不封桥、不停运形变检测新思路。

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• 新型星载超宽带微波光子变频技术

  崔岩

  摘要： (127) HTML (0) PDF (0.00 ByteKB) (0)

  Abstract:

  传统的星载变频通道存在易受电磁干扰、动态范围受限、带宽瓶颈等不足，将微波光子技术引入卫星通信系统中，体现出极大的技术优势，克服了电域信号变频的局限性，提升了星载变频通道的性能。本文提出了一种基于并联马赫-增德尔调制器(MZM)与相干接收的宽带微波光子变频技术, 通过采用相干接收方法，能够实现较好的共模噪声抑制并降低谐波失真的影响，同时结合抑制载波调制与光学本振信号带来的优势，有效改善了变频无杂散动态范围等指标。通过实验验证得到杂散抑制比优于60dB、无杂散动态范围优于100 dB?Hz2/3，为新型星载微波光子变频方案设计及实际应用提供了必要的理论依据与技术支撑。

  • 1
• 随机步长光栅投影干涉图极值特征相位解算

  毛露露, 梁利利, 梁继允

  摘要： (118) HTML (0) PDF (0.00 ByteKB) (0)

  Abstract:

  针对传统移相干涉测量中需要多帧干涉图,对测量设备稳定性要求高,相位提取速度较慢的问题,提出了一种基于干涉图特殊极值特征的两帧随机相移干涉图相位解算方法。该方法仅需两帧干涉图,利用高斯高通滤波器对具有随机相移量的两帧干涉图分别进行处理以滤除其背景,再通过干涉图中一定数量的特殊极值特征像素点来确定两帧干涉图之间的相移量,进而根据反正切相移相位提取算法对干涉图的相位进行解算。仿真模拟和实测对比结果表明,该方法可通过两帧随机相移干涉图获取较高精度的测量相位,大大减少了测量系统误差对相位解算结果的影响,对于256í256 pixels的石膏像眼部干涉图,执行时间在0.02s以内,相位提取速度较快。

  • 1
• 布尔混沌调制激光雷达水下目标成像实验研究

  张鹏程, 王冰洁, 徐航, 刘丽, 李静霞

  摘要： (93) HTML (0) PDF (0.00 ByteKB) (0)

  Abstract:

  在激光雷达的水下目标探测中,由于浑浊水体中悬浮颗粒对激光的吸收和散射作用,使得激光在水中的传输严重衰减。尤其是后向散射所造成的噪声会降低目标对比度甚至淹没信号回波。载波调制技术可以有效抑制后向散射,提高目标回波信号的信噪比。本文将布尔混沌信号作为载波调制信号,基于其内禀高频强度调制特性,构建了布尔混沌调制激光雷达水下成像系统,并在实验室水箱环境下,对衰减系数不同的浑浊水体中的目标物体进行了三维成像实验研究,对比了不同水质中的目标物体三维成像效果。

  • 1
• 基于EETS与GC的非规则QC-LDPC码低错误平层构造方法

  袁建国, 谭森伟, 张帅康, 张育宁, 蒯家松

  摘要： (122) HTML (0) PDF (0.00 ByteKB) (0)

  Abstract:

  针对准循环低密度奇偶校验(QC-LDPC)码在高信噪比区域可能出现的错误平层现象,提出了一种基于消除基本陷阱集(Eliminating Elementary Trapping Sets, EETS)和围长约束(girth constraints, GC)的非规则QC-LDPC码构造方法。该方法通过巧妙选取度分布,利用基本陷阱集搜索和围长约束改进渐进边增长(Progressive Edge Growth, PEG)算法构造基矩阵,然后通过等差(Arithmetic Progression, AP)序列扩展得到所需的校验矩阵。该方法仅需对简单环形式的ETS进行搜索和消除,就能确保构造的基矩阵中不存在设置范围内的绝大多数ETS,从而降低错误平层现象,且该方法计算复杂度相对较低,可灵活设计码长码率。仿真结果表明,由所提出构造方法所构造的非规则QC-LDPC码比其他五种QC-LDPC码的纠错性能更为优越,且没有明显的错误平层现象。

  • 1
• 水基溶液法IGZO-TFT的电学特性研究

  崇乐, 栗旭阳, 蔡长龙, 梁海锋, 裴旭乐, 弥谦, 喻志农

  摘要： (135) HTML (0) PDF (0.00 ByteKB) (0)

  Abstract:

  本文采用水基溶液法制备铟镓锌氧化物薄膜晶体管(IGZO-TFT),研究了在有无紫外光辅助退火条件下,不同后退火温度(270 ℃、300 ℃、330 ℃、360 ℃和400 ℃)对IGZO-TFT器件电学性能的影响。研究发现,IGZO-TFT在360 ℃的后退火温度时展现出最佳器件电学性能,从而证明了水基溶液法在＜400 ℃低温下可以制备IGZO-TFT。同时,研究表明,在360 ℃的后退火温度时,与无紫外光辅助退火IGZO-TFT相比,经紫外光辅助退火IGZO-TFT的饱和迁移率从1.19 cm²V^-1s^-1增加到1.62 cm²V^-1s^-1,正栅偏压偏移量从8.7 V降低至4.6 V,负栅偏压偏移量从-9.7 V降低至-4.4 V,从而证明了紫外光辅助退火对IGZO薄膜具有激活与钝化作用,可以优化IGZO-TFT器件的电学性能。

  • 1
• 云层背景下基于混沌理论的红外小目标检测研究

  吴皆旺, 孙胜利, 徐文君, 刘高睿

  摘要： (599) HTML (0) PDF (0.00 ByteKB) (0)

  Abstract:

  针对云层背景下红外小目标检测难,可用数据集少的问题,提出了一种基于混沌预测的检测方法。从云层背景的空间混沌特征出发,采用径向基函数神经网络设计了混沌序列的预测模型,并利用遗传算法优化网络参数,提高预测精度。最后通过预测模型对图像像素序列的预测误差,实现了小目标检测。实验验证了上述算法的有效性,对测试样本的检测率为86.7%,虚警率为0.86%。

  • 1
• CMOS图像传感器辐照损伤效应仿真模拟研究进展

  王祖军, 赖善坤, 杨勰, 贾同轩, 黄港, 聂栩

  摘要： (133) HTML (0) PDF (0.00 ByteKB) (0)

  Abstract:

  随着CMOS图像传感器(CIS)生产工艺、研制开发技术的不断进步,其应用领域不断拓展,CIS工作在空间辐射或核辐射环境中遭受的辐照损伤问题备受关注。与开展CIS辐照实验相比,仿真模拟研究有助于深入揭示辐照损伤机理,进而开展抗辐射加固设计,有效提升CIS抗辐照能力。文章通过梳理国内外开展CIS辐照损伤效应仿真模拟研究方面的进展情况,结合课题组已开展的电子元器件辐照效应仿真模拟和实验研究基础,从CIS器件建模、时序驱动电路建模、辐照损伤效应建模、仿真模拟结果校验等方面探讨了CIS辐照损伤效应的仿真模拟方法,分析总结了当前CIS辐照效应仿真模拟研究中亟待解决的关键技术问题。

  • 1
• 罗丹明B的飞秒双光子荧光显微成像研究

  张宁, 侯国忠, 邓岩岩, 张泽, 张德林, 王雨雷, 吕志伟, 夏元钦

  摘要： (623) HTML (0) PDF (0.00 ByteKB) (0)

  Abstract:

  利用宽带的飞秒振荡器作为激发光源搭建了双光子荧光显微成像系统,在飞秒脉冲的宽带激发下,测量了罗丹明B溶液的双光子荧光光谱,开展了罗丹明B固体样品的双光子荧光显微成像研究,在双光子荧光显微成像研究中,通过调节激发脉冲的功率,分析了双光子荧光强度和激发脉冲功率之间的关系,并且利用半波片改变线偏振激发光场的偏振方向,研究了双光子荧光强度随激发脉冲偏振方向的变化趋势,实现了双光子荧光强度的类正弦调制。

  • 1
• 基于多智能体深度强化学习的智能电网光网络切片方案

  戚银城, 唐奕明

  摘要： (100) HTML (0) PDF (0.00 ByteKB) (0)

  Abstract:

  为了提高光网络对大规模、差异化电力业务的资源分配能力，降低大规模业务的算法训练时间，提出了一种基于深度确定性策略梯度算法(Multi-agent Deep Deterministic Policy Gradient, MADDPG)的智能电网光网络资源分配方案。该方案考虑大规模和差异化电力业务，建立智能电网光核心网络切片模型，提出最大化电网公司收益为目标的优化问题。本文提出条件判断映射，实现优化问题的简化。同时，本文改进MADDPG算法，通过部署不同业务到不同智能体中进行运算，降低训练时间，满足网络实时性需求。最后，仿真结果表明，该算法具有更大的奖励、更低的成本和时延，并且具有更低的训练时间。

  • 1
• 一种应用于CMOS图像传感器的列级高精度ADC设计

  张为森, 马艳华, 曲杨, 常玉春

  摘要： (136) HTML (0) PDF (0.00 ByteKB) (0)

  Abstract:

  本文设计了一种应用于CMOS图像传感器的高精度、低功耗列级14bit ADC。该ADC以广泛应用于CMOS图像传感器列级电路的RAMP ADC为基础,采用了3-bit SAR ADC与11-bit RAMP ADC相结合的两步式结构,使量化时间缩短了约2/3；RAMP ADC部分采用高低时钟的计数方法,降低计数区间内约90%的功耗；提出了RAMP-SAR-RAMP切换的相关双采样逻辑,可节省约40% SRAM的数量,显著缩小版图面积。本文采用0.18μm标准CMOS工艺,基于Cadence软件进行仿真,在600MHz时钟、单沿计数的工作模式下,ADC量化时间为9.32μs,在1.8V数字电源电压下,计数区间内功耗均值约为8.51μW。

  • 1
• 基于光学成像模拟的视觉里程计方法

  祁航, 彭晓东, 马晓珊

  摘要： (139) HTML (0) PDF (0.00 ByteKB) (0)

  Abstract:

  针对视觉SLAM算法前端漂移误差累积问题,提出基于光学成像模拟的视觉里程计方法。该方法利用稠密三维点云数据进行目标表面泊松重建及材质物理特性关联,依据光学物理特性和光线追踪原理构建基于物理模型的成像渲染引擎(PBRT),生成不同观测条件下的目标特性仿真图像；将目标特性仿真图像与光学相机拍摄图像进行配准与运动偏差恢复,并设计扩展卡尔曼滤波器(EKF)输出位姿状态最优估计值。通过原型系统研制与实验评估表明：该方法有效克服传统方法漂移误差累积的问题,相较传统ORB-SLAM2算法前端定位精度提升56%,为视觉里程计的设计提供了一种新的技术思路。

  • 1
• ZnSnO/AgNW双层透明电极的制备及性能研究

  石和平, 张丽珠, 于仕辉

  摘要： (111) HTML (0) PDF (0.00 ByteKB) (0)

  Abstract:

  为制备适用于新一代柔性光电子器件应用需求的柔性透明电极,利用旋涂银纳米线和磁控溅射ZnSnO薄膜相结合的方案,实现ZnSnO/AgNW双层透明电极的制备的制备。采用X射线衍射仪、扫描电子显微镜对形貌和相结构进行了分析,用紫外可见分光光度计和四探针测试仪分别对ZnSnO/AgNW双层透明电极的电学性能和光学性能进行了表征,结果表明,ZnSnO/AgNW双层透明电极的电学和光学性能优异,在透过率为88.1%时,方电阻为12.3 Ω/□,其品质因子高达231。在5.0 mm的曲率半径下,对ZnSnO/AgNW双层透明电极进行1000次弯曲测试,其电阻仅仅增加了13%,表现出了优异的柔性性能。此外,该双层电极还具有优异的粘附性以及抗氧化性,在20次胶带试验后方电阻保持不变,在高温高湿环境下储存一段时间后,其电阻仍有保持着初始值。该透明电极可用于柔性可穿戴电子产品。

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• 传输矩阵法求解长短周期级联光纤光栅传输谱

  杨颖

  摘要： (160) HTML (0) PDF (0.00 ByteKB) (0)

  Abstract:

  （临沂大学 自动化与电气工程学院，山东 临沂276005） 摘要：基于光纤光栅的模式耦合理论，用传输矩阵法对长短周期级联光纤光栅的传输谱特性进行分析。先由耦合模方程分别得到长周期光纤光栅（LPFG）、连接光纤段和短周期光纤光栅（FBG）的传输矩阵，然后将它们相乘得到总的传输矩阵，最后再结合边界条件即可求得长短周期级联光纤光栅（CLBG）的传输谱。进一步对CLBG的传输谱进行了数值模拟，并通过实验进行了验证。实验结果表明, CLBG的传输谱中出现了由纤芯模和包层模耦合形成的两个谐振峰，与模拟计算的结果一致，证明了传输矩阵法求解CLBG传输谱的可行性，为CLBG在多参量传感和测量领域的广泛应用提供了理论支持。

  • 1
• 增益开关半导体激光器的三级脉冲整形方案

  杨京兴, 雷从彪, 张邦宏, 姜宇轩, 谢亮

  摘要： (125) HTML (0) PDF (0.00 ByteKB) (0)

  Abstract:

  增益开关半导体激光器产生的光脉冲宽度往往较宽,且具有一定大小的脉冲基座。为了提高增益开关半导体激光器的脉冲质量,提出了三级脉冲整形方案。首先,利用色散补偿光纤(DCF)将增益开关半导体激光器输出的光脉冲宽度从39.381ps压缩到26.681ps,随后利用掺铒光纤放大器(EDFA)和色散位移光纤(DSF)的高阶孤子效应进一步将光脉冲的宽度压缩到20.916ps,最后利用半导体光放大器(SOA)的自相位调制效应区分开脉冲基座与脉冲中心的光谱,并利用光滤波器滤除脉冲基座对应的光谱部分,从而消减脉冲基座,并将脉冲宽度压缩到18.497ps。实验结果表明,该三级脉冲整形方案可以有效地压缩脉冲宽度以及减小脉冲基座,从而提高增益开关半导体激光器输出光脉冲的质量。

  • 1
• 多量子阱有效折射率偏振相关性研究

  姜德隆, 缪庆元

  摘要： (594) HTML (0) PDF (0.00 ByteKB) (0)

  Abstract:

  分析了多量子阱材料各参数对其TE模和TM模有效折射率的影响。结果表明：阱数增多，多量子阱有效折射率降低，当量子阱数目大于3时，其有效折射率的变化不明显。垒厚增加，有效折射率略有降低。存在合适的张应变量使TE模和TM模有效折射率峰值波长接近的同时，折射率差值整体最小，偏振相关性最小。据此提出多量子阱材料有效折射率低偏振相关设计方法，并设计出C波段内（1530～1565nm）折射率低偏振相关的InGaAs/InGaAsP多量子阱材料。研究结果有助于设计实用化的有效折射率低偏振相关量子阱材料。

  • 1
• 基于硅胶快速吸附的碳纳米管长度分选及其晶体管性能研究

  温海键, 姚建, 邱松, 李清文

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  Abstract:

  半导体型单壁碳纳米管是下一代场效应晶体管及集成电路中最具有应用前景的沟道材料之一。半导体型单壁碳纳米管在分散与分离过程中长度会被截短。大量长度100 nm以下的超短管的存在会增加管间搭接电阻和增加载流子的散射几率,从而导致器件性能的下降,不利于高性能碳纳米管器件的发展和应用。但尚缺乏在有机体系中对半导体型碳管长度分选,特别是超短管可控去除的研究。本文中,我们发展了一种有机体系的硅胶吸附技术,成功实现了超短碳管的高效去除,使半导体型碳纳米管的长度分布实现了有效调控。基于长度分选后的碳纳米管制备的晶体管器件,其开态电流和最大跨导达到8.9 μA/μm和0.5 mS/μm,比长度未分选的器件性能分别提高了约300%和250%。

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• 一种基于结构光的高反光表面三维重建算法

  迟云鹏, 刘文波, 徐方

  摘要： (711) HTML (0) PDF (0.00 ByteKB) (0)

  Abstract:

  针对高反光表面的三维重建一直是结构光技术中的重点及难点。本文基于多重曝光法及调整投影条纹强度法,提出了一种曝光时间序列以及条纹亮度序列的选择方法,利用被测物体在不同投影条件下的表面临过曝像素点数统计直方图,结合图像中像素点数的不过曝比例,计算所求的曝光时间及条纹亮度序列,完善了针对高反光表面的高动态范围技术。实验结果表明,文章提出方法能够有效地提升高反光表面三维重建的精度,点云中有效像素点数可以达到96%以上。

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• 基于特征显著性融合的红外小目标检测

  张传聪, 李范鸣, 饶俊民

  摘要： (144) HTML (0) PDF (0.00 ByteKB) (0)

  Abstract:

  复杂背景下的红外图像通常存在信噪比低、邻近像素灰度变化不明显以及易被杂波信号和噪声干扰的特点，导致红外小目标检测困难。为解决上述问题，提出一种基于特征显著性融合的红外小目标检测算法。首先，在空间域中利用目标与其局部背景灰度差异来计算得到灰度显著图，在频域中结合谱残差计算得到背景抑制后的频域显著图；其次，将灰度显著图和频域显著图归一化后通过哈达玛乘积相互融合；最后，通过自适应阈值分割并使用Unger滤波器剔除较小的噪声点，从而提取出目标区域。实验表明，本文算法对图像的信噪比有了数十倍的提升，对背景抑制效果显著，并有着检测率高和虚警率低的优点，是一种有效的小目标检测算法。

  • 1
• 基于MDCGAN的裂缝样本扩充及识别研究

  谢永华, 齐杨

  摘要： (621) HTML (0) PDF (0.00 ByteKB) (0)

  Abstract:

  针对裂缝图像获取困难导致的样本少，传统数据扩充方法提升样本特征空间能力不足等问题，提出了一种基于改进深度卷积生成对抗网络MDCGAN的裂缝样本扩充方法。首先对数据集进行预处理，利用滑窗法进行数据降维和清洗；其次优化激活函数，提高生成特征的多样性，同时引入谱归一化进行权重标准化提升网络结构的稳定性，以生成高质量的裂缝数据集；最后，利用改进的Alexnet网络对扩充后的混合样本集进行特征提取并分类识别。结果表明，MDCGAN网络数据增强性能与传统扩充方法相比均有明显提高，适用于扩充裂缝图像。

  • 1
• 基于PSF参考模型的星敏感器单粒子效应在轨校正方法

  李明谦, 田宏, 陆恺立

  摘要： (618) HTML (0) PDF (0.00 ByteKB) (0)

  Abstract:

  为了提高星敏感器在遭受单粒子效应打击情况下的质心提取精度，提出了一种基于点扩散函数参考模型的在轨校正方法。通过构建星点参考模型及残差校正，该方法能有效去除单粒子噪声，校正噪声星点形态，降低星点质心定位误差。与传统去噪算法相比，本文方法能在有效去噪的同时保护星点能量不被破坏。通过仿真实验验证了本文算法抗单粒子效应的有效性，通过对比实验显示了本文算法相比传统算法的优越性。

  • 1
• 基于电容-电阻法评估碳化硅MOSFET电学参数

  杨霏, 田丽欣, 申占伟, 张文婷, 孙国胜, 魏晓光

  摘要： (117) HTML (0) PDF (0.00 ByteKB) (0)

  Abstract:

  阈值电压、栅内阻、栅电容是碳化硅(SiC)金属氧化物半导体场效应晶体管(MOSFET)的重要电学参数,但受限于器件寄生电阻、栅介质界面态等因素,其提取过程较为复杂且容易衍生不准确性。基于此,通过器件建模和实验测试,揭示了MOSFET的栅电容非线性特征,构筑了电容-电阻串联电路测试方法,研究了SiC MOSFET的栅内阻和阈值电压特性。分别获得栅极阻抗和栅源电压、栅极电容和栅源电压的变化规律,得到栅压为-10 V时的栅内阻与目标值误差小于0.5 Ω,以及串联电容相对栅源电压变化最大时的电压近似为器阈值电压。相关结果与固定电流法作比较,并分别在SiC平面栅和沟槽栅MOSFET中得到验证。因此,该种电容-电阻法为SiC MOSFET器件所面临的阈值电压漂移、栅极开关振荡现象提供较为便捷的评估和预测手段。

  • 1
• 光谱共焦测量技术综述

  王梓, 石俊凯, 陈晓梅, 姜行健, 李冠楠, 霍树春, 高超, 朱强, 周维虎

  摘要： (649) HTML (0) PDF (0.00 ByteKB) (0)

  Abstract:

  测量技术正不断向着精密化、智能化、集成化的方向发展,具有代表性的光谱共焦测量技术是在激光共焦显微技术的基础上发展而来,利用色散原理和光谱仪解码分析实现高精度测量。光谱共焦测量技术可进行位移测量、三维重建、表面粗糙度检测和厚度检测,具有无接触、高效率、在线测量等优点,在精密测量中发挥着重要作用,被广泛应用于微电子、工程材料、生物医学和航空航天等领域。近年来,光谱共焦系统在光学系统结构、光学镜头设计、光源优化和数据处理算法等各个方面取得了重大发展。本文在广泛调研的基础上对光谱共焦测量技术进行综述,论述了光谱共焦测量技术相较于其他测量方法的优势,综述了光谱共焦技术的测量原理、发展历程与应用进展,并对光谱共焦测量技术的发展趋势进行展望。

  • 1
• 光泵浦太赫兹探测对于不同掺杂硅的光激发动力学表征

  陈涛涛, 张逸竹, 赵静静, 周茜, 李东栋, 江玉海

  摘要： (573) HTML (0) PDF (0.00 ByteKB) (0)

  Abstract:

  提出了一种光泵浦太赫兹探测技术的改进方案，使用双色飞秒激光场电离空气诱导等离子体辐射的超短宽带太赫兹脉冲作为探测脉冲，表征了硅的光激发动力学，通过表征过程验证了基于本文改进方案的光泵浦太赫兹探测系统的性能。硅的泵浦深度随泵浦功率的增加而提高，400nm泵浦光的泵浦深度大于800nm泵浦光。使用400nm泵浦光，P掺杂硅的泵浦深度最大、本征硅次之、N掺杂硅最小，而使用800nm泵浦光， P掺杂硅的泵浦深度最大、N掺杂硅次之、本征硅最小。此外，基于探测脉冲的超宽带宽和超短脉宽，还观测到了P掺杂硅中的亚皮秒激发态声子波包振荡。

  • 1
• 无偏角4H-SiC同质外延温场度-生长分布系数的仿真及实验研究

  汪久龙, 赵思齐, 李云凯, 闫果果, 申占伟, 赵万顺, 王雷, 关敏, 刘兴昉, 孙国胜, 曾一平

  摘要： (122) HTML (0) PDF (0.00 ByteKB) (0)

  Abstract:

  针对仿真研究在采用化学气相沉积技术(CVD)进行外延生长碳化硅(4H-SiC)外延生长外延层时,其的温场准确分布性是外延层品质的关键所在问题,。采用本文对CVD温场进行了仿真研究,并采用无偏角4H-SiC同质外延进行实验验证。实验发现无偏角4H-SiC外延层3C-SiC多型体夹杂与生长室温场生长的反的温度生长分布系数与外延层中的3C-SiC晶型比例密切相有关,其结果验证了同仿真结果,两者得到的温度分布具有高度一致性,这也。验证了仿真数据的有效性。

  • 1
• 基于偶然不确定性的单人姿态估计模型测试时增强算法

  李杰, 亓波, 张建林

  摘要： (123) HTML (0) PDF (0.00 ByteKB) (0)

  Abstract:

  针对现有单人姿态估计网络结果缺乏可靠性评估，尤其是面向部署的轻量级模型鲁棒性较差等问题，提出了一种基于偶然不确定性的测试时增强方法。该方法通过随机并行的数据增强和模型推理得到更为多样化的输出，同时通过计算其偶然不确定性得到可靠性评估，最后根据可靠性进行加权融合以得到更准确鲁棒的结果及其评估。MPII数据集上的实验表明，该算法可即插即用地应用于已有单人姿态估计模型，同时可以得到更精确鲁棒的结果及其不确定性评估。

  • 1
• InPBi薄膜材料的结构性能和光学性能研究

  张立瑶, 姚爽, 喻鹏, 冯铎, 代金梦, 曹有祥

  摘要： (121) HTML (0) PDF (0.00 ByteKB) (0)

  Abstract:

  室温下,InPBi表现出强而宽的光致发光光谱,其宽光谱特性来自于材料中的PIn反位深能级和与Bi相关的深能级。该特性使得InPBi有希望应用于制备光学相干层析扫描(医学成像技术)系统中的超辐射光源。本文利用透射电子显微镜和三维原子探针研究了InPBi薄膜材料的结构性能,发现Bi原子在InPBi薄膜中的分布极不均匀,在InPBi/InP界面出现了Bi的富集区,从该区域沿[001]方向出现了Bi的纳米面,此纳米面位于(110)平面上。这种Bi原子的富集分布阻碍了PIn反位参与的载流子复合过程,对InPBi的光学性能有显著的影响。本研究为制造光学相干层析扫描系统的超辐射发光二极管提供了一定的理论基础。

  • 1
• 基于畸变梯度重构畸变的在轨标定方法

  孙永恒, 方亮, 张辉

  摘要： (626) HTML (0) PDF (0.00 ByteKB) (0)

  Abstract:

  微角秒测量精度的相对天体测量法可用于探寻近邻宜居行星,相应的,光学望远镜有效载荷的畸变在轨标定精度也需要达到微角秒量级。传统的光学望远镜在轨畸变标定方法普遍依赖于恒星方向信息,而现有星表中恒星赤经、赤纬的精度最高达到毫角秒量级,无法满足微角秒量级标定的要求。本文提出一种基于畸变梯度重构畸变的在轨标定方法,该方法充分利用微角秒测量精度的星间距测量技术,不受恒星赤经、赤纬精度的限制,能使望远镜光学畸变的标定精度达到微角秒量级。文章介绍了基于畸变梯度重构畸变的原理,并对由光学设计软件导出的光学系统进行了畸变标定仿真实验,结果表明：当光学系统波像差控制在0.0733λ内且星角间距测量误差为0.3微角秒时,畸变标定精度可达0.28微角秒,满足近邻宜居行星探测的畸变标定要求。

  • 1
• 高斯和平顶分布纳秒激光诱导KTP晶体损伤

  张思楠, 白芳, 麻云凤, 杨学博, 殷晨轩, 程旺, 周家玮, 曹灿, 郭广妍, 赵鹏, 樊仲维

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  Abstract:

  KTP晶体的抗激光损伤能力影响了其在高端固体激光系统中的应用。本研究利用波长1.064μm、重频10Hz、脉宽10ns和两种空间分布的光束(即高斯光束和平顶光束)的激光对KTP晶体进行了激光诱导损伤的仿真和实验。结果表明,在平顶激光和高斯激光的损伤测试中,KTP晶体的激光诱导损伤阈值分别为1.78GW/cm²和2.28GW/cm²。平顶激光辐照KTP晶体,损伤形貌为明显的烧蚀形态和裂纹,而高斯激光辐照KTP晶体时,前表面出现了典型的纳秒激光损伤形态：熔融形成的凹坑。此外,在平顶激光测试下,观察到损伤区域边缘颜色变化。

  • 1
• 夜间遥感场地替代定标的微光光谱仪设计与试验分析

  张宇, 崔皓东, 张曦, 高彩霞, 钱永刚, 马灵玲, 邱实

  摘要： (629) HTML (0) PDF (0.00 ByteKB) (0)

  Abstract:

  近年来,夜间遥感成像技术已成为国内外新兴遥感领域热点,其可以弥补热红外遥感夜间监测的局限性,提供能达到白天分辨率的夜间辐射产品。但是,目前的夜间遥感在轨辐射定标不确定度较高,主要原因之一是由于载荷的特殊性,导致其难以利用场地进行高精度定标,高精度场地定标需要依靠地物光谱仪对夜间目标进行精准的信息获取,目前传统的地物光谱仪对光信号强度要求较高,只能白天使用,无法在夜间使用。为此,本文提出将传统光谱仪的CCD(charge-coupled device)探测器与像增强器直接耦合提升光谱仪低照度条件下信息获取能力的技术方案,设计了一款适用于微弱光目标信息获取的微光光谱仪,增益可达到传统光谱仪的5000倍。该光谱仪可以解决传统光谱仪在微弱光条件下无法进行地表目标辐射值及反射率测量的问题,可提高夜间遥感场地定标精度。本文选择地势平坦、海拔高、大气状况良好、地表覆盖类型单一且远离城市灯光的青海格尔木大柴旦地区进行了微光光谱仪的测试,测试试验结果表明：在入射光源只有月光和星光的条件下,该微光光谱仪可有效实现对地面目标光谱信息的测量,性能良好且稳定,未来可应用于夜间遥感定标、夜间目标光谱信息获取等应用领域,为夜间遥感在轨定标精度的提升奠定技术基础。

  • 1
• 基于弱反射光栅阵列的覆土储罐泄漏监测方法

  甘维兵, 涂世宇, 柳苗, 姜茹, 王宇, 刘念, 张翠

  摘要： (177) HTML (0) PDF (0.00 ByteKB) (0)

  Abstract:

  储罐在覆土情况下，可能会因土壤压力导致罐体变形从而产生泄漏，因而采取可靠的罐体泄漏在线监测技术，确保储罐生产安全显得尤为重要。为解决目前储罐泄漏安全监测存在的定位精度低、响应速度慢、监测范围小等问题，本文采用新一代弱反射光栅阵列（FBGs）双波长波分/时分混合复用组网技术实现对覆土储罐表面温度进行全时、全域在线监测。FBGs阵列测温精度±1℃，传感器空间分辨率1m，经过对覆土储罐两个月的数据监测和高压充水实验，分别验证了传感器在覆土情况下的长期稳定性和可靠性。结果表明:将FBGs应用到储罐监测中，将有效提高储罐的生产安全性，具有较大的推广应用价值。

  • 1
• 一种适用于高帧频CMOS图像传感器的片上多路复用输出接口设计

  祝晓笑

  摘要： (131) HTML (0) PDF (0.00 ByteKB) (0)

  Abstract:

  本文介绍了一种适用于高帧频CMOS图像传感器（简称高帧频CIS）的多路复用输出接口电路的实现方法。该方法可实现CIS图像信号分组多路并行输出，且同时支持16路,8路,4路和2路输出路数可选，以及通道内输出顺序可控。该电路经仿真具有完整的功能，并在某0.11umI CMOS工艺下得到实现，目前用于一款高帧频CMOS图像传感器中。该电路提高了CIS数据传输速率（分别为X16，X8，X4，X2），在大规模数据阵列的情况下作用尤为明显，同时其输出路数可选和输出顺序可控的功能满足了各种应用需求，扩展了CIS芯片的适用范围。

  • 1
• 基于速度空间内泊松过程的PIND采样值统计规律研究

  李冰, 金晖, 丁鹏, 鲍江, 石云莲

  摘要： (149) HTML (0) PDF (0.00 ByteKB) (0)

  Abstract:

  对粒子碰撞噪声检测（PIND）试验中的颗粒碰撞电压信号采样后，研究了采样数据所对应的参数在样本量增加后的变化趋势，表明＞20mV的采样值的平均值趋稳，体现了某种统计规律。考虑颗粒碰撞过程的随机性和速度衰减趋势后，提出了将速度变化过程视为速度空间内的泊松过程的假设，并由此推测＞20mV的采样值符合指数分布，对于多种颗粒类型、颗粒位置及试验频率等因素的组合，由该推测得到的指数分布概率密度与采样数据对应的概率密度均相符，表明假设及其推测成立，并探讨了指数分布的λ与各因素的关系。得到的统计模型及所用方法对颗粒碰撞过程、多余物特征等方面的研究具有启发意义。

  • 1
• 基于图像矩特征的时间序列相似性评估

  龚慧刚, 田裕鹏, 刘路

  摘要： (561) HTML (0) PDF (0.00 ByteKB) (0)

  Abstract:

  特征表示是时间序列数据挖掘中至关重要的一环,直接影响到序列数据分类的准确率。时间序列数据由于模态复杂,且可用于分类的特征不容易被提取,使用传统方法进行模式分类往往效果一般。为此,基于图像处理技术,提出一种时间序列图形化并结合图像矩特征进行分类的方法。该方法通过将时间序列数据网格化后转为二值图像,然后提取图像矩特征,导入分类器中进行模式分类,最终实现对序列数据的相似性评估。该方法在UCR数据集上的实验分类精度优于其他算法,证明了该方法的有效性。

  • 1
• CCD图像传感器输出节点电荷容量设计

  李立

  摘要： (102) HTML (0) PDF (0.00 ByteKB) (0)

  Abstract:

  本文从CCD的满阱电荷容量和片上放大器的工作电压范围两个方面对器件的节点电荷容量进行了设计,并推导出了输出节点电荷容量设计的优化公式。从公式中可以看出,输出节点的电荷容量设计除了需要满足CCD信号电荷转移本身所需的容量值以外,还必须保证节点处的电压变化范围在输出放大器线性工作区域内,才能使信号电荷能够完整线性地被放大器输出,从而保证CCD器件整体的非线性和满阱容量性能。因此,输出节点电荷容量的设计除了需要考虑节点自身的电容外,还应综合考虑输出放大器相关MOS管的宽长比、阈值电压、工作电压等因素。

  • 1
• 宏微协同组网下基于小区分簇的联合传输与无线资源分配

  施加轮

  摘要： (116) HTML (0) PDF (0.00 ByteKB) (0)

  Abstract:

  宏微协同组网能使运营商以低廉的成本实现网络的连续深度覆盖,且低功率、体积较小且部署灵活简便的微基站,克服了传统宏基站部署时所受到的站址资源和传输资源等限制,在不引入强干扰的前提下,能很好的对网络覆盖盲点、盲区进行补盲,并提升话务热点地区的容量,从而更好地满足日益增长的用户通信需求,更好地迎合跨移动、住宅和商业市场的全新服务趋势。针对宏微协同组网下小区间无线资源管理问题,该文提出一种大规模MIMO (multiple input multiple output, MIMO)系统下基于微小区分簇的联合传输和动态频谱分配策略,该策略分两步执行以优化网络加权和速率。首先,所提算法会根据各用户当前的信道状态执行微小区分簇,以尽可能地降低小区间干扰,提升系统容量。接着,宏基站和各微小区簇根据所服务用户当前的业务请求信息分别为其动态分配子载波,以最大化网络加权和速率,并提升资源利用率。仿真结果显示,该文提出的微小区分簇和动态频谱分配策略能在尽可能降低宏微协同组网中用户间干扰的同时,有效地提升系统吞吐量。

  • 1
• 氧气分压对磁控溅射β-Ga2O3薄膜结构及光学特性的影响

  董斌, 何晨光, 王长安, 李祈昕, 李叶林, 刘宁炀, 赵维, 陈志涛

  摘要： (614) HTML (0) PDF (0.00 ByteKB) (0)

  Abstract:

  本研究通过磁控溅射沉积以及高温热退火处理，在2英寸c-plane蓝宝石异质衬底上制备出单晶β-Ga2O3薄膜，研究了溅射气氛中氧气分压（氧气体积比=[O2]/([O2]+[Ar])对β-Ga2O3薄膜的晶体结构以及光学特性的影响。通过调控氧分压，获得了具有{-201}晶面族X射线衍射峰的β-Ga2O3薄膜，其最大晶粒尺寸达到1380 ?，在300-800 nm波段透射率>80%，最大光学带隙达5.12 eV。最优的薄膜表面粗糙度达0.401 nm，800 nm波长处折射率为1.94。研究结果表明，降低氧气分压有利于溅射粒子动能增大、数量增多，从而有利于提升β-Ga2O3薄膜结晶质量、增加薄膜透射率和光学带隙。然而，适当提高氧气分压则有利于改善薄膜表面平整度，并提高致密度。

  • 1
• 基于机器视觉的车道线精确检测算法

  代少升, 肖佳伟, 熊昆, 吴云铎

  摘要： (592) HTML (0) PDF (0.00 ByteKB) (0)

  Abstract:

  目前车道线检测是车辆智能驾驶系统的重要组成部分。针对传统的车道线检测方法存在精度低、实时性能差的问题，提出一种基于机器视觉的车道线精确检测算法。该算法采用车道内侧边缘线代表车道线，具体包括预处理和车道线提取两个步骤：预处理部分包括灰度化、Sobel边缘检测、ROI设定、二值化，最终得到车道线部分的二值图像；车道线提取部分包括图像切片、改进的Hough直线检测、DBSCAN直线聚类以及直线拟合，最终得到精确的车道边缘线信息。最后将算法应用于各种场景下的路况测试，实验结果表明：算法的平均准确率为94.9%，平均处理时长为25.6ms/每帧，算法具有很好的实时性和鲁棒性。

  • 1
• 飞秒激光能量密度对SiC陶瓷微孔加工的影响

  王宏建, 杨涛, 吴小雪, 廖润钱, 邓辅秦

  摘要： (144) HTML (0) PDF (0.00 ByteKB) (0)

  Abstract:

  采用飞秒激光对SiC陶瓷进行螺旋微孔加工实验,研究了能量密度对材料微孔加工形貌及孔形的影响,分析了微孔孔径、圆度及锥度随激光加工工艺参数的变化规律。实验结果表明,相比于微孔出口而言,微孔入口受能量密度的影响较小,更高的能量密度有利于提高微孔的加工质量。该研究获得了孔径＜250 μm、圆度＞0.95、锥度＜1°的近圆柱SiC陶瓷微孔。对加工区域进行检测,发现材料表面存在一定程度的氧化现象,分析了位于不同加工区域元素含量变化的原因。

  • 1
• 界面粗糙度对真空紫外光学薄膜光谱性能影响研究

  黄凯, 郭春, 孔明东

  摘要： (158) HTML (0) PDF (0.00 ByteKB) (0)

  Abstract:

  多层膜系统中界面粗糙度的存在,尤其在真空紫外波段,造成的散射损耗阻碍其高光谱性能的实现。为制备出高性能的真空紫外光学薄膜,必须研究薄膜界面粗糙度对其光谱性能的影响。在该文中,分别设计了193nm窄角度和宽角度入射增透膜以及高反膜三类薄膜,结合等效吸收层近似理论,将多层膜间粗糙界面等效为薄吸收层,分析了不同界面均方根粗糙度下薄膜光谱性能的变化规律。研究发现,薄膜光谱性能随着界面均方根粗糙度增加而急剧退化,达到 4nm时,宽角度入射增透膜和高反膜光谱性能分别衰退2.04%和2.09%。界面粗糙度的存在仍是影响高光谱性能真空紫外光学薄膜制备的重要因素。

  • 1
• Fe掺杂GaN中Fe相关缺陷发光特性研究

  白煜, 万飞, 张敏

  摘要： (131) HTML (0) PDF (0.00 ByteKB) (0)

  Abstract:

  利用氢化物气相外延方法制备了厚膜Fe掺杂GaN。通过掺杂 GaN 样品发光与掺杂浓度，温度和激发功率的变化规律，探究红外和蓝光与掺杂的Fe离子的内在关联性。光致激发光谱表明红外和蓝光相关的Fe离子相关缺陷能级跃迁特征及过程。此外，在较高掺杂浓度下，红外发光将被抑制，与此同时蓝光峰强度显著增加。在较高位错密度材料中，相比于蓝光强度，红外发光强度增加更加显著。进一步研究阐明Fe离子不同缺陷结构相关辐射复合过程，并且GaN中本征缺陷结构以及位错对相关能级跃迁具有重要影响。

  • 1
• 溅射气压对氧化镓薄膜光学特性的影响

  张芮馨, 孙辉, 程佳, 刘子童, 陈建金, 沈龙海

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  Abstract:

  采用射频磁控溅射法在石英衬底上制备了氧化镓(Ga2O3)薄膜。利用X射线衍射仪和紫外-可见-红外分光光度计分别对Ga2O3薄膜的晶体结构和光学带隙进行了表征，并在室温下测量了Ga2O3薄膜的光致发光(PL)谱。结果表明：制备的Ga2O3薄膜呈非晶态，光学带隙变大。吸收边随着溅射气压的增加先蓝移后红移,光学带隙值范围为4.96-5.30 eV。在325 nm激光激发下，在400 nm和525 nm处出现缺陷能级相关的发光峰。

  • 1
• 天基大视场光学观测星图的快速仿真方法

  王玉朋, 牛照东

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  Abstract:

  为了提高天基大视场光学观测星图的仿真速度，提出了一种天基大视场光学观测星图的快速仿真方法。首先，阐述了真实星图的成像原理，设计了天基光学观测星图的仿真流程；接着，通过分析各流程的计算方式，得出了点扩散函数的计算是影响仿真速度的主要因素；最后，结合CCD器件的成像机理与真实图像的特点，建立了自适应的点扩散函数，实现了天基大视场光学观测星图的快速仿真。仿真实验表明，本方法在保证成像逼真度的同时，仿真速度较传统成像方法提升47%左右，对天基光学观测平台的研制具有重要作用。

  • 1
• 用光电导天线产生太赫兹波的饱和效应研究

  薛 红, 席彩萍

  摘要： (114) HTML (0) PDF (0.00 ByteKB) (0)

  Abstract:

  根据半导体光电子学理论,分析了光注入非平衡载流子(电子-空穴对)的瞬态输运机理,研究了不同条件下的SI-GaAs光电导偶极天线THz波辐射功率和辐射强度的饱和效应。其主要原因就是在外加偏置电场作用下,光注入载流子出现了空间电荷电场屏蔽和辐射电场屏蔽现象,对提高THz波辐射功率和辐射强度起到了遏制作用。对于电极间隙大小不同的天线,两种屏蔽效应的作用不同；在触发光能一定的情况下,照射光斑较大时屏蔽效应较小。

  • 1
• 制备工艺对新型热电材料制冷性能的影响

  孟凡凯

  摘要： (127) HTML (0) PDF (0.00 ByteKB) (0)

  Abstract:

  通过取点法得到了由Ingot方法、BM方法、S-MS方法和Te-MS方法制备的四种新型P型热电材料(Bi0.5Sb1.5)Te3的变物性参数拟合公式，分析了温度对基于不同方法制备的热电材料的影响，得到了热电材料无量纲优值与绝对温度的关系曲线。此外，从热力学方面研究了不同制备工艺对热电材料组成的热电制冷器最大制冷系数的影响。结果表明：由Te-MS方法制备的新型P型热电材料(Bi0.5Sb1.5)Te3具有最大的优值系数，热电性能最优。基于Te-MS方法制备的新型P型热电材料(Bi0.5Sb1.5)Te3的热电制冷器具有最大的制冷系数，其达到2.49，较其他三种方法制备的热电材料分别提升了34.59%、37.57%、25.76%。

  • 1
• MG-Y激光器波长温度特性研究

  陈振华, 王永千, 张 旭, 任 帅, 祝连庆

  摘要： (120) HTML (0) PDF (0.00 ByteKB) (0)

  Abstract:

  为了探究调制光栅Y分支(MG-Y)激光器在光纤传感应用中的温度适应性,设计并搭建了波长稳定性为0.6pm的测试系统,分别对MG-Y激光器内外不同温度下的波长特性进行探究,采用25℃温度下20pm间隔的查找表进行实验。结果表明内部温度25℃、外界温度在-20~50℃范围内以10℃步进时,92.30%的波长漂移量在±7pm内,内外温差±5℃范围内波长最大漂移量为3pm；外界温度25℃、内部温度在25~30℃范围内以1℃步进时,波长调谐段切换处会出现跳模现象,调谐段内近似线性调谐,调谐系数区间为85~115pm/℃,证明MG-Y激光器最佳温度应控制在内外温差±5℃范围内,为解决温度变化造成的波长漂移问题提供参考。

  • 1
• 轨道角动量传输光纤的研究进展

  赵丽娟, 姜焕秋, 徐志钮

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  Abstract:

  自Allen等1992年首次理论确认了光子轨道角动量的物理概念和内涵以来，带有轨道角动量(Orbital Angular Momentum, OAM)的光束为空分复用(Space Division Multiplexing, SDM)带来一个新的研究方向，将其与光纤通信系统结合能很好地解决通信容量和速率问题。近些年传输带有轨道角动量光束的光纤在设计上逐步实现了OAM模式传输更稳定、传输距离更长，以及支持传输的OAM模式数更多等特点。文中从光纤的模式叠加的理论出发，主要分析了传输带有轨道角动量光束光纤的研究现状，包括基于传统光纤而设计的环状光纤，以及基于光子晶体光纤而设计圆形光子晶体光纤等，比较分析了各种不同类型光纤的研究成果、优缺点以及适合的应用场景。最后对传输带轨道角动量光束光纤的发展前景做了进一步的展望。

  • 1
• 基于类水滴状微结构的微通道流动和散热性能研究

  曹卫华, 商维佳, 朱继元

  摘要： (127) HTML (0) PDF (0.00 ByteKB) (0)

  Abstract:

  为了能够有效提高微通道散热器的散热性能，设计了一种含有类水滴状微结构的微通道散热器,并采用仿真模拟方法来研究微通道内类水滴状微结构数量和高度变化对微通道的压力损失和散热性能的影响。在热流密度为100,入口端流体速度为1m/s的条件下，设计9组不同的含类水滴状微结构微通道。其中的5组通过改变单条微通道内类水滴状微结构的数量进行研究，得出当微结构数量为7时微通道的综合散热性能最优，其微通道底面平均温度下降了18.42K，散热系数提高了37.63%。同时在微结构数量为7的基础上再次设计4组微通道，来研究微结构的高度对微通道散热性能的影响，得出各微结构的高度沿流体流动方向逐次增高时，散热系数几乎不变，压力损失降低了11.93%。

  • 1
• 猫眼光学系统的硬边光阑效应研究

  张玉发, 孟祥逢, 童忠诚, 李建强

  摘要： (156) HTML (0) PDF (0.00 ByteKB) (0)

  Abstract:

  采用矩阵分解以及将硬边光阑窗口函数展开为复高斯函数叠加的方法,研究了高斯光束猫眼光学系统后的光阑效应；通过数值计算对激光的反射规律进行了分析。研究表面,入射光束束腰距离猫眼光学系统越远,光学系统的光阑效应越大；调整合适的正离焦量,可以使猫眼光学系统回波光强更高。理论分析和数值计算对猫眼系统的研究具有一定的参考意义。

  • 1
• 基于GAN和CNN-ELM的监控图像智能修复及检测方法[1]

  王传平, 杨晓丽, 王晓磊, 乌嵘, 熊永平

  摘要： (133) HTML (0) PDF (0.00 ByteKB) (0)

  Abstract:

  针对目前石化危险品装车过程中海量监控视频图像人为处理效率低下，模糊图像识别率低等问题，提出一种基于生成式对抗网络(GAN)和卷积神经网络(CNN)与极限学习机(ELM)相结合的监控模糊图像智能修复及检测方法。首先，使用深度学习网络作为目标检测框架，利用GAN网络中生成器与判别器间的零和博弈对模糊图像进行复原，得到清晰完整的作业图像；其次，利用CNN自适应学习图像特征的能力，对修复后的图像进行自主特征提取；最后，将提取的特征输入到ELM分类器中进行目标识别与分类，判断作业过程是否存在违规行为。试验结果表明:所提方法图像修复速度快，视觉效果自然，且目标识别准确率高，具有很好的泛化能力。

  • 1
• 一种基于新度量准则的极化码SCLF译码算法

  袁建国, 李志伟, 王露

  摘要： (133) HTML (0) PDF (0.00 ByteKB) (0)

  Abstract:

  为了解决串行抵消(Successive Cancellation, SC)译码算法在中短码长情况下译码性能不佳的问题，在SC译码算法的基础上增加路径列表和比特翻转方法得到一种改进的串行抵消列表翻转(Successive Cancellation List Flip, SCLF)译码算法。该算法利用比特翻转构建最不可靠的信息位集合称为翻转集合(Flipping Set, FS)，同时提出一种新的度量法则来缩小FS的范围和提高FS的准确率。仿真结果表明，随着信噪比的增大，所提出的SCLF译码算法误块率(Block Error Rate, BLER)有较大提升，当BLER=10-3时，SCLF(N=256,L=8)译码算法的增益比SC(N=256)译码算法提高了0.55 dB；当BLER=10-4时，SCLF(N=256,L=8)译码算法的增益比CA-SCL(N=256,L=8)译码算法提升了0.22 dB；当BLER=10-5时，SCLF(N=256,L=16)译码算法的增益比CA-SCL(N=256,L=16)译码算法提升了0.17 dB。

  • 1
• 结合SoftPool的VGG19与CapsNet相级联的表情识别模型研究

  杨双, 王敬东, 姜宜君, 廖元晖

  摘要： (144) HTML (0) PDF (0.00 ByteKB) (0)

  Abstract:

  表情识别作为计算机视觉领域的研究热点，在情感识别、人机交互、智能安防等领域有着重要的作用。本文针对VGG19在训练人脸表情数据集时由于全连接层参数量过大而易过拟合的问题，利用胶囊网络CapsNet对VGG19的全连接层进行替换，实现VGG19与CapsNet相级联，从而改善训练时过拟合这一问题，同时使得级联后的模型在RAF-DB数据集上的精度提高了5.28%。针对VGG19特征提取网络的MaxPool易丢失人脸特征图信息的问题，利用SoftPool对MaxPool进行替换，从而在最大程度上保留了人脸的细粒度特征。实验表明，加入上述两种改进后的模型在RAF-DB数据集上取得了84.21%的精度，在FER2013数据集上取得了73.16%的精度，具有较好的表情识别效果。

  • 1
• 基于GA-BP神经网络的茶叶蔗糖量检测模型研究

  刘梦璇, 陈琦, 王绪泉, 吴琼, 柯鹏瑜, 朱林, 黄松垒, 方家熊

  摘要： (151) HTML (0) PDF (0.00 ByteKB) (0)

  Abstract:

  采用近红外光谱技术结合反向传播人工神经网络算法建立了茶叶中蔗糖含量的检测模型,并通过引入遗传算法改进了模型预测质量。预测模型采用120个茶叶掺蔗糖样品的傅里叶变换漫反射光谱数据建立。对另外42个样品的预测结果表明,基于传统的反向传播人工神经网络算法模型的相关系数为0.7380,预测均方根误差为3.0754,正确识别率为83.3%；增加遗传算法后相关系数提高到0.9419, 预测均方根误差为1.3176,正确率为88,1%,训练误差减小一个量级以上。实验结果表明,反向传播人工神经网络模型可用来检测茶叶中的蔗糖含量,同时,引入遗传算法优化了神经网络的初始权值和阈值,使预测误差更小。

  • 1
• Bi2O2Se纳米片的可控合成及光电性能研究

  陈雨田, 张翔宇, 曾值, 张冰珂, 赵晨晨, 任帅, 容萍, 高世勇, 王东博, 矫淑杰, 王金忠

  摘要： (154) HTML (0) PDF (0.00 ByteKB) (0)

  Abstract:

  采用熔盐法以五水硝酸铋为铋源,硒粉为硒源,水合肼作为还原剂在不同NaOH浓度下(0-3mol/L)合成了Bi2O2Se纳米片,并采用XRD、SEM、TEM以及XPS等对样品的形貌、结构和成分进行了表征。然后,以Bi2O2Se为工作电极制备了宽光谱自供能探测器,并探究了它们的光电探测性能。测试结果表明,在1.1mol/L NaOH的条件下,Bi2O2Se自供能探测器的光电探测性最优。在紫外-可见-红外波段,具有较高的响应。在365 nm紫外光照射下,光电流最高可以达到7.8 μA,其上升和下降时间分别为30 ms和21 ms,同时通过计算可以得到其响应度和探测率分别为4.2×10^-4A/W和1.02×10⁹Jones。

  • 1
• 基于自适应原子选择的核协同表示 用于SAR目标识别

  刘苗苗, 蒋宇帆, 邢钉凡

  摘要： (165) HTML (0) PDF (0.00 ByteKB) (0)

  Abstract:

  针对合成孔径雷达（Synthetic Aperture Radar, SAR）目标识别中方位角差距大的训练样本之间存在干扰的问题，对传统协同表示的表示字典进行改进，得到更适应于当前测试样本且能够降低弱相关原子对系统影响的自适应字典，基于此提出了一种自适应原子选择的核函数变换协同表示算法。在美国运动和静止目标获取与识别计划公开发布的SAR图像数据库上的实验结果表明，基于自适应原子选择的多特征核协同表示方法较基于全部训练样本字典的多特征核协同表示模型，降低了干扰原子的不良影响，提高了SAR目标识别的可靠性和鲁棒性。

  • 1
• 基于集成微环谐振器的可变系数微分方程光子计算

  梁晓东, 李少波, 刘彦丹, 张磊

  摘要： (132) HTML (0) PDF (0.00 ByteKB) (0)

  Abstract:

  基于硅基片上微环谐振器，本文提出了一种系数可变一阶光子微分方程的光子计算方法，实现了不同系数的光子微分方程超快速求解。基于耦合模理论，对微环谐振器的传递函数进行了时域与频域的分析，所设计的硅基脊形波导刻蚀深度为220nm，宽500nm，微环谐振器形状为跑道型，由两个半圆夹两根长直波导组成，半圆半径为30μm，直波导长度为60.75μm，能够实现微分方程a与b系数的可调谐，仿真得到调节范围为a0：1.5007e10-1.5562e10，b0：4.5343e9-5.6473e9。同时，仿真分析了实现了温度调节电控，系数不同的微分方程的数值求解过程，归一化之后与真实微分方程曲线进行对比，误差不超过0.02。

  • 1
• 基于双波长解调的光纤干涉型传声器研究

  崔丽兰, 田杨萌

  摘要： (133) HTML (0) PDF (0.00 ByteKB) (0)

  Abstract:

  本文提出了基于双波长解调的光纤法布里-珀罗(Fabry-Perot,FP)干涉型传声器,采用归一化算法和微分交叉相乘处理(DCM)算法,实现了声信号的准确还原。在归一化算法中,利用椭圆拟合,实现了两路波长的光信号的归一化,减小了激光器输出波动对光纤FP干涉型传声器输出特性的影响；在DCM算法中,通过信号处理及滤波,实现了声信号的准确输出,减小了温度等环境因素对光纤FP干涉型传声器输出特性的影响。在实验中,采用对比法,测试了基于双波长解调的光纤FP干涉型传声器的特性,实现了灵敏度为210mV/Pa、频率响应为100Hz-3150Hz的声信号测量,能够很好的应用于语音识别、噪声测量、空气声探测等领域。

  • 1
• 基于0.18µm SiGe BiCMOS工艺的25-Gbps宽带可变增益放大器

  曹庆珊, 郑吴家锐, 李硕, 何进

  摘要： (149) HTML (0) PDF (0.00 ByteKB) (0)

  Abstract:

  本文介绍了一种基于0.18 μm SiGe BiCMOS工艺的，可应用于高速通信的25-Gbps可变增益放大器(VGA)。可变增益放大器由核心电路、输出缓冲器和偏置电路组成。核心电路采用改进型Gilbert结构，增大了电路的增益动态范围；同时采用电感峰化技术克服大寄生电容来实现宽带特性。后仿真结果表明，该可变增益放大器的最大增益为20.15 dB，-3 dB带宽(BW)为26.8 GHz，可支持高达25 Gbps的数据速率。该可变增益放大器在3.3 V电源电压下的功耗为26.4 mW，芯片大小为1120 μm×1167 μm。

  • 1
• 基于玻璃纤维环氧树脂的双陷波宽频微带天线设计

  张扬, 王二伟, 何剑

  摘要： (585) HTML (0) PDF (0.00 ByteKB) (0)

  Abstract:

  本文设计了一种新型的宽频微带天线,天线基本结构为回字形,在两个正方环主辐射贴片之间通过四个长方形辐射贴片进行连接。天线基板材质选用玻璃纤维环氧树脂复合材料,大小为30mm′45mm,厚度为1.6mm。天线结构采用电路板印制工艺进行图形化,参考地印制于基板背部。借助Ansoft HFSS 13.0进行仿真,在1~8GHz范围内进行扫频,可用频段为2.1GHz~4.3GHz,相对带宽为68%。文中给出了天线反射系数S11、电压驻波比VSWR、输入阻抗和增益方向图的仿真结果,分析了结构参数对天线辐射性能的影响,并通过实际测量与仿真进行对比,结果基本一致。所设计天线可用于无线局域网WLAN、蓝牙、ZigBee、WiMAX (3.4~3.69GHz)等,具有一定的参考意义。

  • 1
• 布拉格光栅结构RGB波导复用/解复用器的光学特性

  陈直

  摘要： (125) HTML (0) PDF (0.00 ByteKB) (0)

  Abstract:

  具有优良性能的红绿蓝(RGB)三色可见光复用/解复用器是光学显示系统与可见光通信系统的核心部件,承担着调控光传输路径的重要任务。目前,被广泛使用的RGB复用/解复用器主要有棱镜型和光纤型两种,均由分立器件组合而成,不具备可集成性。针对系统小型化和集成化的发展需求,本文提出了一种基于布拉格光栅结构的RGB波导复用/解复用器,系统研究了刻槽深度、周期数量等光栅特征参数对该复用/解复用器的性能影响。研究表明,相对于传统的硅基材料,基于SU8材料的复用/解复用器具有良好的透过率和柔韧性,并且其结构紧凑,波导横截面只有几百纳米,长度仅为几十微米。该复用/解复用器的光学特性主要受到刻槽深度与周期数量的影响,表现为随刻槽深度的增大,反射谱的中心波长先红移后蓝移,反射谱的宽度几乎正比例增大,反射谱的峰值逐渐趋于饱和；而随着周期数量的增多,反射谱的宽度变化不明显,反射谱的峰值逐渐趋于饱和。基于这些特性设计的SU8材料布拉格光栅结构RGB复用/解复用器实现了复用和解复用的功能,为RGB复用/解复用器的小型化、集成化和柔性化奠定了基础。

  • 1
• 基于双开口环型的太赫兹超材料传感器设计

  潘武, 肖惠云, 马勇, 刘博文, 杨龙亮

  摘要： (694) HTML (0) PDF (0.00 ByteKB) (0)

  Abstract:

  本文提出了一款可用于检测材料的折射率及厚度的双开口环型太赫兹超材料传感器,其结构由双开口方环与圆环嵌套的超材料结构和聚酰亚胺衬底两部分构成。当太赫兹波垂直入射到超材料表面时,该传感器结构在0.8~1.8THz范围内形成三个高Q值谐振峰。通过探讨超材料结构表面电流分布与三个谐振峰形成的关系,观察到超材料结构对入射太赫兹波的不同响应特性导致产生不同的表面电流分布。此外,还对该传感器在折射率传感和厚度传感方面的应用进行了探究。在待测物厚度一定的情况下,该传感器的谐振频率f1、f2和f3的传感灵敏度分别可达170GHz/RIU,103GHz/RIU和119GHz/RIU,均具有优越的传感特性,可利用其多谐振峰进行高灵敏度折射率传感。这种高灵敏度的多谐振峰折射率传感器可以检测到待测分析物的微小变化,在生物化学检测领域具有广阔的应用前景。

  • 1
• 基于顶栅调控界面的石墨烯高增益光电探 测器

  樊安琪

  摘要： (238) HTML (0) PDF (0.00 ByteKB) (0)

  Abstract:

  本文利用Silvaco TCAD软件对石墨烯进行合理建模，复现了不同掺杂程度石墨烯 在实验上得到的双极性曲线。进而对顶栅调控石墨烯-硅光电导型光电探测器进行仿真，发 现顶栅可通过施加电压调控石墨烯的掺杂，内部的载流子类型及数量来改变了石墨烯和硅之 间的内建电势，实现提高增益的目的。这与我们在实验上制备得到的离子凝胶栅控石墨烯- 硅光电导型光电探测器在红外波段下增益的提升相吻合。本工作对红外光电探测器的增益优 化具有指导意义。

  • 1
• 不同过渡热沉封装微盘腔半导体激光器热分析

  岳云震, 晏长岭

  摘要： (172) HTML (0) PDF (0.00 ByteKB) (0)

  Abstract:

  为了降低微盘腔半导体激光器工作时有源区的温度，提升封装的可靠性。基于ANSYS Workbench对不同过渡热沉封装的蜗线型微盘腔半导体激光器进行了热力模拟，得到了器件工作时的温度分布云图以及热应力、热应变分布云图。结果显示SiC封装在引入最小热应力的同时有源区温度有明显降低，较传统过渡热沉AlN陶瓷片、WCu10封装分别降低了2.18℃、3.078℃。石墨烯、CVD金刚石散热效果最好，但是引入的热应力约为AlN陶瓷片封装器件的两倍，是SiC封装器件的2.06倍。SiC封装可以有效的降低微盘腔半导体激光器工作时的有源区温度、减少封装应力、器件应变，提高器件的可靠性和散热能力。

  • 1
• 基于SA-PSO算法的大功率LED芯片布局方式及参数优化研究

  饶刚, 金彬, 严帅, 王文军

  摘要： (136) HTML (0) PDF (0.00 ByteKB) (0)

  Abstract:

  针对大功率COB光源板高密度LED芯片布局导致的温度过高及照度不均匀的问题，对LED芯片布局方式进行研究。以目标面照度饱和为目标，对圆形布局光源板的半径大小与相同半径圆上最大LED芯片数量关系进行研究，构建对数函数方式的多圆形LED芯片布局。通过有限元仿真分析两颗LED芯片在不同间距下的温度变化，拟合得出LED芯片间距与耦合温升的关系曲线，构建整体LED芯片布局的温度分布模型；通过推导单个芯片的照度分布模型，构建整体LED芯片布局的照度分布模型；将模拟退火思想引入粒子群算法中，以照度方差与最高温度的归一化加权函数为目标对对数函数参数进行优化。在相同条件下，对传统等间距方式与对数函数方式LED芯片布局的光源板进行数值仿真，对比仿真结果发现经优化的对数函数方式LED芯片布局的光源板其照度均匀度更高，最高温度更低，表明SA-PSO算法对LED芯片布局参数优化的效果较为理想。

  • 1
• 基于引导滤波及视差图融合的立体匹配

  陆明军, 叶兵

  摘要： (164) HTML (0) PDF (0.00 ByteKB) (0)

  Abstract:

  立体匹配是双目视觉领域的重要研究方向。为在保证图片纹理区域匹配精度的同时降低弱纹理区域的误匹配率，本文在传统引导滤波的基础上提出一种基于引导滤波及视差图融合的立体匹配方法。首先，根据图像颜色相似性将图片划分纹理较丰富区域和弱纹理区域。接着，分别采用不同参数的引导滤波进行代价聚合及视差计算得到两张视差图。然后依据纹理区域划分的结果对获得的两张视差图进行融合。最后，通过左右一致性检测、加权中值滤波等视差优化步骤得到最终视差图。通过对Middlebury测试平台上标准图像对的实验表明，该方法在6组弱纹理图像上的平均误匹配率为9.67%，较传统引导滤波立体匹配算法具有更高的匹配精度

  • 1
• 真空荧光显示器阴极灯丝的可靠性设计分析

  张建平, 陈栋, 胡军, 宋昕一, 罗其波, 毛银杰

  摘要： (148) HTML (0) PDF (0.00 ByteKB) (0)

  Abstract:

  为了确保真空荧光显示器(vacuum fluorescent display, VFD)阴极灯丝发射电子的稳定性,建立了灯丝变形问题的简化模型,推导了在冲击载荷作用下挠度和最大应力的解析公式,通过与有限元计算结果对比证实了解析解的可靠性,并提出了灯丝关于结构参数可靠性设计的判据。结果表明：解析解准确地描述不同冲击载荷下VFD阴极灯丝的变形问题；最大挠度与最大应力发生在冲击载荷和VFD灯丝中点重合的位置,两者均随着灯丝加长或变细而增大,且直径对这一增大幅度的影响更明显；VFD灯丝关于长度和直径的设计判据精准高效、简单可行。研究结果可为真空荧光显示器灯丝的可靠性设计给予定性支持,并为改进灯丝性能提供了结构参数优化设计的定量依据。

  • 1
• 陈婷¹,袁严辉^*,2,顾晓勤²

  陈婷, 袁严辉

  摘要： (144) HTML (0) PDF (0.00 ByteKB) (0)

  Abstract:

  以聚偏氟乙烯(PVDF)作为触力传感器的敏感元件,探究PVDF触力传感器的上下衬底材料的类型和厚度对传感器灵敏度的影响。通过压电材料的压电方程的理论计算,得到触力输入与电压输出的关系。通控制变量的方法,分析触力传感器的上下衬底的材料类型和厚度对传感器灵敏度的影响。有限元分析结果表明,上下衬底材料的厚度和弹性模量对触力传感器的灵敏度影响较大。当采用0.025mm的PDMS作为上下衬底材料时,触力传感器能得达到0.527mV/N的灵敏度。

  • 1
• 基于PVDF的大面积触力传感器结构优化分析

  陈婷

  摘要： (121) HTML (0) PDF (0.00 ByteKB) (0)

  Abstract:

  以聚偏氟乙烯（PVDF）作为压力传感器的敏感元件，设计一款应用于大面积场所的压力传感器。通过压电材料中压电方程的计算，得到理论上压力输入与电压输出的关系。通过在ANSYS中改变压力传感器的上下衬底及基底材料和厚度，用控制变量法分析不同的材料和厚度对传感器灵敏度的影响。分析结果表明，上下衬底厚度越薄，仿真得到的电压值越接近理论值；上下衬底的弹性模量越小，仿真得到的电压值也越接近理论值，根据实际应用制作可以设计得到上下衬底材料采用PDMS且厚度为0.05mm时，能得到相对最优的PVDF压力传感器。

  • 1
• PSO优化RBF神经网络的MEMS陀螺温度补偿

  刘宇, 秦小娟, 路永乐, 杨银川, 邸克, 黎人溥

  摘要： (131) HTML (0) PDF (0.00 ByteKB) (0)

  Abstract:

  针对微机械（MEMS）陀螺零偏受温度影响较大的问题，提出了一种基于粒子群优化（PSO）算法和径向基函数（RBF）神经网络的陀螺零偏温度补偿方法。通过对温度误差进行了分析和预处理，用粒子群优化算法搜索RBF神经网络的最优配置，再进一步优化RBF神经网络系数。实验结果表明，在-40℃至+60℃温度范围内，采用PSO-RBF神经网络的温度补偿方法使MEMS陀螺仪的零偏的最大误差和标准差减小到0.0034°/s和0.0013°/s，验证了该方法的可行性，对提升陀螺测量精度具有较强的工程应用价值。

  • 1
• 一种星载多光谱TDICCD测试电路设计

  何达, 李金, 郭利, 易学东, 张建华

  摘要： (496) HTML (0) PDF (0.00 ByteKB) (0)

  Abstract:

  为了满足星载多光谱TDICCD的测试分析及参数评价,设计了一种多光谱TDICCD的测试电路。该电路由数字电压调节、驱动及信号处理三部分构成,以FPGA为核心,产生多光谱TDICCD工作所需的时序逻辑信号,时序逻辑经驱动电路产生相位正确的脉冲信号驱动CCD工作,CCD将光信号转变成电压信号,电压信号由LM98640进行模数转换成对应的数字量,FPGA将数字量编排成图像数据,通过Camera Link发送给PC机,PC机上位机软件按照国军标《电荷耦合成像器件测试方法》对图像数据进行处理、计算,得出CCD的各个参数指标。测试结果表明,该测试系统具备驱动电压在线实时调节功能,电路噪声为0.24mV,信噪比为56dB,测试重复性误差约为1.44%,满足星载TDICCD参数测试评价需求,已在某型光学卫星用TDICCD研制中得到应用。

  • 1
• 近红外增强硅基图像传感器研究

  曲鹏程, 陈清华, 廖乃镘, 岳志强, 廖晓航, 刘昌林

  摘要： (129) HTML (0) PDF (0.00 ByteKB) (0)

  Abstract:

  电荷耦合器件(CCD)图像传感器具有噪声低、动态范围大、暗电流低等特点,在海洋、深空探测、对地遥感和科学仪器等领域具有极其重要的应用。CCD图像传感器采用硅材料制作,对波长大于1000nm光子的吸收能力差,导致器件的近红外响应低,使其应用场景受到一定程度限制。黑硅从紫外光(波长250nm)到近红外光(波长2500nm)都具有高吸收率,可以增强硅基光电探测器近红外响应灵敏度。通过黑硅增强技术,本文研制了近红外增强CCD图像传感器。研究结果表明,在400nm-1040nm波长范围内,反应离子刻蚀法制备的黑硅反射率小于7%,吸收率大于93%。即使在波长1500nm以上,黑硅吸收率仍可达60%。黑硅CCD近红外响应得到增强,在波长950nm和1060nm的量子效率分别达到和41.8%和16.1%。

  • 1
• 一种提高大气等离子体加工后表面质量的方法

  张仕杨, 范斌, 万勇建, 辛强

  摘要： (141) HTML (0) PDF (0.00 ByteKB) (0)

  Abstract:

  大气等离子体加工技术是一种针对超光滑表面加工的技术，但是存在加工后光学表面产生沉积的问题。本文通过正交实验验证了通过提高光学表面初始温度和去除深度能够提高加工后光学表面质量，并说明了通过多次加工不仅能够提高光学表面初始温度，而且能够提高去除深度。实验结果说明在确定体积去除率下的多次加工能够改善加工后的表面质量，粗糙度Ra由8.48nm降到2.78nm。

  • 1
• 短焦深空间光学相机的快速寻焦方法

  方俊博, 陈莫, 刘超, 鲜浩, 兰斌

  摘要： (427) HTML (0) PDF (0.00 ByteKB) (0)

  Abstract:

  短焦深空间光学系统受发射和工作环境的影响,易出现随机的离焦误差,导致成像质量严重下降。针对传统的寻焦方法速度慢、抗噪声干扰能力差的问题,提出一种可用于遥感图像的离焦深度探测法。该方法在仅通过不同位置获取两幅离焦图像的基础上,通过卷积、反卷积变换,较为准确的估计系统的离焦量。在无噪声和具有11.5dB随机噪声的情况下,17倍焦深范围内,估计离焦量的误差均值分别优于7%和10%。可以使成像探测器快速定位到准焦位置附近,然后在附近精确搜索。实验结果表明,相比于传统对焦深度法,几帧图像较几十帧图像的分析计算,大幅度降低了计算量,提高了寻焦速度。同时,该方法对遥感图像具有更准确的离焦量估计结果和更好的抗噪声能力。

  • 1
• 空封光电耦合器内部多余物颗粒PIND检测概率研究

  李冰, 丁鹏, 金晖, 陈春霞, 鲍江, 石云莲

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  Abstract:

  空封光电耦合器在PIND试验中对内部多余物颗粒的检测概率对于检测效果和器件可靠性具有重要意义，本文提出了利用电压采样数据分析PIND检测概率的模型，针对常见多余物颗粒类型制作试验样品并采样后，研究表明短金丝的检测概率较稳定且远大于陶瓷颗粒和导电胶颗粒在碰撞陶瓷内壁时的检测概率，但导电胶颗粒的检测概率在提高试验频率后有明显改善，据此提出了加强多余物颗粒控制与检测的措施，所用分析模型和研究方法可推广至其他空封元器件的PIND检测概率研究中。

  • 1
• 面向激光无线传能的光场调控技术研究

  徐培源, 张文甲, 何祖源

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  Abstract:

  在激光无线传能应用中，传能效率取决于激光器电光转换效率、空间传输损耗和光伏电池光电转换效率。其中，光场幅相特征与光伏电池排布的适配度对最终光电转换效率的影响巨大。本文对比了贝塞尔光束、艾里光束与高斯光束在激光能量传递中的光电转换效率，并且提出了利用菲涅耳-基尔霍夫衍射积分公式的逆向设计光场优化方法，实现了光场与光伏电池的阵列排布高适配度，以达到最优的光电转换效率。同时，本文针对不同距离以及不同角度下的光伏电池光电转换效率进行了实验研究。

  • 1
• 一种适用于昼夜兼容CMOS图像传感器的动态范围拓展方法

  刘业琦, 祝晓笑, 刘戈扬

  摘要： (133) HTML (0) PDF (0.00 ByteKB) (0)

  Abstract:

  随着安防监控和车载摄像对CMOS图像传感器的应用需求越加广泛，微光成像和昼夜兼容成像技术变得越来越重要。拍摄场景中包含的光源、反光物体、阴影等明暗差别很大的目标，需要相机捕捉到可靠的图像信息并能分辨出物体的细节，这对CMOS图像传感器的动态范围提出了更高的要求。 本文设计了一种结合像素内可变电容结构和多次复位技术的动态范围拓展方法，研究了方法原理，分析了关键参数，说明了实现过程。该方法在CMOS图像传感器曝光过程中设置多个复位屏障，防止光电二极管寄生电容提前饱和，并保持信噪比大于能分辨目标细节的最小阈值，拓展了CMOS图像传感器的动态范围。在不同应用环境中通过改变像素内电容大小，同时提高了微光条件下的响应灵敏度和亮光环境下的满阱容量，满足昼夜兼容的应用需求。 本文使用MATLAB进行了模型仿真，试验结果证明该算法能在保持信噪比的同时拓展CMOS图像传感器的动态范围，昼夜兼容成像效果较好。

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• 一种高速线阵CMOS图像传感器设计

  刘业琦, 张靖, 祝晓笑

  摘要： (146) HTML (0) PDF (0.00 ByteKB) (0)

  Abstract:

  提出一种高速线阵CMOS图像传感器电路结构设计。该传感器集成了光信号采集和列并行信号处理功能,同时实现了固定模式噪声消除、编程控制输出信号动态范围调节、10位精度列并行模数信号转换的功能。阵列规模8192×1像元,以100K frame/s的速度输出数字信号。设计采用cadence软件进行了计算机仿真。

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• CMOS图像传感器抗电离辐照加固技术研究

  吕玉冰, 吴琼瑶, 刘昌举, 李明, 周亚军, 刘戈扬

  摘要： (125) HTML (0) PDF (0.00 ByteKB) (0)

  Abstract:

  太空环境中的电离辐射会导致 CMOS 图像传感器性能退化,甚至造成永久性损毁。本文对CMOS 图像传感器抗电离辐照加固技术进行了研究,从版图设计、电路设计方面提出相应的抗辐射策略,并进行了总剂量和单粒子试验,试验结果表明采用抗辐照加固技术设计制作的CMOS 图像传感器具备抗总剂量和单粒子辐照能力,当总剂量达到100k Rad(Si)和单粒子辐照总注量1x10⁷p/cm²时,器件的关键指标变化符合预期要求。

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• 基于石墨烯探测器非均匀性校正设计

  任思伟, 申钧, 祝晓笑

  摘要： (194) HTML (0) PDF (0.00 ByteKB) (0)

  Abstract:

  针对近红外探测器的图像非均匀性,文中利用偏置补偿的原理,提出了基于石墨烯近红外探测器的片上非均匀性校正方法,并基于石墨烯探测器的像元积分电路完成了对像元校正电路和DAC偏置电路的设计。通过在石墨烯探测器积分电路基础上分别增加了暗像元校正管和感光像元校正管,分别用于对暗像元支路和感光像元支路进行偏置补偿,进而实现对积分电流和积分电压的调节。同时,还设计了DAC偏置电路用于将非均匀校正码转换为对应的校正偏置电压,进而实现对石墨烯探测器图像中特定像元的非均匀性单点校正。相比传统非均匀性校正,采用该非均匀性校正方法可以满足对石墨烯探测器阵列中特定像元的非均匀性校正要求,且该方法简单,易于片内集成,无需增加额外的片外成本。

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• 基于图像识别的仪表数据采集系统设计

  冉 建, 张婷婷, 姜俊

  摘要： (147) HTML (0) PDF (0.00 ByteKB) (0)

  Abstract:

  在电子产品生产或测试中,需要记录仪器仪表的数据,以便对产品的工作状态和性能进行分析。在仪器仪表不具备通讯接口的情况下,为了提高数据采集的效率,本文设计了一种基于图像识别的仪表数据采集系统。该系统主要包括摄像头,计算机以及用MATLAB编写的上位机软件。上位机软件首先通过摄像头获取包含仪器仪表的图像,然后截取仪器仪表中包含数据的区域,最后通过基于神经网络的图像识别算法识别截取区域的字符并存储为可以编辑的文本格式。通过测试,本设计识别仪表上字符的准确率达到98%以上。

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• 一种基于列并行读出的数字化CCD图像传感器

  刘昌举, 任思伟, 刘戈扬, 王小东

  摘要： (522) HTML (0) PDF (0.00 ByteKB) (0)

  Abstract:

  本文介绍了一种用于高光谱成像的高速CMOS图像传感器,重点介绍了感光像素与读出电路设计。通过设计,像素具备了全局快门功能,列级电路实现了输出通道数可选功能,并优化了大面阵、低输出通道数情况下的高速模拟信号输出。最终实现的像素阵列大小为2048×256,像素尺寸为24um×24um,单通道最大输出频率为40Mpixel/s,最高帧频为4000fps,可满足高光谱成像系统对图像传感器的需求。

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• 基于空谱联合特性的改进协同高光谱异常目标检测

  张炎, 华文深, 黄富瑜, 严阳, 索文凯, 贺宣

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  Abstract:

  传统的协同表示的高光谱异常目标检测算法忽略了图像的空间信息导致检测精度不高，因此，本文提出了一种基于空谱联合特性的改进协同高光谱异常目标检测算法。该算法以像元为中心构建一定大小的空间窗从而提取能够代表像元类别的空间信息，得到了像元的图像块灰度向量，将像元的光谱信息和空间信息相结合，提出了光谱协同和空间协同的概念，最后将二者进行加权和得到了算法最终的检测结果。该算法通过对三组真实的高光谱数据进行仿真实验，并与经典算法的检测结果进行对比，验证了该算法的有效性和先进性。

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• 高紫外CCD量子效率的技术研究

  王小东

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  Abstract:

  硅基正照式CCD探测器的紫外谱段响应普遍较低。根据星上系统对CCD器件高量子效率的性能要求，基于减反射膜优化的研究基础，通过对正照式紫外线阵CCD光敏区的结构设计和工艺优化，提升了紫外谱段的相互作用量子效率。经测试评估，紫外线阵CCD器件在300nm~400nm谱段范围内平均量子效率可达46.13%，重点关注的340nm~390nm谱段范围内平均量子效率可达47.48%。研制的紫外线阵CCD探测器满足卫星系统的要求，该卫星已于2018年9月份成功发射，目前在轨工作状态良好。

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• 星用紫外线阵CCD抗辐照性能的地面模拟试验与验证

  王小东

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  Abstract:

  航天用CCD器件由于其工作环境的特殊性，有抗辐照能力的特殊要求。根据星用系统的要求，设计并制作了一款满足航天要求的全定制的紫外线阵CCD。该款CCD通过抗辐射加固技术设计，具有高紫外量子效率、大满阱容量、大动态范围的特点。紫外线阵CCD经过抗辐射加固的优化，最终产品通过了可靠性试验的考核，承受了30k rad（Si）的总剂量辐照和5.0×109质子/cm2的位移效应辐照，试验后仍满足型号卫星的全部要求，该卫星已于2018年9月份成功发射，目前在轨工作状态良好。

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• 光OFDM系统中一种联合改进的低复杂度PTS峰均比抑制技术

  袁建国, 辛雪琪, 赵鑫鑫, 彭云, 袁江, 南蜀崇

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  Abstract:

  光正交频分复用系统(O-OFDM)的缺点之一是存在高的峰值平均功率比(PAPR),部分传输序列(PTS)技术能够有效的降低高PAPR出现的概率,但是它的计算复杂度较高。针对其复杂度较高的缺点,提出一种可降低计算复杂度的二阶PTS和削波(Clipping)联合改进的PAPR抑制方案。该方案首先将初始的输入信号进行d级IFFT运算,再进行子块的划分,然后进行剩下的n-d级IFFT运算。仿真结果表明,该方案大大降低了计算复杂度,并且在峰均比抑制效果和系统误码率(BER)方面都得到了较好的改善,具有较高的实际应用价值。

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• LED芯片电流扩散与尺寸的仿真分析

  虞炎林

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  Abstract:

  LED芯片尺寸极大地影响着LED芯片内部电流密度分布，通过研究LED芯片尺寸与电流分布的关系，能帮助优化LED芯片设计，提升LED发光效率。本文从理论上讨论了LED芯片尺寸与电流分布的关系，并通过COMSOL MULTIPHYSICS软件研究了芯片尺寸对LED电流扩展能力的影响。仿真结果表明：大尺寸的LED芯片电流扩展能力相对较差，电流拥挤现象较为严重，电极周围区域电流密度显著高于其他区域，小尺寸电流密度分布较为均匀，但当LED芯片达到某一尺寸后，电流扩展能力变化趋于平稳。

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• 用于3D打印的高功率蓝紫光半导体激光器及光场匀化技术的研究

  王玉, 张玲, 杨盈莹, 于海娟, 高瑀含, 白云瑞, 杨松, 邹淑珍, 董连和, 林学春

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  Abstract:

  摘要：本文研究了用于高精度3D打印的高功率蓝紫光半导体激光器，及激光整形匀化光学系统的设计。采用非球面透镜将28个输出功率为350 mW的蓝紫光半导体激光器，分别耦合进纤芯直径400 μm、数值孔径0.22的光纤，光纤经捆绑合束进行功率扩展，输出功率达8.1 W。输出功率6.9W时对激光稳定性进行测试，2个小时内RMS功率不稳定性为±0.3%。利用Zemax软件设计了一组复眼透镜对激光光场进行整形匀化，模拟结果为均匀度从48%提高到86%，实验测量光场均匀度达到84.4%，获得了用于3D打印以及激光医疗等领域的高功率、高光场均匀度的蓝紫光半导体激光光源。

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