摘要:像素级模数转换器因其独特的集成位置而具有高帧频、大动态范围、低功耗及低噪声等优点,广泛应用于红外、可见光及太赫兹成像等领域。文章介绍了主流像素级模数转换器结构的原理,综述了像素级模数转换器在动态范围、功耗、面积及噪声等性能参数的研究进展,最后分别比较和总结了各改进方向的几种关键技术并做出展望。

摘要: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15μm厚的分析物时,该传感器各个谐振峰的灵敏度分别为72,137,234,353和252GHz/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。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。

摘要: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。文章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,得到在10GHz频率下为-157.3dBc/Hz@10kHz的极低相位噪声信号输出。

摘要: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分布反馈(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425MHz。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。

摘要: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0.1~0.862THz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为1.29,10dB带宽的最大通带比约为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。

摘要:低半波电压电光调制器是实现大规模光电集成的关键。文章提出了一种半波电压低于1.5V的薄膜铌酸锂马赫-曾德尔(Mach-Zehnder,MZ)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。

摘要:提出了一种通过在介质谐振器(DR)上表面侧边加载介质片(DS)来实现1×2 MIMO介质谐振器天线(DRA)解耦的新方法。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-10dB阻抗匹配带宽为25.6%(22.75~29.43GHz),带内最大实现了30dB的隔离度的增强。

摘要: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,以及动态响应分析。仿真研究结果表明,在50kg量程内,传感器轴向灵敏度达到7.40μV/g,横向灵敏度为0.33%,线性度为0.06%,响应时间为20.3μs,固有频率为111.2kHz。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。

摘要: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。分别采用直接剥离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处理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40A/cm²电流密度下,蓝色发光二极管电压为2.95V,紫外发光二极管电压为6.01V。

摘要: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指导意义。

摘要:采用溶胶-凝胶法合成了一系列橙红色发光的Y2-2xMgTiO₆∶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分析。结果表明,所制备的YMT∶Sm³⁺样品为纯相,无任何杂质；荧光粉颗粒尺寸为2~3μm,分散性较好且无明显团聚。在407nm的近紫外光激发下,样品的发射光谱在500~700nm波长范围内存在三个显著的发射峰,分别是603nm(⁴G5/2→⁶H7/2)和650nm(⁴G5/2→⁶H9/2)处较强的红光,以及566nm(⁴G5/2→⁶H5/2)处较弱的绿光。Sm³⁺离子的最佳掺杂浓度为5mol%,理论计算出Sm³⁺离子的临界转移距离为1.619nm。当Sm³⁺浓度超过5mol%时,出现明显的浓度猝灭效应,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,是一种具有潜在应用价值的白光LED用红色荧光粉。

摘要:为解决人工对荧光原位杂交(Fluorescence In Situ Hybridization,FISH)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模型的平均精度均值(Mean Average Precision,mAP)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。

摘要: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。

摘要:卫星激光通信链路是一项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。文章建立了带有前置掺铒光纤放大器(EDFA)的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。

摘要:为了提高现行室内可见光定位系统的定位精度,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,以进一步提升定位精度；最后,通过仿真与实验测试对所提定位算法进行验证。仿真测试结果表明,在5m×5m×3m和5m×4m×3m两种定位模型中,在0,0.5,1.0和1.5m四个高度平面的空间定位平均误差分别为0.65和0.54cm；实验结果显示,在搭建的1m×1m×0.8m和1m×0.8m×0.8m室内空间中的平均定位误差分别为2.67和1.81cm。

摘要:结温及载流子温度因作为影响LED发光效率的重要参数而广受关注。文章研究了GaN基蓝光集成传感微小尺寸发光二极管（microLED）的光致发光（PL）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芯片，设计实现了GaN基蓝光microLED 0.04~53.4A/cm2电流密度下结温和PL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。针对PL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。

摘要: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。

摘要: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(IWDNet)。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(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。

摘要:针对处理超高分辨率图像时面临的内存成本和风格迁移过程中过度风格化,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。该算法采用可逆的Glow模块作为基本单元构建可逆神经网络模块,并将图像分为小块处理；在风格迁移模块中使用具有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),以保证各模块风格一致；提出基于全局-局部的损失计算方式,能够有效地处理局部的结构特征。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,而且能以更低的内存成本实现更优的风格迁移。

摘要: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,该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。

摘要: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卷积层的卷积核以减小参数量；引入SimAM注意力机制提高特征学习能力；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%,MAP50∶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%。所提出的GSR-YOLOv7模型对于回波目标的检测效果较好,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。

摘要: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,搭建了一套可见光、可见光偏振、短波红外和长波红外多模态数据采集系统,构建了一个多模态数据集,并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。

摘要:针对红外图像细节分辨率不高、目标边缘模糊等,提出一种基于改进生成对抗网络的红外图像增强算法。首先,基于编码解码网络U-Net构建生成器,优化U-Net跳跃连接方式,融合全局上下文模块,实现全局和局部特征的上下文建模；然后,基于胶囊网络构建鉴别器,结合Res2Net改进胶囊网络结构,并对胶囊网络全连接层进行反卷积重构,实现多尺度图像特征提取,减少模型参数冗余。实验表明,与当前主流算法相比,该算法能有效突出细节信息、抑制噪声,提高图像分辨率和视觉效果。

摘要: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,容易出现误检、漏检等问题,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,以增大模型的感受野,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。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。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%,证明所提出的算法对于检测黑色素瘤的有效性。

摘要: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,文章提出了一种基于鲸鱼优化算法(Whale Optimization Algorithm,WOA)的FBG铺设角度偏差自矫正模型。重构实验验证了所提方法的有效性,不同形状的远端重构误差分别从11.66和22.6mm降低至5.63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%。

摘要: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。该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。

摘要: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。文章在已有研究基础上,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0.5~18.5GHz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30MHz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。