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期刊简介

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

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

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2023年第44卷第4期

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基于Leach模型的空气耦合超声换能器声阻抗匹配特性研究[ ]

崔亚敏, 周进节, 白嘉琪, 崔业婷, 王学敏

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Abstract:

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

谷学静, 杨赵辉, 郭宇承, 许金钢

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Abstract:

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

袁建国

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Abstract:

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

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

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Abstract:

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

王宝雪, 云和明, 刘文竹, 胡明哲

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Abstract:

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

张立欣, 田敏, 李永倩, 刘紫娟, 王健健, 耿豪键

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

赵丽娟, 黄梓朦, 徐志钮

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Abstract:

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

杨富城, 杨帆, 许金通

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为了降低GaN基紫外探测器的漏电流并提升可靠性，钝化层膜系的选择及其工艺的优化是至关重要的。本文采用的钝化层有：等离子体增强化学气相沉积(PECVD)生长的Si3N4、电感耦合等离子体化学气相沉积(ICPCVD)生长的Si3N4和SiO2以及等离子原子层沉积(PEALD)生长的Al2O3，分别制备了GaN基金属-绝缘体-半导体(MIS)器件，对MIS器件的电流-电压(I-V)和电容-电压(C-V)特性进行了对比研究。采用PECVD生长的Si3N4作为钝化层，在GaN基MIS器件中具有较低的漏电流；通过在双层PECVD生长的Si3N4钝化层中引入一层PEALD生长的Al2O3，进一步降低了界面态密度：平均界面态密度从3.94×1013 eV-1cm-2降低到3.52×1011 eV-1cm-2。利用这种“三明治结构”钝化膜，制作了p-i-n型GaN基紫外雪崩探测器，与没有PEALD生长Al2O3的Si3N4膜系的探测器相比，在113 V反向偏压下的暗电流从3.73×10-8 A降至3.34×10-8 A。
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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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合适的夜视传感器的选取对于飞行头盔设计保证至关重要,是确保飞机驾驶员完成任务的关键；飞行头盔的工作特点也决定了集成其上的夜视传感器必须具备高灵敏、紧凑轻便等特性。本文在分析飞行头盔用夜视传感器的工作环境、目标特性基础上,参照已集成应用于飞行头盔的夜视传感器实例,解析了两种适用夜视传感应用的“电子轰击混合型像增强器”和”InGaAs焦平面型探测器”的技术指标。给出了适合飞行头盔用夜视传感器主要技术指标要求,并提出对国产现有夜视用传感器加以改进,使之更适合飞行头盔夜视应用的技术方向。
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QAM调制下基于卷积码与累加编码调制级联的纠错码性能研究

向劲松, 陈怀柔

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

秦颖, 李居尚

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

陈志萌

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

谷学静, 刘威威

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

熊铃铃, 钱庆平, 张世良

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

潘武, 谭明森, 朱子恒, 胡圣健

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

李书涵, 陈文娥, 王重霄, 陈卫军, 宋德, 李野

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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

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

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

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

尚秋峰, 樊小凯

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Abstract:

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

林真, 郑茜颖

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Abstract:

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

王兴鸿, 王祖军, 蔡星会, 尹利元, 唐宁, 晏石兴, 李传洲

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Abstract:

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

杨洪, 刘昌举, 李金, 吴雪飞, 谷顺虎

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Abstract:

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

宗思光, 段子科, 张鑫, 梁善永

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Abstract:

在实际舰船尾流激光探测过程中,激光探测系统与目标气泡层之间会存在杂质(气泡群、悬浮粒子),导致气泡回波信号信噪比降低。为了提高实际舰船尾流探测的信噪比,采用蒙特卡洛方法,仿真模拟了不同气泡层特性遮挡的情况,通过改变遮挡气泡层的厚度、数密度来探究其对目标气泡回波特性的影响,仿真得到：当遮挡气泡层存在时,回波信号会明显降低,且降低趋势会随着遮挡气泡层厚度和数密度的增加而更为剧烈。搭建了实验室条件下的模拟舰船尾流激光探测系统,对不同气泡层特性遮挡的情况进行了验证,得到了遮挡效应会随着气泡层的厚度,数密度增大而不断变强的变化规律。对测试数据进行归一化处理,实现了仿真与实验的相互验证,可为舰船尾流激光探测工程化提供支撑。
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基于深度强化学习的5G电力虚拟专用光网络切片时延优化算法研究

张导, 秦骁, 周之楠, 邹喆旻, 钟淘淘, 唐伦

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Abstract:

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

夏炳森, 唐元春

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Abstract:

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

宋春奇, 杨静, 李文亮, 吉彬, 吕晓萌, 崔岩, 陈云鹏, 李涛

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Abstract:

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

刘羿漩, 董兴鹏, 何胜文, 魏伶伶, 孙中平, 白爽, 李东浩

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Abstract:

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

庾财斌, 张浩, 肖永川, 瞿鹏飞, 李波, 孙力军, 刘必晨

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Abstract:

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

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

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Abstract:

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

张艺潇, 祝晓笑, 单光宝

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Abstract:

像素级模数转换器因其独特的集成位置具有高帧频、大动态范围、低功耗及低噪声等优点,被广泛应用于红外、可见光及太赫兹成像等领域。本文介绍了主流像素级模数转换器结构的原理,具体分析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。
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基于片上微腔自反馈注入锁定的窄线宽激光器

白清松

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Abstract:

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

马勇, 陈鑫, 徐应松, 盛宏远, 黎人溥, 陈前斌, 周幸叶, 陈沁

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Abstract:

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

尚秋峰, 向方宇, 樊松

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Abstract:

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

尚秋峰, 谷元宇

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Abstract:

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

张彩珍, 戴明娇, 闫升荣

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Abstract:

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

高瑞妍, 郭亮, 王冲, 王超, 杨帆, 初学峰, 迟耀丹, 杨小天

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Abstract:

双有源层以迁移率高、开关比高、大面积均匀性强等优点成为了近些年研究热点,采用射频磁控溅射方法,制备了ZnSnO:Li/ZnSnO 薄膜晶体管并对其电学特性进行了测试,研究了具有双层结构的ZTO:Li/ZTO TFT提高迁移率下的原理机制。对比于ZTO TFT,该ZTO:Li/ZTO TFT表现出了良好的电学特性,场效应迁移为率13.98 cm²/Vs,亚阈值摆幅为0.84 V/dec,开关比为1.13×10⁹,通过XPS对薄膜分析,发现ZTO层中掺入Li,引起薄膜中金属与氧键结合浓度增加,氧空位减少,因而其TFT的迁移率增大,开关比增大,亚阈值摆幅减小。这些优异的性能都与掺 Li的ZTO薄膜有关。
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1064nm低电压薄膜铌酸锂电光调制器

徐伟, 李志奇, 郭翠娟, 白晋军

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Abstract:

低半波电压电光调制器是实现大规模光电集成的关键。本文提出一种半波电压低于1.5V的薄膜铌酸锂Mach-Zehnder电光调制器，选用绝缘体上单晶薄膜铌酸锂材料作为设计基础，分析了直波导、多模干涉耦合器、弯曲波导和调制臂等结构对电光调制器的影响。结果表明，当调制臂长为3mm时，该薄膜铌酸锂电光调制器具有1.05V的低半波电压、0.319dB的低损耗和27dB的高消光比。同时，该调制器半波电压长度积为0.315V·cm，调制效率高，具有与CMOS技术兼容的半波电压，有利于大规模光电集成。
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基于WOA的FBG形状传感器铺设角度偏差自校正模型

尚秋峰, 刘峰

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Abstract:

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

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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。
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基于频率选择表面的三通带太赫兹滤波器的设计与分析

潘武, 胡圣健, 朱子恒, 谭明森

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Abstract:

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

钟运杰, 李康, 莫思特, 李碧雄

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Abstract:

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

王俊佟, 杨华东

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Abstract:

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

余景东, 靳钊, 容瑜, 吴飞

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Abstract:

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

苏炅, 曾志高, 刘强, 易胜秋, 文志强, 袁鑫攀

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Abstract:

针对皮肤镜采集的光学黑色素瘤图像,由于其背景信息复杂,干扰信息过多,导致检测精度较低,出现误检、漏检等问题。因此提出一种重参数化大核卷积的光学黑色素瘤图像检测算法。首先,在主干部分设计一种融合大核卷积与C3的新模块C3_RepLK,增大模型的感受野,提取更多的有效信息。其次,引入感受野模块RFB,融合不同尺度的特征信息,减少错检问题。颈部网络中采用混合密集稀疏卷积GSConv和轻量化上采样算子CARAFE,使得网络能够捕捉到丰富的上下文信息,抑制漏检问题。最后,在算法中融入二阶通道注意力模块SOCA,加强特征之间的关联性,关注更有用的特征。实验表明,所提检测算法较原YOLOv5算法,所有类别平均精度从85.0%提升至89.4%,证明了所提出的算法对于检测黑色素瘤的有效性。
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基于TAS-TIS结构和前馈路径的两级CTLE 均衡器的设计

张春茗, 徐阳臻, 张璇

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Abstract:

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

李悰, 田朝辉, 韩喆

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Abstract:

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

吴国瑞, 王峰, 周平华, 马晨, 赵伟, 康智强

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Abstract:

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

蒋小康, 高峰, 尹红梅, 周恒为

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Abstract:

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

裘一鸣, 李范鸣

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Abstract:

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

谭鑫平, 高志辉, 韩航迪, 廖广兰, 刘智勇

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Abstract:

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

袁建国, 王姿现, 张育宁

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Abstract:

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

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

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Abstract:

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

周庆, 陈昕昕, 谢俊涵, 张力, 孙静, 王中阳

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Abstract:

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

加安, 顾偲雯, 张思琦

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Abstract:

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

秦杰

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Abstract:

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

刘戈扬, 刘昌举, 翟江皞, 李明, 徐江涛, 王小东, 任思伟

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Abstract:

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

孙伟平, 戴键, 李鑫敏, 候迎港, 张天, 徐坤

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Abstract:

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

刘硕, 周龙杰, 王贺, 王航, 李晶晶, 黄金亮

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Abstract:

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

李冲, 杨帅, 刘玥雯, 徐港, 关锴, 李占杰, 李巍泽, 刘云飞

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Abstract:

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

郑维刚, 赵振威, 唐红, 张忠瑞, 杨鑫, 苗腾, 许童羽

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Abstract:

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

许万里, 蒋欣言, 陈煌煌, 吴志军

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Abstract:

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

张晓雨, 王英, 吴卓娟

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Abstract:

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

吴有智, 苏江森, 邹文静, 张材荣

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Abstract:

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

谷学静, 杨宝上, 刘秋月

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Abstract:

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

徐晓岭, 顾蓓青, 王蓉华

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Abstract:

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

苏志, 何文彦, 魏铭, 王长军

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Abstract:

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

黄宏, 桑茂盛, 王妮丽, 徐国庆, 许金通

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Abstract:

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

尚秋峰, 张晓旭＊

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Abstract:

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

王海国, 陈艺, 祝连庆, 魏向阳

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Abstract:

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

宋雪玲, 彭飞

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Abstract:

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

贾锐, 田小让

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Abstract:

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

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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

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Abstract:

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

罗彩任, 汤英文, 赵世彬

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Abstract:

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

李会, 贾先韬, 周玉刚, 张荣, 郑有炓

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Abstract:

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

卢致超, 林春, 王溪, 李珣, 孙权志

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Abstract:

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

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

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Abstract:

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

王浩然, 李远, 马泽军, 朱申波, 李冠华, 刘雨, 俞金玲, 陈涌海

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Abstract:

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

王开, 仇海涛, 石海洋

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Abstract:

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

赵明程, 杨世洪, 吕升林, 金峥, 赵汝进

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Abstract:

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

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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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基于SWNT可饱和吸收体结合Sagnac滤波的调Q掺铒光纤激光器

郭国文, 何巍, 陈欣祎, 杨松岩, 李智翰

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Abstract:

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

王利翔, 林珊玲, 林志贤, 郭太良

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Abstract:

针对图像目标检测任务中采用的深度学习网络复杂的计算和规模庞大的计算参数,导致基于ARM架构的嵌入式系统上,目标检测任务存在着高延时和处理速度慢的问题,本文提出并设计实现了一种新型完整嵌入式道路车辆检测方案。该方案在基于YOLOv3-Tiny的特征提取网络中采用结构重参数化的方法提升模型检测精度,并通过Vitis-AI在Zynq嵌入式平台上部署DPUCZDX8G架构的加速核对卷积神经网络的并行加速,最后将改进的YOLOv3-Tiny网络模型经过量化、编译,以动态链接库的方式部署。实验结果表明,在VOC2007上测试最终实现均值平均精度(MAP)为0.597,实时处理速度为27.7FPS,同时帧率功耗比为1.49,适合边缘计算设备的低功耗要求。
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一种全速率线性25Gb/s时钟数据恢复电路

张书豪, 何进, 黄启俊, 常胜, 王豪

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Abstract:

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

邵恩善, 王玲, 李向阳

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Abstract:

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

王宇宸, 孙胜利, 马一骏

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Abstract:

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

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Abstract:

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

周斌, 曹安港

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Abstract:

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

夏阳, 王涛, 董翔

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Abstract:

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

王俊超, 曹明轩, 臧鲁浩, 高一伟

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Abstract:

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

陈直

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Abstract:

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

徐顺, 陈冰

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Abstract:

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

代少升, 唐臻真

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Abstract:

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

吴非, 张建林

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Abstract:

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

赵明豪, 张兴雨, 张成俊, 吕超林, 陈岱, 万旭骁, 巫君杰

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Abstract:

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

鲁蓝霜, 王国政, 夏加, 杨继凯, 张益博

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Abstract:

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

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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-

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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。
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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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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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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

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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。
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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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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。
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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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基于数字信号处理方法的滤波网络多余物状态识别研究

王宇宸, 孙胜利, 陈夏宁, 陈宝岚, 马一骏

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Abstract:

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

陆逸凡, 汪鸿祎, 陶文刚, 曹嘉晟, 田宇, 景松, 黄松垒, 李雪

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Abstract:

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

刘宇, 梁钜阳, 陈燕苹, 彭慧, 贺光瑞

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Abstract:

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

陆锦东, 匡作鑫, 陈伟, 余华

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Abstract:

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

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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。
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波长锁定974nm半导体激光器模块的研制

陈健, 廖柯, 田坤, 朱长林, 罗庆春, 张长春

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Abstract:

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

孙玮琢, 吕群波, 何培栋

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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。
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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

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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。
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基于融合改进RANASC光流法的无人机视觉SLAM研究

杨永刚, 武楚健, 杨正全

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Abstract:

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

石群祺, 郭迪, 赵聪, 陈强军, 李君丞, 易利文, 严世伟

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Abstract:

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

鲍江, 刘必晨, 张佳宁, 赵瑞莲, 李冰

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Abstract:

针对非破坏性键合拉力试验拉钩位置偏离情况,分析了键合丝受力大小影响因素,讨论了拉钩位置偏离对键合丝状态的影响情况,并设计了可靠性验证方案,通过试验对比,表明非破坏性键合拉力试验拉钩位置偏离对键合可靠性影响有限。
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基于测地线距离和正交投影的端元提取算法

杨华东, 陈鹤元

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Abstract:

端元提取是高光谱遥感图像混合像元分解的关键步骤。传统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。
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Ag/p-GaN欧姆接触的图形化及表面处理工艺研究

殷杰, 潘赛, 周玉刚, 张荣, 郑有炓

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Abstract:

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

董俊达, 孙久勋

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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。
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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。
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一种星辐射模式下全天区星图识别算法及FPGA实现

刘红亮, 赵汝进, 林玲, 钟建勇

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Abstract:

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

王玉龙, 李杰, 侯溪, 曹学东, 陈林, 杨文博

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Abstract:

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

谢虹波, 张延坤, 田利峰, 费强, 谢新旺, 孙景旭

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Abstract:

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

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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。
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原子层沉积过程中腔室内前驱体分布的模拟研究

雷星航, 王国政, 杨继凯

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Abstract:

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

王子健, 都聪, 董玮

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Abstract:

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

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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。
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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

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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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GaN压电半导体杆的非线性动态响应研究

谭宁, 马泽龙, 张巧云

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Abstract:

本文利用有限元分析方法,研究了p型GaN压电半导体杆在简谐力作用下的拉伸振动问题,得到了位移、电势和空穴浓度非线性动态响应的数值解,并分析了简谐力对p型GaN压电半导体杆力电耦合性能的调控作用。研究结果表明,简谐力显著地影响压电半导体杆内力电场的分布情况：由于电流密度中的电非线性项,电场和空穴浓度的分布失去对称性或反对称性；力电场在简谐力驱动下表现为周期性变化,但空穴浓度的动态响应表现为明显的非对称波动。
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氧分压对射频溅射制备Zn-Sn-O沟道层的薄膜晶体管器件性能的影响

施苏恒, 岳兰＊, 孟繁新＊, 陈家荣, 任达森

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Abstract:

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

赵敬伟, 林珊玲, 梅婷, 林志贤, 郭太良

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Abstract:

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

蔡炜铭, 江彦虎, 任青颖, 魏鸿飞, 彭俊越, 常春耘, 薛梅

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Abstract:

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

彭文怡, 严思琦, 唐明

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Abstract:

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

田野, 赵敏, 张东, 任国志, 王晓航, 刘哲

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Abstract:

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

武强, 戴旭涵

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Abstract:

电磁作动器由于具有输出力大、行程长、无接触等优势，在通讯、自动测试、电力电子等领域有广泛的应用前景，但由于受限于体积大、制造工艺复杂，难以满足相关领域电子系统向微型化、集成化的发展需求。针对上述问题，本文应用平面型集成线圈及高深宽比微结构设计、制造了微型化电磁作动器的原型样机，初步测试结果表明，器件的输出力可达mN量级、输出位移大于50um、响应时间小于10ms，为进一步开展相关器件研究探明了可行的技术路径。
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基于S3-YOLOv5s的矿井人员防护设备检测算法研究

代少升, 曾奇, 黄炼, 陈昌川

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Abstract:

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

王永坤, 张家祥, 孙朝业, 苏宇锋

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Abstract:

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

谷留涛, 张卫平, 崔峰, 吴雨婷, 范重阳, 卢浩琳

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Abstract:

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

李敏, 刘骏康, 张加宏, 李慕白

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Abstract:

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

肖功利, 覃祖彬, 周嗣童, 蓝进京, 孙堂友, 邓艳容

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Abstract:

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

金少雷, 陈永平, 陈世军

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Abstract:

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

张勃

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Abstract:

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

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

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Abstract:

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

陶文刚, 景松, 汪鸿祎, 陆逸凡, 黄松垒, 方家熊

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Abstract:

片上集成数字化是红外焦平面的主要发展方向之一，其关键技术是在读出电路内部集成模数转换ADC模块。针对线列InGaAs焦平面的数字化需求，采用了一种基于非二进制的冗余位 SAR ADC设计方案。整个读出电路包括读出电路单元和模数转换单元。读出电路单元采用的是CTIA的结构，其结构线性度好，注入效率高。模数转换单元采用的是SAR ADC，其结构简单，功耗低。本文采用非二进制校准的方法对CDAC模块进行设计，通过在电容阵列中插入冗余位来提高ADC的转换速度和精度，并使用下极板采样技术来提高采样精度。在0.18μm CMOS工艺模型下，完成了14bit的SAR ADC的设计。仿真结果表明：在采样率为1MSPS条件下，SAR ADC的信噪比SNR为74dB，有效位数为13.4bits。
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Al/N共掺杂TiO2薄膜的制备及光学性能

王泽文, 赵莉, 蔺冬雪, 王玉新

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Abstract:

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

陈直

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Abstract:

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

吕宗璟, 陈彦丽, 李海涛, 刘霄, 盛亮, 翁秀峰, 杨少华, 阮林波

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Abstract:

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

刘玉, 时浩程, 果春焕, 王学文, 杨卓青

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Abstract:

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

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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。
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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

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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。
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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

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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。
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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

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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

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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

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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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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。
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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

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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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200Gbit/s PAM4光发射组件封装技术研究

周本军, 胡伟, 胡俊豪

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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。
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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

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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。
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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

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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。
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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。
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波浪式 MEMS 谐振陀螺的设计与研究

卢浩琳, 张卫平, 谷留涛

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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%。
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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。
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PECVD生长垂直石墨烯的场发射特性研究

叶志豪, 许坤

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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。
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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。
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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

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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

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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

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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

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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

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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。
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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。
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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。
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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。
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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。
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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

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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。
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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

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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。
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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

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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。
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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

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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

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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。
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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

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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。
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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

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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。
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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

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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。
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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

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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

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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。
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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

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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。
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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

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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

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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。
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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

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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。
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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

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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。
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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

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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。
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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

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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。
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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

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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%。
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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

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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。
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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

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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。
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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

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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。
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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

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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。
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基于光学成像模拟的视觉里程计方法

祁航, 彭晓东, 马晓珊

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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。
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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

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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

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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。
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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

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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。
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多量子阱有效折射率偏振相关性研究

姜德隆, 缪庆元

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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。
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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

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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

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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。
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基于MDCGAN的裂缝样本扩充及识别研究

谢永华, 齐杨

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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。
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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

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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。
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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

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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。
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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

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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。
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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

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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。
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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

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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。
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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

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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。
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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

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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。
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基于畸变梯度重构畸变的在轨标定方法

孙永恒, 方亮, 张辉

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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。
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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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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。
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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

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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。
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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

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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。
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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

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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。
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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

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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。
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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

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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。
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CCD图像传感器输出节点电荷容量设计

李立

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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。
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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

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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。
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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

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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。
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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

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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。
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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

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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。
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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

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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。
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Fe掺杂GaN中Fe相关缺陷发光特性研究

白煜, 万飞, 张敏

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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。
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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。
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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。
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用光电导天线产生太赫兹波的饱和效应研究

薛红, 席彩萍

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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。
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制备工艺对新型热电材料制冷性能的影响

孟凡凯

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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%。
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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

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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。
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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。
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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

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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%。
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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

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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。
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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

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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。
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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

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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。
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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

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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。
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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

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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。
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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

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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。
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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

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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。
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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

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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。
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基于双波长解调的光纤干涉型传声器研究

崔丽兰, 田杨萌

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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。
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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

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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。
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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

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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。
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布拉格光栅结构RGB波导复用/解复用器的光学特性

陈直

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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。
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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

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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。
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基于顶栅调控界面的石墨烯高增益光电探测器

樊安琪

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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。
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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： (143) 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�

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2023年第44卷第4期

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