摘要:随着微波技术的不断进步,提升本振信号源的频率稳定度及相位噪声指标的需求尤为迫切。光电振荡器技术因具备极低的相位噪声以及良好的频率拓展性吸引了研究人员的广泛关注。但光电振荡器内部的长距离光纤大量增加了输出信号的边带,如何解决单模输出与相位噪声之间的矛盾成了光电振荡器领域研究的热点。宇称-时间对称方法在保证输出信号相位噪声的前提下可极大地优化输出信号的边带抑制,受到国内外研究团队的广泛关注。文章在对宇称-时间对称光电振荡器的工作原理和特性进行阐述和分析的基础上,对国内外研究团队设计的宇称-时间对称光电振荡器结构和方案进行了总结,分析比较了各种方案的基本原理及性能指标,讨论了宇称-时间对称光电振荡器技术的未来发展方向。

摘要:SiC作为第三代半导体材料的典型代表,因具有优异的物化性能,在功率器件领域具有极大的应用前景。文章简要介绍了激光制孔的基本原理,综述了SiC的长脉冲与超短脉冲激光制孔研究进展,对比了长脉冲与超短脉冲激光的加工特点,分析了不同脉冲宽度下SiC的制孔效果。同时,介绍了GaN/SiC,AlGaN/GaN/SiC等SiC功率器件的激光制孔研究现状。最后,指出了SiC及其功率器件激光制孔面临的挑战,并展望了未来的发展方向。

摘要:采用基于硝酸/氢氟酸/磷酸/硫酸混合液的湿法腐蚀工艺,实现了高吸收效率的黑硅结构的制备与工艺集成,获得了具有近红外响应增强效果的黑硅PIN光电探测器,并与未集成黑硅的PIN光电探测器的性能参数进行了对比测试。测试结果显示,黑硅光电探测器在1060nm波长下的响应度达到0.69A/W(量子效率80.7%),较未集成黑硅的器件提高了116%；黑硅探测器暗电流小于8nA,响应时间小于8ns,电容小于9pF,与未集成黑硅的器件相当。得益于工艺兼容性,所采用的黑硅技术具有广泛应用于硅基近红外PIN,APD,SPAD,SPM等光电探测器的潜力,可显著提高器件的响应率、量子效率、响应速度、击穿电压温度系数等性能。

摘要:基于氮化镓微米LED(Micro-LED)的可见光通信(Visible Light Communication,VLC)技术成为近年来的研究热点。通过深紫外光刻技术制备了小尺寸的氮化镓基蓝/绿光Micro-LED芯片,深入研究了40~10μm不同尺寸Micro-LED器件的性能,以及其作为VLC光源的调制带宽能力。研究发现,随着LED器件尺寸的缩小,其调制带宽显著增加。通过在电极间加入电磁屏障以及对LED器件侧壁进行钝化修复,直径为10μm的绿光Micro-LED亮度可达1×10⁸cd/m²,直径为20μm的蓝光Micro-LED的调制带宽可达372.6MHz。研究结果表明,基于氮化镓的Micro-LED芯片在调制带宽上仍有较大的提升空间,经过进一步的研究,有望推动高速可见光通信的系统应用。

摘要:报道了一种基于非线性放大环镜和二硒化钼可饱和吸收体的混合锁模光纤激光器。该激光器采用双环形结构,以铥钬共掺光纤作为增益光纤。通过优化泵浦功率和偏振态,实验获得了调Q锁模脉冲、单脉冲、2~5多脉冲、脉冲束及脉冲束的2~4次谐波等5种输出状态。相比于单一锁模方式,混合锁模方式不但能使激光器实现自启动锁模,而且还能丰富其脉冲动力学状态。

摘要:光遗传(Optogenetics)结合光学和遗传学手段,可以精确地控制特定神经元的活动,为神经科学的研究提供了强有力的手段。光电极在光遗传研究中起着关键的作用,它可以将光导入到动物体内,并通过电极记录神经元在光调控下的活动。为了减小体积、增加功能,依托高密度集成硅微电极和裸光纤,设计并制备了一种植入部分横截面尺寸不超过0.1mm²、包含2个平行的给光通道和32个记录点的光电极器件。与传统的单光通道电极相比,两个通道可以更灵活地配置不同的激发波长,对不同位点的神经元同时进行激活或抑制。32通道的硅电极与传统的金属丝电极相比,集成度更高,能够以更高的空间分辨率记录神经元在激发前后的活动情况。

摘要:设计并制备了一种斜条脊波导结构压应变高偏振度多量子阱超辐射发光二极管。设计的脊波导出光面TiO₂/SiO₂四层宽带增透膜的TE模式反射率约为10-6,分析了脊波导角度偏差和膜层厚度偏差对增透膜反射率的影响。实验结果表明,在250mA直流电流驱动下,所设计的超辐射发光二极管芯片单管输出功率可达22.7mW,出射光谱FWHM约为37.3nm,光谱纹波系数低于0.15dB,TE模式输出光强占主导,偏振度约为19.2dB。

摘要:将一种基于磁流体包覆的单模-大芯径多模光纤-单模-单模错位熔接(SMSS)构成的马赫-曾德干涉仪(MZI)和光纤光栅(FBG)相结合,利用磁流体的磁致折变效应和光纤光栅的温度灵敏特性,实现了低成本的温度与磁场双测量。利用光束传播法模拟分析了传感结构的内部光场,确定多模光纤的选型,熔接并制作了传感结构,建立敏感矩阵,实现温度与磁场的同时测量。实验测试结果表明,该传感结构的磁场与温度灵敏度分别为15.9pm/Oe和-161.7pm/℃。

摘要:基于Taguchi实验方法和Tracepro仿真软件,研究了Mini LED背光模组中LED芯片大小、芯片发光半角、芯片出光面到液晶层的距离等因素,对液晶面板照度均匀性的影响规律并对其进行了相应分析。研究结果表明:芯片出光面到液晶层的距离对照度均匀性影响最大,影响因素的权重占比达到82.88%；发光半角占比14.33%:芯片大小占比为14.33%。根据研究结果,固定发光半角与芯片尺寸,调节出光面与液晶面板层的距离,得到了最优的照度均匀度。

摘要:在玻璃基底上镀35nm厚的ITO薄膜,通过椭偏仪测量ITO薄膜的线性介电常数。由于ITO具有高掺杂浓度,因此其介电常数可以用Drude模型来进行量化计算,得到其介电常数近零(ENZ)波长约为λ=1100nm。借助双温模型计算电子温度和晶格温度随时间的变化,根据电子温度的升高计算等离子体频率的变化,将其带入Drude模型中,可以得到一个新的介电常数,最后可以通过计算折射率的变化,从而求出非线性折射率n₂。计算结果表明,在ENZ波长入射时,可以得到最大非线性折射率n₂=4.66×10-15m²/W。因此,实验中选取的材料可在低功率光照下得到显著的折射率变化,可望应用于全光存储、全光开关等纳米光子器件的设计。

摘要:液晶显示器薄膜晶体管(TFT)的栅极需经光刻工艺制得。在光刻工艺中,除曝光与显影环节外,光刻胶显影后的关键尺寸(DICD)和锥角(Taper)还受到真空干燥参数的影响。为此,文章以干燥制程的慢抽时间、保压时间和底压为自变量,DICD和Taper为因变量,采用全因子实验,研究了真空干燥制程对光刻胶DICD和Taper的影响。结果表明:慢抽时间和底压产生的影响较小,保压时间则是关键参数:随着保压时间增加,DICD增加、Taper降低。这是因为随着保压时间增加,光刻胶中的溶剂挥发总量增加,光刻胶更致密,显影速度下降,导致DICD增加；同时,光刻胶顶部溶剂挥发量增加,顶部感光剂浓度增加,导致顶部侧向显影程度增加,最终造成光刻胶Taper下降。此外,建立了DICD和Taper与保压时间的回归方程,可以预测光刻效果,或者由预期的光刻效果反推出所需的保压时间。此工作可为薄膜晶体管光刻产线的参数优化和产品良率提升提供参考。

摘要:分别使用掺镓和常规掺硼单晶硅片制备了太阳电池与组件,对电池进行了光照和空焊处理,再采用Halm电池电性能测试仪测试了两种单晶硅太阳电池和组件在光照和空焊实验前后的光电性能。实验结果表明,在相同光照条件下,采用掺镓单晶硅片所制太阳电池的光衰率比用掺硼单晶硅片的低0.91%。空焊后的掺镓单晶硅太阳电池各项光电性能参数的一致性没有出现明显变化,这有利于减少太阳电池之间的失配损失。还发现掺镓单晶硅太阳电池组件的CTM(cell to module)值高于掺硼单晶硅太阳电池组件的CTM值。总之,掺镓单晶硅太阳电池能更好地抑制光致衰减效应,并减小串焊工艺对太阳电池光电性能的影响,获得更高的太阳电池组件功率。

摘要:热感应产生的极化电势可以改变压电半导体结构内的力电物理量,这在人工智能、微机电系统(MEMS)中极具应用价值。文章针对温度梯度作用下的氮化镓(GaN)压电pn结,采用二维压电半导体多场耦合方程和精确的热电物理边界条件,数值分析了温度梯度改变对GaN热压电pn结内极化强度、电势、电场、载流子分布及电流等物理场的影响。结果表明:由于温度梯度场和极化电荷之间存在耦合,热压电pn结电学性能对温度梯度高度敏感,由温度改变产生的热感应极化电荷可以有效调节该结构的开启电压和载流子传输特性,这为操控与温度相关的智能异质结器件电流传输提供了新的方法和理论指导。

摘要:针对MEMS器件背面引线的需求,提出了一种基于玻璃通孔(TGV)加工方法的10.16cm(4inch)圆片衬底的制备工艺流程。首先深硅刻蚀导电硅片,然后将硅片和玻璃片阳极键合,随后将键合后的玻璃-硅圆片经高温加热,使玻璃填充至硅片中,再依次研磨抛光玻璃-硅圆片的正面玻璃和背面硅,直至硅与嵌入玻璃在同一平面,最后得到了厚度为258μm的4inch圆片衬底,其轮廓算术平均偏差、轮廓最大高度、微观不平度十点高度的平均值分别为13,71和49nm。此外,测得圆片中硅导通柱电阻率为0.023Ω·cm。

摘要:针对均匀背景热流条件下的散热问题,构建了类叶状微通道矩形热沉模型,基于构形理论,在给定热沉体积与液冷通道总体积的约束条件下,以热沉最高温度和压降最小化为目标,以微通道单元数、主通道与分支通道的夹角、主通道与分支通道的管径比为设计变量进行了优化设计。结果表明:通过增加微通道单元数、减小主通道与分支通道的夹角、采用较小的主通道与分支通道之管径比,可以降低热沉的最高温度,但是会增大压降损失。

摘要:采用一步水热法,以钨酸钠(Na₂WO₄·2H₂O)为原料,草酸(H₂C₂O₄)为结构导向剂,在FTO衬底上制备了具有高活性(002)面的WO₃纳米片薄膜。利用XRD,FESEM对薄膜的物相和形貌进行了分析,通过UV-Vis,PL对薄膜的能带结构和载流子的分离能力进行了表征,通过电化学工作站对WO₃薄膜的光电性能进行了研究。分析了草酸用量对WO₃纳米片薄膜的晶体取向、形貌尺寸和光电催化性能的影响。结果表明:草酸用量为0.30g时,WO₃纳米片薄膜的(002)面衍射峰强度最高,具有良好的光电催化性能。

摘要:提出了一种顶锥壳阵列超宽带全向超材料吸收器,研究了圆顶锥壳的几何参数、顶部的几何形状以及不同密排方式对宽带吸收的影响。研究了包覆金属薄膜的圆顶锥壳阵列在太阳辐射能谱区的超宽带吸收特性,结果显示在250~2500nm范围内的平均吸收率达到95.39%。在0°~65°的大角度入射下,对于TE和TM偏振的平均吸收率分别为92.7%和94.59%,表明所提出的结构具有偏振无关和入射角不敏感性。空气质量1.5加权平均吸收率为95.24%,证明能够有效地吸收地球上的太阳辐射。通过结合胶体球光刻技术和表面镀膜成功制备了所提出的吸收器,初步测试结果表明,其吸收性能存在提升空间。

摘要:文章基于第一性原理研究了碱金属掺杂的SnO₂的能带结构以及态密度。研究结果表明:掺杂能够使能级增多,很好地调节带隙值。Li,Na,K,Rb掺杂的SnO₂材料,价带顶有能级穿过费米线,材料呈现出半导体特性。其中Rb掺杂使材料在费米面附近产生杂质能级。而Cs,Fr掺杂的SnO₂材料,价带顶向低能级方向移动,费米能级不再穿过价带,费米线附近出现轨道杂化,两者相比Fr掺杂使费米面附近能级分布更加离散。掺杂后SnO₂的反射率变化主要体现在可见光以及紫外区域,吸收边发生了红移,对实现SnO₂光催化起很大作用。

摘要:针对超大视场红外图像畸变大、与人眼视觉差异明显的问题,提出了一种基于精确模型和逆投影的超大视场红外图像畸变校正算法以改善其视觉效果。该算法首先利用精确模型对超大视场红外相机成像中的物、像关系进行描述；然后,针对红外图像像素采样率不高的缺点,利用较为精确的三次卷积插值法对图像进行插值来补全成像信息；最后,根据校正图像上的待赋值像点的坐标,结合校正模型和超大视场红外相机精确模型,计算该像点逆投影到插值图像时的对应坐标,并以最近邻像点像素值作为校正后图像像点的赋值。车载道路场景下的超大视场红外图像畸变校正实验结果显示,所提出的算法图像校正结果边界清晰、无锯齿效应,对场景中的直线平均还原偏差小于0.35pixels,表明该算法对超大视场红外图像畸变校正具有较好的适用性。

摘要:针对在线式红外测温仪的测温精度易受环境温度影响,导致测温误差增大的问题,提出一种基于环境温度的红外测温补偿方法,以减少测温误差。首先根据红外测温原理,搭建了红外测温实验平台,获取了不同环境温度下的测温数据；然后利用最小二乘法原理对提取的测温误差均值进行误差-环境温度的曲线拟合,得到了红外测温补偿模型；最后对其进行了实验验证。实验结果表明,使用该补偿模型对红外测温数据进行补偿,得到的红外测温值与真实目标温度值的最大相对误差为0.29%,说明提出的补偿方法降低了环境温度对红外测温的影响,有效提高了红外测温精度。

摘要:设计了一种具有升压和自动温度漂移补偿功能的雪崩光电二极管(APD)偏置电压模块,该模块包含正反馈振荡器、高频全波整流电路和温度补偿器。正反馈振荡器实现DC/AC的变换,并通过变压器进行电压放大；高频全波整流电路通过AC/DC变换输出直流高压；温度补偿器通过模拟温度传感器自动补偿APD的温度漂移。该模块大小为1.7cm×2.7cm,最大功耗为100mW,输出电压在0~372V连续可调,且最大纹波不超过0.004%,通过对模块中元器件参数的调整,能够对任意型号的APD进行电压偏置和温度补偿,偏置电压最大偏差不超过0.005%。

摘要:为解决传统色散型高光谱成像仪扫描速度慢和编码孔径光谱成像系统存在部分信息失真或丢失、光谱重构复杂度高等问题,设计了一种基于均匀分布狭缝阵列的光谱成像系统,在编码孔径光谱成像系统的基础上,采用微位移电机控制阵列编码狭缝对成像视场进行微扫描,以实现光谱不混叠成像,在满足一定成像帧频的条件下实现动态场景的无损探测。仿真结果表明:在光谱图像重构质量与单狭缝系统结果一致的前提下,该系统的采集效率提升了17倍；空间结构相似度和光谱保真度分别是50%压缩采样率编码孔径光谱成像系统的1.8倍和1.17倍,在完成仿真的基础上,搭建实验装置进行了可行性验证。

摘要:视觉测量具有结构简单、成本低、非接触式测量的优点,利用视觉位姿测量结果对空间展开机构进行定位具有良好的应用前景。实际应用中需要将视觉测量数据转换到物空间坐标系从而对定位系统的控制量提供指导。针对相机外参数标定操作繁琐、需要额外设备、不利于在轨实现等缺点,提出了一种利用运动样本空间构建坐标系转换关系的数据处理方法,根据取样空间内构建的补偿方程,可以将各自由度的视觉测量数据转换到控制器坐标系上,同时能够校正由于安装、配准等导致的系统误差,从而实现高精度的空间目标定位。实验结果表明,在1.7m的测量距离下,所搭建单相机测量系统的位置与转角测量精度可达0.02mm和0.003°,验证了所研究方法的有效性和实用性。

摘要:针对空间环境下的大面阵光学望远镜的大尺寸快门,设计了一种关于空间环境的高保真寿命试验方案。该方案以大口径真空罐为平台,充分考虑了大尺寸快门在空间运行时面临的复杂环境因素,为其提供了极为真实的在轨运行环境。针对该快门在轨开合100万次的寿命指标,设计了具体的试验方案,并搭建了高保真空间环境试验平台,利用加速寿命试验的原理使快门机构在真空罐中运行。结果表明该试验方案可为快门提供极为真实的空间在轨运行环境,能够支撑其完成100万次的开合动作。

摘要:针对飞行时间法(TOF)获取点云的相关特点,提出一种适用于TOF点云的改进配准算法,首先使用FPFH特征对点云进行粗配准；在精配准阶段,通过法向量夹角特征采样的方法来减少点云的点数,同时又保留点云的关键信息点,并引入KD树和RANSAC方法来改进ICP的配准效率。实验结果表明,该算法具有良好的配准效率和精度,同时具有较大的适用范围。

摘要:针对图像噪声以及血管、支气管等因素引起的肺分割困难的问题,提出了一种基于逻辑校准的多分类残差网络分割算法。该算法将图像区域划分为肺、背景及边界三类,通过扩大不同类型间的差异来提升分割准确率。算法先将图像分割为固定尺寸区域,然后利用残差网络提取纹理特征进行分类训练与测试,实现粗分割。最后对边界区域阈值处理实现细分割。利用公开数据集对该算法进行了测试,实验结果表明,此分割算法在召回率、精确率以及交并比等方面均优于当下前沿的分割网络之一的U-Net,分别达到99.79%,98.13%和97.83%,可为后续的肺部疾病临床诊断提供参考依据。

摘要:针对数据互联网络中多源高速并行数据实时传输的问题,提出了一种基于随路时钟恢复的多源数据光纤传输系统,详细介绍了其工作原理和设计思想。系统将现场可编程逻辑门阵列(FPGA)内部高速收发器与专用数字锁相环相结合,给出了随路时钟恢复与数据流量控制的具体实现过程。相比于现有的各类高速并行数据传输解决方案,该系统具备可软件定义的数据接入能力,也能支持更加灵活的随路时钟动态范围。同时,通过设计精简合理的帧结构,推导数据位宽与随路时钟之间的约束关系,有效提高了系统传输带宽。测试结果表明,该系统工作稳定可靠,实时传输效果好,时钟恢复精度可达100fs,扩展了串并转换与并串转换技术的应用领域。

摘要:针对现有紫外成像仪中紫外光与可见光图像配准实时性差,精度不高等问题,提出一种基于卷积神经网络(Convolutional Neural Networks,CNN)与小波融合(Wavelet Fusion,WF)的紫外光与可见光图像配准融合方法,并将其应用于高灵敏紫外成像仪中。首先,结合刚体变换和卷积神经网络对采集到的图像数据进行参数模型预训练,通过自主挖掘图像特征寻找到最优空间变换参数,实现紫外光图像与可见光图像的精确配准；其次,利用二维小波分解与重构算法实现紫外光与可见光图像的融合。实验结果表明,所提方法的紫外光图像与可见光图像配准速度快,叠加精度高,且具有良好的稳定性。