作者单位
摘要
哈尔滨工程大学 物理与光电工程学院 光纤集成光学教育部重点实验室, 黑龙江 哈尔滨 150001
基于液晶的气体传感器是一个新兴的研究领域。液晶本身具有化学多样性、可逆的分子排列和固有的自组装能力,可以满足传感器高灵敏度、快速响应、低能耗和选择性等要求。随着相关研究的深入,液晶气体传感方法也不断被完善。本文回顾了近几年基于液晶的气体传感技术,讨论了现有液晶气体传感技术的检测方法,主要包括向列相液晶的气体检测方法和胆甾相液晶的气体传感方法。向列相液晶的气体传感包括功能化基板的液晶膜传感、特性几何形貌的液晶传感和液晶液滴传感方法。胆甾相液晶的气体传感主要包括聚合物胆甾相液晶膜的气体传感、液晶液滴传感、基于光纤的气体检测以及纤维素气体传感。最后对液晶气体传感的应用和发展进行了阐述。
气体传感 向列相液晶 胆甾相液晶 gassensor nematic liquid crystal cholesteric liquid crystal 
液晶与显示
2024, 39(3): 369
杨智康 1,2,*文林 1周东 1李豫东 1[ ... ]郭旗 1,2
作者单位
摘要
1 中国科学院新疆理化技术研究所, 新疆乌鲁木齐 830011
2 中国科学院大学, 北京 100049
电荷耦合器件(CCD)是用于空间光电系统可见光成像的图像传感器, 在空间应用环境下受辐射效应作用导致 CCD性能退化甚至失效。对于 CCD空间辐射效应的地面模拟试验研究, 辐照试验中 CCD采用合适的偏置条件是分析其空间辐射损伤的必要措施。由于 CCD对质子辐照导致的电离总剂量效应和位移损伤效应均非常敏感, 因此针对 CCD空间应用面临的电离总剂量效应和位移损伤效应威胁, 开展不同辐照偏置下 CCD的辐射效应及损伤机理研究。针对一款国产埋沟 CCD器件, 开展不同偏置条件下的 γ射线和质子辐照试验, 获得了 CCD的暗电流、光谱响应等辐射敏感参数的电离总剂量效应, 位移损伤效应退化规律以及辐照偏置对 CCD辐射效应的影响机制。研究表明, γ射线辐照下 CCD的偏置产生重要影响, 质子辐照下没有明显的偏置效应。根据 CCD结构和辐照后的退火试验结果, 对 CCD的辐射效应损伤机理进行分析。
电荷耦合器件 电离总剂量效应 位移损伤效应 偏置条件 Charge-Coupled Devices total ionizing dose effect displacement damage effect bias conditions 
太赫兹科学与电子信息学报
2022, 20(9): 915
作者单位
摘要
中国工程物理研究院 总体工程研究所,四川绵阳621900
为了获取爆炸波模拟装置出口处冲击波的演化过程和流场形态,更好地控制爆炸波模拟装置的加载波形,从而满足对**装备的加载要求,开展了爆炸冲击波的可视化图像研究。利用反射式纹影成像原理,通过高速CCD成像单元结合一系列光学元件,设计了基于激光光源的高速纹影测量系统,实现了爆炸波的图像演变过程测量,并通过外部冲击波压力传感器进行了对比分析。研究表明,通过该纹影系统获取的爆炸冲击波阵面数量与冲击波压力传感器所测结果吻合,并且获取了冲击波、反射波的图像形态以及形成演化过程,同时通过多个冲击波阵面的图像数据获取了爆炸冲击波的速度信息。该结果为爆炸波的有效加载以及更好地理解冲击波压力的形成和演化规律提供了新的技术途径和分析基础。
高速CCD 纹影法 爆炸波模拟装置 冲击波形态 high speed CCD schlieren method explosion wave simulator shock wave form 
光学 精密工程
2022, 30(18): 2187
Author Affiliations
Abstract
1 School of Electronic Science and Engineering, Collaborative Innovation Center of Advanced Microstructures, Nanjing University, Nanjing 210023, China
2 School of Electronic and Information Engineering, Nanjing University of Information Science & Technology Binjiang College, Wuxi 214105, China
Understanding detailed avalanche mechanisms is critical for design optimization of avalanche photodiodes (APDs). In this work, avalanche characteristics and single photon counting performance of 4H-SiC n-i-p and p-i-n APDs are compared. By studying the evolution of breakdown voltage as a function of incident light wavelength, it is confirmed that at the deep ultraviolet (UV) wavelength region the avalanche events in 4H-SiC n-i-p APDs are mainly induced by hole-initiated ionization, while electron-initiated ionization is the main cause of avalanche breakdown in 4H-SiC p-i-n APDs. Meanwhile, at the same dark count rate, the single photon counting efficiency of n-i-p APDs is considerably higher than that of p-i-n APDs. The higher performance of n-i-p APDs can be explained by the larger impact ionization coefficient of holes in 4H-SiC. In addition, this is the first time, to the best of our knowledge, to report single photon detection performance of vertical 4H-SiC n-i-p-n APDs.
4H-SiC avalanche photodiode electron-initiated ionization hole-initiated ionization 
Chinese Optics Letters
2021, 19(9): 092501
作者单位
摘要
1 兰州理工大学省部共建有色金属先进加工与再利用国家重点实验室, 甘肃 兰州 730050
2 中国钢研科技集团有限公司, 北京 100081
3 阳江市五金刀剪产业技术研究院, 广东 阳江 529533
以316L/Q345异种钢激光焊接接头为研究对象, 通过观察气孔和宏观偏析在焊缝横截面上的分布, 建立了匙孔不稳定条件下的气泡产生过程模型, 得出了对流混合区滞留气泡和凝固界面对气泡吸附作用是产生气孔主要原因, 通过热力学计算得到气泡附着固液界面前后表面自由能变化ΔGs<0, 得到气泡向固液界面扩散是自发过程; 基于对流混合区热量传输、动量传输、质量传输特性更易满足结晶热力学和动力学条件, 建立了穿透匙孔激光焊接接头横截面上宏观偏析形成过程, 认为结晶首先发生在对流混合区, 在熔池对流作用下, 被带入的非混合边界层在焊缝中过冷, 形成“岛状组织”; 或焊缝金属侵入非边界混合层, 形成“海滩组织”。
激光焊接 焊接气孔 宏观偏析 熔池对流 laser welding welding pores macrosegregation pool convection 
应用激光
2020, 40(6): 1052
作者单位
摘要
1 北京理工大学 光电学院 仿生机器人教育部重点实验室,北京 100081
2 中国人民解放军陆军研究院系统工程所,北京 100039
三维成像激光雷达因获取信息丰富、抗干扰能力强、分辨率高等优势已广泛应用于地貌勘测、自动驾驶、智能交通、视觉跟踪等**与民用领域。随着雪崩光电二极管(APD)探测器件的发展与三维成像体制的多样化(例如:微机电系统扫描、相控阵、闪光等),激光雷达性能较早期已得到大幅提升。立足于军民领域对激光雷达的新需求,迫切需求新方法、新体制进一步提升三维成像的综合性能。首先从APD三维成像激光雷达的发射单元、接收单元、算法单元(数据处理单元)三方面关键技术展开分析。然后,以载荷应用需求对三维成像激光雷达进行了分类阐述与讨论,重点以车载环境感知为例深入讨论了现有激光雷达的应用现状与军民应用所面临的难点问题。基于APD器件的三维成像方法多元化发展,讨论了两种适用于APD器件的新型三维成像方法(异构变分辨率与鬼成像)。最后,在分析三维成像激光雷达研究现状的基础上,总结了三维成像激光雷达正朝着大视场、高分辨、高精度、实时性、模块化、智能化的方向发展,为进一步研究高性能三维成像激光雷达奠定基础。
三维成像 激光雷达 雪崩光电二极管 识别 变分辨 three-dimensional imaging lidar APD identification subdivision 
红外与激光工程
2020, 49(9): 20190549
作者单位
摘要
1 北京理工大学光电学院机器人与系统教育部重点实验室, 北京 100081
2 中电科仪器仪表有限公司, 山东 青岛 266555
基于压缩感知的计算关联成像中,散斑设计是高质量图像重构的关键。针对传统散斑生成方法存在冗余高、关联成像质量低的问题,提出了一种基于主成分分析的散斑设计方法。该方法通过线性映射将高维空间中的数据投影到低维空间中,使低维空间上的投影方差最大化。结合图像先验知识,通过样本训练方法得到一组测量矩阵,在低采样率下可提高成像质量。实验结果表明,与传统方法相比,在采样率相同且低于0.5时,本方法可将图像的峰值信噪比提升5 dB,结构相似度提升0.2,为低采样率下获取高质量图像的同类场景提供了新思路。
计算关联成像 散斑 主成分分析法 低采样率 
激光与光电子学进展
2020, 57(20): 201104
Author Affiliations
Abstract
School of Electronic Science and Engineering, Nanjing University, Nanjing 210093 China
4H-SiC single photon counting avalanche photodiodes (SPADs) are prior devices for weak ultraviolet (UV) signal detection with the advantages of small size, low leakage current, high avalanche multiplication gain, and high quantum efficiency, which benefit from the large bandgap energy, high carrier drift velocity and excellent physical stability of 4H-SiC semiconductor material. UV detectors are widely used in many key applications, such as missile plume detection, corona discharge, UV astronomy, and biological and chemical agent detection. In this paper, we will describe basic concepts and review recent results on device design, process development, and basic characterizations of 4H-SiC avalanche photodiodes. Several promising device structures and uniformity of avalanche multiplication are discussed, which are important for achieving high performance of 4H-SiC UV SPADs.
Journal of Semiconductors
2019, 40(12): 121802
王志铭 1,2,*周东 1郭旗 1李豫东 1[ ... ]刘炳凯 1,2
作者单位
摘要
1 中国科学院新疆理化技术研究所,新疆 乌鲁木齐 830011
2 中国科学院大学,北京 100049
针对红外探测器在空间应用中受到高能粒子辐照后暗电流退化的问题,开展γ射线对中波碲镉汞(HgCdTe)光伏器件暗电流影响的研究。在室温和77 K温度下,利用60Co-γ射线对HgCdTe器件进行辐照试验,辐照试验结束后对低温辐照器件进行77 K低温退火和室温退火。通过比较γ辐照前后和退火后器件的I-V特性、R-V特性和零偏动态电阻R0参数,分析了γ辐照对HgCdTe器件暗电流的影响机制。试验结果表明:在总剂量为7 Mrad(Si)照条件下,器件暗电流未出现明显的退化;在77 K温度辐照条件下,器件暗电流随着总剂量的增加而增加,且暗电流退化幅度与辐照过程中的偏置有关。研究表明暗电流的退化源于γ辐照在器件中造成电离损伤,导致器件HgCdTe化层中的界面态和空穴陷阱电荷密度增加。
碲镉汞(HgCdTe)光伏器件 红外探测器 辐射效应 γ射线 暗电流 HgCdTe photovoltaic devices IR detector radiation effect γ-ray dark current 
红外与激光工程
2019, 48(9): 0916001
Weizong Xu 1,2,*†Yating Shi 1†Fangfang Ren 1Dong Zhou 1[ ... ]Hai Lu 1,3,*
Author Affiliations
Abstract
1 School of Electronic Science and Engineering, Nanjing University, Nanjing 210023, China
2 e-mail: wz.xu@nju.edu.cn
3 e-mail: hailu@nju.edu.cn
In this work, a GaN p-i-n diode based on Mg ion implantation for visible-blind UV detection is demonstrated. With an optimized implantation and annealing process, a p-GaN layer and corresponding GaN p-i-n photodiode are achieved via Mg implantation. As revealed in the UV detection characterizations, these diodes exhibit a sharp wavelength cutoff at 365 nm, high UV/visible rejection ratio of 1.2×104, and high photoresponsivity of 0.35 A/W, and are proved to be comparable with commercially available GaN p-n photodiodes. Additionally, a localized states-related gain mechanism is systematically investigated, and a relevant physics model of electric-field-assisted photocarrier hopping is proposed. The demonstrated Mg ion-implantation-based approach is believed to be an applicable and CMOS-process-compatible technology for GaN-based p-i-n photodiodes.
Photonics Research
2019, 7(8): 08000B48

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