1 成都理工大学 核技术与自动化工程学院成都 610059
2 东华理工大学 核技术应用教育部工程研究中心南昌 330013
3 东华理工大学 机械与电子工程学院南昌 330013
高斯信号具有对称性和完备性，因此高斯滤波方法在核信号处理以及辐射能谱分析时得到大量使用。目前构造实时处理核脉冲信号的真高斯成形滤波器尚有难度，实际常用数字类高斯成形算法主要是基于模拟核电子学中Sallen-Key滤波器和CR-（RC）n滤波器的电路微分方程推导而得到，其输出的类高斯脉冲信号对称性较差、单级使用时存在下冲等问题。本文提出一种卷积型类高斯成形滤波算法，它以梯形脉冲信号为基础，经过第一次卷积实现双极性脉冲成形，再次卷积进行累加求和从而得到左右对称的类高斯脉冲，利用Z变换方法推导出该算法的数字递推公式。通过仿真模拟研究了算法的有效性和成形参数对幅频特性的影响规律，成形参数na和nc取值增大时，滤波器通频带减小，低频成分幅度相对增加，高频噪声抑制作用增强，但也导致成形脉冲变宽，增加了脉冲堆积概率。最后，利用搭建的X射线荧光测量系统实验平台获取实测核脉冲数据，分别应用类高斯成形算法和梯形成形算法进行离线处理，实验结果表明：该类高斯成形算法具有更好的堆积脉冲分离能力，在相同的X光管管压和管流条件下，设置相同的达峰时间，两者所得能谱的能量分辨率基本相当，但是类高斯成形的能谱具有更高的特征峰面积和总计数。
数字脉冲处理 类高斯成形 梯形成形 能量分辨率 Digital pulse processing Quasi-Gaussian pulse shaping Trapezoidal pulse shaping Energy resolution
1 东华理工大学 土木与建筑工程学院, 南昌 330013
2 广西大学 土木建筑工程学院, 南宁 530000
3 三明莆炎高速公路有限责任公司, 三明 365000
为了研究隧道围岩在静动应力耦合作用下的变形和损伤情况, 建立地应力与爆破荷载耦合作用的隧道模型。首先依据文笔山隧道现场监测数据和岩体波速反推围岩的JH2本构参数。根据围岩等级, 结合已知参数和波动方程, 给出简易的JH2本构参数确定方法, 并通过子程序嵌入ABAQUS中建立围岩的损伤模型; 为了使仿真模型更接近现实情况, 先进行地应力平衡, 将此时的土体状态作为爆破模拟的初始应力状态, 再采用等效爆破荷载法模拟隧道爆破, 以此在宏观上实现大型岩土工程在静动应力耦合作用下的爆破仿真。仿真模型不仅考虑爆破面的爆破效果, 还着重研究爆破对隧道围岩的影响情况。研究结果表明: 初始地应力在隧道爆破中对围岩的损伤和变形都有不可忽视的作用。初始地应力的存在诱导损伤扩展, 地应力越大, 损伤越大, 拱底在竖向发生2.2 m最大损伤深度; 在相同进尺, 地应力越小变形越大, 拱顶在靠近开挖面处产生11.7 mm最大变形。围岩上下的水平收敛变形不同: 上部背离隧道, 下部指向隧道, 围岩上下台阶分界处受剪切荷载。围岩的损伤与变形贴合实际工程, 研究结果丰富隧道爆破模拟, 对隧道爆破施工有现实指导意义。
隧道 Johnson-Holmquist-Ⅱ模型 动静应力耦合 等效爆破 数值仿真 tunnel Johnson-Holmquist-Ⅱ material model dynamic and static stress coupling equivalent blasting numerical simulation
1 重庆移通学院 公共大数据安全技术重庆市重点实验室，重庆 401520
2 重庆邮电大学 通信与信息工程学院，重庆 400065
3 重庆邮电大学 自动化学院，重庆 400065
该文设计了一种“十字-圆环”型结构超表面，并利用该结构实现了2-bit编码的相位梯度超表面(PGMS)设计。结合超表面阵列的特点，提出了一种改进的遗传粒子群算法(GAPSO)与阵列模式综合(APS)的组合优化算法GAPSO-APS，得到超表面编码矩阵的最佳排列，从而实现了宽带雷达散射截面(RCS)的大幅缩减。对设计的超表面进行仿真，并与金属表面进行了对比。结果表明，设计的编码超表面可在3.1~29.7 GHz频带内实现10 dB的RCS缩减，有效地验证了所设计的编码超表面在宽频带内实现RCS的缩减以及算法的有效性。
超表面 雷达散射截面 相位梯度 GAPSO-APS优化算法 metasurface radar cross section phase gradient GAPSO-APS optimization algorithm
沈阳航空航天大学 电子信息工程学院, 辽宁 沈阳 110163
由于声表面波(SAW)测温技术因具有无源无线的特点而备受研究人员的广泛关注。该技术可应用在电缆接头内部的温度测量中, 但因受电缆接头材料和结构的影响, 使SAW测温信号传递受阻, 严重影响了温度信号的检测。该文基于DWG-630A型电缆接头的结构和材料, 设计了一款可用于电缆接头内部测温的天线。通过其理论分析、仿真及试验验证, 证明该设计切实可行。结果表明, 穿过电缆接头可传递SAW温度信号, 并在工作频段内具有良好的增益和辐射效果。
电缆接头 声表面波温度传感器 天线 cable joints surface acoustic wave (SAW) temperature sensor antenna HFSS HFSS
北京邮电大学信息光子学与光通信全国重点实验室, 北京 100876
硅基光电子技术以光电子与微电子的深度融合为特征, 是后摩尔时代的核心技术。硅基光电子芯片可以利用成熟的微电子平台实现量产, 具有功耗低、集成密度大、传输速率快、可靠性高等优点, 广泛应用于数据中心、通信系统等领域。除硅基激光器外, 硅基光探测器、硅基光调制器等硅基光电子器件技术已经基本成熟, 但作为最有希望实现低成本、大尺寸单片集成的硅基外延激光器仍然面临着诸多挑战。在此背景下, 本文从直接外延无偏角III-V/Si(001)衬底、无偏角硅基激光器材料、外延技术, 以及单片集成等方面探讨了近些年国内外硅基光源的研究进展, 重点介绍了本研究组在硅基外延III-V族量子阱和量子点激光器方面的研究进展, 包括无反相畴GaAs/Si(001)衬底的制备、硅基InGaAs/AlGaAs量子阱激光器材料外延、硅基InAs/GaAs量子点激光器材料外延和新型并联方式共面电极硅基激光器芯片制作等。
硅基光电子 硅基外延激光器 无偏角Si (001)衬底 量子阱激光器 量子点激光器 对称负极芯片结构 silicon photonic epitaxial lasers on silicon on-axis silicon (001) substrate quantum well laser quantum dot laser symmetrical negative chip structure
1 北京邮电大学信息光子学与光通信国家重点实验室，北京 100876
2 中国科学院半导体研究所，北京 100083
本课题组设计了一种用于硅基外延激光器的对称负极芯片结构，与传统共面电极芯片结构相比，该结构大幅降低了硅基激光器的微分电阻，使激光器性能显著提升。采用该电极结构以及基于无偏角Si（001）衬底的量子点激光器外延材料进行了激光器芯片制作。芯片尺寸为1500 μm×50 μm的激光器的微分电阻仅为1.52 Ω，单面输出光功率可达70 mW。实验结果表明：相比于传统共面电极芯片结构，该芯片结构可将器件的微分电阻降低约75%；当注入电流从1.2倍阈值电流增大到2.8倍阈值电流时，激射波长红移量减少了约77%，特征温度由27.2 K提高到43.4 K，斜率效率增大了约26.4%，最大光电转换效率增大了约4.7倍。所设计的芯片结构方案为制作高性能硅基外延激光器提供了一种优化的技术途径。
激光器 硅基激光器 直接外延 对称负极结构 微分电阻 中国激光
2023, 50(11): 1101019
北京邮电大学信息光子学与光通信国家重点实验室，北京 100876
本文提出了一种有效改善GaAs/Si（001）材料表面形貌和晶体质量的应变平衡超晶格结构及其制备方案。在无偏角Si（001）衬底上，采用金属有机化学气相沉积技术生长了具有应变平衡超晶格结构的GaAs外延层，并在相同条件下仅生长了GaAs外延层作为比较。采用原子力显微镜、光致荧光光谱仪和双晶X射线衍射仪对两种样品进行表征与测试。测试结果表明：与未采用该方案生长的样品相比，采用应变平衡超晶格结构方案生长的样品的均方根表面粗糙度由1.92 nm（10 μm×10 μm）降至1.16 nm（10 μm×10 μm），光致荧光光谱峰值强度提高5倍以上，光致荧光光谱峰值半峰全宽从31.6 nm降为23.4 nm，XRD曲线峰值半峰全宽降低了30.4%，X射线衍射峰值强度提升了472.2%。该方案可显著改善GaAs/Si（001）材料的表面形貌及晶体质量，对制备硅基电子和光电子器件具有重要意义。
材料 硅基砷化镓材料 表面粗糙度 应变平衡超晶格 金属有机化学气相沉积
1 中国电子科技集团公司第二十二研究所, 山东青岛 266000
2 哈尔滨工程大学信息与通信工程学院, 黑龙江哈尔滨 150001
无线电监测频谱数据中包含有大量的信号, 准确提取这些信号有利于掌握全频段的频谱使用情况。实际信号的频谱由于受噪声干扰, 会出现信号频带内个别频点能量值低于检测门限的情况, 此时传统的门限检测算法会将该信号错估为多个信号, 产生多个虚假的相邻信号间隔, 导致频谱信号提取的准确率下降。对此, 根据虚假相邻信号间隔特点, 提出一种自适应估计信号个数的频谱信号提取算法, 该算法可自动、准确估计频谱监测数据中电磁信号的个数, 并将对应的信号及频谱信息提取出来。实验结果表明, 该方法具有自适应性、强鲁棒性和高准确性, 有效提高了频谱信号提取的准确率, 为军、民电磁环境的识别与掌握提供基础的电磁信号数据支撑。
无线电频谱监测 频谱信号提取 双门限阈值 信号个数估计 spectrum monitoring spectrum signal extraction double threshold estimation of the signal number 太赫兹科学与电子信息学报
2022, 20(12): 1335
太原理工大学 物理与光电工程学院， 山西 太原 030024
可溶液法制备的钙钛矿拥有优异的光学、电学性能，是一类极具潜力的电泵浦激光增益介质。近年来，基于钙钛矿材料的室温连续光泵浦激光以及大电流电致发光器件陆续被报道，在通向钙钛矿电泵浦激光的研究上取得了可喜进展，本文以此为主题展开综述。首先，介绍了钙钛矿材料实现电泵浦激光的优势。接着，梳理了现阶段通向钙钛矿电泵浦激光的两大问题，即非辐射复合损耗高和热效应严重，同时给出了改善这两大问题可采取的一些有效策略。然后，给出了电荷注入平衡化、降低光学损耗、促进粒子数反转等补充手段，它们有力推动了通向钙钛矿电泵浦激光研究向前发展。此外，还介绍了钙钛矿表面等离激元激光、钙钛矿激子极化激元激光等有望实现低阈值钙钛矿电泵浦激光的新机制。最后，总结全文，并对电泵浦钙钛矿激光未来研究做出了展望。
钙钛矿 激光器 电泵浦 激光阈值 perovskite laser electrical driven lasing threshold
