1 中国工程物理研究院 应用电子学研究所，四川 绵阳 621900
2 中国工程物理研究院 研究生院，四川 绵阳 621900
提出了一种X波段过模低磁场高效率相对论返波管振荡器（RBWO），其主要结构包括一个双谐振腔反射器、一个周期性慢波结构和一个插入式同轴内导体模式选择器。该RBWO采用了过模结构，较大的过模比带来了更高的功率容量。慢波结构分为空心与同轴两部分，插入同轴避免了高阶模式的竞争，使两段慢波结构分别工作在TM02和同轴TM01模式下。同时，插入同轴还起着模式转换的功能，将TM02转化为TM01，最终在输出波导中输出纯TM01模式。双谐振腔反射器使慢波结构在过模条件下与二极管区域能够实现良好隔离，同时为电子束提供足够的预调制，实现在低磁场下较高的微波转化效率。利用粒子模拟仿真对器件进行优化设计，在二极管电压850 kV、束流11.74 kA、引导磁场0.63 T的条件下，获得了3.5 GW的微波输出功率，微波中心频率为9.46 GHz，转换效率约为35%。
高功率微波 相对论返波管振荡器 过模 谐振腔反射器 模式选择 high power microwave relativistic backward wave oscillator over-mode resonant cavity reflector mode selection 强激光与粒子束
2024, 36(3): 033010
1 中国石化中原油田分公司, 河南濮阳 457001
2 长江大学地球物理与石油资源学院, 湖北武汉 430100
3 浙江大学控制科学与工程学院, 浙江杭州 310027
针对脉冲涡流技术在油气井套管检测过程中易受到环境影响而产生的噪声干扰问题, 提出一种油气井套管电磁检测数据的分段动态自适应降噪方法。通过对比分析仿真信号、实验井检测信号与实测井检测信号的差异, 结合实际检测过程中的噪声来源分析, 建立了基于偏心-抖动-温度影响因素的检测信号补偿模型。基于该补偿模型训练得到油气井套管电磁检测数据的分段动态自适应降噪模型。测井数据消噪实验结果表明, 所研究方法与常用的降噪方法相比能更好地抑制实际检测过程中偏心、抖动及温度因素带来的噪声影响, 具有应用和借鉴价值。
无损检测 油田套管 电涡流 降噪 non-destructive testing oil field casing eddy current noise reduction 太赫兹科学与电子信息学报
2023, 21(9): 1156
1 新疆农业大学数理学院, 新疆 乌鲁木齐 830052
2 新疆农业科学院综合试验场, 新疆 乌鲁木齐 830013
3 新疆农业大学机电工程学院, 新疆 乌鲁木齐 830052
可溶性固形物含量（SSC）是反映苹果品质和成熟度的重要生理指标, 能够用于苹果品质分析和成熟度预测。 以新疆阿克苏冰糖心红富士苹果为研究对象, 从果实膨大定形期至完熟期, 以等间隔周期3 d采摘样本, 测其380~1 100 nm的可见/近红外光谱和SSC, 共552个样本。 然后融合分数阶微分（FD）及置换重要性-随机森林（PIMP-RF）算法, 构建成熟期苹果SSC预测的集成学习模型。 结果表明, 基于PLS模型优选的分数阶微分阶次为0阶、 0.4阶、 1.1阶和1.6阶, 且通过PIMP-RF算法进行特征重要性和可解释性分析结果显示, 利用可见/近红外光谱预测成熟期苹果SSC的关键波长主要为可见光波段, 这为今后研发新疆冰糖心红富士苹果的快速无损检测设备提供参考； 基于分数阶微分技术和PIMP-RF算法构建的成熟期苹果SSC集成学习模型具有很好的预测能力, 其训练集的相关系数r等于0.989 2, 平均绝对误差MAE等于0.241 2, 均方根误差RMSE等于0.309 1, 平均绝对百分误差等于0.018 3； 测试集的相关系数r等于0.903 8, 平均绝对误差MAE等于0.549 9, 均方根误差RMSE等于0.740 8, 平均绝对百分误差等于0.043 4, 相比于FD0-PIMP-RF、 FD0.4-PIMP-RF、 FD1.1-PIMP-RF和FD1.6-PIMP-RF模型, 集成学习模型为最优。 故而, 集成分数阶微分技术与PIMP-RF算法, 结合可见近红外光谱技术可有效地实现成熟期苹果的可溶性固形物含量预测。
可见/近红外光谱 分数阶微分 置换重要性－随机森林 K近邻（KNN）回归 可溶性固形物含量 Visible/near-infrared spectrum Fractional differential Permutation importance-random forest K-nearest neighbors (KNN) regression Soluble solids content 光谱学与光谱分析
2023, 43(10): 3059
Author Affiliations
Abstract
1 Key Laboratory of Terahertz Solid State Technology, Shanghai Institute of Microsystem and Information Technology, Chinese Academy of Sciences, Shanghai 200050, China
2 Center of Materials Science and Optoelectronics Engineering, University of Chinese Academy of Sciences, Beijing 100049, China
3 School of Physics and Physical Engineering, Shandong Provincial Key Laboratory of Laser Polarization and Information Technology, Qufu Normal University, Qufu 273165, China
We report the InAs/GaAs quantum dot laterally coupled distributed feedback (LC-DFB) lasers operating at room temperature in the wavelength range of 1.31 µm. First-order chromium Bragg gratings were fabricated alongside the ridge waveguide to obtain the maximum coupling coefficient with the optical field. Stable continuous-wave single-frequency operation has been achieved with output power above 5 mW/facet and side mode suppression ratio exceeding 52 dB. Moreover, a single chip integrating three LC-DFB lasers was tentatively explored. The three LC-DFB lasers on the chip can operate in single mode at room temperature, covering the wavelength span of 35.6 nm.
InAs quantum dot laterally coupled distributed feedback laser Chinese Optics Letters
2023, 21(1): 011402
1 中国科学院上海微系统与信息技术研究所 中科院太赫兹固态技术重点实验室，上海 200050
2 中国科学院大学 材料科学与光电子工程中心，北京 100049
3 海南师范大学 材料科学与光电工程研究中心，海南 海口 571158
采用气体源分子束外延（GSMBE）技术，研究了InP衬底上InyAl1-yAs线性渐变缓冲层对In0.66Ga0.34As/InyAl1-yAs高迁移率晶体管（HEMT）材料特性影响。研究了不同厚度和不同铟含量的InyAl1-yAs线性渐变缓冲层对材料的表面质量、电子迁移率和二维电子气浓度的影响。结果表明，在300 K（77 K）时，电子迁移率和电子浓度分别为8 570 cm2/（Vs）-1（23 200 cm2/（Vs）-1）3.255E12 cm-2（2.732E12 cm-2）。当InyAl1-yAs线性渐变缓冲层厚度为50 nm时，材料的表面形貌得到了很好的改善，均方根粗糙度（RMS）为0.154 nm。本研究可以为HEMT器件性能的提高提供强有力的支持。
InyAl1-yAs线性渐变缓冲层 磷化铟 高电子迁移率场效应晶体管 InyAl1-yAs graded buffer layer InP high electron mobility transistor（HEMT）
1 新疆农业大学数理学院, 新疆 乌鲁木齐 830052
2 新疆农业大学机电工程学院, 新疆 乌鲁木齐 830052
苹果产地溯源具有重要的应用价值和现实意义。 为了探寻苹果产地溯源新方法, 以红富士品种为研究对象, 以新疆阿克苏、 山东烟台、 陕西洛川三个产地671个红富士苹果样本为试材, 分别采集其590~1 250 nm的近红外透射光谱, 然后基于分数阶微分(FD)及主成分分析(PCA)-谱回归判别分析(SRDA)进行多模型融合, 构建红富士苹果产地溯源的集成学习模型。 首先, 将经过光谱校正后的光谱数据划分为训练集和测试集, 并利用分数阶微分预处理训练集光谱, 获取不同阶次(取0~2阶, 步长为0.1)的分数阶微分光谱; 结合不同阶次的分数阶微分光谱及PCA-SRDA算法构建基学习器, 将基学习器预测结果构成一个新训练集, 并通过决策树算法完成模型融合, 得到最终分类预测模型; 随后, 采用对应阶次的分数阶微分预处理测试集光谱, 并基于已建立的基学习器, 获得测试集相应的预测结果; 最后, 将预测结果构成一个新测试集, 并基于已建立的分类预测模型, 输出最终的预测结果。 按7:3比例随机划分样本集, 并进行200次重复实验。 结果表明, 结合不同阶次的分数阶微分预处理及线性判别分析(LDA)、 SRDA、 PCA-LDA、 PCA-SRDA算法建立多模型融合集成学习模型, 具有较好的鉴别效果和较强的鲁棒性, 其中, FD-PCA-SRDA多模型融合集成学习模型为最优, 其训练集的平均精度为97.33%, 标准差为0.49%, 测试集的平均精度为94.84%, 标准差为1.48%。 故, 分数阶微分技术及PCA-SRDA算法结合近红外透射光谱可成功、 有效地实现苹果产地溯源。
近红外透射光谱 分数阶微分 主成分分析-谱回归判别分析 苹果 产地溯源 Near-infrared transmission spectrum Fractional differential Principal component analysis-spectral regression discriminant analysis Apple Origin traceability 光谱学与光谱分析
2022, 42(10): 3249
强激光与粒子束
2022, 34(11): 113001
1 中国科学院上海微系统与信息技术研究所 太赫兹技术重点实验室，上海 200050
2 中国科学院上海技术物理研究所 传感技术联合国家重点实验室，上海 200083
3 中国科学院上海技术物理研究所 红外成像材料与器件重点实验室，上海 200083
4 中国科学院大学，北京 100049
5 查尔姆斯理工大学 微技术与纳米科学系，哥德堡 SE-41296
本工作在GaP/Si衬底上基于In0.83Al0.17As异变缓冲层实现了InAs/In0.83Al0.17As量子阱的生长。研究了GaxIn1-xP和GaAsyP1-y递变缓冲层对量子阱结构材料性能的影响。采用GaxIn1-xP组分渐变缓冲层的样品X射线衍射倒易空间衍射峰展宽更小，表明样品中的失配位错更少。两个样品均在室温下实现了中红外波段的光致发光，而采用GaxIn1-xP组分渐变缓冲层的样品在不同温度下都具有更高的光致发光强度。这些结果表明在GaP/Si复合衬底上采用阳离子混合的渐变缓冲层对生长中红外InAs 量子阱结构具有相对更优的效果。
量子阱 GaP/Si 异变缓冲层 中红外 quantum wells GaP/Si metamorphic buffer mid-infrared
1 浙江工业大学激光先进制造研究院，浙江 杭州 310023
2 高端激光制造装备省部共建协同创新中心，浙江 杭州 310023
3 中浙高铁轴承有限公司，浙江 衢州 324407
为了突破单一激光淬火硬化层深度较浅的局限性，采用激光和电磁感应双热源耦合方法进行复合淬火，以提高重载工况下42CrMo钢的硬化层深度。设计了滚动体-圆盘线接触滚动疲劳试验装置，分析了硬化层深度对42CrMo钢滚动接触疲劳性能的影响。使用扫描电镜、显微硬度计、激光共聚焦等设备分析了不同深度硬化层在模拟风电主轴轴承套圈与滚动体配合使用下的滚动疲劳损伤机理。结果表明：在相同的疲劳试验条件下，当硬化层深度达到6.3 mm时，磨损表面损伤程度有所减轻，磨痕深度降低到23.61 μm，表层裂纹扩展角度下降到15°，裂纹长度减小到400 μm，同时扩展受到阻碍。硬化层深度为6.3 mm的试样沿X和Y方向的最大压应力分别达440.3 MPa和395.3 MPa，并且一定的残余压应力可以提高材料的接触疲劳性能。该研究结果可为重载轴承的深层强化提供参考。
激光技术 复合淬火 42CrMo钢 滚动疲劳 硬化层深度 裂纹
红外与激光工程
2021, 50(12): 20210088
