1 西安电子科技大学, 西安 710071
2 中国科学院 微电子研究所, 北京 100029
3 天津市滨海新区微电子研究院, 天津 300459
提出了一种适用于低电压工作的毫米波AlN/GaN MIS-HEMT器件, 开展了材料外延结构的设计, 在SiC衬底上生长了AlN/GaN外延材料。基于此材料开展了器件制作, 优化了高温快速退火工艺, 获得良好的欧姆接触电阻。对所制备的器件进行直流测试, 结果显示, 电流输出能力为2.4 A/mm, 跨导极值为518 mS/mm, 小信号ft达到85 GHz, fmax大于141 GHz。在5G毫米波段28 GHz频率点测试了大信号特性, 当VDS =3 V时, 输出功率密度为0.55 W/mm, 功率附加效率(PAE)为40.1%; 当VDS = 6 V时, 输出功率密度为1.6 W/mm, PAE达到47.8%。该器件具有低压毫米波应用的潜力。
氮化铝/氮化硅 外延材料 低工作电压 毫米波 氮化铝势垒 AlN/SixN epitaxial material low operating voltage millimeter wave MIS-HEMT MIS-HEMT AlN barrier
Ⅳ类石英玻璃是一种重要的特种玻璃材料，在光学探测、惯性导航等领域内具有重要作用。光学均匀性是表征光学玻璃结构均匀性的一种重要方法，Ⅳ类石英玻璃的光学均匀性与硅氧网络结构分布一致性密切相关。本文通过四步法光学均匀性测试、紫外-可见-近红外光谱、红外反射光谱等方法，研究了羟基、金属杂质及氧缺陷的径向分布特点和硅氧键键角的径向变化，采用相关性分析研究了各影响因素对样品光学均匀性的影响。结果表明：表示玻璃光学均匀性的波前畸变t0Δn沿玻璃半径先降低后升高；羟基的径向分布整体上与t0Δn的径向变化相反，200 nm处透过率径向变化、硅氧键键角径向变化与t0Δn的径向变化相近；羟基对Ⅳ类石英玻璃光学均匀性的影响较小，金属杂质、氧缺陷及硅氧键键角的径向变化是影响Ⅳ类石英玻璃光学均匀性的主要因素。
Ⅳ类石英玻璃 光学均匀性 径向变化 相关性分析 羟基 氧缺陷 硅氧键键角 type Ⅳ silica glass optical homogeneity radial variation correlation analysis hydroxyl oxygen vacancy silicon-oxygen bond angle
1 武汉科技大学机械自动化学院，湖北 武汉 430081
2 机械传动与制造工程湖北省重点实验室，湖北 武汉 430081
基于图像处理的沥青路面纹理三维重建技术具有快速、全面、分辨率高等优点，针对沥青路面颜色集中、特征点不明显导致三维纹理检测精度低的问题，提出一种基于多尺度图像融合的双目视觉技术。通过加权最小二乘滤波实现图像多尺度分解，利用跨尺度聚合模型融合多尺度图像信息进行沥青路面三维重建，提高了双目重建的精度。通过区域纹理参数，将所提方法与激光扫描仪进行了比较。结果表明，所提方法的区域纹理参数结果与激光扫描仪的结果比较接近。
成像系统 图像处理 路面纹理 三维成像 多尺度图像信息 激光与光电子学进展
2023, 60(8): 0811030
1 华中科技大学苏州脑空间信息研究院，江苏 苏州 215000
2 华中科技大学武汉光电国家研究中心，湖北 武汉 430074
3 海南大学生物医学工程学院，海南 海口 570228
全脑介观神经联接研究是解析脑认知功能的神经输入输出环路结构基础、普查基因表达与细胞类型，以及绘制全景立体脑图谱的科学前沿。光学成像方法在横向方向能够达到亚微米的分辨率，并可通过多种手段实现“光学切片”的效果，具备在介观水平观测神经环路的天然优势。基于组织透明或机械切削的自动化全脑显微光学成像方法，突破了光学成像在生物组织中成像深度的限制，具有在大范围内提供介观水平精细观察的技术优势。结合各类生物样本荧光标记技术，全脑显微光学成像方法在神经环路的结构和功能的研究方面有着巨大潜力，已成为剖析全脑神经及血管网络的最佳方式。为了更全面地了解和认识这种有力的工具，总结了近年来发展的各类全脑显微光学成像方法，并展望了未来的技术发展。
生物光学 全脑显微光学成像 光学层析 微米分辨率 脑图谱 神经环路 神经元
1 北京理工大学光电学院, 北京 100081
2 精密光电测试仪器及技术北京市重点实验室, 北京 100081
3 北京理工大学长三角研究院(嘉兴), 浙江 嘉兴 314019
皮肤的漫反射光谱中包含丰富的组织信息,已被广泛应用于生理参数的检测,但由于人体生理参数变化复杂、多种情况下光学数据采集困难等因素,其在无创外周血液生理参数检测技术的发展及应用中受到了限制。鉴于此,使用蒙特卡罗模拟方法仿真了不同总血红蛋白、含氧血红蛋白、脱氧血红蛋白、高铁血红蛋白等多种外周血液成分浓度对皮肤的漫反射光谱及肤色的影响,提出了基于色谱融合的发绀成因分析方法。结果表明,皮肤的颜色特征可区分健康、黄疸病以及发绀,而分析方法解决了仅使用肤色很难对发绀现象的成因进行准确区分的难题。
医用光学 漫反射光谱 蒙特卡罗仿真 生理参数
1 西南科技大学 信息工程学院, 四川 绵阳 621010
2 西南科技大学 微系统中心, 四川 绵阳 621010
3 特殊环境机器人技术四川省重点实验室, 四川 绵阳 621010
体声波(BAW)环行器是基于角动量偏置的一类新型无磁环行器, 为了能准确地预测BAW环行器的性能, 该文给出了一种基于耦合模理论(CMT)的设计方法。首先由CMT推导出BAW环行器的解析模型; 然后利用Matlab绘制出归一化调制参数与环行器性能指标之间的关系图, 并从图中选择环行器综合性能较好的调制参数点; 接着以串联谐振频率1.752 GHz、品质因数1 593的体声波谐振器(BAWR)为例, 计算出解析模型中的系数, 同时确定调制信号频率和调制深度; 再利用Matlab编程绘制出BAW环行器的S参数完成设计; 最后将基于CMT计算的结果和基于ADS软件谐波平衡(HB)仿真结果进行对比。对比分析结果表明, 基于CMT设计的BAW环行器插入损耗、端口隔离度、回波损耗与HB仿真结果基本吻合, 验证了CMT设计方法的可行性。
环行器 耦合模理论(CMT) 体声波谐振器(BAWR) 时空调制 非互易性 circulator coupled-mode theory(CMT) BAW resonator spatiotemporal modulation non-reciprocity
1 江苏省扬州环境监测中心, 江苏 扬州 225100
2 扬州大学环境科学与工程学院, 江苏 扬州 225009
针对当前地表水体有机污染的原位快速监测需求, 提出一种基于三维荧光光谱技术的水质指标预测模型和水质等级快速判断方法。 以扬州市域内多种地表水体的水质监测数据作为模型训练样本, 充分利用水体三维荧光光谱信息, 结合线性支持向量回归算法(LIBLINEAR), 建立了与化学需氧量(CODCr)、 高锰酸盐指数(CODMn)、 氨氮(NH3-N)、 总磷(TP)、 总氮(TN)和五日生化需氧量(BOD5)6项有机污染相关水质指标的预测模型。 研究结果表明, 6项指标预测模型的训练集和测试集决定系数R2均大于0.73, 预测值与国标及行业标准方法分析结果的相关系数r达到0.9以上。 利用水质指标预测结果进一步判断有机污染指标相关水质等级, 黑臭水体识别率达86%, 对Ⅲ类~重度黑臭共6个水质等级的分类准确率为60%。 结果说明该方法通过水体三维荧光光谱信息预测水质有机污染指标具有较好的准确性和精度, 为广域时空尺度地表水的高效原位监测提供了一种新的解决方案。
三维荧光光谱 线性支持向量回归 水质指标 水质等级 原位监测 EEM spectrum Linear support vector regression Water quality indexes Water quality grade In situ monitoring 光谱学与光谱分析
2021, 41(9): 2839
1 中国科学院长春光学精密机械与物理研究所，吉林 长春 130033
2 中国科学院大学，北京 100049
3 中国科学院大学 材料与光电研究中心，北京 100049
在二自由度快速控制反射镜系统设计中，为提高系统的控制带宽，应尽量降低工作方向上的低阶固有频率，提高非工作方向上的高阶固有频率。该课题以某深切口柔性铰链快反镜系统作为研究对象，首先对系统前四阶固有频率的振型运动方向进行了分析，并针对传统刚度计算方法不适用于第三阶振型方向的问题，重新推导了第三阶振型方向上的刚度计算公式；其次，利用能量法和卡式第二定理对深切口柔性铰链上的工作刚度进行了推导，并进行了非线性拟合化简，得出的简化计算公式计算结果与有限元仿真结果误差不超过8.9%，证明了推导的铰链工作刚度理论公式的准确性；然后，将第三阶振型方向刚度计算公式和柔性铰链刚度计算公式代入固有频率计算公式，并进行有限元验证，结果表明理论公式计算结果与有限元仿真结果误差不超过1.7%，证明了新的三阶振型方向上的刚度计算公式的准确性。最后利用遗传算法，对系统前四阶固有频率进行了多目标优化设计，到达设计要求，所求出的优化结构较初始结构有明显优化，工作方向刚度减小19.04%，非工作方向刚度提高297.83%和77.09%。此外还对其进行了有限元仿真验证，结果证明一、二阶固有频率减小8.08%、5.40%，三、四阶固有频率提高了112.59%、16.80%。证明优化结构较初始结构有较大提高，能有效提高系统控制带宽。
快速控制反射镜 控制带宽 优化设计 固有频率 柔性铰链刚度 fast steering mirror control bandwidth optimal design natural frequency the stiffness of flexure hinge 红外与激光工程
2021, 50(6): 20200450
Author Affiliations
Abstract
1 Britton Chance Center for Biomedical Photonics and MoE Key Laboratory for Biomedical Photonics, Wuhan National Laboratory for Optoelectronics, Huazhong University of Science and Technology, Wuhan 430074, China
2 Current address: Department of Mechanical and Automation Engineering, Chinese University of Hong Kong, Shatin, Hong Kong
3 HUST-Suzhou Institute for Brainsmatics, JITRI Institute for Brainsmatics, Suzhou 215123, China
4 School of Biomedical Engineering, Hainan University, Haikou 570228, China
5 e-mail: huigong@mail.hust.edu.cn
6 e-mail: yuanj@hust.edu.cn
Parallel dual-plane imaging with a large axial interval enables the simultaneous observation of biological structures and activities in different views of interest. However, the inflexibility in adjusting the field-of-view (FOV) positions in three dimensions and optical sectioning effects, as well as the relatively small effective axial range limited by spherical aberration, have hindered the application of parallel dual-plane imaging. Herein, we propose a flexible, video-rate, and defocus-aberration-compensated axial dual-line scanning imaging method. We used a stepped mirror to remotely generate and detect dual axial lines with compensation for spherical aberration and FOV-jointing to rearrange into a head-to-head line for high-speed optical sectioning acquisition. The lateral and axial positions of the two FOVs could be flexibly adjusted before and during imaging, respectively. The method also allows the adjustment of optical sectioning effects according to specific experimental requirements. We experimentally verified the consistent imaging performance over an axial range of 300 μm. We demonstrated high throughput by simultaneously imaging Brownian motions in two FOVs with axial and lateral intervals of 150 μm and 240 μm, respectively, at 24.5 Hz. We also showed potential application in functional imaging by simultaneously acquiring neural activities in the optic tectum and hindbrain of a zebrafish brain. The proposed method is, thus, advantageous compared to existing parallel dual-plane imaging and potentially facilitates intravital biological study in large axial range.
Photonics Research
2021, 9(8): 08001477
1 防灾科技学院信息工程学院, 河北 廊坊 065201
2 应急管理部国家自然灾害防治研究院, 北京 100085
铁路是运输系统中的主要交通工具之一,而铁路的安全隐患主要来自于铁轨上的入侵障碍物,如危岩、动物和行人等,因此障碍物实时检测预警技术必不可少。采用16线三维激光雷达采集数据,实现了点云成像。基于八叉树方法对背景点云和实时采集的点云进行空间体素化,并进行差分运算,然后通过统计滤波和半径滤波对点云进行去噪处理,实现了小目标障碍物的实时检测。研究结果为16线三维激光雷达扫描系统的数据采集提供了参考。
遥感 16线激光雷达 三维点云 小障碍物 实时检测 激光与光电子学进展
2021, 58(12): 1228001
