1 长春理工大学 物理学院， 纳米光子学与生物光子学吉林省重点实验室， 吉林 长春 130022
2 佐治亚南方大学 物理与天文系， 美国佐治亚州 斯泰茨伯勒 30460
1-（3-二甲氨基丙基）-3-乙基碳二亚胺盐酸盐（EDC）作为一种水溶性交联剂，目前广泛应用于纳米材料研究中。然而，其对石墨烯量子点（GQDs）的光学性质影响很少被关注。本工作以羧基化石墨烯量子点（C-GQDs）为对象，研究EDC交联剂对C-GQDs光学性质的影响，改善了C-GQDs的荧光强度。实验中采用一步水相法得到C-GQDs与EDC复合物（C-GQDs/EDC）。实验结果表明，与EDC反应后，C-GQDs荧光显著增强约23倍。此外，也验证了溶液浓度、光辐照和反应时间等因素对荧光的影响。分析表明，C-GQDs的发光是本征态、表面态和缺陷态能级跃迁的多过程作用结果，而原C-GQDs中丰富的缺陷能级导致了发光性能的减弱。机理分析认为，EDC与羧基间发生的活化反应起到了表面缺陷钝化作用，提高了C-GQDs的表面态激子复合效率。该工作有效改善了C-GQDs发光强度低的问题，扩展了其在发光领域的应用前景，并为GQDs光学性质调控提供了参考方案。
石墨烯量子点 荧光 交联剂 表面态 graphene quantum dots fluorescence crosslinking agent surface states
1 重庆邮电大学 光电工程学院/国际半导体学院, 重庆 400065
2 中国电子科技集团公司第二十四研究所, 重庆 400060
在流水线模数转换器(Pipeline ADC)电路中, 栅压自举开关中的非线性电容会对开关管的导通电阻产生直接的影响, 导致采样非线性。设计了一种三路径的高线性度栅压自举开关, 采用三个自举电容, 分别构成两条主路径和一条辅助路径, 使得输入信号在通过两条主路径传输到开关管栅端时加快栅端电压的建立, 同时利用辅助路径驱动非线性电容, 减少电路中非线性电容对采样电路线性度的影响, 从而增强信号驱动能力, 提高整体电路的精度。本文设计的栅压自举开关应用于14 bit 500 MHz流水线ADC的采样保持电路中。采用TSMC 28 nm CMOS工艺进行电路设计。仿真结果表明, 在输入频率为249 MHz, 采样频率为500 MHz的条件下, 该栅压自举开关的信噪比(SNDR)达到92.85 dB, 无杂散动态范围(SFDR)达到110.98 dB。
栅压自举开关 采样保持电路 非线性电容 主路径 辅助路径 gate voltage bootstrap switch sample and hold circuit nonlinear capacitance main path auxiliary path
重庆邮电大学 光电工程学院/国际半导体学院, 重庆 400065
为了在轻重负载条件下获得更高的转换效率, 采用分段式结构和导通电阻更小的NMOS作为输入级, 并采用PWM/PFM双调制方式, 设计了一种Buck型DC-DC转换器。为解决PWM/PFM调制信号切换问题, 采用零电流检测方式进行切换。利用断续导通模式(DCM)和连续导通模式(CCM)下端NMOS管导通时电感电压的不同, 检测下端NMOS在导通时电感电压大于零的周期。当电感电压大于零的周期大于2时, 则处于DCM模式并自动采用PFM调制模式, 关闭一部分功率管以减小开关频率和功率管寄生电容, 优化轻载效率; 反之则处于CCM模式并采用PWM调制。仿真结果表明, 在负载电流10~1 000 mA范围内, 该电路可以在两种调制模式平稳切换, 在800 mA时峰值效率可提升到96%以上。
DC-DC转换器 零电流检测 PFM调制 PWM调制 DC-DC converter zero current detection PFM modulation PWM modulation DCM DCM CCM CCM
1 重庆邮电大学 光电工程学院/国际半导体学院, 重庆 40006
2 重庆邮电大学 光电工程学院/国际半导体学院, 重庆 400065
提出了一种用于增量型Σ-Δ ADC的调制器设计的算法。该算法针对增量型Σ-Δ ADC中的积分器系数进行优化, 采用两步式搜索的方法, 对可能的最优解组合进行多次求解与对比分析。基于该算法, 设计了一种16位40 kS/s增量型Σ-Δ ADC。可以对ADC电路的有效精度和输入采样速率这两个性能指标进行有效调节及优化。仿真结果表明, 采用所提出的优化设计算法可以将ADC的输入采样速度由40 kS/s提升到51 kS/s, 或者将ADC的ENOB由1376 bit提高到1472 bit, 且不增加额外功耗。
增量型Σ-Δ ADC 参数优化算法 Σ-Δ调制器 incremental Σ-Δ ADC parameter optimization algorithm Σ-Δ modulator
Author Affiliations
Abstract
1 School of Chemistry & Chemical Engineering, Guangxi University, Nanning 530004, P. R. China
2 State Key Laboratory of Featured Metal Materials and Life-cycle Safety for Composite Structures, School of Resources, Environment and Materials, Guangxi University, Nanning 530004, P. R. China
Dielectric materials with high energy storage density () and efficiency () are expected for energy storage capacitors. In this work, 001-textured NbO3 (NBN) ceramics were prepared by a templated grain growth technique. The effects of microstructure and orientation degree on dielectric properties, polarization and energy storage performance were investigated. The textured ceramic with an optimized orientation degree (70%) showed a high of 2.4 J/cm3 and of 85.6%. The excellent energy storage properties of textured ceramic originate from the co-effect of interfacial polarization and clamping effect. The results indicate that texture development is a potential candidate to optimize the energy storage properties of functional ceramics.
NaNbO3 ceramics grain orientation energy storage density dielectric capacitors Journal of Advanced Dielectrics
2023, 13(4): 2341001
1 长春理工大学 物理学院 纳米光子学与生物光子学吉林省重点实验室, 吉林 长春 130022
2 佐治亚南方大学 物理与天文系, 佐治亚州 斯泰茨伯勒 30460
本文详细研究了交联剂1-乙基-3-（3-二甲基氨基丙基）碳二亚胺盐酸盐（EDC）对石墨烯量子点（GQDs）光学性质的影响及原因。采用水热法制备了GQDs，并与EDC反应得到GQDs/EDC复合物，对GQDs和GQDs/EDC的光谱特性进行研究。使用PBS溶液以及人工胃液样品，研究pH对GQDs/EDC荧光影响规律及作用机理。实验结果表明：GQDs表面缺陷被EDC钝化，使得GQDs的荧光在小于1 min内迅速增强，并在5~20 min内保持稳定；相比单独GQDs，GQDs/EDC的荧光强度显著提升约264倍；pH响应实验表明，在pH值为1.75~4.01及4.01~9.28范围内，GQDs/EDC具有荧光和吸收强度线性响应规律。生物兼容性表明，在25~300 µg/mL样品浓度下，人乳腺癌细胞存活率均大于80%；同时，对人工胃液pH具有较高的检测准确性，其相对标准偏差RSD ≤ 1.10%。EDC介导的荧光增强，使GQDs在检测、传感、成像等领域更具优势。同时，GQDs/EDC灵敏的pH响应特性使其在pH值检测应用中具有良好前景。
石墨烯量子点 EDC 荧光增强 表面钝化 pH响应 graphene quantum dots EDC fluorescence enhancement surface passivation pH response
1 太原理工大学 新型传感器与智能控制教育部重点实验室，太原 030024
2 广东工业大学 信息工程学院，广州 510006
3 广东省光子学信息技术重点实验室，广州 510006
4 保密通信重点实验室，成都 610041
近年来，在物理随机数生成速率的提高方面取得了很大的研究进展，但仍存在产生过程复杂和体积庞大等缺陷。针对该问题，文章从理论上提出了利用光反馈下垂直腔面发射激光器（VCSEL）模式跳变产生随机数的方案。通过光反馈扰动使VCSEL产生模式跳变，再由方波信号对注入电流进行调制，周期性重启VCSEL使其由非激射状态切换到模式跳变状态，最终输出随机脉冲序列实现随机数的产生。研究结果表明，具有通过随机性验证的无偏随机数能够以Gbit/s量级的速率连续产生。文章所提方案消除了对光/电转换和后处理操作的需求，简化了当前随机数的产生结构，且具有实现低成本光子集成随机数发生器的潜力。
垂直腔面发射激光器 模式跳变 光反馈 随机数 VCSEL mode hopping optical feedback random number 任丽 1,2,3孙博 1,2,3,*马丽 1,2,3冯晓强 1,2,3白晋涛 1,2,3
1 西北大学 光子学与光子技术研究所，陕西 西安 710127
2 省部共建西部能源光子技术国家重点实验室，陕西 西安 710127
3 西北大学 陕西省光电子技术重点实验室，陕西 西安 710127
对线性啁啾光纤光栅（LCFBG）进行局部点加热时，在不同加热温度、加热宽度和加热位置情况下的输出光谱特性进行了研究。通过数值模拟发现，改变栅区局部加热点的温度和宽度，对透射禁带中窄带透射峰的透射率有较为明显的影响，其透射峰的中心波长也将会发生一定的漂移；透射峰的中心波长与栅区局部加热点的位置存在线性对应关系，且透射峰波长变化范围可覆盖整个透射禁带；LCFBG啁啾系数的大小，决定了改变加热位置导致的透射峰波长的调谐速率。基于理论研究结果，以热敏打印头的加热阵列为加热源，对LCFBG栅区进行局部点加热时的输出光谱特性进行了实验研究，得到了重复性和稳定性都较好、可多波长调谐的窄带透射峰。在实验误差范围内，实验结果与数值模拟得到的结论较为一致。
线性啁啾光纤光栅 局部点加热 相位突变 窄带透射峰 linearly chirped fiber Bragg grating local point heating phase change narrow-band transmission peaks 红外与激光工程
2022, 51(8): 20210708
红外与激光工程
2022, 51(9): 20210868
吉林农业大学信息技术学院, 吉林 长春 130118
针对玉米生产中叶片氮素快速、 无损检测的实际需求, 使用叶级高光谱数据(400~2 500 nm), 依据等效水厚度梯度划分叶片样本, 建立了梯度连续的叶片氮素反演模型, 初步探索了含水量因素对叶片反射率特性及反演模型精度的影响。 首先获取叶级高光谱数据, 再根据等效水厚度数值大小对样本进行排序及滑动划分, 建立了子集集合。 父集除原光谱数据之外还采用了三大类: (1)基线矫正类、 (2)散射校正类和(3)平滑处理类光谱变换方法, 而子集未使用任何光谱变换方法。 建立全波段的PLSR反演模型, 对比模型精度, 初步定量评价了等效水厚度因素对建模精度的影响。 研究结果表明: (1)四组数据中有三组父集反演精度低于最优子集的反演精度, 另外一组持平(2018大田低氮: (父)=0.48<(子)=0.57, (父)RPDCV=1.38<(子)RPDCV=1.52; 2018大田高氮: (父)=0.48<(子)=0.7, (父)RPDCV=1.39<(子)RPDCV=1.8; 2019大田高氮: (父)=0.59<(子)=0.68, (父)RPDCV=1.57<(子)RPDCV=1.77); (2)四组数据的最优子集反演精度都达到甚至超过了定性模型水平, 而父集只有两组; (3)制作反演数据集时在样本筛选问题上需要考虑等效水厚度因素, 以避免过于宽泛的样本选择而导致整体反演精度的损失。 综上, 等效水厚度因素对玉米叶片氮素建模精度存在显著影响, 不可忽视。 在考虑该因素后, 使用叶级高光谱数据对玉米叶片氮素进行快速无损检测的技术方法会更加可信、 可行。
叶片氮浓度 等效水厚度 高光谱 光谱变换技术 数据集滑动划分 Foliar nitrogen concentration Equivalent water thickness Hyperspectral Spectral transformation techniques PLSR Sliding datasets partition PLSR 光谱学与光谱分析
2022, 42(9): 2913
