王创世 1,**陈勇 1,*刘焕淋 2吴金兰 1[ ... ]张薇薇 1
作者单位
摘要
1 重庆邮电大学工业物联网与网络化控制教育部重点实验室,重庆 400065
2 重庆邮电大学通信与信息工程学院,重庆 400065
针对室内可见光定位接收信号强度易出现波动从而产生较大定位误差,以及从一个定位单元迁移到其他定位单元可能会降低定位精度的问题,笔者提出了一种基于注意力机制的卷积神经网络的室内三维定位方法,以减小接收信号波动产生的影响,并采用迁移学习将在第一个定位单元中训练的网络迁移到其他定位单元中,在保证定位精度不变的前提下减少了训练网络的成本。仿真结果表明:所提算法在5 m×5 m×3 m的定位单元内可以实现平均误差为3.54 cm的三维定位;采用迁移学习将已训练网络部署到第二个定位单元中,可以实现平均误差为3.67 cm的定位。实验结果表明:在1.2 m×0.75 m×1.2 m的定位单元实验中,所提算法可以实现平均误差为3.32 cm的三维定位,90%的误差分布在4.12 cm内;采用迁移学习将已训练网络部署到第二个定位单元中,可以实现平均误差为3.35 cm的定位。与现有算法相比,所提算法迁移前后的定位精度均有所改善。
光通信 可见光定位 注意力机制 卷积神经网络 迁移学习 
中国激光
2024, 51(8): 0806002
Author Affiliations
Abstract
1 Optoelectronics Research Centre, University of Southampton, Southampton SO17 1BJ, UK
2 National Key Laboratory of Materials for Integrated Circuits, Shanghai Institute of Microsystem and Information Technology, Chinese Academy of Sciences, Shanghai 200050, China
3 University of Chinese Academy of Sciences, Beijing 100049, China
4 Peng Cheng Laboratory, Shenzhen, China
5 e-mail: d.thomson@soton.ac.uk
We report the design, fabrication, and characterization of a universal silicon PN junction ring resonator for C band error-free communication links operated up to 50 Gb/s with co-designed optical modulation and detection performance. The universal p-n junction ring device shows co-designed detection responsivity up to 0.84 A/W, in conjunction with a modulation efficiency of 4 V·mm and >8 dB optical modulation extinction ratio, enabling C band 50 Gb/s NRZ communication link with a bit error rate 3×10-12. Individually, the speed of modulation and detection is measured up to 112 Gb/s and 80 Gb/s, respectively. The principle of co-designing the PN junction ring modulator and detector performance required for error-free communication links can significantly ease the fabrication yield challenges of ring structures by reducing the number of types of devices. The principle can also be applied to O band wavelengths. To the best of our knowledge, for the first time, a device of this type has achieved both error-free modulation and detection operation up to 50 Gb/s in the C band individually or in conjugation as an error-free communication link, which paves the way to realize a >1.6 Tb/s all-silicon WDM-based error-free optical transceiver link in the future and is essential for future programmable photonics circuits.
Photonics Research
2024, 12(4): 701
陈勇 1,*吴金兰 1,**刘焕淋 2王创世 1[ ... ]陈豪 1
作者单位
摘要
1 重庆邮电大学工业物联网与网络化控制教育部重点实验室,重庆 400065
2 重庆邮电大学通信与信息工程学院,重庆 400065
针对室内用户在非均匀分布时选择最高信号强度接入点(AP)导致系统总速率和用户服务质量较低的问题,提出联合AP和功率分配的方法。考虑多个LED作为AP的可见光通信(VLC)网络,根据用户分布设计了一个基于用户信道增益权重回溯(BM)的AP分配算法,使权重较低的用户接入到其他AP,降低资源竞争严重的LED上的用户负载;为了使所有用户均能满足通信需求,提出改进逐维动态正余弦算法(IDDSCA)的转换参数,并引入基于最优解方向的自适应搜索策略。利用IDDSCA动态调整每个AP下行链路的功率分配,同步优化系统总速率和用户服务质量。仿真结果表明,所提BM-IDDSCA方案相较于BM-DDSCA、SLCG-IDDSCA、BM-αPA、MT-PA与SLCG-QTPA方案在总速率方面分别提升2.94%、4.20%、2.03%、62.90%、4.89%。
可见光通信 用户非均匀分布 接入点分配 服务质量 功率分配 逐维动态正余弦算法 
光学学报
2024, 44(3): 0306001
Author Affiliations
Abstract
1 University Paris-Saclay, CNRS, Centre for Nanoscience and Nanotechnology (C2N), Palaiseau 91120, France
2 University Grenoble Alpes, CEA, LETI, Grenoble 38000, France
3 Optoelectronics Research Centre, Zepler Institute for Photonics and Nanoelectronics, Faculty of Engineering and Physical Sciences, University of Southampton, Southampton SO17 1BJ, UK
4 e-mail: jonathan.peltier@c2n.upsaclay.fr
5 e-mail: Weiwei.Zhang@soton.ac.uk
Silicon-based electro-optic modulators contribute to easing the integration of high-speed and low-power consumption circuits for classical optical communications and data computations. Beyond the plasma dispersion modulation, an alternative solution in silicon is to exploit the DC Kerr effect, which generates an equivalent linear electro-optical effect enabled by applying a large DC electric field. Although some theoretical and experimental studies have shown its existence in silicon, limited contributions relative to plasma dispersion have been achieved in high-speed modulation so far. This paper presents high-speed optical modulation based on the DC Kerr effect in silicon PIN waveguides. The contributions of both plasma dispersion and Kerr effects have been analyzed in different waveguide configurations, and we demonstrated that the Kerr induced modulation is dominant when a high external DC electric field is applied in PIN waveguides. High-speed optical modulation response is analyzed, and eye diagrams up to 80 Gbit/s in NRZ format are obtained under a d.c. voltage of 30 V. This work paves the way to exploit the Kerr effect to generate high-speed Pockels-like optical modulation.
Photonics Research
2024, 12(1): 51
作者单位
摘要
1 西安工程大学电子信息学院,陕西 西安 710048
2 浙江大学工业控制技术国家重点实验室,浙江 杭州 310027
针对传统卷积神经网络对色织物花型缺陷检测效果不佳的问题,提出一种基于U型Swin Transformer重构模型和残差分析的缺陷检测方法。该方法使用Transformer模型,可更好地实现对图像全局特征的提取以及更准确的重构,同时解决了实际生产过程中缺陷样本数量少且种类不平衡的问题。首先,针对某种花型,采用叠加噪声后的无缺陷样本完成重构模型的训练过程;然后,将待测图像输入模型中获得重构图像;接着,计算待测图像和重构图像的残差图像;最后,通过阈值分割和数学形态学处理,即可实现对缺陷区域的检测和定位。实验结果表明,该方法在不需要对缺陷样本标记的情况下,能够有效地检测和定位多个色织物花型上的缺陷区域。
机器视觉 图像处理 色织物 缺陷检测 无监督学习 Swin Transformer 
激光与光电子学进展
2023, 60(12): 1215001
作者单位
摘要
1 西北大学 信息科学与技术学院, 西安 710127
2 上海精密计量测试研究所, 上海 201109
3 西安电子科技大学 微电子学院, 西安 710071
针对p型GaN IMPATT制造工艺仍未成熟,提出了一种In04Ga06N/GaN n-n型异质结构来取代常规p-n结构,使GaN IMPATT二极管工作在IMPATT模式下。研究了这种n-n型In04Ga06N/GaN碰撞电离雪崩渡越时间(IMPATT)二极管的噪声特性,与同等条件下的传统GaN基p-n结IMPATT二极管作比较。结果表明,在不同偏置电流密度和不同InGaN层厚度下,该器件的噪声特性均好于传统p-n结构。结合器件交流输出特性可以得知,In04Ga06N/GaN同型异质结IMPATT器件不仅在功率效率上优于GaN p-n结构,其噪声性能表现亦优于传统GaN p-n结构,特别是在高频段的噪声特性优势更加明显。该研究可以为GaN基IMPATT器件的设计提供更多的思路和参考。
异质结 均方噪声电压 噪声测度 InGaN/GaN InGaN/GaN heterojunction IMPATT IMPATT mean square noise voltage noise measure 
微电子学
2022, 52(3): 459
常梦琳 1,2,*樊星 1,2张微微 1,2姚金山 1,2[ ... ]芦红 1,2,3
作者单位
摘要
1 南京大学固体微结构物理国家重点实验室, 南京 210093
2 南京大学现代工程与应用科学学院, 南京 210023
3 江苏省功能材料设计原理与应用技术重点实验室, 南京 210023
为了实现Ⅲ-V器件在硅基平台上单片集成, 近年来Ⅲ-V半导体在硅衬底上的异质外延得到了广泛研究。由于Ⅲ-V半导体与Si之间大的晶格失配以及晶格结构不同, 在Si上生长的Ⅲ-V半导体中存在较多的失配位错及反相畴, 对器件性能造成严重影响。而Si(111)表面的双原子台阶可以避免Ⅲ-V异质外延过程中形成反相畴。本文利用分子束外延技术通过Al/AlAs作为中间层首次在Si(111)衬底上外延生长了GaAs(111)薄膜。通过一系列对比实验验证了Al/AlAs中间层的插入对GaAs薄膜质量的调控作用, 并在此基础上通过低温-高温两步法优化了GaAs的生长条件。结果表明Al/AlAs插层可以为GaAs外延生长提供模板, 并在一定程度上释放GaAs与Si之间的失配应力, 从而使GaAs薄膜的晶体质量得到提高。以上工作为Ⅲ-V半导体在硅上的生长提供了新思路。
分子束外延 Ⅲ-V族半导体 硅基砷化镓 异质外延 硅基集成 molecular beam epitaxy Ⅲ-V semiconductor GaAs on Si hetero-epitaxy Si based integration 
人工晶体学报
2022, 51(11): 1815
谢景龙 1,2,*袁国文 1,3廖俊杰 1,2潘睿 1,2[ ... ]芦红 1,2,4
作者单位
摘要
1 固体微结构物理国家重点实验室, 南京 210093
2 南京大学现代工程与应用科学学院, 南京 210023
3 南京大学物理学院, 南京 210093
4 江苏省功能材料设计原理与应用技术重点实验室, 南京 210023
远程外延能够突破传统外延中晶格匹配、热匹配等限制, 近年来得到了广泛的关注。Ⅲ-Ⅴ族和Ⅲ-氮化合物半导体已经成功在石墨烯上远程外延生长, 但Ⅳ族半导体的远程外延很少被报道。本文首次借助于分子束外延技术在石墨烯上远程外延制备了半导体Ge纳米柱, 研究了其生长特性及剥离转移。结果表明: 远程外延生长的Ge纳米柱为[111]c晶向, 集中分布在石墨烯的褶皱以及衬底Cu-Ni原子台阶处; 随着生长温度的提高, Ge纳米柱的高度和密度逐渐下降, 但直径差别不大, 约为55~65 nm; 此外, 自组织生长的Ge纳米棒显示无应变的生长状态; 引入少量Sn形成GeSn纳米柱, 能够显著提升Ge纳米柱的面密度。同时, 生长的Ge纳米柱可实现剥离, 有望实现异质集成, 应用于先进光电子器件等领域。
石墨烯 远程外延 分子束外延 锗纳米柱 硅基集成 半导体 graphene remote epitaxy molecular beam epitaxy germanium nanorod Si based integration semiconductor 
人工晶体学报
2022, 51(9-10): 1769
作者单位
摘要
1 上海工程技术大学, 上海 201000
2 清华大学, 北京 100000
无人机在航姿模式下飞行时, 姿态角误差波动较大, 根据磁力计、加速度计和陀螺仪的互补性特点, 提出一种自适应无迹卡尔曼滤波(AUKF)算法对MEMS传感器数据进行优化求解: 以姿态四元数和陀螺漂移为状态量, 加速度计和磁力计测量值为观测量, 采用梯度下降法优化无迹卡尔曼滤波的关键参数, 即过程噪声协方差, 以提高四旋翼无人机姿态解算精度。对实际飞行数据的分析表明: 分别与常规卡尔曼滤波和传统无迹卡尔曼滤波算法相比, 该方法精度最高, 可确保小型无人机在各种情况下飞行的稳定性。
无人机 无迹卡尔曼滤波 姿态估计 数据融合 UAV Unscented Kalman Filter (UKF) attitude estimation data fusion 
电光与控制
2022, 29(7): 126
作者单位
摘要
1 上海工程技术大学, 上海 201000
2 清华大学, 北京 100000
火灾发生的前期往往伴随有不同量的烟雾, 故烟雾的高精敏感检测对预防火灾蔓延具有重要作用。针对烟雾检测提出了基于光流估计与目标检测的SmokeNet算法, 该算法首先对输入图像的色彩空间进行转换, 然后使用光流估计算法LiteFlowNet对烟雾运动进行估计, 并使用目标检测算法YOLOv4剔除运动物体干扰, 最后通过降噪处理, 得到图像中烟雾区域的大小、形状及运动轨迹, 即可对烟雾进行评估。在室内烟雾评估实验中, 该算法获得了93.53%的检测准确率。
烟雾检测 光流 目标检测 smoke detection optical flow target detection SmokeNet SmokeNet 
电光与控制
2022, 29(7): 108

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