1 四川轻化工大学 计算机科学与工程学院，四川 宜宾 644005
2 成都理工大学 核技术与自动化工程学院，成都 610059
为进一步发展基于蒙特卡罗模拟方法的α粒子能谱探测参数优化技术，利用PyQt5设计一款调用蒙特卡罗模拟程序包Geant4进行α粒子能谱模拟研究的软件。一方面，建立了测量α粒子的钝化离子注入平面硅探测器（Passivated Implanted Planar Silicon）物理模型，根据实际α粒子测量条件对模拟的物理过程、模型材料及粒子源几何形状、成分等参数进行校正，结合PyQt5界面开发平台将粒子源参数、探测器参数修改等功能可视化。在多个探源距和不同真空压强条件下进行模拟实验，得到该模型的探测效率，并将获取的能量沉积成谱后，通过EMG-Landau响应函数模型展宽。另一方面，为验证该探测器模型的准确性，将模拟结果与实测结果的探测效率进行对比，实验结果表明，两者探测效率误差均在5%之内，且EMG-Landau响应函数模型展宽效果良好。本文研究结果验证了该Geant4模拟软件在α粒子能谱研究方面的可靠性，该软件可直观修改α粒子能谱测量条件，简化了模拟步骤，提高了模拟效率，为基于蒙特卡罗模拟方法的α粒子能谱探测参数优化技术提供了有力工具。
PyQt5 Geant4 钝化离子注入平面硅探测器 响应函数 探测效率 PyQt5 Geant4 Passivated Implanted Planar Silicon response function detection efficiency 强激光与粒子束
2023, 35(12): 126003
1 西南石油大学化学化工学院，成都 610500
2 天府永兴实验室，成都 610042
可逆质子导体陶瓷电化学电池(R-PCEC)是一种既能够将化学能转化为电能，又能将电能转化为化学能的新兴高效能源转换装置。R-PCEC在燃料电池和电解电池双重模式下的可逆操作具有高度灵活性，是能量高效转换和存储最有发展前途的方式之一。然而，对于R-PCEC而言，其在实际操作条件下，电解质电导率，阴阳极的催化活性、耐久性是制约其性能的主要因素。为了对目前国内外R-PCEC技术发展现状形成全面的认识，本文详细介绍了R-PCEC各组成部分的研发现状，包括电解质材料、氢电极和空气电极的研究进展，重点阐述了可逆电池空气电极的材料要求、电极性能和反应机理等最新进展，最后对R-PCEC的发展前景进行了分析和展望。
可再生资源 电化学储能 高温可逆电池 质子导体 空气电极 renewable resources electrochemical energy storage high-temperature reversible cells proton conductor air electrode
1 西安建筑科技大学信息与控制工程学院，陕西 西安 710055
2 西安交通大学自动化科学与工程学院，陕西 西安 710049
为解决工厂流水线上不同种类动态物品的快速精准抓取问题，提出一种两阶段动态多物品定位抓取方法。第1阶段采用所提多尺度上下文感知的单分支融合语义分割网络获取目标物品的掩码区域：首先特征提取网络采用单分支结构，在保证提取丰富的空间信息和高层语义信息的同时，减小网络参数量；随后特征融合网络通过双边引导特征融合模块增强空间信息和语义信息的表达能力；最后设计特征增强网络，通过特征辅助收敛模块嵌入浅层和深层网络中，加快网络收敛速度。第2阶段采用基于轮廓点检测的快速位姿估计策略在掩码区域预测最佳抓取点位姿。在自建数据集上的测试及流水线平台抓取实验结果表明，所提方法能实时检测和预测物品抓取点位姿，精准完成物品抓取，其分割精度、预测时间和抓取成功率均优于对比方法。
机器视觉 机器人抓取 两阶段定位抓取算法 多尺度上下文感知 特征增强 位姿估计 激光与光电子学进展
2023, 60(6): 0615005
1 盐城工学院 材料科学与工程学院, 江苏 盐城 224051
2 南京理工大学 能源与动力工程学院, 江苏 南京 210094
为了减少压电驱动器迟滞非线性, 提高微系统的定位精度, 该文设计了基于自适应逆控制的压电驱动电源。选用型号TMSF320F28335的数字信号处理(DSP)芯片, 对信号调节器、前级DC-DC的Boost升压电路和后级DC-AC的单相全桥逆变电路进行设计分析。在CCS6.0软件开发环境下进行编程, 实现了SPWM驱动信号的生成、对位移信号进行AD采样和Prandtl-Ishlinskii自适应逆模型的功能。为了验证所设计的压电驱动电源的自适应控制性能, 采用压电陶瓷驱动器开展了基于自适应逆的驱动控制实验。结果表明, 在不采用控制的条件下, 1 Hz时压电陶瓷驱动器的输出位移均方根误差(RMSE）为3.239 5 μm, 绝对值平均误差(MAE）为2.985 1 μm; 随着频率的增加, 20 Hz时RMSE、MAE的最大值分别为21.402 9 μm、19.306 2 μm。使用基于自适应逆控制的压电驱动电源, 1 Hz时RMSE为0.324 9 μm, MAE为0.265 6 μm; 20 Hz时压电陶瓷驱动器的输出位移RMSE为12.639 μm, MAE为11.956 1 μm。
压电驱动器 压电驱动电源 迟滞补偿 Prandtl-Ishlinskii模型 自适应逆 piezoelectric actuator piezoelectric drive power hysteresis compensation Prandtl-Ishlinskii model adaptive inverse
复旦大学 信息科学与工程学院， 上海 200438
GaN基microLED阵列作为新兴的光源技术，已被证明可以在光通信及显示等领域发挥重要作用。如果阵列中的microLED能够探测毗邻区域像素的发光性能，将有望形成单片集成发光探测的多功能microLED阵列，从而推进未来物联网技术中满足小型化、低功耗需求的光子集成芯片的发展。文章通过实验验证了InGaN/GaN多量子阱结构可以在不同偏压下实现发光和探测的双重功能，从而证明了microLED阵列单片集成发光和实时探测的可行性，并进一步将其应用于高稳定性可见光通信以及显示阵列坏点实时检测中，拓宽了microLED阵列集成发光探测多功能的潜在应用领域。
光子集成 显示 光通信 photonics integration microLED microLED display optical communication
Author Affiliations
Abstract
Institute for Electric Light Sources, School of Information Science and Technology, Academy of Engineering and Technology, Yiwu Research Institute, Fudan University, Shanghai 200433, China
Multicolor series connection micro-LED arrays with emission wavelengths of violet, blue, green, and yellow were fabricated, and their optoelectronic properties and communication performances were investigated. The designed series connection micro-LED array exhibited the light output power of multiple milliwatts, whereas mostly keeping a slightly reduced modulation bandwidth, thus, enabling a higher signal-to-noise ratio compared to a single pixel and showing superior performance in the field of long-distance visible light communication (VLC). The achievable data rates of 400-, 451-, 509-, and 556-nm micro-LED arrays using bit/power loading orthogonal frequency division multiplexing were 5.71, 4.86, 4.39, and 0.82 Gbps, respectively. The aggregate data rate of 15.78 Gbps was achieved for the proof-of-concept wavelength division multiplexing system under a transmission distance of 13 m, which was the best data rate-distance product performance for the LED-based VLC to the best of our knowledge. In addition, the long-distance VLC based on yellow micro-LED was also demonstrated for the first time in this paper.
Photonics Research
2022, 10(8): 1892
南京理工大学 能源与动力工程学院, 江苏 南京 210094
为了降低压电陶瓷驱动器的迟滞非线性, 提出了改进型的Maxwell-slip模型并引入自适应控制, 使压电驱动器在宽频带下有良好的迟滞补偿效果。在经典Maxwell-slip模型中, 输出力与输入位移的关系会出现迟滞现象, 表现为平行四边形, 与压电陶瓷驱动器的迟滞特性接近。由于每一单元滑块的最大静摩擦力与弹簧弹性系数成比例关系, 若弹簧系数取定值时, 每一个单元的最大静摩擦力在系统实时控制中是不变的, 因此可以采用自适应控制算法对输出信号权值进行更新, 从而更精确地补偿压电陶瓷驱动器。为了验证该模型, 搭建了悬臂梁结构压电实验平台, 运用该迟滞模型进行迟滞补偿控制, 实验结果表明, 对于Maxwell-slip模型自适应控制, 在0.1~20 Hz宽频带下的均方根误差(RMSE)和绝对平均误差(MAE)均有减小。其中, 在0.1 Hz下无前馈补偿控制的RMSE为0.037 5 μm, 而通过自适应控制可以将压电微定位平台的RMSE降低到0.012 4 μm以内。与经典模型相比, 所提出的Maxwell-slip模型自适应控制具有在宽频带内进行精密定位的优点。
压电陶瓷驱动器 Maxwell-slip模型 自适应控制 迟滞补偿 piezoelectric actuator Maxwell-slip model adaptive control hysteresis compensation
Author Affiliations
Abstract
Institute for Electric Light Sources, School of Information Science and Technology, Engineering Research Center of Advanced Lighting Technology, and Academy of Engineering and Technology, Fudan University, Shanghai 200433, China
Due to the excellent optoelectronic properties, fast response time, outstanding power efficiency and high stability, micro-LED plays an increasingly important role in the new generation of display technology compared with LCD and OLED display. This paper mainly introduces the preparation methods of the GaN-based micro-LED array, the optoelectronic characteristics, and several key technologies to achieve full-color display, such as transfer printing, color conversion by quantum dot and local strain engineering.
Journal of Semiconductors
2020, 41(4): 041606
1 苏州大学物理与光电·能源学部, 江苏 苏州 215006
2 江苏省现代光学技术重点实验室, 江苏 苏州 215006
为满足光谱仪微型化、便携化的要求，并克服基于台式电脑处理系统的光谱仪在户外使用不便的缺点，研制了一种基于Android系统的微型光谱仪。介绍了仪器研制过程中的光学、机械、电子学以及应用软件(APP)的设计。光学系统利用平场全息凹面光栅简化系统光路结构，机械结构使用3D打印技术一体化成型。选用线阵CCD（TCD1304DG）作为光电探测器，用全新的STC15系列嵌入式微控制单元(MCU)为控制核心，采用Android USB(系统通用串行总线)接口用于通信，完成了Android系统下高分辨率光谱数据采集系统的设计。编制APP用于实时处理光谱数据。运用电子快门技术，实现了Android设备对CCD积分时间的实时在线可调，满足了便携式光谱仪在不同环境下的工作要求。设计方案以Android系统作为数据处理平台，代替了传统台式电脑处理系统，体现了较好的便携性优势。
光谱学 微型光谱仪 线阵CCD 积分时间 Android USB通信 激光与光电子学进展
2016, 53(6): 063001
Author Affiliations
Abstract
1 CAS Key Laboratory of Materials for Energy Conversion, Shanghai Institute of Ceramics, Chinese Academy of Sciences, Shanghai 200050, China
2 Inorganic Materials Analysis and Testing Center, Shanghai Institute of Ceramics, Chinese Academy of Sciences, Shanghai 200050, China
Highly conducting ZnO:Al (AZO) films are normally prepared through substrate heating and post-annealing in reducing atmosphere, which is deleterious to maintain the high transparency of films and the overall so-lar cell performance. Here we fabricate AZO films through one-step sputtering at room temperature using oxygen-deficient targets prepared via double crucible method. The best-performed AZO film achieves a low resistivity of 4.4 × 10-4 . cm, a high haze factor of 35.0%, and optimizes the efficiency of Cu (In, Ga)Se2 solar cell with a high value of 14.15%. This letter demonstrates that oxygen deficiency can induce high surface texture, conductivity, and boost solar cell performance.
000.1570 Chemistry 040.5350 Photovoltaic 160.4670 Optical materials 240.0310 Thin films Chinese Optics Letters
2014, 12(9): 093101
