长春理工大学物理学院高功率半导体激光国家重点实验室，吉林 长春 130022
硒化铅胶体量子点（PbSe QDs）因其具有显著的多激子效应、大的激子波尔半径、宽的波长调控范围以及高的荧光量子产率等优异性能，在室温红外光电子器件领域有巨大的应用前景。然而，通过溶液法合成的PbSe QDs存在发光稳定性差和发光效率低等问题，进一步限制了它的发展，这是由量子点的表面易被氧化与载流子传输性能不佳所导致的。因此，本文围绕PbSe QDs的表面修饰工程对其迁移率、陷阱态、能级移动、发光效率以及稳定性改性方面的影响进行了系统论述，并总结了表面修饰工程在PbSe QDs太阳能电池、发光二极管和光电探测器等领域的应用现状，最后对该工程在光电子器件实际应用中存在的问题以及未来研究重点进行了展望。
光学器件 硒化铅胶体量子点 配体 光致发光 稳定性 光电子器件 激光与光电子学进展
2023, 60(15): 1500004
中国农业大学工学院, 农业部土壤-机器-植物系统技术重点实验室, 北京 100083
针对传统玉米品种抗倒性鉴别方法费时费力、 时效滞后的问题, 采用高光谱成像数据结合机器学习方法对9叶期的玉米品种抗倒性进行鉴别, 并给出适于进行玉米品种抗倒性鉴别的种植密度和建模方法。 试验设置了5 000, 7 000和9 000株·亩-13个种植密度和6个典型的抗倒/不抗倒玉米品种, 采集9叶期玉米顶叶的高光谱图像, 使用目标区域分割的方式自动进行光谱图像反射率校正和目标光谱曲线提取。 对采集的样本数据使用Kennard Stone算法划分样本训练集和测试集, 用主成分分析法(PCA)和连续投影算法(SPA)提取光谱特征, 建立了基于高斯核函数的支持向量机(SVM)模型并进行参数训练和优化。 通过对不同种植密度下各特征提取方法的效果和各模型训练效果及其预测结果的对比, 找到进行玉米抗倒性鉴别的最佳种植密度和建模方法。 试验结果表明: 在各种植密度下PCA方法对光谱特征的降维效果最为显著, 而SPA算法选择的特征波长分布比较均匀、 抗倒性分类特征比较明显; 种植密度的增加对于玉米品种抗倒性的鉴别是有益的, 在种植密度为7 000株·亩-1时, 使用SPA-SVM方法建立的模型训练效果和预测结果最佳, 此时模型对训练集数据的10折交叉验证正确率为97.40%, 对测试集数据的预测正确率为98.33%。
玉米抗倒 高光谱成像 主成分分析 连续投影 支持向量机 Maize lodging resistance Hyperspectral imaging PCA SPA SVM 光谱学与光谱分析
2022, 42(4): 1229
土壤有机质(SOM)是影响播量的土壤关键参数, 根据SOM信息对播量进行实时调控, 投入最优化的种子量, 充分利用地力资源挖掘产量潜力, 节约良种, 实现种植收益最大化, 是目前播种领域最前沿的研究方向。 以玉米主产区之一的华北平原为研究区域, 对该区域砂壤潮土进行了可见-近红外(300~2 500 nm)光谱采集。 采用蒙特卡罗交叉验证剔除了异常样本, 结合Savitzky-Golay卷积平滑法对光谱数据进行平滑去噪处理。 分别通过竞争性自适应重加权算法(CARS)、 连续投影算法(SPA)、 竞争性自适应重加权-连续投影(CARS-SPA)、 无信息变量消除(UVE)及变量组合集群分析法(VCPA)等波长筛选方法提取有效变量, 并结合偏最小二乘回归(PLSR)分别建立了全波长和特征波长的SOM含量预测模型。 结果表明, 不同方法筛选的波长数目及波长位置存在显著差异, CARS和SPA算法选择的光谱特征在整个光谱范围都有分布, UVE和VCPA筛选的波段较为集中, 且基于CARS-SPA方法可以进一步优选特征变量, 其特征波长仅为全波长数量的15%。 通过对比不同模型的建模及预测效果, 除UVE和VCPA算法外, 其余算法构建的模型均能实现SOM含量的有效预测, 其RPD值均大于2.0。 基于CARS-SPA构建的PLSR模型效果最好, 其和RPD分别0.901和3.188, 均高于其他方法, 不仅降低了无效信息对预测效果的干扰, 且模型的运算效率得到了明显的提高, 可以很好地实现该地区SOM含量的可靠预测。 该研究可以为SOM含量快速预测及仪器设计提供方法参考。
土壤有机质 播种 可见-近红外 砂壤潮土 竞争性自适应重加权-连续投影算法 Soil organic matter Seeding Visible-near infrared Sandy fluvo-aquic soil CARS-SPA 光谱学与光谱分析
2022, 42(9): 2924
1 山西大学， 物理电子工程学院山西 太原 030006
2 山西大学， 极端光学协同创新中心山西 太原 30006
本文研究了一个循环四能级原子系统中的增益相位光栅效应，基于微扰理论，用密度矩阵方法计算了稳态条件下信号场的极化率，分析了影响信号场衍射效率的相关因素。结果表明，在循环四能级原子介质中，合适的抽运场、调制场和耦合场共同作用，使得信号场产生增益。当光场失谐较小时，利用抽运场、调制场和耦合场可以调控信号场的振幅和相位，使信号场的能量放大，并将能量从零阶衍射方向转移到高阶衍射方向。当抽运场拉比频率约为1.67γ时，一阶衍射效率急剧增加，说明在调控过程中有阈值产生。该光栅在全光开关、全光调制、全光逻辑门等新型光子器件中具有重要的应用。
量子光学 循环四能级原子介质 增益相位光栅
蚌埠学院机械与车辆工程学院，安徽 蚌埠 233030
为了解工艺参数、形状参数对激光选区熔化制件成形精度的影响规律，针对高度方向的尺寸误差、圆弧表面的形状误差建立数学模型。利用316L粉末在200 μm度层厚的基础上进行激光选区熔化正交试验，选择激光填充功率、激光轮廓功率、扫描速度、形状参数、扫描间距五个因素四个水平进行试验。试验结果表明：影响表面粗糙度的因素为激光功率，功率增大，粗糙度值下降；影响轮廓度误差的因素为形状参数和填充激光功率。圆弧形状存在最差圆心角度，激光功率增大，轮廓度误差增大；影响高度方向尺寸误差的因素主要为零件本身结构，加工工艺对尺寸误差影响不显著。该研究为激光选区熔化316制件精度分析提供了一定的理论和试验依据。
激光选区熔化 数学模型 正交试验 粗糙度 轮廓度 尺寸误差 laser selective melting mathematical model orthogonal experiment roughness profile dimension error
蚌埠学院机械与车辆工程学院，安徽 蚌埠 233000
针对高含量陶瓷相的熔覆层容易出现裂纹的问题，研究了不同工艺参数下Ni45+20% Cr3C2熔覆层的成形特性，为调节工艺参数制备出高含量陶瓷相的无裂纹熔覆层提供相应的理论指导。研究结果表明：随着激光电流的增加，稀释率、熔高及熔宽均增大，熔宽的增加值大于熔高的增加值，熔覆层的组织比较粗大，晶距较大，晶粒生长方式由细小的树枝晶向胞状树枝晶转变；在优化的工艺参数下（电流150 A，扫描速度200 mm/min，搭接率60%），熔覆层的稀率为25.3%，多道熔覆层的硬度值略低于单道熔覆层，但性能相对均匀稳定。对于高含量陶瓷相的熔覆层，适当放宽对稀释率的控制范围，通过调节工艺参数，可以获得无裂纹、成形质量较好的熔覆层。
激光熔覆 Cr3C2/Ni涂层 工艺参数 成形质量 laser cladding Cr3C2/Ni coating process parameter molding quality
1 山西大学物理电子工程学院, 山西 太原 030006
2 山西大学极端光学协同创新中心, 山西 太原 030006
研究了一种N型四能级原子结构中的近共振增益光栅(NRGG)效应。结果表明,当耦合场的失谐值为0,探测场和调制场的失谐值接近于0时,利用调制场和耦合场可以调控探测场的增益和相位,使得探测场的能量和高阶衍射效率都得到显著提高。在这个过程中,调制场强度存在阈值。获得了具有增益高、衍射能力强和阈值可控的光栅,该光栅在全光开关、全光逻辑门和全光调制等应用中将会发挥较大的作用。
量子光学 电磁感应光栅 光增益 衍射效率
西南科技大学生命科学与工程学院, 绵阳 621010
热休克蛋白(HSP)是一类广泛存在于各类生物中的具有分子伴侣功能的蛋白质。近年来研究发现HSP与机体许多功能如免疫、凋亡、衰老等密切相关。柞蚕(Antheraea pernyi)小热休克蛋白20.1(Aphsp20.1)基因的开放读码框长度为534 bp, 编码178个氨基酸。序列比对结果表明, 柞蚕小热休克蛋白20.1属于HSP20家族。组织定量显示这Aphsp20.1在中肠和脂肪体分布较高。此外用大肠杆菌Escherichia coli及Micrococcus luteus病原微生物注射入5龄3天柞蚕幼虫后, 发现Aphsp20.1的基因表达菌明显上调。另外体外抑菌试验结果发现纯化后的蛋白也具有一定的抑菌作用。该研究表明ApHSP20.1在柞蚕的免疫功能中具有重要作用, 该研究不仅为我们进一步了解更加复杂的高等生物天然免疫反应提供一些相关的研究线索; 而且对柞蚕天然免疫的研究有利于更好地理解昆虫自身的免疫系统, 为保护益虫防治害虫提供重要依据。
柞蚕 小热休克蛋白20.1 基因表达 免疫 Antheraea pernyi heat shock protein 20.1 transcript immunity
LC配向的均一性在LCD中是必不可少的, 光配向制程是通过施加紫外偏振光照射在IPS（In-Plane Switch）LCD中形成液晶配向沟槽的一种技术, 然而紫外光照射的同时会损伤TFT器件, 使非晶硅层产生光生载流子, 电子发生迁移, 导致TFT漏电流从而影响图像品质, 产生横纹色差。在低频时, 栅极开关时间延长, 相邻扫描线之间容易发生混充电现象, 部分充电截止的像素重新充电, 从而使横纹色差变严重。本文从制程和电性调整方面对低频横纹色差进行了研究, 结果表明: （1）紫外光照射后进行烘烤, 可以有效降低漏电流, 高温度（240 ℃）+长时间（4 200 s）改善低频横纹色差效果佳（比例: 0.00%）; （2）延长Out Enable（4.8 μs）+降低Vgh（18 V）+提高GOA（Gate On Array）电路中电压VSS_Q（-7.5 V）, 改善低频横纹色差效果佳（比例: 0.00%）。
光配向 低频横纹色差 漏电流 photo-alignment low frequency striped Mura leakage current
采用光配向技术使PI获得配向能力并制得IPS型LCD, 通过AOI光学自动检测设备以及DMS光学测量系统对在不同PI固烤时间和UV曝光能量下获得样品的预倾角、对比度及穿透率进行了量测, 并研究了各条件下样品的残影(Image Sticking)性能。结果显示: 在900~2 700 s, 400~600 mJ/cm2范围内, 固烤时间和曝光能量对LCD光学性能影响较小, 但对残影性能影响较大, IS随曝光量增大有恶化的趋势, 且该趋势在高亚胺化程度下趋于平缓; 调整固烤时间及曝光能量可以获得较佳的残影性能, 固烤时间1 800 s, 曝光能量400~500 mJ/cm2条件的LCD残影性能较佳。
光配向 固烤时间 UV曝光能量 光学性能 残影 photo-alignment post-bake time UV dosage optical performance image sticking
