云南大学材料与能源学院, 云南 昆明 650091
全无机钙钛矿量子点CsPbX3(QDs)(X=Cl、 Br、 I)具有可覆盖整个可见光区(400～700 nm)的发射, 单一发光峰较窄, 量子效率较高, 其发射波长和带隙可通过调节CsPbX3中卤素原子X来实现调控。 因CsPbX3优异的光学特性而被广泛应用于显示领域, 然而其稳定性较差等问题阻碍其进一步的应用。 金属有机框架(MOFs)是一种多孔性的框架结构, 因其独特的多孔结构, 永久的孔隙率而作为一种基质载体来提高材料的稳定性。 MOFs将QDs限制在主体内部不仅可以保护它们免受外部环境的刺激, 使它们彼此隔离而不团聚, 而且还可以实现各种新的特性和应用。 将QDs限制在MOFs中所得的复合材料(CsPbX3 QDs@MOFs)具有比CsPbX3 QDs更优异的光学特性以及对周围环境更好的稳定性, 复合材料(CsPbX3 QDs@MOFs)在光电器件, 传感器以及加密与防伪领域有着广泛的应用。 该综述首先介绍了CsPbX3 QDs相关结构、 制备、 光学性能和应用, 以及现存问题。 例如在毒性、 稳定性、 阴离子交换等方面及相应解决方法; 其次介绍了MOFs结构、 制备、 特性及应用等相关内容; 并对介绍复合材料CsPbX3 QDs@MOFs的制备、 光学特性、 应用, 例如在白光二极管(WLEDs)、 防伪和加密、 用作催化剂、 远程型白光发射器件中的应用, 并实现了宽色域应用, 验证了这些新型发光复合材料在背光显示应用中具有很大的应用前景。 对复合材料CsPbX3 QDs@MOFs现阶段存在一些问题和需要改进方面提出一些见解, 对下一步进行复合材料方向提供一些思路并对研究前景进行了展望。
全无机钙钛矿量子点 金属有机框架 发光特性 应用 All-inorganic chalcogenide quantum dots Metal-organic frameworks Luminescence properties Applications 光谱学与光谱分析
2023, 43(11): 3321
Author Affiliations
Abstract
1 Institute for Quantum Information & State Key Laboratory of High Performance Computing, College of Computer Science and Technology, National University of Defense Technology, Changsha 410073, China
2 National Innovation Institute of Defense Technology, Academy of Military Sciences PLA China, Beijing 100071, China
3 Beijing Institute for Advanced Study, National University of Defense Technology, Beijing 100000, China
4 Institute for Quantum Science and Technology, College of Science, National University of Defense Technology, Changsha 410073, China
An adaptive microwave photonic angle-of-arrival (AOA) estimation approach based on a convolutional neural network with a bidirectional gated recurrent unit (BiGRU-CNN) is proposed and demonstrated. Compared with the previously reported AOA estimation methods based on phase-to-power mapping, the proposed method is unnecessary to know the frequency of the signal under test (SUT) in advance. The envelope voltage correlation matrix is obtained from dual-drive Mach–Zehnder modulator (N-DDMZM, N > 2) optical interferometer arrays first, and then AOA estimations are performed on different frequency signals with the aid of BiGRU-CNN. A three-DDMZM-based experiment is carried out to assess the estimation performance of microwave signals at three different frequencies, and the mean absolute error is only 0.1545°.
microwave photonics angle-of-arrival deep learning adaptive algorithm Chinese Optics Letters
2023, 21(9): 090001
大气与环境光学学报
2023, 18(2): 168
哈尔滨工业大学物理学院，黑龙江 哈尔滨 150001
提出一种基于单光子阵列相机的激光测速方法，该方法可以在单光子量级的回波强度下，同时实现对目标横向速度和径向速度的测量。搭建了一套室内阵列测速激光雷达系统，验证了阵列时间相关单光子计数技术对运动目标进行横向和径向测速的可行性。通过信号预处理方法从空间和时间两个维度滤除背景噪声，利用质心检测和峰值检测确定目标的时变三维空间坐标，利用最小二乘法进行数据的线性拟合获得目标的横向和径向速度值。结果表明，帧积累数与最佳的测速性能有关。该方法可以在微弱的光照环境下实现对远距离运动目标的速度测量，未来还有望实现目标速度图像的获取，为远距离复杂运动目标的识别提供技术支撑。
成像系统 激光测速 时间相关单光子计数技术 单光子阵列相机 帧积累 激光与光电子学进展
2023, 60(8): 0811023
哈尔滨工业大学 物理学院，黑龙江 哈尔滨 150001
激光雷达是一种能够快速获取目标三维信息的光学传感器，凭借精确定位与高效识别能力，其在**侦察、无人驾驶、空间交会对接等领域发挥着越来越重要的作用。然而在浓雾、烟尘、海水等复杂的气候或环境下，传输介质对光场的强烈散射作用会造成传统激光雷达接收信号的严重退化，致使其性能迅速降低，甚至根本无法正常使用。针对该类环境下接收信号的退化特性，首先建立了Monte Carlo的Mie散射瞬态光场传输模型，接着通过计算机模拟仿真了传输光场的时域分布规律，针对该规律研究了时域信号去散射效应的滤波算法，最后在实验室搭建了基于时间相关单光子计数的穿透成像激光雷达系统，开展了雾气模拟环境下的成像实验，结果验证了该穿透成像激光雷达系统的处理方法对目标图像重构质量的提高具有较好的效果。该研究为激光雷达在复杂散射环境中的进一步应用提供了基础。
激光雷达 穿透成像 Mie散射 TCSPC LIDAR penetrating imaging Mie scattering TCSPC 红外与激光工程
2022, 51(8): 20220404
1 哈尔滨工业大学 物理学院，黑龙江 哈尔滨 150001
2 天津津航技术物理研究所，天津 300308
传统的激光雷达通常采用多普勒效应获得目标的径向速度，但是当回波信号低到单光子水平时就难以实现这种功能。文中探索利用时间相关单光子计数（TCSPC）技术实现测速的方法。搭建了一套高重频、高精度的TCSPC测速系统并开展了实验研究。结果表明，在一定的测速时长下测速误差与单次测距光子计数直接相关，在文中实验条件下单次测距光子计数在1000~5000个时测速误差达到最优。该方法未来有望代替多普勒测速方法，实现对远距离高速运动目标的测速。
激光雷达 TCSPC技术 测速 lidar TCSPC technology velocity measurement 红外与激光工程
2022, 51(10): 20220565
中国工程物理研究院电子工程研究所, 四川绵阳 621999
抗辐射的微机电系统(MEMS)加速度计在航天飞行器和核工业中有着广泛应用。当前的研究主要集中在 MEMS测控电路的抗辐射加固技术上, 对 MEMS微敏感结构的辐照退化机理还缺乏深入的认识。由于 MEMS微敏感结构和测试电路必须工作在一起, 目前研究的难点在于如何准确地辨别出 MEMS敏感结构在整表中所贡献的辐照退化量占比, 并基于微纳测量的方法辨析出其辐照退化机理。针对该问题, 本文首先开发出了一种针对 MEMS器件分部件的辐照退化测量技术, 成功提取出 MEMS敏感结构所产生的辐照退化量；然后采用专门制备的对照 MEMS芯片和电学测试的方法来对其退化机理进行研究。测量结果发现: MEMS敏感结构的辐照退化并不来自于寄生电容层的充电效应或各类电阻参数变化效应, 而主要来自于界面薄氧化层的充电效应。这些界面层俘获的电荷会对 MEMS可动质量块产生一个附加的静电力从而导致 MEMS加速度计的输出漂移。综上, 本文基于微纳测量的手段明确推断出了 MEMS敏感结构在电离辐照条件下的退化机理, 为后续的 MEMS器件抗辐射加固改进提供了重要的技术方向指导。
微机电系统(MEMS) 电容式加速度计 电离辐照退化 微敏感结构 Micro Electro Mechanical Systems capacitive accelerometer ionizing radiation degradation micro-sensing part 太赫兹科学与电子信息学报
2022, 20(10): 1101
1 武汉理工大学信息工程学院, 宽带无线通信与传感器网络湖北省重点实验室, 湖北 武汉 430070
2 华中农业大学园艺林学学院, 园艺植物生物学教育部重点实验室, 湖北 武汉 430070
嫁接的目的是为了提高植物抗土传病害和非生物逆境的能力。 甜瓜嫁接愈合状态的早检测是当前育苗厂工业化发展的重要需求。 在标准正态变量变换-Savitzky-Golay平滑-二阶导数(SNV-SG-SD)预处理基础上提出了融合嫁接差异信息的竞争性自适应重加权算法-连续投影法(DIS-CARS-SPA)特征提取算法, 并建立了基于网格寻优径向基核函数支持向量机(GS-RBF-SVM)分类模型, 实现了基于高光谱成像的甜瓜嫁接愈合状态早期分类检测。 首先采集以南瓜为砧木, 甜瓜为接穗的嫁接成活苗和非成活苗愈合期1~7 d内的高光谱图像, 分别采用9种光谱预处理方法, 2种特征提取算法和5种优化算法4种核函数支持向量机(SVM)分类模型进行分析。 结果显示, SNV-SG-SD光谱预处理、 DIS-CARS-SPA特征提取和GS-RBF-SVM分类模型效果最好。 利用该模型进一步分析, 在同一天不同类型二分类中, 愈合期1~7 d内任何一天的分类准确率均能达到99%以上; 在不同天嫁接成活苗二分类中可达 90.17%以上; 在不同天嫁接非成活苗二分类中可达97.03%以上; 在不同天不同类型十四分类中可达到96.85%, 比未融合嫁接差异信息的CARS-SPA特征提取方法准确率提高了0.59%, 比只预处理未特征提取方法提高了3.37%。 结果表明, 所提出的方法不仅能实现同一天不同类型二分类, 还能实现不同天同一类型的二分类, 不同天不同类型的多分类。 在实际应用中, 可将分类时间点提前到嫁接后第1天(肉眼观察第3~4天, 机器视觉技术第1~2天), 同时第3天均是嫁接成活苗和非成活苗的差异突变天数, 嫁接成活苗状态可分为弱—中—强三个阶段, 非成活苗状态可分为弱—更弱两个阶段, 该结论能为甜瓜嫁接苗生产提供有效指导, 具有一定的理论和实践价值。
高光谱成像 甜瓜嫁接 光谱预处理 特征提取 分类识别模型 Hyperspectral imaging Melon grafting Data preprocessing Feature extraction Classification and recognition model 光谱学与光谱分析
2022, 42(7): 2218
