1 郑州大学信息工程学院电子材料与系统国际联合研究中心，河南 郑州 450001
2 郑州大学传感器研究院，河南 郑州 450001
3 郑州唯独电子科技有限公司，河南 郑州 450001
4 郑州大学产业技术研究院有限公司，河南 郑州 450001
本文提出利用双凹波导层来改善深紫外（DUV）激光二极管（LDs）的辐射复合特性。利用Crosslight软件对四种不同的波导层结构进行了仿真研究。结果表明，双凹下波导层的引入提高了空穴的有效势垒高度，有效地抑制了空穴从多量子阱（MQW）区的泄漏，增加了MQW区载流子的浓度。优化后的结构辐射复合率显著提升，具有更好的P-I特性和光学约束因子，为提高DUV LDs的性能提供了一个有效的解决方案。
激光器与激光光学 深紫外激光二极管 AlGaN 上波导层 下波导层 辐射复合速率 激光与光电子学进展
2023, 60(15): 1514007
1 长安大学 道路施工技术与装备教育部重点实验室, 陕西 西安 710064
2 中国铁建重工集团股份有限公司, 湖南 长沙 410000
3 南京信息工程大学 计算机与软件学院, 江苏 南京 210044
三维重建技术是机器视觉中最热门的研究方向之一，在无人驾驶和数字化加工与生产等领域得到了广泛的应用。传统的三维重建方法包括深度相机和多线激光扫描仪，但是通过深度相机获得的点云存在着信息不完整和不精确的问题，而多线激光扫描仪成本高，阻碍了该项技术的应用和研究。为解决上述问题，提出了一种基于转动式二维激光扫描仪的三维重建方法。首先，用步进电机带动二维激光扫描仪旋转运动来获取三维点云数据。然后，用多传感器融合的方法对激光扫描仪的位置进行标定，采用坐标系变换完成点云数据的匹配。最后，对采集得到的点云数据进行了滤波和精简处理。实验结果表明：相较于深度相机/IMU数据融合的重建方法，平均误差降低了0.93 mm，为4.24 mm；精度达到了毫米级别，误差率也控制在了2%以内；整套设备的成本相较于多线激光扫描仪大大降低。本文方法基本满足保留物体的外形特征、高精度和成本低的要求。
二维激光扫描仪 坐标系变换 多传感器融合 三维重建 2D laser scanner coordinate system transformation multi-sensor fusion three-dimensional reconstruction
1 郑州大学信息工程学院电子材料与系统国际联合研究 中心, 河南 郑州 450001
2 郑州唯独电子科技有限公司, 河南 郑州 450001
3 郑州大学产业技术研究院有限公司, 河南 郑州 450001
为有效降低深紫外激光二极管 (DUV-LD) 在有源区的电子泄露, 提出了一种阱式阶梯电子阻挡层 (EBL) 结构。利用 Crosslight 软件对矩形、阶梯形和阱式阶梯形三种不同的结构分别进行了仿真研究, 详细对比分析了三种结构器件的能带图、辐射复合率、电子空穴浓度、P－I 以及 V－I 特性等, 结果表明阱式阶梯 EBL 对电子的泄露抑制效果最好, 从而使得器件的光学和电学性能得到优化。
激光技术 深紫外激光二极管 阱式阶梯电子阻挡层 电子泄露 laser techniques deep ultraviolet laser diode AlGaN AlGaN well-type ladder electron barrier electron leakage
1 郑州大学信息工程学院电子材料与系统国际联合研究中心，河南 郑州 450001
2 郑州唯独电子科技有限公司，河南 郑州 450001
3 郑州大学产业技术研究院有限公司，河南 郑州 450001
为改善深紫外激光二极管（DUV-LD）有源区内空穴注入效率低的问题，在传统DUV-LD结构基础上引入空穴存储层（HRL），并将HRL改为Al摩尔分数从n区到p区递减的五阶梯HRL。用Crosslight公司的Lastip软件对该HRL进行数值研究，结果表明，该结构可以获得更高的载流子辐射复合速率和更低的阈值电流。当五阶梯Al摩尔分数递减的HRL位于DUV-LD最后一层量子势垒和上波导层之间时，电子泄漏最小，器件性能得到明显改善。
激光光学 深紫外激光二极管 空穴存储层 空穴注入效率 电子泄漏 激光与光电子学进展
2022, 59(23): 2314004
中国气象局乌鲁木齐沙漠气象研究所, 新疆 乌鲁木齐 830002
新疆天山北坡山地草甸是天山山区草地生产力最高的草地类型, 草地退化情况较为严重。 对草地植被进行分类与识别, 监测草地生态系统本底状况, 可以快速、 准确、 有效的评价草地退化动态与程度, 是进行生态重建的关键。 为了探索适合草地植被的分类方法, 选择天山北坡中段山地草甸植被作为研究对象, 利用高光谱成像光谱仪(SOC710VP)获取了典型植被多季相(4个关键生育期)的原始反射光谱数据, 通过多项式卷积平滑(S-G)及最小噪声分离(MNF)变换对光谱数据进行平滑去噪及降维处理, 分别采用支持向量机(SVM)、 BP人工神经网络(BP-ANN)及波谱角填图(SAM)三种方法建立分类模型, 并对分类结果进行了对比分析。 结果表明: 使用S-G滤波及MNF变换预处理方法可以有效的对草地植被高光谱数据进行降维除噪, 获得较平滑的光谱曲线, 减少了数据的冗余程度并缩短了分类时间。 不同季相山地草甸植被的“绿峰”、 “红谷”及“红边”等参数差异较大, 在植被生长旺盛期(4月—5月)的光谱曲线特征比黄枯期的光谱曲线特征更容易区分, 这个时期分类精度较高。 SVM分类模型在返青期(4月)和分蘖(枝)期(5月)总体分类精度均超过了90%, Kappa系数也超过了0.9; 利用SVM方法进行分类时, 在植物生长旺盛期(4月—5月)Polynomial核函数分类精度较高, 植物成熟期(6月—9月)径向基核(RBF)函数分类精度较高。 BP-ANN在分蘖(枝)期分类精度较高, 总体分类精度为91.07%, Kappa系数为0.89, 其他时期分类效果一般, 虽然在MNF变换降维后能极大的缩短数据处理时间, 但分类时间还是较SVM时间要长。 SAM分类速度最快, 但在各生育期的分类精度都较低, 最高值为分蘖(枝)期的总体分类精度77.80%, Kappa系数为0.73。 因此, 利用Polynomial核函数的SVM分类模型适合对山地草甸植被进行分类识别, 分类结果类别完整, 准确度高, 误分、 错分现象相对较少, 相比BP-ANN及SAM等高光谱数据分类方法具有较大的优势。
高光谱数据 多季相 山地草甸 分类识别 Hyperspectral data Multi-seasonal Mountain meadow Classification and recognition 光谱学与光谱分析
2022, 42(6): 1939
1 重庆城市职业学院信息与智能工程学院，重庆 402160
2 电子科技大学计算机科学与工程学院，四川成都 611731
为了改善哈希算法对旋转等内容修改的鲁棒性，设计了径向 Tchebichef矩耦合颜色矢量角度的鲁棒图像哈希算法。引入 2D离散小波变换(DWT)，对图像的颜色矢量角度实施分解，获取对应的 4个子带，将其低频系数作为结构特征。采用径向 Tchebichef矩计算预处理图像的 Tchebichef矩，提取全局特征。通过组合这 2种特征，以形成中间哈希序列。设计加密函数，对中间哈希完成加密，得到目标哈希序列。计算初始目标与待识别图像的哈希序列之间的 l2范数距离，并将其与预设阈值作比较，完成图像内容的真伪判别。测试数据表明:相对于已有的哈希算法而言，所提算法具备更高的鲁棒性，可以对旋转、颜色与缩放等内容修改做出准确识别。
图像哈希 径向 Tchebichef矩 颜色矢量角度 全变分 离散小波变换 非线性复合混沌系统 范数距离 image Hash radial Tchebichef moment Color Vector Angle total variation discrete wavelet transform nonlinear composite chaotic system norm distance 太赫兹科学与电子信息学报
2022, 20(7): 722
1 郑州大学电气与信息工程学院电子材料与系统国际联合研究中心, 河南 郑州 450001
2 郑州唯独电子科技有限公司, 河南 郑州 450001
3 郑州大学产业技术研究院有限公司, 河南 郑州 450001
为有效降低深紫外激光二极管 (DUV-LD) 在 n 型区的空穴泄露, 优化其工作性能, 提出了一种新颖的 M 形空穴阻挡层 (HBL) 结构。使用 Crosslight 软件对矩形、N 形和 M 形三种空穴阻挡层结构进行仿真研究和对比, 发现 M 形空穴阻挡层结构能够更有效地降低 n 型区的空穴泄露, 增加量子阱内的辐射复合率, 同时降低激光二极管的阈值电压与阈值电流, 提升激光二极管的电光转换效率与输出功率, 表明 M 形空穴阻挡层结构能够有效降低 DUV-LD 在 n 型区的空穴泄露并优化其工作性能。
激光技术 深紫外激光二极管 M 形空穴阻挡层 空穴泄露 laser techniques deep ultraviolet laser diode AlGaN AlGaN M-shaped hole blocking layer hole leakage
昆明理工大学信息工程与自动化学院，云南 昆明 650500
在语种识别系统中，静音段干扰、话音分贝范围不一致均会导致语种识别性能下降。此外，利用语谱图进行语种识别的算法由于无法有效展现其低频部分的信息，也会导致语种识别性能无法提升。为此，提出了一种基于联合端点检测和动态范围控制的语种识别方法。首先提取语音梅尔倒谱系数的第一维系数，随后使用中值滤波对特征参数进行平滑处理并进行端点检测以去除语音中静音段干扰，其次使用动态范围控制来调整不同语音的分贝值范围，最后将log刻度语谱图输入到卷积神经网络中进行分类。实验结果表明，在ResNeSt网络中，在VoxForge公共语料库下，所提算法相比传统的基于语谱图的语种识别算法性能提升了7.16个百分点。此外，在相同实验设置下，log刻度语谱图的识别性能也优于其他主流特征，充分验证了所提算法和特征的有效性与优越性。
傅里叶光学与信号处理 语种识别 端点检测 动态范围控制 语谱图 卷积神经网络 激光与光电子学进展
2022, 59(13): 1307001
1 青岛大学杂化材料研究院, 国家杂化材料技术国际联合研究中心, 国际杂化材料科技国家合作基地, 山东 青岛 266071
2 Department of Chemical and Biological Engineering, Colorado State University, Fort Collins, Colorado 80523, USA
半导体纳米晶体(NCs)具有良好的光稳定性, 广泛的发射持久性和高消光系数, 在过去几年被广泛研究报道, 其中, 硒化镉半导体纳米晶体(CdSe NCs)被广泛用于电子照明、 太阳能发电、 光电传感等领域。 然而CdSe NCs的电学、 热力学和光物理性质具有较强的尺寸依赖性, 在传统的制备方法及应用中容易出现晶体表面缺陷和悬空键以及较为严重的生物毒性和环境毒性。 为了实现量子点在各个领域的应用, 必须严格控制CdSe NCs的发光波长, 尺寸分布以及荧光性能。 本研究通过高温热注射法合成了单分散的胶体发光CdSe NCs, 使用表面配体对CdSe NCs进行修饰, 研究了不同烷基链长度的配体对CdSe NCs尺寸分布和荧光性能的影响, 并通过改变溶剂配比制备了纺丝溶液, 将其与聚乙烯吡咯烷酮(PVP)进行杂化, 制备了PVP/CdSe QDs荧光杂化纤维。 结果表明, 与传统CdSe NCs相比, 经表面配体的修饰的CdSe NCs在有机溶液中因分子间吸附的降低在溶液中有良好的稳定性, 具有可调节的溶解度, 弥补了缺陷和悬空键造成的荧光性能下降。 在CdSe晶体结构的形成过程中, 表面配体也有着显著的调控作用。 并且更为重要的是, 该研究将表面配体修饰与杂化相结合, 改善了表面配体的附着, 在杂化材料的制备过程中避免了硒化镉纳米晶体与高分子基体直接接触, 为荧光团提供了良好的发光微环境, 保证了CdSe NCs的荧光性能, 使杂化纤维具有良好而稳定的荧光性能。 同时, PVP的引入使CdSe NCs的生物毒性和环境毒性得以改善, 使材料更加环境友好且具有更好的生物相容性, 大大提升了材料的应用范围。 事实证明, PVP/CdSe QDs杂化微纤维杂化相容性和分散性良好, 具有优异的荧光性能和材料成型性, 纤维合成方式简便易行且造价低廉, 可应用于溶液处理, 光学照明, 电极材料, 和生物成像等各个领域。
硒化镉 聚乙烯吡咯烷酮 静电纺丝 荧光 CdSe Polyvinylpyrrolidone Electrospinning Fluorescence
