1 长春理工大学光电工程学院, 吉林 长春 130022
2 中国科学院纳米光子材料与器件重点实验室, 中国科学院纳米科学卓越创新中心, 国家纳米科学中心纳米加工实验室, 北京 100190
表面增强拉曼散射(SERS)是一种无损、 高灵敏、 快速检测痕量重金属离子的光谱技术。 通过调控和优化纳米结构图案和尺寸可显著增强局域表面等离子体共振(LSPR)与表面等离子体激元(SPP)的耦合以提升电磁场强度, 是获得高性能SERS芯片的重要新途径。 提出一种用于检测痕量汞离子的新型金属/介质三维周期纳米结构高性能SERS芯片。 利用新型应力分化式双层模板纳米压印方法实现了大面积高均一纳米结构SERS芯片的低成本、 批量制备。 该芯片成功用于痕量汞离子的高灵敏快速检测。 采用有限元方法对压印过程界面微区应力进行模拟, 通过调控压印模板纵向结构和横向尺寸对模板进行设计。 模拟结果表明, 纵向有台阶结构的双层模板图案区域呈现高、 低两个应力分区, 其中, 高应力区占图案~72%的面积, 其应力均匀性比单层模板提升17%; 低应力区分布在图案边缘~28%的区域, 可有效减小脱模切应力。 当模板横向尺寸从15 mm缩减至7 mm, 界面应力整体提升1~2个数量级, 将显著提高压印成功率。 使用不同横向尺寸的单、 双层模板进行压印实验结果表明, 尺寸为7 mm的压力分化式双层模板实现了大面积高均一纳米结构的高质量制备, 这与模拟结果高度一致。 在压印胶纳米结构上构筑金纳米颗粒得到金属/介质三维周期纳米结构SERS芯片。 此芯片对罗丹明6G分子的检测极限为2.08×10-12 mol·L-1, 增强因子达3×108, 检测均一性RSD为8.07%。 该芯片对汞离子的探测限浓度仅为10 ppt(5.0×10-11 mol·L-1), 浓度线性工作范围为5.0×10-11~5.0×10-5 mol·L-1, 跨度达6个数量级, 呈现良好的线性关系(R2=0.966), 在目前汞离子检测技术中具有显著优势。 提出一种通用的高灵敏快速检测痕量物质的SERS芯片设计和制备方法。 这种基于光学原理芯片“结构设计-批量制备-实际应用”的研究范式将连接芯片设计和批量制备两个关键点, 推动其实际应用。
表面增强拉曼散射(SERS) 痕量检测 纳米压印(NIL) 三维纳米结构 有限元分析 Surface enhanced Raman scattering (SERS) Design and fabrication of 3D SERS chips Finite element analysis (FEA) Nanoimprint lithography (NIL) Trace detection 光谱学与光谱分析
2021, 41(12): 3782
1 民航航空器适航审定技术重点实验室,天津 300300
2 中国民航大学适航学院, 天津 300300
AFDX端系统本地时间作为端系统本地时钟计时数据, 可用于计算发送端系统和接收端系统之间的数据帧传输时延, 从而进行传输数据帧的时间完整性验证。若端系统本地时间丢失, 则无法进行数据时间完整性的验证。在当前AFDX网络健康管理以及时间同步相关设计的基础上, 提出了一种基于时间戳列表的本地时间恢复方案。经验证, 可实现端系统本地时间的恢复, 进一步保障了AFDX网络中传输数据的时间完整性验证, 提升了传输数据的可靠性。
航空通信总线 时间完整性 本地时间恢复 aeronautical communication bus AFDX AFDX time integrity local time recovery
机载电子硬件承担的系统功能越来越多, 基于成本考虑, 使用COTS IP成为一种趋势, 也为适航审定带来挑战。首先分析了COTS IP在机载电子硬件设计中的使用位置及带来的风险, 研究了当前适航审查需求, 然后依据局方文件和审定经验提出了建议的评估过程, 并总结适航审查要素。研究成果有助于解决COTS IP的适航审定问题, 为现有机载电子硬件设计保证方法提供参考。
机载电子硬件 适航审定 airborne electronic hardware COTS IP COTS IP airworthiness certification
中国民航大学民用航空器适航审定技术与管理研究中心，天津 300300
面对机载SoC设计，传统验证效率低、可重用性差，难以满足航空实际应用环境验证需求，采用UVM高级验证方法学，使用“寄存器模型后门访问”方法控制参考模型期望值输出，搭建适用于多通路航空总线收发器IP核的验证平台及验证环境，并实现对其数据收发及格式转换和多通路数据轮巡仲裁等功能验证。验证结果表明，该测试平台具有较好的可重用性，能够满足航空实际应用验证需求，缩短了机载电子硬件开发周期。
多通路航空总线 收发器 寄存器模型 可重用性 multi-channel aviation bus transceiver UVM UVM register model reusability
1 中国民航大学天津市民用航空器适航与维修重点实验室, 天津 300300
2 西安邮电大学电子工程学院, 西安 710061
为了提高视觉背景提取(ViBe)算法的检测效果和检测速度, 对其进行改进和并行化处理。该算法基于像素及其邻域像素之间的差值构建最终的背景样本, 减少边缘噪声对于检测精度的影响; 背景样本更新阶段中使用自适应的时间二次抽样因子, 加快消除单帧初始化所形成的“鬼影”, 提高算法的健壮性。同时分析了ViBe算法的并行点, 并用CUDA语言实现该算法。实验结果表明, 该算法能有效减少边缘噪声, 快速消除“鬼影”, 且检测速度较CPU端有大幅提升。
目标检测 视觉背景提取 鬼影消除 自适应时间二次抽样因子 object detection visual background extractor ghost elimination adaptive time-subsampling factor
1 河北工业大学 电子信息工程学院, 天津 300401
2 天津市电子材料与器件重点实验室, 天津 300401
3 河北工业大学 理学院, 天津 300401
基于Pramoda Kumar等人文章中关于向列相液晶反转壁中+1缺陷处挠曲电效应的实验现象, 我们利用Landau-de Gennes理论给出相应的理论分析。当对弱锚定的平行排列向列相液晶盒施加垂直基板的直流电压, 在反转壁中的±1缺陷会发生旋转。对于其中的+1缺陷, 我们给出了外加电场作用下液晶分子的自由能表达式并通过模拟描述指向矢的方位角和极角的变化情况给出相应的缺陷处电场驱动的结构变化。模拟结果给出的挠曲电效应引起的方位角的变化角度与Pramoda Kumar等人的实验得到的在+1缺陷处消光刷的变化情况是一致的。
液晶 挠曲电效应 +1 缺陷 Landau-de Gennes理论 liquid crystal flexoelectric effect ±1 defect Frank theory
1 解放军理工大学通信工程学院， 江苏 南京 210007
2 69210部队通信科， 新疆 莎车 844700
天基时间同步网络的精度限制以及光钟的出现，使得用光纤来进行时间信号的传递和检测成为高精度时间同步的主要方案之一。介绍了高精度时间传递和检测的原理，分析了利用光纤进行高精度时间传递的同步误差来源，并提出了相应的改善措施。采用一种新型的模拟与数字混合编码和检测的方式设计实现了一个利用光纤链路进行高精度时间传递的实验系统，验证了所提出的改善系统性能的措施。实验测试表明，光纤时间同步精度在200 ps以内，时间同步准确度在±600 ps以内，此结果优于以往任何形式的天基时间传递系统。
光纤光学 高精度时间传递 时间同步精度 误差分析 激光与光电子学进展
2010, 47(11): 110601
浙江大学,现代光学仪器国家重点实验室,光及电磁波研究中心,杭州,31127
采用极坐标下的光束传播法分析了两条平行变曲波导的中心间距、曲率半径等因素对模式耦合的影响,得到了耦合长度、耦合强度随中心间距、曲率半径的变化规律,并将直波导作为变曲波导的一种特殊情况进行了分析.
弯曲波导 模式耦合 光束传播法 耦合长度 耦合强度
