1 中国科学院半导体研究所, 北京 100083
2 中国科学院大学材料与光电研究中心, 北京 100049
金刚石优异的物理性质使其成为下一代最有发展潜力的半导体材料之一。目前来看, 基于微波等离子体化学气相沉积的异质外延可能是未来制备大尺寸单晶金刚石的最佳方法。在过去的三十年间, 铱复合衬底上异质外延生长单晶金刚石取得了一定进展, 特别是近几年实现了2英寸(1英寸=2.54 cm)以上的大尺寸自支撑单晶金刚石的生长。本文总结了金刚石异质外延用的衬底, 简要介绍了异质衬底上的偏压增强成核, 详细介绍了目前最成功的铱/氧化物、铱/氧化物层/硅复合衬底, 最后对金刚石异质衬底和异质外延进行了总结, 指出目前存在的问题并给出了一些可能的解决思路。
金刚石 铱复合衬底 半导体 异质外延 偏压增强成核 微波等离子体化学气相沉积 diamond iridium-based composite substrate semiconductor heteroepitaxy bias-enhanced nucleation microwave plasma chemical vapor deposition
1 哈尔滨工业大学微系统与微结构制造教育部重点实验室, 黑龙江 哈尔滨 150001
2 西安航天动力试验技术研究所, 陕西 西安 710100
被称为第三代人工神经网络的脉冲神经网络, 是最接近人脑的神经拟态算法。与传统人工神经网络相比, 脉冲神经网络具有硬件友好性和更高的能量利用率。与电子学脉冲神经网络相比, 光子计算的光脉冲神经网络具有速度快、能耗低、延迟低、并行度高以及抗电磁干扰的优势。介绍了光脉冲神经网络的起源, 从光脉冲神经元、神经网络架构、学习训练算法等方面介绍了光脉冲神经网络的研究进展、存在的问题与挑战, 并展望了光脉冲神经网络的前景。
人工智能 人工神经网络 光计算 光脉冲神经网络 STDP规则 artificial intelligence artificial neural network optical computing optical spiking neural network Spike Timing Dependent Plasticity rules
1 哈尔滨工业大学 仪器科学与工程学院，黑龙江哈尔滨50080
2 微系统与微结构制造教育部重点实验室（哈尔滨工业大学），黑龙江哈尔滨150080
3 西安航天动力试验技术研究所，陕西西安710100
针对快照式多维成像系统难以实现高维成像的问题，本文提出了一种快照式光谱光场成像方法，使用单个探测器实现了对目标场景光谱光场信息的快速获取。该方法将聚焦光场成像结构引入到快照式超光谱成像傅里叶变换光谱仪中，首先获取混叠了目标场景光场信息和干涉信息的原始图像，然后使用基于卷积神经网络的信息重建算法，将光场信息和干涉信息从原始图像中分别提取出来，并分别利用光场和干涉信息来重建目标场景的深度和光谱。本文搭建了快照式光谱光场成像系统，并对该系统在空间、光谱以及时间维度上的表现进行了实验验证。实验结果表明，该系统在将获取信息的维度扩展到七维的同时，其深度重建的均方根误差为7.7 mm，光谱重建的归一化均方根误差为6.87%。
仪器科学 快照式光谱成像 光场成像 多维成像 instrumentation snapshot spectral imaging light-field imaging multi-dimensional imaging
1 哈尔滨工业大学 超精密光电仪器工程研究所, 黑龙江 哈尔滨 150080
2 超精密仪器技术及智能化工业和信息化部重点实验室(哈尔滨工业大学), 黑龙江 哈尔滨150080
3 北京航天计量测试技术研究所, 北京 100076
4 92493部队计量测试研究所, 辽宁 葫芦岛 125000
高速电主轴是一种将传统机械主轴中主轴电动机和机床主轴合而为一的新式主轴, 因具有高速高精度的优点被大量应用于高性能加工中心。高速电主轴的动态回转特性在很大程度上决定了加工精度, 是影响加工中心综合性能的重要因素。主轴运动误差测量方法大致可分为基于位移传感的主轴回转误差测量和基于光学手段的主轴回转误差测量。两类测量手段都是通过测量主轴回转一定角度的位移变化量来解析出主轴的径向回转误差, 这两类测量方法在主轴低速运转时具有很好的测量效果。当高速电主轴处于高速工作状态时, 这两类测量方法的测量效果将受到传感器件采样频率的限制。本文在总结现有主轴回转误差测量的基础上, 提出了一种基于靶标轨迹追踪的主轴动态回转误差测量方法, 对现有技术进行了总结, 并对未来的发展趋势进行了展望。
精密测量 主轴 回转误差 动态参数计量 靶标轨迹追踪 precision measurement spindle rotation error dynamic parameter measurement target trajectory tracking 光学 精密工程
2020, 28(10): 2227
1 南昌大学信息工程学院电子信息工程系, 江西 南昌 330031
2 中国科学院量子信息重点实验室, 安徽 合肥 230026
研究了二阶磁梯度诱导的纳米金刚石氮空位(NV)色心耦合机械振子系统中两机械模式与NV色心的纠缠动力学特性,分析了系统相干角、机械模式的衰减率、NV色心的自发衰减率等对纠缠的影响。研究结果表明,选择合适的系统参数可以制备机械模式和NV色心之间的最大纠缠态;相干角对系统的纠缠动力学特性具有重要影响,当耗散存在时,通过控制相干角可以有效调节系统抵抗纠缠衰减的能力;相比于NV色心的自发衰减,机械模式的衰减使系统纠缠更快衰减和消失。
量子光学 量子纠缠 纳米金刚石机械振子 氮空位(NV)色心 负值度 中国激光
2018, 45(12): 1212001
1 南昌大学 电子信息工程系, 南昌 330031
2 中国科学院量子信息重点实验室,合肥 230026
3 南昌大学 理学院, 南昌 330031
研究了两能级发射体与振动石墨烯薄膜相互作用系统中熵压缩性质, 讨论了相干角, 两能级发射体与振动石墨烯薄膜之间的耦合系数和两能级发射体的跃迁频率与驱动场频率的失谐量以及相干性对两能级发射体熵压缩的影响, 结果表明：通过调节相干角, 两能级发射体与机械振子的耦合系数和两能级发射体的跃迁频率与驱动场频率的失谐量可以制备两能级发射体最佳熵压缩态.理论上提供了一种调控两能级发射体耦合石墨烯机械振子系统中熵压缩的方式.
量子光学 熵压缩 两能级发射体 石墨烯 最佳熵压缩态 Quantum optics Entropy squeezing Two-level emitter Graphene Optimal entropy squeezed state 光子学报
2018, 47(10): 1027001
1 中国科学院 近代物理研究所, 兰州 730000
2 中国科学院大学 物理科学学院, 北京 100049
同步加速器Barrier Bucket高频系统用于克服空间电荷效应的影响, 并对束团进行预压缩从而实现束团的多次累积来提高束流的流强。实现Barrier Bucket束流多次累积, 要求在同步环高频加速腔上产生一个单正弦电压信号。针对单正弦波形的特点, 讨论在同轴加载腔上产生该电压波形的方法和条件。通过对单正弦信号的频谱分析得出信号对加速腔高频系统的带宽要求, 运用等效并联电路的方法并将同轴加载腔作线性时不变近似, 求出输出的腔体电压与输入的激励电流间的关系。Barrier Bucket电压信号对加速腔整个高频系统的带宽要求至少应为单正弦频率的两倍。输入的激励电流为单正弦信号的基础上叠加上一个直流脉冲偏置, 偏置大小为腔体Q值。最后, 根据分析的结果在兰州重离子加速器冷却储存实验环(CSRe)高频系统的铁氧体加载腔和新研制的磁合金加载腔系统上进行测试,并对测试结果作相关讨论。
单正弦 频谱 同轴加载腔 线性时不变 傅里叶变换 barrier bucket Barrier Bucket single-sine frequency spectrum loaded coaxial cavity linear time invariant Fourier transform 强激光与粒子束
2016, 28(12): 125104
1 中国科学院 近代物理研究所, 兰州 730000
2 中国科学技术大学 核科学技术学院, 合肥 230026
通过搭建谐振电路的方法对国产磁合金环性能进行了测试。测试的主要参数包括磁合金环的磁导率、Q值及其并联阻抗值等。测试结果表明：该磁合金环的Q值很低, 随频率的变化不明显；磁导率很大, 随频率的增加而减小；并联阻抗值随频率增加而变大。在100 ℃温度以内, 其性能参数变化很小。
同轴谐振腔 磁合金环 复数磁导率 品质因数 非绝热压缩 coaxial cavity magnetic alloy ring complex permeability Q-factor non-adiabatic compression 强激光与粒子束
2016, 28(12): 125101
1 中国科学院半导体研究所 半导体材料科学重点实验室, 低维半导体材料与器件北京市重点实验室, 北京100083
2 北京航天控制仪器研究所, 北京100039
为了满足超辐射发光管的短波长应用, 采用InAlGaAs/AlGaAs量子点有源区和干法刻蚀工艺制备了短波长弯曲波导超辐射发光管。在1.6 A脉冲电流注入下, 器件峰值输出功率为29 mW, 中心波长为880 nm, 光谱半高宽为20.3 nm。比较了干法刻蚀工艺和湿法腐蚀工艺对超辐射发光管器件性能的影响。在1.6 A脉冲电流注入下, 湿法腐蚀制备的器件峰值输出功率仅为7 mW。与湿法腐蚀相比, 干法刻蚀可以精确控制波导形状和参数, 降低波导损耗, 有效增大器件输出功率。
超辐射发光管 自组织量子点 干法刻蚀 superluminescent diodes self-assembled quantum dot dry etching
1 厦门大学 物理系, 福建省半导体材料及应用重点实验室, 半导体光电材料及其高效转换器件协同创新中心, 福建 厦门 361005
2 中国科学院半导体研究所 半导体材料科学重点实验室, 北京 100083
紫外LED的发光功率和效率还远不能令人们满意,波长短于300 nm的深紫外LED的发光效率普遍较低。厘清高Al组分AlGaN多量子阱结构的发光机制将有利于探索改善深紫外LED的发光效率的新途径、新方法。为此,本文通过金属有机气相外延技术外延生长了表面平整、界面清晰可辨且陡峭的高Al组分AlGaN多量子阱结构材料,并对其进行变温光致发光谱测试,结合数值计算,深入探讨了AlGaN量子阱的发光机制。研究表明,量子阱中具有很强的局域化效应,其发光和局域激子的跳跃息息相关,而发光的猝灭则与局域激子的解局域以及位错引起的非辐射复合有关。
多量子阱结构 深紫外LED 发光机制 AlGaN AlGaN MQW deep UV-LED emission mechanism
