1 重庆光电技术研究所，重庆 400060
2 量子信息芯片与器件重庆重点实验室，重庆 400060
3 北京邮电大学信息光子学与光通信国家重点实验室，北京 100876
为实现高速、高灵敏度、低成本的激光通信，优化改进一种新的InGaAs/InP单光子雪崩二极管（SPAD）以更好地使其应用于单个单光子探测器（SPD）探测的近红外激光通信系统。与上一代相比，优化各层结构的同时，在其中加入了介质-金属反射层并改进了双Zn扩散工艺。在1.25 GHz高频正弦门控（SWG）工作模式、225 K温度和6 V偏置下，所制备的InGaAs/InP SPAD实现了光子探测效率（PDE）为30%、暗计数率（DCR）为3 kHz和后脉冲概率（Pap）为2.4%的单光子性能。将基于高性能SPAD制备的自由运行负反馈雪崩二极管（NFAD）作为接收机，应用到已有实时激光通信系统中，实验得到了单个NFAD的激光通信性能参数。结果表明，在使用4进制脉冲相位调制（4PPM）方案中，在1 Mbit/s比特率条件下，单个InGaAs/InP NFAD具有1.1×10-5误码率和-69.6 dBm灵敏度。
InGaAs/InP 单光子探测器 单光子雪崩二极管 负反馈雪崩二极管 光子探测效率 激光通信 激光与光电子学进展
2024, 61(7): 0706011
红外与激光工程
2023, 52(3): 20230016
1 河海大学地球科学与工程学院, 江苏 南京 211100
2 中国科学院空天信息创新研究院, 北京 100094
3 故宫博物院, 北京 100009
红色系矿物颜料曾被艺术家们大量地使用在古画和古建筑上。 正确地识别出不同种类的红色系颜料对于文物监测与修复具有重要意义。 传统的颜料识别主要依靠化学分析, 不仅识别速度慢、 识别范围小, 而且对文物进行取样操作会造成文物的永久损伤。 高光谱技术对颜料进行无损识别可以很好地解决这些问题。 选用辰砂、 胭脂、 银朱、 朱膘、 朱砂、 赭石、 赭粉、 铁红、 土红、 西洋红10种红色系矿物颜料作为研究对象, 使用地物光谱仪在暗室中获取这10种红色系颜料在350~2 500 nm波段内的高光谱数据原始数字(DN)影像, 经反射率校正, 得到可直接用于光谱分析的反射率数据及光谱曲线。 基于10种红色系颜料不同的光谱曲线特性, 分两步筛选获取被区分颜料即目标颜料的光谱特征波段。 取目标颜料光谱曲线的极值点作为特征波段, 可以筛选得到目标颜料的初选光谱特征波段。 将其余9种颜料在初选光谱特征波段上对应的反射率与目标颜料在此波段上的反射率做差, 对于差值, 筛去离群值后求平方和, 不同波段对应不同的差值平方和, 选取差值平方和较大的前4个波段作为优选后的光谱特征波段。 基于归一化光谱指数模型公式[NDSI=(Ra-Rb)/(Ra+Rb), Ra和Rb分别为目标颜料在光谱特征波段a和b处的反射率值]对10种红色系颜料分别构建归一化光谱指数, 将目标颜料与其余9种红色系颜料在同一光谱特征波段处计算得到的光谱指数进行对比分析, 计算目标颜料光谱指数与其余颜料光谱指数的区分度, 以此作为评价区分效果的指标。 对于最终优选出的4个光谱特征波段, 可构建6个归一化光谱指数, 选择最小区分度最大的归一化光谱指数作为目标颜料的光谱特征指数。 研究结果显示, 在通过各自的光谱特征指数进行区分时, 每种目标颜料与其他颜料的最小区分度都保持在0.7以上(大于0.5可认为区分明显), 说明上述方法可以对各红色系颜料进行准确区分, 对于文物颜料的快速准确识别具有实践意义。
高光谱技术 文物 红色系颜料 光谱指数 Hyperspectral technology Cultural relic Red pigments Spectral index 光谱学与光谱分析
2022, 42(5): 1588
1 故宫博物院文保科技部, 北京 100009
2 首都师范大学物理系太赫兹光电子学教育部重点实验室, 北京 100048
对文物的保护和修复是一项覆盖考古、物理、化学及生物等多学科交叉的工作,利用各种科技手段无损地表达文物的历史意义一直是文保工作者的发展方向。太赫兹作为近二十多年来的新兴学科,被广泛应用于各个领域,例如安检、药品质量监督和半导体等,尝试将太赫兹应用到文保领域也是近年来的研究热点。主要讲述太赫兹飞行时间成像在漆器盒子样品上的应用。实验结果表明,研究的漆器盒子样品具有至少两层结构,胎体是木质材料,在木质材料的表面涂漆并在上面描绘不同的图案,达到装饰的目的。并且可以通过太赫兹飞行时间成像检测漆盒中的胎体也就是木质结构内部是否存在损坏。
探测器 太赫兹 飞行时间成像 漆盒 文保 激光与光电子学进展
2021, 58(6): 0604001
针对传统仿生智能算法处理异构光伏发电功率预测精确建模问题时存在的线路多阻抗参数约束下方差波动、线损分析易陷入局部极值等不足, 提出了一种基于改进深度确定性策略梯度(DDPG)的中短期光伏发电功率预测模型。首先, 通过引入多智能体机制, 视发电系统涉及到的发电过程参数为独立活性的智能体, 构建出具有社会属性的面向发电过程参数信息共享的全局最优协同控制体系。然后, 通过改进的DDPG算法实现蓄电池储能功率自主精确调节和发电网输出功率的自动最优预测。最后, 基于Tensorflow开源框架在Gym torcs环境下进行模型效能仿真并以某示范性异构光伏发电网为效能评价载体, 对模型进行了工程应用合理性验证。
异构光伏发电网 功率预测 深度确定性策略梯度 多智能体 效能仿真验证 heterogeneous photovoltaic power grid power prediction depth deterministic policy gradient multi-agent efficiency simulation verification
重庆理工大学 理学院 物理与能源系, 重庆 400054
采用高温固相法制备了Zn0.97Ce0.03S光学气敏材料, 搭建了一套由Zn0.97Ce0.03S气敏薄膜、简易气室、光纤光谱仪及配套软件构成的气体传感器用以检测H2S气体.实验结果表明：该H2S气体传感器的检测限为4.28 ppm, 稳定性好、灵敏度高、抗干扰能力强.采用荧光猝灭的Stern-Volmer方程分析发现, H2S气体浓度与敏感元件荧光猝灭信号呈良好的线性对应关系, 且整个传感器制作简单、响应迅速, 可实现对低浓度H2S气体的高灵敏检测.
高温固相法 气敏材料 光纤传感 High temperature solid phase method Gas sensitive material Optical fiber sensing H2S H2S Zn0.97Ce0.03S Zn0.97Ce0.03S 光子学报
2018, 47(10): 1028001
1 中国国家博物馆, 北京 100006
2 故宫博物院, 北京 100009
采用壳层隔绝纳米粒子增强拉曼光谱对用传统染色方法模拟制作的茜草和化学纯茜素染色丝织品进行原位分析, 得到丝织品上化学纯茜素和茜草染料的原位表面增强拉曼光谱。该方法实现了茜草染料的原位快速检测, 相对于传统方法更加简便, 避免了复杂的染料剥离前处理过程, 在古代有机染料快速检测方面具有良好的应用前景。
表面增强拉曼光谱 SHINERS粒子 茜草染料 快速鉴定 SERS SHINERS madder dye quick identification
1 南京信息工程大学江苏省大气海洋光电探测重点实验室， 江苏 南京 210044
2 南京信息工程大学物理与光电工程学院， 江苏 南京 210044
基于在石墨烯片两端外加正负电压构成PN结的方法, 通过调节门电压和偏压，研究了光电导和光吸收与外加电压、无序展宽以及温度之间的关系。研究结果表明，石墨烯光电导在太赫兹区出现了负值，光的透射率增大。在太赫兹区，光电导单调依赖于外偏压和无序展宽，而对温度表现出复杂的依赖关系。在外电压一定的条件下，通过选择合适的温度，可增大光的透射率。该研究结论为石墨烯在太赫兹区的应用提供了理论参考。
物理光学 太赫兹光吸收 菲涅耳公式 石墨烯PN结 负动态电导率 激光与光电子学进展
2017, 54(11): 112601
1 南京信息工程大学1. 物理与光电工程学院
2 2. 电磁功能材料研究所, 南京 210044
运用数值计算方法分析了肖特基势垒反向隧穿电流的场发射(FE)、热场发射(TFE)以及基于WKB近似的积分计算模型等三种模型之间的关系, 阐述了场发射与热场发射模型的不足。通过分析积分计算模型的数值计算结果, 探讨了肖特基势垒反向隧穿电流随能量峰状分布的基本特征。
隧穿效应 肖特基势垒 热场发射 场发射 反向漏电流 tunneling effect Schottky barrier TFE FE reverse leakage current
基于溶液加工方法制备了聚乙撑二氧噻吩-聚(苯乙烯磺酸盐)(PEDOT∶PSS)/氧化锌(ZnO)/乙氧基化聚乙烯亚胺（PEIE）电荷产生层的聚合物级联发光器件, 发现PEDOT∶PSS层电导和厚度对器件的电流-电压特性影响较小, 不同PEDOT∶PSS对器件发光效率的影响主要来自于其对发光层激子不同的猝灭作用, PEDOT∶PSS厚度为60 nm的级联器件比PEDOT∶PSS 厚度为30 nm的级联器件的发光效率稍高, 原因是PEDOT∶PSS较厚时, 其表面形貌更均匀。 级联器件的发光效率和驱动电压分别与发光子单元的发光效率和驱动电压之和相近, 说明在较低的电压下电荷产生层就能够有效产生电荷并注入到发光子单元中, 级联器件的发光光谱中包含两个发光子单元的发光光谱, 说明两个发光子单元在级联器件中都能正常工作。 通过对电荷产生层的电容-电压(C-V)特性的测试, 确认了在电荷产生层中存在电荷的积累过程。 证明了PEDOT∶PSS/ZnO/PEIE为有效的电荷产生层。 首次报道了包含三个SY-PPV发光单元的级联器件, 三个发光子单元发光效率之和与级联器件的发光效率相当, 其最大发光效率和最大外量子效率分别为21.7 cd·A-1和6.95%。 在器件亮度为5 000 cd·m-2时, 器件的发光效率和外量子效率分别为20.5 cd·A-1和6.6%。 说明并没有由于发光子单元数目增加而影响级联器件的发光效率。 并且其发光光谱和发光子单元的发光光谱相接近。 通过 进一步降低CGL中空穴注入层对级联器件的影响有望提高级联器件的发光效率。
聚合物发光器件 电荷产生层 级联器件 发光单元 Polymer light emitting devices Charge generation layer Tandem polymer light emitting devices Light-emitting units
