光学 精密工程
2023, 31(24): 3640
江南大学 电子工程系 物联网技术应用教育部工程研究中心， 江苏 无锡 214122
Jianying Jing 1,2,3Kun Liu 1,2,3,*Junfeng Jiang 1,2,3Tianhua Xu 1,2,3[ ... ]Tiegen Liu 1,2,3
Author Affiliations
Abstract
1 School of Precision Instruments and Opto-Electronics Engineering, Tianjin University, Tianjin 300072, China
2 Key Laboratory of Opto-Electronics Information Technology, Ministry of Education, Tianjin University, Tianjin 300072, China
3 Tianjin Optical Fiber Sensing Engineering Center, Institute of Optical Fiber Sensing, Tianjin University, Tianjin 300072, China
A dispersion model is developed to provide a generic tool for configuring plasmonic resonance spectral characteristics. The customized design of the resonance curve aiming at specific detection requirements can be achieved. According to the model, a probe-type nano-modified fiber optic configurable plasmonic resonance (NMF-CPR) sensor with tip hot spot enhancement is demonstrated for the measurement of the refractive index in the range of 1.3332–1.3432 corresponding to the low-concentration biomarker solution. The new-type sensing structure avoids excessive broadening and redshift of the resonance dip, which provides more possibilities for the surface modification of other functional nanomaterials. The tip hot spots in nanogaps between the Au layer and Au nanostars (AuNSs), the tip electric field enhancement of AuNSs, and the high carrier mobility of the WSe2 layer synergistically and significantly enhance the sensitivity of the sensor. Experimental results show that the sensitivity and the figure of merit of the tip hot spot enhanced fiber NMF-CPR sensor can achieve up to 2995.70 nm/RIU and 25.04 RIU−1, respectively, which are 1.68 times and 1.29 times higher than those of the conventional fiber plasmonic resonance sensor. The results achieve good agreements with numerical simulations, demonstrate a better level compared to similar reported studies, and verify the correctness of the dispersion model. The detection resolution of the sensor reaches up to 2.00×10−5 RIU, which is obviously higher than that of the conventional side-polished fiber plasmonic resonance sensor. This indicates a high detection accuracy of the sensor. The dense Au layer effectively prevents the intermediate nanomaterials from shedding and chemical degradation, which enables the sensor with high stability. Furthermore, the terminal reflective sensing structure can be used as a practical probe and can allow a more convenient operation.
fiber photonics sensor customized plasmonic resonance curve nano-modified fiber core tip hot spot effect high sensitivity and stability Opto-Electronic Advances
2023, 6(6): 220072
宁静 1,2,3许盛之 1,2,3,*龚友康 1,2,3王丽朝 1,2,3江茜 1,2,3
1 南开大学 电子信息与光学工程学院 光电子薄膜器件与技术研究所, 天津 300350
2 薄膜光电子技术教育部工程研究中心, 天津 300350
3 天津市光电子薄膜器件与技术重点实验室, 天津 300350
基于温度红外图像的光伏组件缺陷检测是实现光伏电站规模化组件质量检测的重要技术。文章简要介绍了光伏组件热斑产生的原因和危害, 重点从热斑检测、热斑定位和提取三个方面总结和对比了光伏组件红外图像及视频的人工神经网络模型及其性能。其中改进的YOLOv5模型对光伏组件的热斑检出精度达到了98.8%, Lucas-Kanade稀疏光流跟踪算法的热斑定位精度达到97.5%。简单讨论了适应大规模光伏电站运维需求的热斑检测技术的发展趋势。
光伏组件 红外图像 热斑 人工智能 无人机 photovoltaic module infrared image hot spot artificial intelligence unmanned aerial vehicle
中国原子能科学研究院 核安全研究所北京 102413
康普顿成像技术是近年新兴的一种辐射热点定位技术，其无需准直，视野广，效率高，应用前景广阔。针对核设施热点定位需求，采用两块像素型碲锌镉（Cadmium Zinc Telluride，CZT）探测器，基于专用读出芯片（Application Specific Integrated Circuit，ASIC）的读出电子学系统，结合列表模式期望最大化极大似然（List-mode Maximum Likelihood Expectation Maximization，LM-MLEM）图像重建算法研制了一套双层分离式康普顿相机。采用137Cs点源对该系统的成像性能开展了实验测试，并对探测器层间距、吸收层面积等成像性能影响参数展开了优化研究，最后通过移动探测器的测量位置实现了对放射源的远场三维成像功能测试。该系统优势在于其结构可调性，探测器成本低，读出电子学相对简单，成像视野范围宽于传统γ相机，测试结果表明：系统的能量分辨率约为3%（FWHM@662 keV），能确定5 m外的137Cs点源三维位置信息，优化后的系统前锥角θ和侧向方位角φ的角分辨率约为10°。
康普顿相机 热点成像 碲锌镉探测器 Compton camera Hot spot imaging CdZnTe detector
1 中国石油大学(华东)1. 储运与建筑工程学院
2 中国石油大学(华东) 2. 新能源学院， 山东 青岛 266580
通过数值模拟研究了交错式微针鳍散热器的散热效应，分析了针鳍阵列间距和高度对散热器壁温和压降的影响。结果表明，压降随针鳍间距和针鳍高度的减小而呈非线性增加；壁温随针鳍间距的增大而上升，随针鳍高度的增加则呈现出波动趋势。基于上述研究，进一步利用响应表面近似法对微针鳍的横向间距、纵向间距和高度进行了优化，优化后压降最大可降低61.11%。
微针鳍散热器 热点 微流体冷却 参数优化 micro pinfin heat sink hot spot microfluidic cooling parameter optimization
1 华南理工大学 材料科学与工程学院, 广东 广州 510640
2 华南理工大学 发光材料与器件国家重点实验室, 广东 广州 510640
3 广东金鉴实验室科技有限公司, 广东 广州 511300
4 华南师范大学 美术学院, 广东 广州 510631
5 广州虎辉照明科技公司, 广东 广州 510170
失效定位技术是发光二极管失效性分析中的重要组成部分, 本文在主流的3种失效定位技术:光子辐射显微技术、光诱导电阻变化、红外热成像显微技术的基础上, 提出了一种显微红外热点定位测试系统。该系统通过双线性插值算法使源图像放大至原来的4倍, 在使用20 μm微距镜头的条件下, 能达到与5 μm微距镜头接近的效果, 降低了LED失效检验成本。利用可见光图像和红外热像图的叠加, 提高电压对LED芯片失效点进行锁定, 能在大范围内迅速定位LED芯片缺陷所在。在此基础上, 结合FIB技术和SEM设备分析LED芯片微观结构, 可以进一步分析LED芯片的失效原因, 最终得到LED芯片的失效机理。实验结果表明, 在初步的缺陷定位中, 显微红外热点定位系统可快速地在无损条件下大范围区域内提供LED热数据分布, 定位关键失效点, 有效地提高了工作效率, 降低了失效检测成本。
显微红外热点定位 发光二极管 失效分析 失效定位 双线性插值算法 microscopic infrared hot spot location light emitting diode failure analysis failure location bilinear interpolation algorithm
Author Affiliations
Abstract
1 Institute of Applied Physics and Computational Mathematics, Beijing 100088, China
2 Center for Applied Physics and Technology, Peking University, Beijing 100871, China
The non-equilibrium between ions and electrons in the hot spot can relax the ignition conditions in inertial confinement fusion [Fan et al., Phys. Plasmas 23, 010703 (2016)], and obvious ion-electron non-equilibrium could be observed by our simulations of high-foot implosions when the ion-electron relaxation is enlarged by a factor of 2. On the other hand, in many shots of high-foot implosions on the National Ignition Facility, the observed X-ray enhancement factors due to ablator mixing into the hot spot are less than unity assuming electrons and ions have the same temperature [Meezan et al., Phys. Plasmas 22, 062703 (2015)], which is not self-consistent because it can lead to negative ablator mixing into the hot spot. Actually, this non-consistency implies ion-electron non-equilibrium within the hot spot. From our study, we can infer that ionelectron non-equilibrium exists in high-foot implosions and the ion temperature could be ~9% larger than the equilibrium temperature in some NIF shots.
Ion-electron non-equilibrium Ion-electron non-equilibrium Hot-spot ignition conditions relaxation Hot-spot ignition conditions relaxation High-foot experiments High-foot experiments Matter and Radiation at Extremes
2017, 2(1): 3
中国科学院半导体研究所 纳米光电子实验室, 北京 100083
Fano共振效应拥有独特的局域场增强效果, 在表面增强相干反斯托克斯拉曼散射中, 不同波长局域场增强空间位置相同的结构结合Fano共振效应, 可以实现“混合频率共振模式”, 使得表面增强相干反斯托克斯拉曼散射总的增强因子得到大幅度提高。采用FDTD软件系统研究了对称的交叉蝴蝶结Au纳米结构的Fano共振效应, 该效应使得交叉蝴蝶结结构中心位置附近的电场强度得到大幅度的增强, 把该结构应用到表面增强相干反斯托克斯拉曼散射中, 可以使表面增强相干反斯托克斯拉曼散射信号的增强因子高达1013, 达到单分子检测的水平。
拉曼散射 Fano共振 表面等离子体 相干反斯托克斯拉曼散射 热点 Raman scattering Fano resonance surface plasmons coherent anti-Stokes Raman scattering hot spot 红外与激光工程
2017, 46(10): 1006005
1 中国科学院遥感与数字地球研究所, 遥感科学国家重点实验室, 北京 100101
2 中国科学院大学, 北京 100049
露天生物质燃烧是重要的大气污染物排放源, 导致空气质量恶化并引起气候变化。 卫星遥感数据能够提供大尺度、 多时相的监测信息, 然而燃烧火点监测和火烧迹地监测两种方式都存在着局限性。 以美国东南部地区为研究区域, 通过结合卫星遥感获取的高分辨率燃烧面积数据及多时相的燃烧火点数据, 建立时空匹配模型估算露天生物质燃烧过火面积。 通过分析植被燃烧前后的光谱变化特征, 基于高分辨率的Landsat-5 TM4波段(0.84 μm)与7波段(2.22 μm)数据, 利用差分归一化燃烧比(dNBR: the differential normalized burn ratio)提取燃烧面积数据; 而燃烧火点数据则通过分析燃烧植被的热红外光谱特征利用MODIS 4与11 μm波段数据提取。 结果显示, 该地区燃烧面积与燃烧火点数量之间相关系数达0.63, 并且二者之间的比例关系随植被类型而发生变化, 林地、 草地、 灌木、 耕地和沼泽五种植被类型对应的像元燃烧面积分别为0.69, 1.27, 0.86, 0.72和0.94 km2。 通过与美国火灾中心(national interagency fire center, NIFC)地面调查数据比对, 模型估算的美国东南部过火面积数据较为精确, 而同期的MODIS燃烧面积产品(MCD45)及燃烧源清单产品(global fire emissions database, GFED)遗漏了该区域大量的小面积燃烧事件。 因此, 本研究建立的过火面积估算模型能够提供更为精确的排放源参数信息, 有利于区域空气质量模式准确地模拟露天生物质燃烧排放状况。
露天生物质燃烧 燃烧火点 过火面积 差分归一化燃烧比 Biomass burning MODIS MODIS Landsat Landsat Fire Hot Spot Burned Area the differential normalized burn ratio (dNBR)
