1 华东师范大学精密光谱科学与技术国家重点实验室，上海 200062
2 上海理工大学光电信息与计算机工程学院，上海 200093
3 华东师范大学重庆研究院，重庆 401121
描述一种基于高速光学异步采样(ASOPS)方法的太赫兹光谱数据采集系统，使用两台重频差为50 Hz的飞秒脉冲激光器分别作为泵浦光和探测光；使用LT-InGaAs/InAlAs光电导天线产生和接收太赫兹信号，使用采样率可调、采样模式可选的数据采集系统采集时域信号和获取光谱。试验得到的谱宽为0.06~4 THz，信噪比大于60 dB。在301.6 Msa/s的采样率和50 Hz扫描频率下，试验测量的水蒸气吸收光谱中吸收线的频率与HITRAN数据库中公布的非常接近，最大误差为12 GHz。
太赫兹时域光谱 光学异步采样 数据采集 现场可编程门阵列 terahertz time-domain spectroscopy optical asynchronous sampling data acquisition field programmable gate array
中国科学院长春光学精密机械与物理研究所，吉林 长春130033
针对实时高效处理经纬仪交会数据的问题，提出了一种基于改进分布式处理平台的实时测角数据对齐及异步计算方法。分析了交会算法的耗时原理。根据交会数据实时性高、对时间复杂度过高的算法应用困难的特点，利用分布式平台对实时测角数据进行异步处理，并改进了传统同步交会数据处理流程。试验结果表明，改进分布式平台处理数据效率高，性能稳定，能够满足高时间复杂度算法的嵌入和实时处理需求。
分布式处理 交会 实时处理 异步计算 distributed processing rendezvous real-time processing asynchronous computing
1 重庆电子工程职业学院, 重庆 401331
2 模拟集成电路国家级重点实验室, 重庆 400060
设计了一种基于异步时序的两级Pipelined-SAR模数转换器。为实现时序灵活配置, 采用一种基于边沿检测的自同步环路来产生频率和相位均可变的内部时钟; 为降低整个ADC静态功耗, 可调节延迟单元用于合理分配子ADC和增益级的工作时间; 三级电荷泵用于设计增益级, 从而降低设计难度并进一步降低功耗。最终, 该14 bit异步时序ADC在018 μm CMOS工艺下设计并仿真。后仿真结果表明, 在采样速率为10 kS/s时, 该ADC的SNDR为835 dB, 功耗为239 μW, FoMs值为1767 dB。
异步时序 流水线SAR-ADC 电荷泵 边沿检测 asynchronous clocking pipelined SAR-ADC charge pump edge detector
1 故宫博物院文物保护标准化研究所，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
3 北京市太赫兹波谱与成像重点实验室，北京 100048
珐琅在宫廷艺术品中享有重要地位，其制作工艺复杂，为了更好地分析珐琅的制作工艺，各种无损的科技手段都被用于珐琅的研究。太赫兹作为最后一个未被完全开发的波段，近年来被广泛应用于无损检测领域，例如通信、安检和航天等。将太赫兹技术应用于珐琅的保护和修复具有重要意义。本文搭建了基于异步光学采样（ASOPS）的高速扫描太赫兹系统，将此系统用于珐琅的反射成像研究。实验结果表明，胎体和掐丝结构的反射率较高，但边缘图案的反射率没有中间金属反射率高。掐丝结构的金属丝较细，太赫兹图像仍可以清晰地显示出它的形态，但并没有观察到不同珐琅釉料颜色的差别。珐琅片的内部至少有两层结构，分别为胎体层和掐丝釉料层。掐丝珐琅釉料层的表面并不平整而是呈现包络状，可能是在制作珐琅的最后一步磨光的过程中磨得不完全，底层的胎体平整而规则。
太赫兹 异步光学采样 珐琅 光学学报
2023, 43(20): 2011001
1 江苏科技大学电子信息学院, 江苏 镇江 212000
2 中科探海(苏州)海洋科技有限责任公司, 江苏 苏州 215000
针对回收对接过程中, 自主式水下机器人(AUV)的组合导航系统由于子传感器量测信息发生阶跃性突变而导致导航系统滤波发散的问题, 以分布式联邦滤波结构为基础, 提出了一种基于无迹卡尔曼滤波(UKF)的自适应容错异步融合算法。该算法以传感器的采样率为依据, 建立分布式组合导航多尺度系统模型, 在辅助信息突变时利用自适应渐消因子优化UKF动态调整增益矩阵、削弱故障信息对滤波精度的影响, 使得多源导航系统更加稳定、容错性更高。仿真实验表明, 提出的自适应容错UKF异步融合算法能更好地抑制滤波发散, 提升导航系统的精度与可靠性, 有效提高AUV的导航系统在回收对接过程中的稳定性与容错性。
自主水下机器人 回收对接 联邦滤波 异步融合 容错滤波 组合导航 AUV recovery and docking federated filtering asynchronous fusion fault-tolerant filtering UKF UKF integrated navigation
红外与激光工程
2022, 51(11): 20220108
南京邮电大学 集成电路科学与工程学院, 南京 210023
采用高压0.6 μm CMOS工艺,设计了一种可以同时对压电、光电进行高效收集的多源能量收集电源管理芯片。该收集芯片由光电接口电路、压电接口电路和DC-DC电路等单元构成。光电接口电路中采用全局最大功率追踪电路,减少了阴影对太阳能板收集光能的影响,提高了最大功率追踪效率。DC-DC电路中,采用导通时间可调、频率可调的控制模式,在更宽的输入功率范围内实现更高效率的同时保持输出端较小的电压纹波。仿真结果表明,该收集芯片的整体平均动态电流为7.6 μA,能量转换效率最高为91.2%。版图尺寸为9 623 μm×3 655 μm。
电源管理 能量收集 自适应导通时间 最大功率追踪 异步时钟信号控制 power management energy harvesting adaptive on-time maximum power tracking asynchronous clock signal control
福州大学 物理与信息工程学院, 福州 350116
设计了一种适用于心电信号处理的连续时间LCADC电路。电路去掉了传统电压模式的DAC模块, 采用了N-bit电流舵DAC, 解决了传统电压模式DAC存在的电容漏电问题。该电路包括一个电压至电流转换器、7-bit电流舵DAC、电平交叉检测模块以及偏移标准补偿模块。电路采用SMIC 0.18 μm CMOS工艺设计, 电源电压为1 V。仿真结果表明, 整体电路功耗为8.1 μW @500 Hz。通过MATLAB对数据进行处理, SNDR为53.8 dB @500 Hz, ENOB达到了8.64 bit, 输入信号范围内SNDR范围为52.8~63.6 dB, 电路功耗范围为7.3~8.5 μW。该电路适用于低频心电信号的采集。
模数转换器 异步ADC 事件驱动 电平交叉 analog to digital converter asynchronous ADC event driven level crossing
1 云南师范大学物理与电子信息学院, 云南省光电信息技术重点实验室, 云南 昆明 650500
2 北京信息科技大学, 光电测试技术及仪器教育部重点实验室, 北京 100192
光频梳因频率等间隔、 波长稳定、 谱线线宽窄以及谱宽大等特性, 在高精度测量和计量中具有广泛的应用。 其中, 双光梳快速测量包括光谱测量、 绝对测距、 三维成像和超快异步光学采样等已成为研究热点之一。 近年来, 基于自由运行的单腔双光梳激光器的双梳光谱学系统由于具有结构简单、 测量范围大和精度高等优点而备受关注。 首先从时域和频域介绍了光频梳的特性和应用, 尤其介绍了双光梳测量的优势, 相较目前主流的稳频稳相锁模激光器、 电光调制等双光梳光源实现方案, 单腔双光梳激光器方案有望避免采用复杂的电子控制系统, 简化双光梳光源的结构、 体积和成本。 因此, 重点介绍了波长复用、 偏振复用、 空间复用和脉冲波形复用的单腔双光梳光纤激光器实现技术, 并对其基本原理、 性能参数和当前研究的进展以及目前发展中仍然存在的问题进行了分析; 同时对保偏光纤双光梳激光器的研究现状及其性能进行了总结。 接着, 重点介绍了双梳光谱学的测量原理, 回顾了现有光谱扩展技术, 并详细介绍了基于自由运行的单腔双光梳激光器的双梳光谱学应用案例, 包括掺铒光纤激光器所在的近红外波段以及其扩展到中红外和太赫兹波段的光谱探测。 最后, 总结了目前的单腔双光梳激光器的主要发展趋势, 包括进一步提高单腔型双光梳激光腔的重频稳定性、 降低共模噪声、 探索单腔双光梳系统在中红外以及太赫兹波段的应用, 推动单腔双光梳锁模光纤激光器的实用化。
光频梳 双梳光谱学 锁模激光器 异步光学采样 Optical frequency comb Dual-comb spectroscopy Mode-locked laser Asynchronous optical sampling 光谱学与光谱分析
2021, 41(11): 3321
针对流媒体服务节点硬件成本高、流媒体服务器硬件能力未被充分发掘利用的问题，文章提出了优化流媒体服务器性能的软件方法。首先，基于性能测试分析的结果，流媒体服务器性能瓶颈在于硬盘组负载不均衡，硬盘组的整体吞吐能力未被充分利用; 其次，分析了Linux文件系统输入/输出(I/O)访问模式，提出了直接I/O与异步I/O相结合，加速文件读取的方法; 然后，针对流媒体文件的特点，提出了分片存储技术，以支持并发读取，均衡硬盘组的负荷; 最后，提出了基于内容热度的动态副本策略，以支持热点内容巨大的并发访问。经测试验证，采用这些技术优化流媒体应用软件后可大幅提升流媒体服务器的性能。
流媒体服务器 直接I/O 异步I/O 分片存储 动态多副本 streaming server direct I/O asynchronous I/O shard storage dynamic multiple copies
