期刊基本信息
创刊：
1976年 • 双月刊
名称：
半导体光电
英文：
Semiconductor Optoelectronics
主管单位：
中国电子科技集团公司
主办单位：
重庆光电技术研究所
主编：
蒋志伟
ISSN：
1001-5868
刊号：
CN 50-1092/TN
电话：
023-62806174
邮箱：
地址：
重庆市南坪花园路14号44所内
邮编：
400060
定价：
20元
半导体光电 第34卷 第2期
量子点又称为纳米晶, 是一种由Ⅱ-Ⅵ族或Ⅲ-Ⅴ族元素组成的纳米颗粒(粒径1～10nm), 由于电子和空穴的量子限域效应, 连续的能带结构变成分立的能级结构, 受激后可以发射荧光。量子点的发光光谱可以通过量子点的粒径大小来调节。文章基于量子点的电致发光和光致发光的机理, 主要介绍了近年来基于量子点的白光发光二极管的研究进展。
量子点 白光二极管 量子限域效应 电致发光 光致发光 quantum dot WLED quantum-confined effect electroluminescence photoluminescence 碲锌镉(CdZnTe)半导体材料具有探测效率高、能量分辨率高和体积小重量轻的特点, 是公认的最有希望成为下一代伽马射线探测装置的材料。然而, 空穴俘获导致的电荷收集不完全限制了碲锌镉半导体探测器的性能。解决空穴俘获最有效的方法是单极型探测器技术。文章首先简要介绍半导体探测器中电荷收集的相关理论, 然后重点阐述单极型探测器技术的实现方法, 包括各种电极的结构设计原理、典型的探测器原型机介绍、性能特点及其结构设计的优缺点。最后简要展望了碲锌镉半导体探测器未来的发展方向。
碲锌镉 空穴俘获 权重电势 电极设计 CdZnTe hole trapping weighting potential electrode design 通过介绍蓝宝石衬底上生长氮化铟(InN)单晶薄膜的发展历程, 阐述了生长该单晶薄膜的几种方法及生长过程中存在的一些问题和改进措施, 说明了生长高质量InN单晶薄膜的有效途径, 为InN的生长及应用提供了理论与技术指导。
氮化铟 单晶薄膜 溅射技术 InN single crystalline films MOCVD MOCVD RF-MBE RF-MBE sputtering HVPE HVPE InGaN系绿光LED的量子阱结构具有较高的In含量, InN与GaN之间较大的晶格失配度使得绿光器件的量子限制Stark效应更显著。对内建电场的屏蔽可以有效提高载流子的辐射复合效率。论文探讨了绿光多量子阱中垒层的Si掺杂对绿光器件性能的影响。研究发现, 多量子阱中垒层适度Si掺杂(3.4×1016cm-3)可以改善多量子阱结构界面质量和In组分波动, 在外加正向电流的作用下更大程度地屏蔽极化电场; 同时, 还能够增强电流的横向扩展性, 提高活化区的有效发光面积。然而, 多量子阱中垒层的过度Si掺杂对于绿光LED器件的性能带来诸多的负面影响, 比如加剧阱垒晶格失配、漏电途径明显增加等, 致使器件光效大幅度降低。
绿光LED 多量子阱 Si掺杂 量子限制Stark效应 green LEDs InGaN InGaN MQWs Si-doping QCSE 模拟分析了垂直腔面发射激光器分布布拉格反射镜铝组分不同分布对价带的影响, 并对两种不同结构的器件进行了测试, 测试结果表明抛物线渐变结构可以有效降低价带的势垒, 进而可以改善垂直腔面发射激光器的电流热效应, 为实现室温连续工作打下基础。
渐变布拉格反射镜 价带势垒 DBR电阻 gradient Bragg reflector valence band barrier DBR resistance 基于位置敏感探测器(PSD)的相位法探测入射光点的原理, 利用RC等效模型得到一维PSD两电极输出电流信号的相位和相位差。分析了相位与调制频率和入射光点位置x的关系, 并得出相位差在不同调制频率下的响应特性。在一维PSD上的实验测试结果表明, 利用相位差测量的线性关系显著, 并且随着调制频率的增大测量灵敏度提高。
位置敏感探测器 相位 相位差 调制频率 position sensitive detector phase phase difference modulation frequency 针对基于碳纳米管阵列构成的光电器件, 建立基于场效应器件结构的电磁散射模型,对其光电吸收特性进行了仿真分析。模型仿真结果表明, 当碳纳米管阵列间距为入射光波长的整数倍时, 碳纳米管的吸收功率达到峰值, 当在两个波长之间, 吸收功率按线性衰减, 对应于入射光的不同倍数波长的吸收功率的峰值随波长的增加而线性衰减。在吸收功率峰值附近, 吸收功率随阵列周期间距的变化而敏感。
碳纳米管 场效应 光电器件 吸收功率 仿真分析 carbon nanotube field effect optoelectronic device absorption power simulation and analysis 研究了碳酸铯(Cs2CO3)作为电子注入层对蓝光有机电致发光器件性能的影响。结果表明,与常用的LiF/Al结构相比, Cs2CO3/Al结构的电子注入能力更强。对Cs2CO3电子注入层的厚度进行了优化, 表明Cs2CO3厚度为1.5nm时, 器件的发光效率和功率效率有很大提高,在较低电流密度(13.2mA/cm2)下即达到其最大发光效率(3.04cd/A), 分析得到真空蒸镀Cs2CO3能够有效提高电子注入的机理: 低功函的金属Cs起到了克服肖特基势垒、增强电子注入的作用。
有机电致发光器件 碳酸铯 电子注入层 organic light emitting diodes cesium carbonate electron injection 为了克服正抽头系数低通滤波的限制, 满足光载无线通信(ROF)、无线通信等系统对带通滤波器的需要, 提出了一种新的负系数带通微波光子滤波器结构。系统采用了一种偏振敏感的电吸收调制器, 其横向电场(TE)和横向磁场(TM)方向上具有不同的调制系数, 在小信号调制下仍为线性调制。通过旋转偏振控制单元的波片, 改变其快轴与TE方向的夹角, 可以得到任意偏振态的转换。当偏振控制单元由两个旋光方向相反的法拉第旋光片和一个1/2波片组合时实现了负系数滤波, 和一个1/4波片组合时得到了正系数滤波。
微波光子滤波器 偏振控制器 Sagnac光纤环 负系数滤波器 microwave photonic filter polarization controller Sagnac fiber ring negative coefficient filter 提出了一种MAINV稀疏近似逆预条件算法, 用于改善电磁场边值问题的有限元分析所产生的的线性系统的迭代求解。该预条件子是在基本AINV算法基础上, 在分解过程中对可能导致算法崩溃的极小主元进行实时补偿, 从而获得高质量的预条件子。数值结果表明, MAINV预条件子对SQMR以及若干经典迭代法的加速效果十分明显; 此外, 与其他常规预条件子相比较, MAINV具有更好的求解性能。
预条件 稀疏近似逆 电磁场边值问题 preconditioner sparse approximate inverse electromagnetic boundary problem 对GaN基TFT-LED有源阵列显示芯片结构进行了优化设计, 并详细介绍了它的工作原理。文中采用 Cadence 公司的 Virtuoso Spectre Circuit Simulator软件, 通过设计芯片像素单元TFT晶体管的参数, 研究了阵列芯片中LED的输出电流波形。仿真结果显示通过阵列芯片中LED电流达到了54.86mA, 为芯片提供了足够的导通电流。研究结果表明TFT-LED有源阵列显示芯片结构的优势在于减少外围设备的同时增大导通电流。
GaN基LED 有源阵列 TFT TFT GaN-based LED Cadence Cadence active-matrix 以氯化锌、草酸钠和多酚为原料, 通过沉淀反应及调节多酚浓度制得形貌可控的二水草酸锌晶体, 再通过热分解得到三维自组装纳米氧化锌结构。分别用X射线衍射(XRD)、扫描电子显微镜(SEM)、热重-差热分析(TG-DTA)和荧光分光光度计(PL)对制备的样品进行表征。结果表明: 随着多酚含量的增加, 四方块状二水草酸锌出现了中空结构, 当多酚浓度达到20mg/mL时晶体变成无规则的小碎块。当多酚含量为3.0mg/mL时, 晶体尺寸最大。光致发光谱显示三维氧化锌发出很强的蓝绿光, 并随着退火温度的升高而增强。
氧化锌 三维纳米结构 二水草酸锌 多酚 ZnO 3D nano-structures zinc oxalate dihydrate polyphenols 基于中波红外(峰值响应波长4.5μm)量子阱红外探测器QWIP进行了大应变In0.34Ga0.66As/ GaAs/Al0.35Ga0.65As微带超晶格结构的MOCVD外延生长研究。通过对生长温度、生长速率、Ⅴ/Ⅲ比以及界面生长中断时间等生长参数的系统优化, 获得了高质量的外延材料。
大应变 微带超晶格结构 量子阱红外探测器 InGaAs/GaAs InGaAs/GaAs highly strained mini-band supper-lattices QWIP MOCVD MOCVD 功率器件的热阻是预测器件结温和可靠性的重要热参数, 其中芯片粘接工艺过程引起的粘结层空洞对于器件热性能有很大的影响。采用有限元软件Ansys Workbench对TO3P封装形式的功率器件进行建模与热仿真, 精确构建了不同类型空洞的粘结层模型, 包括不同空洞率的单个大空洞和离散分布小空洞、不同深度分布的浅层空洞和沿着对角线分布的大空洞。结果表明, 单个大空洞对器件结温和热阻升高的影响远大于相同空洞率的离散小空洞; 贯穿粘结层的空洞和分布在芯片与粘结层之间的浅空洞会显著引起热阻上升; 分布在粘结层边缘的大空洞比中心和其他位置的大空洞对热阻升高贡献更大。
有限元分析 粘结层 热阻 结温 空洞率 FEA solder layer thermal resistance junction temperature void percentage 在经典力学框架内, 把偶极子运动方程化为含有二次项和三次项的非线性微分方程; 用多尺度法找到了系统的近似解; 讨论了共振线附近极化介质的光电性质。揭示了系统的倍频、分频、和频与差频等效应; 导出了介质的一阶和二阶极化系数; 分析了系统在ω≈ω0/3附近的共振行为, 并计算了它的瞬时辐射强度和平均辐射强度。
非线性 介质极化 多尺度法 共振 电磁辐射 nonlinearity medium polarization multi-scale method resonance electro-magnetic radiation 给出了任意入射角的一维光子晶体透射率及场强分布解析式, 分别研究了缺陷层的吸收系数对光子晶体透射率、场强分布的影响, 同时研究了不同的入射角、缺陷层折射率、光子晶体周期数及光子晶体结构形式对场强分布的影响。得到了一些新的有价值的结论, 为光子晶体的制备及应用提供了理论依据。
光子晶体 缺陷模 场强分布 局域态 photonic crystals defect model electric field distribution localized state 通过提高发射区方块电阻, 配合密栅线丝网印刷工艺, 制备了性能优良的多晶硅太阳电池。对比两种不同扩散工艺的方块电阻和ECV浓度, 分析发射区方块电阻对太阳电池电性能参数的影响。结果表明: 方阻为80Ω/□的发射区比70Ω/□的发射区的太阳电池串联电阻增加了0.03mΩ, 导致填充因子下降0.05%, 但是开路电压和短路电流密度分别提高了0.9mV和0.13mA/cm2, 最终转换效率仍然提高了0.08%。
多晶硅电池 方块电阻 丝网印刷 电性能 multi-crystalline sheet resistance screen printing electrical properties 多晶硅表面对于电荷耦合器件(CCD)的制作非常重要。采用扫描电子显微镜(SEM)和电学分析技术研究了低压化学气相(LPCVD)法淀积的多晶硅形貌对击穿特性的影响。研究结果表明, 减小多晶硅表面颗粒尺寸有助于改善多晶硅氧化层击穿特性。多晶硅氧化层击穿特性与多晶硅和绝缘层交界面的平滑度有关。多晶硅薄膜表面平整度变差, 则多晶硅与氧化层之间的界面平滑性变差, 多晶硅介质层击穿强度降低。
击穿强度 氧化 多晶硅 breakdown strength oxidation polysilicon 为提高HgI2多晶薄膜的气相定向生长效果, 在ITO导电玻璃上从不同浓度的C3H6O-HgI2-H2O溶液中过饱和析出HgI2衬底层。通过XRD对比衬底层的定向效果, 选择最佳的衬底并气相外延沉积HgI2多晶薄膜。利用SEM、XRD分析了薄膜的定向生长特性; 以137Cs为放射源, 在室温下测试了探测器的探测效率。
碘化汞 多晶薄膜 同质外延 定向生长 mercuric iodide polycrystalline films iso-epitaxy orientated growth 总结了窗口片的抛光工艺现状, 对玻璃窗口片的研磨、抛光和清洗原理及主要工艺因素进行了详细的分析。在考虑磨料、抛光辅料、环境、清洗工艺、抛光液浓度及pH值、磨盘转速、压力等多种工艺条件的基础上, 进行了多次实验, 并对抛光工艺改进前后的窗口片表面进行了扫描电镜(SEM)检测。结果表明, 使用新抛光工艺加工的窗口片表面粗糙度、擦痕等微观缺陷明显得到改善, 零级表面疵病标准的成品率达到23%。
表面疵病 研磨 抛光 超声波清洗 surface defects grinding polishing ultrasonic cleaning 通过有限元分析研究了单个硅通孔及两片芯片堆叠模型的热应力。采用单个硅通孔模型证实了应力分布受填充材料(铜, 钨)的影响, 提出钨在热应力方面的优越性, 确定了硅通孔尺寸(通孔直径、深宽比等因素)与热应力大小间的对应关系。为寻找拥有最佳热应力的材料组合, 采用两片芯片堆叠的二维模型, 对常用材料的组合进行了仿真分析, 发现以二氧化硅为隔离层, 钨为填充金属, 锡为键合层的模型具有最理想的热应力特性, 此外, 铜、ABF以及锡的组合也表现出良好的热应力特性。
硅通孔 热应力 三维集成封装 有限元分析 TSV thermal-mechanical stress 3D integration finite element analysis 设计了基于Si3N4掩模的太阳电池选择性掺杂工艺, 并对其工艺参数进行了仿真优化。选择性掺杂电池的一次掺杂条件为仿真所得最佳非选择性掺杂电池的工艺参数。运用SILVACO软件分别对选择性掺杂的时间、预淀积浓度和温度进行了仿真研究。仿真结果表明, 随着选择性掺杂的预淀积浓度的增加, 光谱响应率先增加后降低; 随着扩散温度和扩散时间的增加, 电池的光谱响应率逐渐减小。所得最佳选择性掺杂工艺参数为预淀积磷硅玻璃杂质浓度1×1019cm-3、扩散温度800℃、扩散时间5min。
选择性掺杂 太阳电池 光谱响应 工艺仿真 Si3N4掩模 selective emitter solar cell spectrum response process simulation Si3N4 mask layer 用熔融急冷法制备了Tm3+(1.0wt%)离子掺杂Ge30Ga5Se65和Ge30Ga5S65(mol%)玻璃, 测试和分析了玻璃的吸收光谱和荧光光谱特性。根据吸收光谱, 应用Judd-Ofelt理论计算分析了Tm3+在上述玻璃样品中的强度参数Ωt(t=2,4,6)以及Tm3+各能级的自发跃迁几率、荧光分支比和辐射寿命等光谱参数。
硫系玻璃 光谱特性 光谱参数 Tm3+ Tm3+ chalcogenide glass spectral characteristic spectral parameter 在分析光突发交换(OBS)网络多路由机制的基础上, 提出了一种基于非线性整数规划的多路由机制。该机制通过对多条路由上业务比例的更加合理分配, 达到有效减少突发丢失率的目的。仿真结果表明, 与其他算法相比, 采用基于非线性整数规划的多路由机制突发丢失率至少降低7.8%。
光突发交换 多路由机制 非线性整数规划 OBS multi-path routing scheme nonlinear integer programming 针对40Gb/s差分正交相移键控(DQPSK)光通信传输系统, 提出了低密度奇偶校验(low-density parity-check, LDPC)码译码算法的信息初始化公式, 改进了基于置信度传播 (belief propagation, BP) 的译码算法, 并进行了相应的数值仿真和性能分析比较, 得到了兼顾性能和译码复杂度的改进型译码算法。
前向纠错 低密度奇偶校验 置信度传播 最小和算法 光通信 DQPSK DQPSK forward error check (FEC) LDPC BP min sum(MS) algorithm optical communication 提出了一种基于色散位移光纤(DSF)的交叉相位调制(XPM)效应的超宽带(UWB)光学生成方法。该方法首先利用DSF的XPM效应实现高功率的高斯泵浦光对低功率的直流探测光的交叉相位调制, 然后利用光纤布拉格光栅(FBG)对探测光进行鉴频, 实现相位调制到强度调制的转换, 从而获得单周期UWB信号。利用光子仿真软件对方案进行了仿真实验, 得到了中心频率分别为7GHz和6.95GHz、相对带宽分别为143%和145%的UWB信号, 验证了所提方法的可行性。同时, 研究了输入信号脉冲宽度、FBG的反射率、鉴频器的类型对产生的单周期UWB脉冲信号波形和频谱的影响。仿真实验的结果表明, 该方案对输入信号脉冲宽度不是过宽的情况下具有良好的容忍度, 光学高斯带通滤波器、波分复用器和FBG等光滤波器均可作为鉴频器, 采用FBG优点是可通过改变反射率灵活地调整产生的UWB脉冲信号的波形。
超宽带信号 色散位移光纤 交叉相位调制 光纤布拉格光栅 UWB DSF XPM FBG 针对目前模拟微波光子信号在长距离传输中相位不稳的现象, 提出了一种基于双载波矢量和原理的相位检测技术。文中对该技术的基本检测原理进行了详细推导; 实验上以1GHz的射频信号为例, 对其光路设计、实验进行了系统研究。实验结果显示, 该相位检测系统可对1GHz信号实现精度优于3°的相位检测。基于该方案的相位检测系统由于分辨率高、结构简单、易于构建等优点可推广至毫米波频段, 应用于光控相控阵、本振信号传输以及空间技术等多个领域的相位检测, 进一步实现稳相传输。
微波光子学 光链路 相位检测 矢量和技术 microwave photonics optical links phase detection vector-sum method 研究了工业控制用低速率塑料光纤接收芯片的设计方案。首先根据实际情况对整个接收芯片的基本参数、生产工艺的选择进行了分析, 然后提出了塑料光纤接收芯片的系统架构, 详细分析了电路中直流失调和1/f噪声两大关键问题的解决思路, 并应用Cadence软件设计了功能完备的接收芯片。最后通过搭建仿真传输链路, 对设计的塑料光纤接收芯片性能进行了验证。
接收芯片 塑料光纤 仿真 receiver chip plastic optical fiber simulation 针对地理分布的光网络的脆弱性, 构建了基于恢复技术的光网络脆弱性能评估模型, 利用基于参数i二分查找法计算最大流量的最小值, 得出光网络的脆弱区域。仿真结果表明, 该方案得出的结果与其他文献报道的相比, 能够有效地计算光网络的脆弱区域, 同时降低了算法的事件复杂度。
脆弱性 光网络 恢复技术 二分查找 vulnerability optical network restoration algorithm binary search 提出一种采用少模阶跃光纤与单模光纤连接的方法, 实现低弯曲损耗传输的新型光纤通信系统。采用有限元法研究了在模场直径相同的情况下少模光纤纤芯半径与折射率差的关系, 以及不同参数下光纤的弯曲损耗; 采用光束传播法计算了少模光纤的各种模式与普通单模光纤的基模的连接损耗。证明了采用少模光纤可以利用模式间的正交性实现有效的单模传输, 并具有低的弯曲损耗和连接损耗。
低弯曲损耗 连接损耗 模场直径 光纤到户 少模光纤 low bending loss splicing loss mode field diameter fiber-to-the-home few-mode optical fiber 为了解决 TDI CCD光谱响应度检测精度较低、检测方法不够准确等问题, 提出了一套更为科学而准确的高精度 TDI CCD 光谱响应度检测方法。首先, 改进了TDI CCD视频信号处理方法; 其次, 选用不同窄带波长的LED阵列作为光源, 建立一种方便而准确的宽波段光谱响应度检测系统; 然后, 改变TDI CCD接收的辐射照度并检测TDI CCD输出信号, 提出一种高精度TDI CCD光谱响应度检测方法; 最后, 计算所有窄带波长的LED对应的TDI CCD光谱响应度, 绘制TDI CCD在400～900nm波长范围内的光谱响应度曲线。实验结果表明: 此方法覆盖了400～900nm的宽波长范围, 检测方便准确, 同时, 光谱响应度检测误差达0.025。
时间延迟积分电荷耦合器件 光谱响应度 辐射照度 视频信号 TDI CCD spectral responsivity irradiance video signal 针对红外探测器输出12位像素深度响应, 而数字图像显示通常为8位的情况, 提出一种基于伽马压缩的非均匀性校正算法。该算法利用自适应伽马曲线将探测器输出的响应进行压缩, 然后基于两点校正对中低温图像和高温图像运用不同的校正系数进行校正。实验结果表明: 该算法的非均匀性校正效果好, 能够将传统两点校正方法校正后的残余非均匀性降低20%左右, 校正后的中低温图像细节信息丰富, 层次感强。
红外图像 伽马压缩 非均匀性 两点校正 infrared image Gamma compression nonuniformity two-points correction 介绍了传统脉宽调制(PWM)灰度算法以及其存在的缺陷, 提出了一种增强型的PWM灰度算法, 基于人眼的视觉特性将时间子场重新分布。搭建了基于FPGA的数字光处理(DLP)投影显示系统, 给出了系统的框图和工作原理。并使用该系统验证了算法的可行性。该投影系统植入增强型PWM算法后数字微镜器件(DMD)微镜开关频率明显提高, 相比于传统算法图像显示效果明显提高, 人眼的闪烁感明显降低, 动态图像的稳定性大幅度提高。
灰度算法 脉宽调制 数字光处理 显示 gray level algorithm PWM FPGA FPGA DLP display 针对低照度环境下, 网络监控视频图像由于对比度低、灰度信息少, 视频图像存在隐形问题, 提出了一种基于人类视觉系统感知的标准化变换算法, 并嵌入基于ARM平台的视频网络监控中。实验结果表明, 与其他图像增强算法对比, 该算法有效地提高了视频图像对比度分辨率, 重现隐形图像, 取得了较好的整体视觉效果, 而且满足网络监控的时实性要求。
标准化变换 低照度 网络监控 隐形 重现 normalization transforms low-level-light network monitoring invisible 利用Matlab/Simulink搭建了光伏阵列数学模型, 分析了传统最大功率跟踪(MPPT)方法的缺陷, 针对传统电导增量法跟踪速度慢、存在误判的问题, 详细研究了温度和光照强度对于光伏阵列输出特性的影响, 提出新的改进电导增量法, 并对核心算法进行优化, 使用S函数实现了最大功率跟踪。仿真结果证明, 改进后的方法能够更加快速和准确跟踪最大功率。
S-函数 光伏阵列 电导增量法 最大功率跟踪 S-function photovoltaic array conductivity increment method MPPT 传统最大功率跟踪(MPPT)方法如电导增量法存在较大稳态误差和波动, 加入模糊控制后, 虽然系统的动态性能有所改进, 但由于模糊论域固定, 控制还是略微粗糙, 稳态时存在波动。文章采用变论域模糊控制对MPPT进行控制, 其优点是不需要过多经验来设定规则表, 通过输入改变伸缩因子从而改变论域的范围, 使控制更加灵活, 缩短了响应时间, 缩小了稳态误差和波动, 从而保护光伏负载, 极大提高太阳光利用率。分别在固定环境和变化环境中对系统进行仿真, 从输出功率和负载电压两方面对变论域模糊控制的优越性进行论证。
光伏系统 最大功率跟踪 变论域 模糊控制 photovoltaic system MPPT variable universe fuzzy control 为解决传统配电网继电保护故障定位系统难以应对含光伏系统的微网并网运行的问题, 提出了一种集中与分布式相结合的故障区域检测与隔离的保护方法。根据配电网的拓扑结构和假定的网络功率流向形成网络描述矩阵, 在配电系统发生短路故障时, 根据被保护线路故障的电压、电流分量的相位关系确定故障正方向, 并形成故障信息矩阵。以故障信息矩阵对网络描述矩阵进行修正而形成故障判断矩阵, 利用故障定位判据逐一查询故障判断矩阵即可快速准确地定位出故障位置, 从而发出跳闸命令切除故障。
光伏系统 微网 配电网 故障区段定位 photovoltaic system microgrid distribution network fault section location 设计了基于内嵌高速收发器RocketIO的现场可编程门阵列(FPGA)的多路光纤图像传输系统, 能够对Camera Link接口模式的高速大容量图像数据进行实时传输。详细给出了系统总体结构设计、硬件实现中需要注意的问题和若干关键的软件功能模块, 包括并口转换模块、图像传输控制逻辑和RocketIO的设计和配置。实验显示传输系统的三通道有效数据传输速率达7.2Gb/s, 传输线路稳定可靠, 满足光电探测设备对传输带宽的需求。
图像传输 光纤 optical fiber image transmission RocketIO RocketIO fiber Camera Link camera link 设计了一种基于双光纤布拉格光栅(Fiber Bragg Grating, FBG)结构的电流互感器, 将光纤光栅分别粘贴在超磁致伸缩材料(GMM)和蒙乃尔(Monel)合金材料上。把FBG-GMM放在磁路系统中作为电流互感器传感探头, 应用FBG-Monel作为解调元件和温度补偿装置, 实现电流测量的同时实现了温度补偿。理论分析与实验结果表明该电流互感器电流可测范围为0.3~12.6A, 系统传感灵敏度可达6.812×10-3nm/A。该电流互感器成本低, 结构简单, 适用于小电流测量。
电流互感器 光纤光栅 温度补偿 current transformer FBG temperature compensation Monel Monel 为提高三坐标测量机零件位姿识别的效率和准确率, 提出了一种基于图像质心偏移的立体匹配新方法。将CCD摄像机安装在三坐标测量机的Z轴上, 利用三坐标测量机的精确平移特性, 构成单摄像机立体视觉系统,在两个不同位置获取被测零件的实时图像, 对其进行处理得到图像质心, 将图像质心的偏移距离作为约束条件完成立体匹配。该方法避开了极线约束、灰度约束等复杂约束条件, 实验表明该方法可以达到较高的匹配精度, 实验件的匹配时间为1.818s。
立体匹配 零件位姿识别 图像质心 三坐标测量机 单摄像机立体视觉 stereo vision matching parts pose recognization image centroid CMM single camera stereo vision 望远镜的光轴平行性是双目仪器的重要指标, 光轴失调会影响观察人员视力甚至观察效果。文章提出了利用棱镜微动理论建立望远镜光轴的检校模型, 将检校过程分为初校和精校两个步骤, 对推导过程进行了讨论。通过实验对该模型的正确性进行了验证, 结果表明, 结合CCD和图像处理技术可以对望远镜光轴进行精确校正。
望远镜 光轴 棱镜微动理论 偏心环 telescope optical axis prism fretting theory eccentric ring CCD CCD 在研究拉曼散射原理及其应用技术的基础上, 开发了一种分布式结构的光纤测温系统。通过对光纤的拉曼散射光谱信息进行解调处理, 实现了全光纤的分布式温度检测。系统达到的温度分辨率为0.3℃, 空间分辨率为3m, 最大测量距离为6000m。相关的实验室和野外试验结果表明, 该系统的主要性能指标能够满足实际工程的使用要求。
拉曼散射 分布式光纤温度传感器 光时域反射 斯托克斯光 反斯托克斯光 Raman scattering distributed optical fiber temperature sensor optical time-domain reflectometer (OTDR) Stokes scattered light anti-Stokes scattered light MEMS器件微结构的运动特性影响器件的性能和可靠性。为实现微结构周期运动过程中各个时刻的旋转角度的测量, 提出一种基于傅里叶梅林(Fourier-Mellin)变换和相位相关算法的旋转角度测量方法。利用傅里叶梅林变换算法的旋转不变性, 将图像空间坐标转换为对数极坐标的参数空间, 旋转角度变化转化为平移的运动, 然后利用相位相关的亚像素平移测量算法, 得到微结构旋转角度。实验结果表明, 该算法旋转角度测量分辨率达到0.01°, 计算量较小且具有抗干扰能力。
MEMS谐振器 旋转角度 相位相关 傅里叶梅林变换 MEMS resonator rotation angle phase correlation Fourier-Mellin transform