重庆邮电大学光电工程学院, 光电信息感测与传输技术重庆重点实验室, 重庆 400065
表面增强拉曼散射(SERS)技术具有灵敏度高、 检测速度快、 能够实时分析等优势, 广泛应用于医疗、 生物、 食品安全、 环境监测等领域。 目前SERS信号探测方式主要有单点探测、 长程探测两种方式。 由于存在样品分子分布不均、 激光光斑探测范围有限等因素干扰, 单点探测方式的重复性易受到影响。 为了弥补单点探测的不足, 近年来以光波导和光纤为载体的拉曼信号长程探测被大量研究。 归纳总结了近几年SERS信号长程探测的研究进展, 并分析了当前长程探测方式面临的挑战和未来发展趋势。 首先, 介绍了单点探测和长程探测基本原理。 其次, 介绍了基于光纤的SERS信号长程探测研究进展。 基于光纤的SERS信号长程探测方式包括空心光纤和实心光纤两类。 基于空心光纤的SERS信号长程探测方式采用空心光纤作为液体输运与信号传输的复合通道, 具有厘米量级的有效探测距离以及较高灵敏度, 但该探测方式进样困难且复合通道内待测样本分子不易彻底清洗; 基于实心光纤的SERS信号长程探测, 通常使用物理或化学手段对实心光纤的固有结构进行处理, 探测距离一般在微米至毫米量级, 该类型的制作难度相对较高。 然后概述了基于光波导的SERS信号长程探测研究情况。 基于液芯光波导的SERS信号长程探测方式将微流体与SERS相结合, 可有效增加样品分子与SERS“热点”的接触面积, 提高其探测灵敏度。 该方式可达到单分子检测水平, 但在微通道中制备增强介质存在困难。 基于固体光波导的SERS信号长程探测目前大多处于理论分析阶段, 常通过仿真软件对SERS长程探测结构进行研究分析, 探明其作用过程机理。 最后, 对SERS信号长程探测方式研究进展进行了总结和展望, 并提出可行的研究建议, 为SERS信号长程探测相关研究提供参考依据。
表面增强拉曼散射 长程探测 光纤 光波导 Surface-enhanced Raman scattering Long-range detection Optical fiber Optical waveguide 光谱学与光谱分析
2023, 43(8): 2325
红外与激光工程
2023, 52(11): 20230212
南京邮电大学 电子与光学工程学院，柔性电子（未来技术）学院，江苏 南京 210023
荧光玻璃陶瓷结合了荧光粉优异的发光性能和玻璃基质良好的热导率及热稳定性的特点，已在高功率白光LED乃至激光照明领域引起了广泛的关注。本文采用一种选择性激光（CO2激光器）烧结技术，制备了YAG∶Ce荧光玻璃陶瓷，并研究了其荧光发光性能以及构筑的白光LED的器件性能。与传统的重熔融或固相烧结方法不同，选择性激光烧结技术仅对局部加热且升/降温速率大，因此该方法具有节能和快速的特点。研究表明，选用适当的激光功率（24 W）、扫描速度（135 mm/s）和扫描间隔（9 μm）等参数，可制备出形貌较好的YAG∶Ce荧光玻璃陶瓷；经过630 ℃热处理1 h消除应力后，其呈现出Ce3+离子典型的4f→5d能级跃迁对应的宽带激发光谱（峰值为340 nm和455 nm）以及5d→4f能级跃迁对应的宽带发射光谱（峰值为570 nm），量子效率达82%；与450 nm蓝光LED芯片（3.11 V，0.30 A）组合后，可实现92 lm的白光输出，流明效率为98 lm/W，显色指数为69，色温为5 001 K，色坐标为（0.34，0.35）。以上结果表明，该方法在制备荧光玻璃陶瓷中具有重要的应用潜力。
荧光玻璃陶瓷 Ce3+掺杂 选择性激光烧结 白光发光二极管 glass ceramic phosphor Ce3+ doped selective laser sintering white light-emitting diodes
1 上海大学通信与信息工程学院特种光纤与光接入网重点实验室，特种光纤与先进通信国际合作联合实验室，上海 200444
2 上海市计量测试技术研究院，上海 200233
为保证电气电子设备在辐射抗扰度试验中状态传输的稳定性，设计并实现了适用于试验环境的光纤束监控系统。系统主要由物镜、光纤束、转接镜和电荷耦合器件等组件构成。通过Zemax光学仿真软件，结合光纤束参数设计并优化了监控系统的物镜。设计结果表明：物镜在空间频率36 lp/mm处，各视场光学调制传递函数值大于0.8，像面大小与光纤束尺寸匹配，满足像方远心光路要求。对加工的物镜进行性能测试，表明其技术指标与理论设计比较相符。采用搭建的光纤束监控系统进行成像试验，并运用高斯滤波算法进行去像素化处理，提高了监控系统的视频传输质量，辐射抗扰度试验表明此系统具有良好的抗电磁干扰能力。
光学设计 监控系统 光纤束 辐射抗扰度 激光与光电子学进展
2023, 60(7): 0722001
光子学报
2022, 51(11): 1106001
1 福州大学地理与生态环境研究中心,福建 福州 350108
2 福州大学环境与安全工程学院,福建 福州 350108
3 福州大学数字中国研究院(福建),福建 福州 350108
4 福建省资源环境监测与可持续经营利用重点实验室,福建 三明 365004
5 空间数据挖掘与信息共享教育部重点实验室,福建 福州 350108
6 福州大学信息与通信工程博士后科研流动站,福建 福州 350108
高光谱图像具有波段连续、 维数高、 数据量大、 相邻波段相关性强的特点, 可为地物分类提供更为丰富的细节信息。 但是, 数据中存在大量冗余信息与噪声, 在图像分类中如直接利用其所有波段特征而不进行有效分析与选择, 将会导致较低的计算效率和较高的计算复杂度, 分类精度亦可能随着波段维数增加而出现先增后减的“休斯(Hughes)现象”。 为快速地从高达数十个甚至数百个波段的高光谱图像中提取出具有较好识别能力的特征子集, 从而避免“维度灾难”, 将过滤式ReliefF算法和封装式特征递归消除算法(RFE)相结合, 构建了ReliefF-RFE特征选择算法, 可用于高光谱图像分类的特征选择。 该算法根据权重阈值, 利用ReliefF算法快速剔除大量无关特征, 缩小并优化特征子集的范围; 利用RFE算法进一步搜索最优特征子集, 将缩小范围后的特征子集中与分类器关联性小、 冗余的特征进行递归筛选, 进而得到分类性能最佳的特征子集。 采用Indian pines数据集、 Salinas-A数据集与KSC数据集等3个标准数据集作为实验数据, 将ReliefF-RFE算法的应用效果与ReliefF和RFE算法进行对比。 结果显示, 在3个数据集中, 应用ReliefF-RFE算法的高光谱图像分类平均总体精度(OA)为92.94%、 F-measure为92.81%, Kappa系数为91.94%; ReliefF-RFE算法的平均特征维数是ReliefF算法的37%, 而平均运算时间则是RFE算法的75%。 由此表明, ReliefF-RFE算法能够在保证分类精度的同时, 克服过滤式ReliefF算法无法有效减小特征之间冗余以及封装式RFE算法时间复杂度较高的缺陷, 具有更为均衡的综合性能, 适用于高光谱图像分类的特征选择。
高光谱图像 特征选择 ReliefF算法 RFE算法 ReliefF-RFE算法 Hyperspectral image Feature selection ReliefF algorithm RFE algorithm ReliefF-RFE algorithm 光谱学与光谱分析
2022, 42(10): 3283
为提高传感器的稳定性和便携性，提出一种基于空心微瓶谐振腔的折射率传感器，对系统进行封装并对其折射率传感特性进行研究。仿真分析不同壁厚下空心微瓶谐振腔径向回音壁模式的光场分布，光场在微瓶内部的占比随着器件壁厚的减少而增加，有利于提高传感灵敏度。为减小空心微瓶谐振腔的壁厚，利用氢氟酸对石英毛细管进行腐蚀，使用光纤熔接机制备了薄壁空心微瓶谐振腔。采用紫外胶将耦合系统封装固定在载玻片上，器件稳定性和便携性得到提升。研究了封装器件在不同折射率匹配液下的传感特性，器件传感灵敏度为26.50 nm/RIU。该传感器具有稳定性强、灵活性高、损耗小等优点，在光微流控折射率检测方面拥有很大的应用潜力。
传统真空玻璃支撑柱采用人工或机器布放, 存在生产效率低、漏布率高等缺点。本文采用低熔点玻璃浆料印刷烧结制备支撑柱, 优化了支撑柱印刷浆料调和浓度及印刷板参数, 分析了不同烧结温度对支撑柱成型尺寸和强度的影响。结果表明, 优化后的浆料调和浓度为5 g/mL, 优化后的印刷板孔径为1.0 mm, 厚度为0.5 mm, 支撑柱最佳烧结温度为380 ℃, 成型后支撑柱直径为1.25 mm, 高度为0.23 mm, 硬度达549.92 HV, 性能较好。该研究对真空玻璃制造工艺具有指导意义。
真空玻璃 支撑柱 印刷 烧结成型 玻璃粉 浆料 硬度 vacuum glass support pillar printing sintering molding glass powder slurry hardness
1 西北核技术研究所 强脉冲辐射环境模拟与效应国家重点实验室， 西安 710024
2 湘潭大学 材料科学与工程学院， 湖南 湘潭 411105
3 西安高科技研究所， 西安 710025
4 中国电子科技集团公司第十八研究所， 天津 300384
5 上海空间电源研究所， 上海 200245
文章首先重点介绍了国内外开展GaInP/GaAs/Ge三结太阳电池的电子、质子及其他辐射粒子或射线辐照实验的研究进展，然后从辐照损伤效应的仿真模拟研究、抗辐射加固技术、损伤预估方法等方面综述了GaInP/GaAs/Ge三结太阳电池辐照损伤效应及加固技术的研究进展，最后梳理了当前GaInP/GaAs/Ge三结太阳电池辐照损伤效应研究中亟待解决的关键技术问题，为深入开展GaInP/GaAs/Ge三结太阳电池辐照损伤效应实验方法标准制定、损伤机理分析、在轨寿命预估及抗辐射加固技术研究提供了理论指导和实验技术支持。
GaInP/GaAs/Ge三结太阳电池 辐照损伤 位移效应 抗辐射加固 电子辐照 质子辐照 GaInP/GaAs/Ge triplejunction solar cells radiation damage displacement effect radiation hardening electron radiation proton radiation
1 中山大学 电子与信息工程学院， 广州 510006
2 中山大学 电力电子及控制技术研究所， 广州 510275
3 广东省第三代半导体GaN电力电子材料与器件工程技术研究中心， 广州 510275
基于氮化镓(GaN)等宽禁带(WBG)半导体的金氧半场效应晶体管(MOSFET)器件在关态耐压下，栅介质中存在与宽禁带半导体临界击穿电场相当的大电场，致使栅介质在长期可靠性方面受到挑战。为了避免在GaN器件中使用尚不成熟的p型离子注入技术，提出了一种基于选择区域外延技术制备的新型GaN纵向槽栅MOSFET，可通过降低关态栅介质电场来提高栅介质可靠性。提出了关态下的耗尽区结电容空间电荷竞争模型，定性解释了栅介质电场p型屏蔽结构的结构参数对栅介质电场的影响规律及机理，并通过权衡器件性能与可靠性的关系，得到击穿电压为1200V、栅介质电场仅0.8MV/cm的具有栅介质长期可靠性的新型GaN纵向槽栅MOSFET。
氮化镓 栅介质可靠性 功率MOSFET 纵向槽栅结构 电场屏蔽 GaN gate dielectric reliability power MOSFET vertical trench gate structure electric field shielding
