Author Affiliations
Abstract
1 College of Physics, MIIT Key Laboratory of Aerospace Information Materials and Physics, Key Laboratory for Intelligent Nano Materials and Devices, Nanjing University of Aeronautics and Astronautics, Nanjing 211106, China
2 e-mail: cxkan@nuaa.edu.cn
Low-power, flexible, and integrated photodetectors have attracted increasing attention due to their potential applications of photosensing, astronomy, communications, wearable electronics, etc. Herein, the samples of ZnO microwires having p-type (Sb-doped ZnO, ZnO:Sb) and n-type (Ga-doped ZnO, ZnO:Ga) conduction properties were synthesized individually. Sequentially, a p-n homojunction vertical structure photodiode involving a single ZnO:Sb microwire crossed with a ZnO:Ga microwire, which can detect ultraviolet light signals, was constructed. When exposed under 360 nm light illumination at -0.1 V, the proposed photodiode reveals pronounced photodetection features, including a largest on/off ratio of 105, responsivity of 2.3 A/W, specific detectivity of 6.5×1013 Jones, noise equivalent power of 4.8×10-15 W Hz-1/2, and superior photoelectron conversion efficiency of 7.8%. The photodiode also exhibits a fast response/recovery time of 0.48 ms/9.41 ms. Further, we propose a facile and scalable construction scheme to integrate a p-ZnO:Sbn-ZnO:Ga microwires homojunction component into a flexible, array-type detector, which manifests significant flexibility and electrical stability with insignificant degradation. Moreover, the as-constructed array unit can be integrated into a practical photoimaging system, which demonstrates remarkable high-resolution single-pixel imaging capability. The results represented in this work may supply a workable approach for developing low-dimensional ZnO-based homojunction optoelectronic devices with low-consumption, flexible, and integrated characteristics.
Photonics Research
2024, 12(4): 648
耿仁方 1,2吴志波 1,3,*黄勇 1林海声 4[ ... ]张忠萍 1,3
作者单位
摘要
1 中国科学院上海天文台,上海 200030
2 中国科学院大学,北京 100049
3 中国科学院空间目标与碎片观测重点实验室,江苏 南京 210008
4 上海大学机电工程与自动化学院,上海 200444
5 上海大学材料科学与工程学院,上海 200444
基于星载曲面镜的转发式激光时间传递具有零时延、高可靠性和高准确度等优势,但由于缺少合适的卫星试验平台,该技术目前仅限于理论分析,尚未获得有效试验数据及性能评估结果。本文将相邻的两套卫星激光测距(SLR)系统作为试验台站,以激光卫星上搭载的反射器作为转发载荷,开展了转发式激光时间传递试验研究。首先,介绍了转发式激光时间传递的基本原理及理论;然后,对上海天文台SLR系统进行适应性改造,搭建了转发式激光时间传递试验系统,并开展了不同激光卫星的实测试验;最后,分析获得的时间传递结果,研究影响该技术性能的主要因素。试验结果表明:该技术可以获得优于100 ps的精度以及ns的准确度,单向工作模式可行,为转发式激光时间传递的发展提供了有力支撑。
测量 卫星激光测距 激光时间传递 反射器 曲面镜 
中国激光
2023, 50(18): 1804004
作者单位
摘要
1 省部共建高品质特殊钢冶金与制备国家重点实验室, 上海市钢铁冶金新技术开发应用重点实验室, 上海大学材料科学与工程学院, 上海, 200444
2 SINTEF Industry, Trondheim, 7094, Norway
本文采用气动悬浮装置成功制备了(CaO-SiO2)-xAl2O3 (x=0, 6, 12, 18, 24, 30) 的一系列玻璃, 并通过拉曼光谱技术结合量子化学从头计算方法、27Al 魔角旋转核磁共振技术 (27Al MAS-NMR) 对其结构进行了定性及定量研究。研究结果表明, 当碱度R(CaO/SiO2)=1时, 随着Al2O3的加入, 硅酸盐结构转变为铝硅酸盐结构。当x≤18时, Al主要以[ⅣAlO4] 形式参与网络形成, 并在x=18 时达到最大, 同时也观察到了[ⅤAlO5]、[ⅥAlO6] 的存在; 当x>18时, [ⅣAlO4] 相对含量减少, [ⅤAlO5]、[ⅥAlO6]增加。拉曼光谱精细解谱的结果表明, Al的加入大大增加了体系的复杂性和无序性, 具体表现为精细结构Qijklm 含量的无规律变化, 但对初级结构Qi含量的影响不大, 并主要以Q2形式存在。
拉曼光谱 量子化学从头算 微结构定量 CaO-SiO2-Al2O3 CaO-SiO2-Al2O3 Raman spectroscopy Quantum chemistry ab initio calculation Microstructure quantification 
光散射学报
2022, 34(1): 22
耿仁方 1,2吴志波 2,3汤凯 2李岩 2[ ... ]张忠萍 2,3
作者单位
摘要
1 南京信息工程大学 遥感与测绘工程学院,江苏 南京 210044
2 中国科学院上海天文台,上海 200030
3 中国科学院空间目标与碎片观测重点实验室,江苏 南京 210008
我国空间站即将首次开展高重复率(~kHz)星地激光时间比对,搭载的星载探测器拟采用固定门控开启模式,对地面激光发射时序的控制提出了高实时、高重复率和高精度等要求。基于卫星激光测距(SLR)的距离门控原理,提出高重复率激光时间比对地面激光点火信号精确产生方法,以使上行激光脉冲能在门控信号之后短时间内到达星载探测器,极大减少噪声干扰。该方法可在单片可编程门阵列FPGA中实现,具有重复率大于10 kHz、控制精度5 ns以及软件交互简单等优势,结合方法计算精度和半导体泵浦激光器的纳秒级触发抖动,预计地面激光发射时刻精度最终控制在10 ns以内,满足空间站激光时间比对激光发射时序的控制需求,并可为其他激光时间比对工程的实施提供技术支持。
卫星激光测距 激光时间比对 高重复率 激光发射时序 距离门控 satellite laser ranging laser time transfer high repetition rate laser emission epoch range gate 
红外与激光工程
2021, 50(10): 20200473
Author Affiliations
Abstract
1 College of Science, MIIT Key Laboratory of Aerospace Information Materials and Physics, Key Laboratory for Intelligent Nano Materials and Devices, Nanjing University of Aeronautics and Astronautics, Nanjing 211106, China
2 e-mail: cxkan@nuaa.edu.cn
SnO2 has attracted considerable attention due to its wide bandgap, large exciton binding energy, and outstanding electrical and optoelectronic features. Owing to the lack of reliable and reproducible p-type SnO2, many challenges on developing SnO2-based optoelectronic devices and their practical applications still remain. Herein, single-crystal SnO2 microwires (MWs) are acquired via the self-catalyzed approach. As a strategic alternative, n-SnO2 MW/p-GaN heterojunction was constructed, which exhibited selectable dual-functionalities of light-emitting and photodetection when operated by applying an appropriate voltage. The device illustrated a distinct near-ultraviolet light-emission peaking at 395.0 nm and a linewidth 50 nm. Significantly, the device characteristics, in terms of the main peak positions and linewidth, are nearly invariant as functions of various injection current, suggesting that quantum-confined Stark effect is essentially absent. Meanwhile, the identical n-SnO2 MW/p-GaN heterojunction can also achieve photovoltaic-type light detection. The device can steadily feature ultraviolet photodetecting ability, including the ultraviolet/visible rejection ratio (R360 nm/R400 nm) 1.5×103, high photodark current ratio of 105, fast response speed of 9.2/51 ms, maximum responsivity of 1.5 A/W, and detectivity of 1.3×1013 Jones under 360 nm light at -3 V bias. Therefore, the bifunctional device not only displays distinct near-ultraviolet light emission, but also has the ability of high-sensitive ultraviolet photodetection. The novel design of n-SnO2 MW/p-GaN heterojunction bifunctional systems is expected to open doors to practical application of SnO2 microstructures/nanostructures for large-scale device miniaturization, integration and multifunction in next-generation high-performance photoelectronic devices.
Photonics Research
2021, 9(12): 12002475
邓华荣 1龙明亮 1张海峰 1,2吴志波 1,2[ ... ]张忠萍 1,2,*
作者单位
摘要
1 中国科学院上海天文台,上海 200030
2 中国科学院空间目标与碎片观测重点实验室,江苏 南京 210008
1 064 nm波长大气透过率高、天空背景辐射小,采用该波长激光开展卫星测距,有助于提升测距系统的探测能力,已成为国际测距技术的重要发展趋势之一。采用2.2 nm窄带滤光片,计算并测试了白天情况下1 064 nm波长测距系统的噪声,验证了该滤光片在白天对背景噪声的抑制效果。基于圆心光路调节方法,夜间借助红外相机实现了1 064 nm波长激光发射光路与机械轴的重合度调节,保证了全天区优于5″的激光指向精度,解决了白天观测条件下1 064 nm波长激光精确指向问题。采用重复频率为1 kHz、功率为5 W的1 064 nm激光器,建立了1 064 nm波长白天卫星激光测距试验系统,最远获得了地球同步轨道卫星的有效回波数据,实现了1 064 nm波长白天激光测距。试验研究将为我国1 064 nm在远距离卫星激光测距、空间碎片漫反射激光测距方面的应用与发展奠定了技术基础。
卫星激光测距 1 064 nm 白天 同步轨道卫星 激光指向 satellite laser ranging 1 064 nm daytime geosynchronous orbit satellite laser pointing 
红外与激光工程
2020, 49(10): 20200021
作者单位
摘要
1 上海大学理学院物理系, 上海 200444
2 中国科学院上海光学精密机械研究所强场激光物理国家重点实验室和超强激光科学卓越中心, 上海 201800
3 中国科学院上海光学精密机械研究所量子光学重点实验室, 上海 201800
针对存在增益损耗的三能级非厄米量子系统,提出了一种新型的非厄米受激拉曼绝热捷径(NH-STIRSAP)技术。该技术基于传统的受激拉曼绝热通道(STIRAP),通过灵活调控系统的非厄米项,使系统演化中的非绝热耦合得到有效抵消,从而加速绝热演化过程。详细的数值计算和理论分析结果证实,基于所提技术,系统的绝热演化速度快,且制备的量子态具有高保真度。并展示了所提技术在量子分束方面的应用。与传统绝热捷径技术相比,NH-STIRSAP新技术具有更广泛的应用。
量子光学 受激拉曼绝热通道 非厄米系统 绝热捷径 量子分束 
中国激光
2020, 47(9): 0912001
作者单位
摘要
1 中国科学院上海天文台, 上海 200030
2 中国科学院空间目标与碎片观测重点实验室, 江苏 南京 210008
3 中国科学院新疆天文台, 新疆 乌鲁木齐 830011
以上海天文台收发分离的21 cm/60 cm口径卫星激光测距系统为例,利用高精度计时器、光电探测器等设备,对发射/接收系统的时延分别进行测量与标定,测量地面靶目标所得到的发射/接收系统的总时延与常规地面靶目标测量方法的测量均值相比,时延标定误差为400 ps。在此基础上,利用高精度时钟系统,并在解决远距离望远镜回波信号探测距离门控制问题的条件下,实现了相距2.5 km的双望远镜系统对距离大于1000 km的空间碎片目标的测量,验证了远距离接收空间碎片目标激光回波信号的能力。
遥感 卫星激光测距 多台望远镜接收 系统时延 距离门控 远距离探测 
光学学报
2020, 40(2): 0228002
吴志波 1,2,*邓华荣 1张海峰 1,2汤凯 1[ ... ]张忠萍 1,2
作者单位
摘要
1 中国科学院上海天文台,上海 200030
2 中国科学院空间目标与碎片观测重点实验室,江苏 南京 210008
3 中国科学院大学,北京 100009
以典型SLR系统为研究平台,根据测量数据的产生流程,详细分析了卫星测量与系统校准时的状态差异,并评估了状态差异对测量数据距离偏差的影响,引出SLR测量数据稳定性提升的途径.研究成果用于上海天文台SLR系统后,2015年度对地球动力学卫星(Lageos)观测数据的长期稳定性、短期稳定性和标准点精度分别由改造前的12.7 mm、22.7 mm和2.0 mm提升到4.1 mm、9.3 mm和1.0 mm,国内率先达到国际卫星激光测距组织(ILRS)的数据质量标准(10 mm,20 mm和5 mm)并持续保持,提升了我国在SLR领域的国际地位和观测数据权重,具有良好的推广应用前景.
卫星激光测距 距离偏差 长期稳定性 短期稳定性 标准点精度 satellite laser ranging range bias long-term stability short-term stability normal point precision 
红外与毫米波学报
2019, 38(4): 04479
邓华荣 1,*张海峰 1,2龙明亮 1吴志波 1,2[ ... ]张忠萍 1,2
作者单位
摘要
1 中国科学院上海天文台, 上海 200030
2 中国科学院空间目标与碎片观测重点实验室, 江苏 南京 210008
分析了上海天文台皮秒激光器系统在不同重复频率下的输出功率、输出波形等性能,实现了重复频率为4 kHz、功率为3 W、波长为532 nm的激光稳定输出。建立了4 kHz重复频率卫星激光测距系统,实现了4 kHz重复频率卫星测距,其测量数据量和标准点数据精度比1 kHz重复频率的分别提高了约2.62倍和1.62倍,提升了卫星观测性能。采用Lomb算法获得了Ajisai卫星自转频率(平均值为0.4234 Hz)以及自转频率准确度(0.0054 Hz),与1 kHz激光观测系统相比,4 kHz重复频率卫星激光测距系统的卫星自转测定精度显著提升。
激光器 卫星激光测距 4 kHz重复频率 标准点精度 Lomb算法 自转频率 Ajisai卫星 
光学学报
2019, 39(3): 0314002

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