1 天津大学 精密仪器与光电子工程学院，天津
2 天津大学 光电信息技术教育部重点实验室，天津
作为最具代表性的定向能载体，激光可用于高功率、长距离的无线能量传输。传统上激光无线传能一般通过跟瞄系统实现，而近年来发展的谐振激光自适应无线传能技术提供了一种无需跟瞄的新解决思路，受到广泛关注。文中分析比较了这两种方法的特点，展望了未来发展趋势，并对后者的核心免调试激光器的实现方法进行了总结。
激光无线传能 谐振激光传能 免调试激光器 猫眼逆反射器 wireless laser power transmission resonant laser power transmission alignment-free laser cat-eye retroreflector
1 河南工业大学材料科学与工程学院, 郑州 450001
2 中国科学院宁波材料技术与工程研究所, 海洋材料及相关技术重点实验室, 浙江省海洋材料与防护技术重点实验室, 宁波 315201
单晶金刚石具有超宽的禁带宽度、低的介电常数、高的击穿电压、高的热导率、高的本征电子和空穴迁移率,以及优越的抗辐射性能, 是目前已知的最有前景的宽禁带高温半导体材料, 被誉为“终极半导体”。但单晶金刚石在半导体上的大规模应用还有很多技术难题急需解决。本文聚焦大尺寸(英寸级)单晶金刚石衬底的化学气相沉积合成、剥离切片及研磨抛光技术, 通过对近年来的相关文献进行整理, 综述了相关方面的国内外研究现状。在此基础上, 对未来单晶金刚石半导体材料的制备、剥离和研磨抛光进行了展望。
单晶金刚石 大尺寸 沉积 剥离 研磨抛光 半导体 single crystal diamond large size deposition lift-off grinding and polishing semiconductor
张傲翔 1任炳阳 2王芳 1,3,4,5,*刘俊杰 1,3,5刘玉怀 1,3,4,5,**
1 郑州大学电气与信息工程学院电子材料与系统国际联合研究中心，河南省电子材料与系统国际联合实验室，河南 郑州 450001
2 郑州大学计算机与人工智能学院，河南 郑州 450001
3 郑州大学智能传感器研究院，河南 郑州 450001
4 郑州唯独电子科技有限公司，河南 郑州 450001
5 郑州大学产业技术研究院有限公司，河南 郑州 450001
为了提升深紫外激光二极管（DUV LDs）的载流子注入效率，优化其工作性能，提出了阶梯型超晶格（SSL）电子阻挡层（EBL）和楔形（WS）空穴阻挡层（HBL）结构。使用Crosslight软件分别仿真了具有矩形EBL和HBL、矩形超晶格（RSL）EBL和塔形（TS）HBL以及SSL EBL和WS HBL的DUV LDs。仿真结果表明，SSL EBL和WS HBL更有效地增加了量子阱（QWs）中的载流子注入，减少了非有源区的载流子泄漏，提高了辐射复合率，降低了阈值电压和阈值电流，提高了DUV LDs的输出功率和电光转换效率。
激光器 深紫外激光二极管 AlGaN 阶梯型超晶格 阻挡层 激光与光电子学进展
2023, 60(15): 1525001
1 天津理工大学电气工程与自动化学院, 天津 300000
2 天津市复杂系统控制理论及应用重点实验室, 天津 300000
3 天津中德应用技术大学智能制造学院, 天津 300000
提出一种基于串级线性自抗扰(ADRC)的四旋翼无人机姿态控制器设计方法, 并采用比例-积分-速度(PIV)控制设计位置控制器, 实现四旋翼无人机的轨迹跟踪控制。对于姿态控制系统, 通过对俯仰、滚转和偏航3个通道设计线性扩张状态观测器(LESO), 对系统内部不确定性与外部扰动进行实时观测与补偿。对于位置控制系统, 采用PIV控制算法设计控制器, 完成平移变量的稳定跟踪控制。对所涉及的串级自抗扰姿态控制器的稳定性进行了分析说明。最后, 在Quanser飞行控制实验平台中进行轨迹跟踪实验, 验证了所提方法的有效性。
四旋翼无人机 线性自抗扰控制 线性扩张状态观测器 串级控制 轨迹跟踪 quadrotor UAV LADRC linear extended state observer cascade control trajectory tracking
1 郑州大学信息工程学院电子材料与系统国际联合研究 中心, 河南 郑州 450001
2 郑州唯独电子科技有限公司, 河南 郑州 450001
3 郑州大学产业技术研究院有限公司, 河南 郑州 450001
为有效降低深紫外激光二极管 (DUV-LD) 在有源区的电子泄露, 提出了一种阱式阶梯电子阻挡层 (EBL) 结构。利用 Crosslight 软件对矩形、阶梯形和阱式阶梯形三种不同的结构分别进行了仿真研究, 详细对比分析了三种结构器件的能带图、辐射复合率、电子空穴浓度、P－I 以及 V－I 特性等, 结果表明阱式阶梯 EBL 对电子的泄露抑制效果最好, 从而使得器件的光学和电学性能得到优化。
激光技术 深紫外激光二极管 阱式阶梯电子阻挡层 电子泄露 laser techniques deep ultraviolet laser diode AlGaN AlGaN well-type ladder electron barrier electron leakage
针对基于交错正交幅度调制的相干光滤波器组多载波(CO-FBMC-OQAM)通信系统的信道均衡问题, 提出了一种基于人工神经网络(CD-net)的信道均衡方法。CD-net融合了卷积神经网络和深度神经网络的优点, 能够完成CO-FBMC-OQAM通信系统的信道均衡任务。在CD-net中, 卷积神经网络模块首先对接收端畸变信号进行特征提取, 再由深度神经网络模块完成信号解调和信道均衡, 并恢复出原始信息。数值仿真结果表明: 与传统信道均衡方法相比, CD-net方法在误码率性能方面具有更大的优势, 能够较好地解决CO-FBMC-OQAM系统的信道失真问题。
光通信 滤波器组多载波 神经网络 信道均衡 optical communication, filter bank multicarrier, n
传统低压触发可控硅(LVTSCR)维持电压过低, 应用于片上ESD防护时存在闩锁风险。文章提出了一种嵌入分流路径的LVTSCR。基于0.18 μm CMOS工艺, 使用Sentaurus-TCAD软件模拟人体模型, 对器件准静态特性进行了分析。结果表明, 新型器件在保持触发电压、ESD防护性良好的情况下, 有效提高了维持电压。对关键尺寸D6进行优化, 该器件的维持电压提高到5.5 V以上, 器件可安全应用于5 V电压电路, 避免了闩锁效应。
静电放电 可控硅 维持电压 闩锁 分流 ESD LVTSCR holding voltage latch-up shunt path
1 郑州大学 集成电路可靠性设计与静电防护实验室, 郑州 450000
2 西安理工大学 自动化与信息工程学院, 西安 710000
3 长鑫存储技术有限公司, 合肥 230000
提出了一种用于降低触发电压的两级防护SCR(TSPSCR)。在传统LVTSCR中植入P-ESD层, 增设额外的二极管。因为P-ESD层的掺杂浓度较高, 该器件能更早发生雪崩击穿而触发第一级泄流路径, 从而开启第二级泄流路径。Sentaurus TCAD仿真结果表明, 该器件的触发电压从传统器件的10.59 V降低至4.12 V, 维持电压为1.25 V, 1 V直流电压下漏电流仅为7.85 nA。优化后的TSPSCR适用于先进1 V工作电压的电路中。
两级防护 触发电压 漏电流 ESD ESD SCR SCR two-stage-protection trigger voltage leakage current
1 天津大学 精密仪器与光电子工程学院，天津 300072
2 光电信息技术教育部重点实验室-天津大学，天津 300072
3 天津津航技术物理研究所，天津 300308
4 天津索维电子技术有限公司，天津 300384
5 中国空间技术研究院钱学森空间技术实验室，北京 100094
为实现面向自适应激光无线传能应用的大范围免调试激光器，对基于猫眼逆反射器的端面泵浦Nd: GdVO4激光器开展实验研究；在补偿接收端的球差和场曲、优化激光器工作距离和接收端视场的基础上，分析发现发射端各透镜的场曲所导致的猫眼逆反射器离焦是限制其视场角度（接收端离轴量容限）的主要因素。基于Zemax软件对发射端场曲进行分析计算，并设计加工了矫正场曲的非球面透镜以避免接收端离轴情况下的发射端离焦，实现优化发射端视场的目的。使用优化设计的非球面透镜后，在5 m的长工作距离下激光器4.6°发射端视场内的输出功率均在其最高输出功率的50%以上，相比使用普通球面透镜时的结果得到显著的提升。对比理论设计和实验结果仍有一定差距，认为补偿激光晶体热透镜的像差是进一步优化发射端视场的关键。
免调试激光器 猫眼逆反射器 视场 像差 场曲 alignment-free laser cat-eye retroreflector field of view optical aberration field curvature 红外与激光工程
2022, 51(3): 20211108
Author Affiliations
Abstract
1 Institute of Laser and Optoelectronics, School of Precision Instrument and Optoelectronics Engineering, Tianjin University, Tianjin 300072, China
2 Key Laboratory of Optoelectronic Information Science and Technology (Ministry of Education), Tianjin University, Tianjin 300072, China
3 Tianjin Jinhang Institute of Technical Physics, Tianjin 300308, China
4 Tianjin Suowei Electronic Technology Co., Ltd., Tianjin 300384, China
5 Qian Xuesen Laboratory of Space Technology, China Academy of Space Technology, Beijing 100094, China
A multi-lens retroreflector with field curvature compensation was designed and used in an alignment-free distributed-cavity laser with a long working distance for resonant beam charging applications. The multi-lens design, which makes use of off-the-shelf components, also allows a large field of view (FoV) without requirement of large element aperture. By implementing this design, an end-pumped 1063 nm laser could deliver over 5 W continuous-wave output power over a large range of working distances (1–5 m) and with receiver FoV under an incident diode pump power of 16.6 W. The output power fluctuation was less than 10% when moving and tilting the receiver over such a large range, without requiring any realignment of the cavity.
alignment-free laser retroreflector field of view field curvature laser charging Chinese Optics Letters
2022, 20(3): 031407
