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1060nm高功率垂直腔面发射激光器研究

1060nm高功率垂直腔面发射激光器研究

作者：郑妹茵曲阜师范大学

学位级别：硕士

垂直腔面发射激光器(VCSEL)是一种出光方向垂直于衬底的半导体激光器,相比于边发射半导体激光器,具有低电流阈值、圆形对称光斑、单纵模、高光束质量、低发散角、体积小、易于二维集成、低成本与高可靠性等优点。近年来,随着VCSEL外延... 详细信息

垂直腔面发射激光器(VCSEL)是一种出光方向垂直于衬底的半导体激光器,相比于边发射半导体激光器,具有低电流阈值、圆形对称光斑、单纵模、高光束质量、低发散角、体积小、易于二维集成、低成本与高可靠性等优点。近年来,随着VCSEL外延生长技术与制作工艺技术的快速发展,VCSEL性能也得到快速提升,在3D传感、光通讯、光互联、光储存、红外照明、生物医疗以及激光泵浦等领域得到广泛应用。对于1060 nm VCSEL的报道主要集中于小功率、低损耗的高速光通信领域,高功率1060 nm VCSEL很少被报道。本论文围绕高功率1060nm VCSEL开展了理论仿真、结构优化设计、器件制作和封装测试等方面的工作,主要研究内容如下:1、介绍了 VCSEL的工作原理和基本理论,并利用PICS3D仿真软件对六种InGaAs/GaAsP量子阱的增益谱、透明载流子浓度、峰值增益随温度变化的情况以及输出功率进行模拟分析,确定了最佳量子阱结构为8 nm In0.28Ga0.72As材料。对比分析了 GaAsP、AlGaAs和GaAs三种不同势垒层对峰值增益随温度变化、透明载流子浓度和输出功率影响,仿真计算表明GaAsP垒层具有更低透明载流子浓度、更高增益、更高输出功率和更好的高温特性,并确定了最佳势垒层材料参数为10 nm的GaAs0.8P0.2。模拟计算出1060 nm VCSEL的红移速率为0.40 nm/K,从而确定了增益与腔模失配量为-20 nm,上述仿真结果为整体结构设计提供理论指导。2、根据传输矩阵理论,对不同渐变层厚度的DBR的能带、反射谱和不同DBR对数的反射率进行仿真模拟,为低串联电阻和高功率VCSEL优化设计提供理论指导。优化确定了最优的P-DBR对数为18对/渐变厚度为20 nm。对VCSEL的整体结构进行设计,模拟仿真了整体结构的驻波场和P-I-V曲线等,考虑腔模匹配,PL谱增益峰值波长设计1040 nm左右,谐振腔波长设计在1059 nm附近。利用金属有机化学气相沉积(MOCVD)技术生长了 In0.28Ga0.72As/GaAs0.8P0.2量子阱VCSEL完整的外延结构。3、详细研究了 VCSEL制备工艺和封装散热技术,系统分析了光刻工艺、ICP刻蚀工艺、湿法氧化工艺、介质膜生长和电极生长等,对湿法氧化和ICP刻蚀等关键制备工艺进行优化改进,确定了最佳工艺条件,改善器件性能。4、实验制备了 1060nm VCSEL单管和阵列。实验结果表明,15 μm氧化孔径的单管器件在室温连续条件下,阈值电流为1.6 mA,在注入电流为30 mA时,输出功率为20 mW,斜率效率为0.7 mW/mA,与仿真结果相符。室温连续下,1 mm× 1 mm阵列在注入电流为4.5 A时,功率达到2.62 W,最高功率转换效率为36.82%。在脉冲宽度100 μs、占空比1%的准连续条件下,5 mm× 5 mm阵列在100 A时实现53.4 W的峰值输出功率;60 ns、400 Hz的重复频率窄脉冲条件下,在注入电流为200 A时,峰值功率达142W。5、利用COMSOL Multiphysics软件对VCSEL阵列的热特性进行模拟,模拟了 VCSEL的温度场分布。实验上测得电流从0.5 A到4.5 A时,VCSEL阵列的峰值波长从1063.2 nm红移至1067.2nm,根据VCSEL波长的红移速率(约0.065 nm/K)计算,当电流从0.5A增加到4.5A时,阵列的温升约为61.54℃,结温约86.54℃,理论模拟结果与实验数据符合的较好,可以对实验进行有效的指导。

关键词：垂直腔面发射激光器高功率应变量子阱分布式布拉格反射镜 VCSEL阵列

基于动态均值感知器的拍门污水泄漏精准检测系统

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中国给水排水 2024年第17期 118-122页

作者：姜楠封莉林子茵毕海涵北京林业大学环境科学与工程学院华南理工大学电力学院北京林业大学信息学院

采用均值检测原理与感知器神经网络分类原理，基于动态均值感知器神经网络分类模型，研发了排水管网拍门污水泄漏精准检测系统。首先，以固有拍门临界工作气压为中心逐次对称增压/减压20 kPa，并连续9次检测拍门位置状态，组成9维动态... 详细信息

采用均值检测原理与感知器神经网络分类原理，基于动态均值感知器神经网络分类模型，研发了排水管网拍门污水泄漏精准检测系统。首先，以固有拍门临界工作气压为中心逐次对称增压/减压20 kPa，并连续9次检测拍门位置状态，组成9维动态特征向量；然后与9维均值权重向量加权求和，提取动态均值特征量；最后，通过阶跃激活函数，采用输出阈值分类检测拍门污水泄漏状态，并训练输出阈值为3.6。在广州市猎德涌进行了现场测试，拍门污水泄漏检测精度为96%。该方法有效解决了误检和漏检问题，从而减少了排水管网的拍门污水泄漏。

关键词：排水管网拍门污水泄漏随机误差均值检测神经网络感知器

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协同考虑空气质量与热舒适度的暖通空调系统双层优化控制策略

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电力系统自动化 2024年第17期48卷 151-160页

作者：裴方璇刘云吴婷朱继忠华南理工大学电力学院广东省广州市510641 哈尔滨工业大学(深圳)机电工程与自动化学院广东省深圳市518055

暖通空调(HVAC)系统作为智能楼宇的耗能主体,实现其能耗成本与用户舒适度的灵活权衡具有重要意义。然而,并行考虑以上两种因素时,系统优化模型的耦合项增加,求解难度增大。基于学习的控制策略在模型构建上具有便捷性,但节能效果一般。... 详细信息

暖通空调(HVAC)系统作为智能楼宇的耗能主体,实现其能耗成本与用户舒适度的灵活权衡具有重要意义。然而,并行考虑以上两种因素时,系统优化模型的耦合项增加,求解难度增大。基于学习的控制策略在模型构建上具有便捷性,但节能效果一般。面对以上挑战,提出协同考虑空气质量与热舒适度的HVAC系统双层优化控制策略。首先,基于RC等效电路的热动态模型和楼宇内部物理结构,精确刻画各区域温度和空气质量的耦合关系;然后,以能耗成本最低及用户舒适度最优为目标,对HVAC系统的运行策略进行优化,为解决模型的耦合问题,对HVAC系统进行双层优化控制,上层优化送风质量流量,下层优化通风率,并采用滚动优化方法修正误差;最后,在夏季制冷场景下,对不同舒适度系数下的双层优化控制结果进行分析,并与其他控制策略进行比较。结果表明,所提方法能兼顾经济性和用户舒适度。

关键词：暖通空调系统模型预测控制空气质量热舒适度双层优化

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基于多感官教学理念的小学版画课程研究 ——以澄海莲下中心小学为例

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基于多感官教学理念的小学版画课程研究 ——以澄海莲下中心小学...

作者：方诗茵广州大学

学位级别：硕士

多感官教学理念强调通过视觉、听觉、触觉、味觉、嗅觉等多种感官辅助教学,以此激发学生的学习兴趣和积极性,提高学习效果。在传统小学美术教学中,往往只注重视听刺激,对其他感官的作用关注有限,本研究旨在探索多感官教学在小学美术课... 详细信息

多感官教学理念强调通过视觉、听觉、触觉、味觉、嗅觉等多种感官辅助教学,以此激发学生的学习兴趣和积极性,提高学习效果。在传统小学美术教学中,往往只注重视听刺激,对其他感官的作用关注有限,本研究旨在探索多感官教学在小学美术课程中的应用策略,以挖掘学生思维和感知潜能,促进其全面发展为目标。本研究首先界定多感官和多感官教学法的概念,并梳理了其在国内外教育领域的研究现状。通过文献综述,发现多感官教学作为一种教学理念早已存在,但在美术教学实践中的应用研究仍显不足。针对这一问题,本文构建了多感官教学在小学美术版画拓印课程中的实践策略,通过游戏活动、感知教育和自然环境教育等途径,致力于培养学生的感知力、想象力和发散思维能力。其次,基于多感官教学的相关理论与前人的实践基础,研究以农村小学教学实践为契机,结合自然环境的在地优势,创设真实的教学情境以便于学生全方位、多层次地进行感官感知。通过《感官“蟹”逅》、《“鱼”众不同》、《树皮探印》和《寻拓本草》等系列课程的设计与实施,让学生在感官联动中深入理解和感知对象,并将综合性的感受与认知通过拓印的形式进行表达。经观察实验和比较研究发现,调动学生多感官进行教学的系列课程对感知力、想象力及表现力的提升具有积极意义,多感官教学理念有机融入美术课堂教学具有可行性。最后,对多感官教学在小学拓印版画课程中的应用进行了反思与展望,针对感官评价标准单一、感官调动时间不当以及传统观念阻碍转变等问题,提出了进一步的改进策略与实施建议,希望能为多感官美术课程提供一些有益经验或较合理的参考。

关键词：多感官教学理念感官感知拓印小学美术课程

基于多元自适应回归样条的黄土区滑坡敏感性评价

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水土保持研究 2024年第6期 271-280页

作者：潘网生赵恬茵李鑫卢玉东黔南民族师范学院旅游与资源环境学院石家庄铁道大学土木学院长安大学水利与环境学院

[目的]探讨和评价致灾因子对黄土滑坡敏感性区划的影响，以辅助滑坡灾害的监测、预警和防治。[方法]在因子筛选和独立性检验基础上，基于多元自适应回归样条模型(MARS)自主分割数据，正向拟合若干基函数，同时构建了铰链函数在各基函数... 详细信息

[目的]探讨和评价致灾因子对黄土滑坡敏感性区划的影响，以辅助滑坡灾害的监测、预警和防治。[方法]在因子筛选和独立性检验基础上，基于多元自适应回归样条模型(MARS)自主分割数据，正向拟合若干基函数，同时构建了铰链函数在各基函数之间建立连接机制，进而反向自我修正，剔除或修改部分基函数，实现自主选择致灾因子和给出因子权重，最后引入了概率比(PR)模型做精度对比分析。[结果](1) MARS模型的基函数物理含义明确，极大地降低了模型的复杂度，易于GIS空间分析实现；(2)评价因子的多重共线性和相关性检验有助于MARS模型优化；(3) MARS模型对极高敏感区和高敏感区的划分较PR模型更为严谨、客观，且滑坡敏感等级区划结果是所有参评因子综合作用的结果，关键因子对评价结果的影响并不明显。[结论]MARS模型在铜川市耀州区黄土滑坡敏感性评价研究中，ROC曲线的AUC值为0.879,整体拟合效果好，与野外实地勘察结果相吻合，结果可靠。

关键词：多元自适应回归样条黄土滑坡敏感性评价

加载超构表面的宽带SIW缝隙天线增益提升研究

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电波科学学报 2024年

作者：吴婷闫磊白昊王明军张凯西安理工大学自动化与信息工程学院西安理工大学自动化与信息工程学院电子科学与技术博士后流动站中国人民解放军941612部队

基于小型化超构表面，设计了一款宽带基片集成波导(substrate integrated waveguide, SIW)背腔缝隙天线。首先，在传统H型缝隙的基础上引入了新的谐振点，并通过引入由共面波导馈电网络激发的高阶谐振模式，进一步拓展了阻抗带宽，SIW... 详细信息

基于小型化超构表面，设计了一款宽带基片集成波导(substrate integrated waveguide, SIW)背腔缝隙天线。首先，在传统H型缝隙的基础上引入了新的谐振点，并通过引入由共面波导馈电网络激发的高阶谐振模式，进一步拓展了阻抗带宽，SIW缝隙天线的带宽可达到20.7%(12.1～14.9 GHz)；其次，为解决缝隙天线高频增益陡降问题，加载小型化超构表面，有效提升了增益稳定性。超构表面由四个顺序旋转的3×3超构单元组成，每个单元上蚀刻金属通孔实现超构表面的小型化。仿真和测试结果表明，所设计的天线阻抗带宽为27.6%(11.25～14.85 GHz)，峰值增益为9.4 dBi，其中高频段增益相比于未加载超构表面的SIW缝隙天线平均提升1.7 dBi，最大值为2.3 dBi。所设计的天线在通信领域具有良好的应用场景。

关键词：超构表面宽带增益提升基片集成波导(SIW) 缝隙天线

运动改善阿尔茨海默病脑慢性缺氧的机制研究进展

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中国运动医学杂志 2024年第3期43卷 205-219页

作者：黎超洋崔凯茵王淑凡房国梁国家体育总局体育科学研究所北京100061 北京体育大学北京100091

阿尔茨海默病(Alzheimer’s disease,AD)是一种以认知功能损害和神经元损失为主要特征的中枢神经系统退行性疾病,在脑部通常伴随着神经纤维缠结、β-淀粉样蛋白沉积、颗粒空泡变性等显著的病理学特征。此外,有大量研究表明AD的发病和进... 详细信息

阿尔茨海默病(Alzheimer’s disease,AD)是一种以认知功能损害和神经元损失为主要特征的中枢神经系统退行性疾病,在脑部通常伴随着神经纤维缠结、β-淀粉样蛋白沉积、颗粒空泡变性等显著的病理学特征。此外,有大量研究表明AD的发病和进展与脑缺氧密切相关。本文通过梳理大量国内外文献,系统分析运动干预与脑缺氧和AD之间的关系,主要结果如下:1)长期科学规律的运动能够促进血管舒张物质生成、改善脑血流以及脑氧合状态,从而减轻AD患者的脑慢性缺氧的状况。2)急性运动过程中大脑会发生功能性缺氧状态,这种功能性缺氧状态调控低氧诱导因子1的表达,增强脑细胞对缺氧的适应能力,促进脑细胞对缺氧的适应和存活。3)运动干预可降低缺氧所诱导的炎症因子和活性氧的产生,减少脑内神经炎症和氧化应激反应,保护脑细胞免受慢性缺氧引起的损伤。4)运动干预还可改善脑铁代谢并减少凋亡相关蛋白激活,抑制神经元铁死亡和凋亡现象的发生,对促进神经元的活性起到了积极作用。综上所述,运动通过改善脑血流和氧供、抑制炎症和氧化应激反应、调节细胞活性和铁死亡信号通路等多种机制,延缓并改善脑缺氧所诱导的神经损伤的发生,这些研究进展为运动预防和延缓AD提供了新的视角和策略。

关键词：阿尔茨海默病运动脑慢性缺氧功能性缺氧低氧诱导因子1

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黄土地的儿子：米卓民歌人生

音乐天地(音乐创作版) 2024年第1期 7-13页

作者：吴婷西安音乐学院西北民族音乐研究中心西安交通大学人文学院

音乐是米卓快乐的源泉，也是催他奋进的力量，对音乐的痴迷让米卓几度放弃求学，但对音乐更高的追求，支撑他一次又一次重返学校，并攻读硕士，出国进修。在米卓学习唱歌的路上，很多老师都犹如灯塔，为他指明前进的方向，也坚定了他成...

音乐是米卓快乐的源泉，也是催他奋进的力量，对音乐的痴迷让米卓几度放弃求学，但对音乐更高的追求，支撑他一次又一次重返学校，并攻读硕士，出国进修。在米卓学习唱歌的路上，很多老师都犹如灯塔，为他指明前进的方向，也坚定了他成为一名音乐教师的信心。

关键词：

基于碳交易的人民币国际化路径研究——基于欧洲碳交易市场经验证据的启示

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国际金融研究 2024年第8期 61-72页

作者：吴婷婷唐鸿举徐迪上海对外经贸大学金融管理学院

金融强国理论是习近平新时代中国特色社会主义思想的重要创新成果,为我们探索中国特色金融发展之路提供了重要指引和根本遵循。强大的货币是金融强国的基石,人民币国际地位稳步提升,将成为我国建设金融强国的重要支柱。在建设金融强国... 详细信息

金融强国理论是习近平新时代中国特色社会主义思想的重要创新成果,为我们探索中国特色金融发展之路提供了重要指引和根本遵循。强大的货币是金融强国的基石,人民币国际地位稳步提升,将成为我国建设金融强国的重要支柱。在建设金融强国与稳慎扎实推进人民币国际化的背景下,本文基于能源革命的机遇,分析碳排放权交易对货币国际化的影响。基于国际货币形成路径,本文探讨了碳排放权交易对货币国际化的传导路径并利用TVP-VAR模型和欧盟碳交易市场2005—2021年的季度数据进行实证研究。研究表明,在欧盟碳交易市场建立初期,欧盟碳交易价格上升降低了欧盟经济实力和欧元国际化程度;但自2009年以来,欧盟碳交易价格上升提升了欧盟经济实力和欧元国际化程度;单纯依靠碳交易份额的扩张难以持续提升货币国际地位。基于实证结果,本文提出碳排放权交易推动人民币国际化的计价结算路径和企业成本路径,并建议通过“周边化—区域化—国际化”三步走战略,借力碳交易稳慎扎实推进人民币国际化,为建设金融强国,坚定不移地走中国特色的货币国际化之路提供理论支撑和决策依据。

关键词：碳排放权交易人民币国际化 TVP-VAR模型欧洲碳交易市场

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