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激光相干合成系统中基于自适应随机扰动电压的SPGD优化算法

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激光与光电子学进展 2024年第15期61卷 214-222页

作者：祁家琴郑文慧江文隽谭贵元钟丽云邸江磊吴小龑刘国栋秦玉文广东工业大学信息工程学院先进光子技术研究院广东广州510006 通感融合光子技术教育部重点实验室广东广州510006 广东省信息光子技术重点实验室广东广州510006 中国工程物理研究院流体物理研究所四川绵阳621900

随机并行梯度下降(SPGD)算法是目前对激光相干合成系统进行精准相位控制的高效方法之一,然而,SPGD算法的控制带宽随着参与合成的激光路数的增加而迅速降低。为满足大规模激光相干合成系统相控的高带宽需求,提出一种基于自适应随机扰动... 详细信息

随机并行梯度下降(SPGD)算法是目前对激光相干合成系统进行精准相位控制的高效方法之一,然而,SPGD算法的控制带宽随着参与合成的激光路数的增加而迅速降低。为满足大规模激光相干合成系统相控的高带宽需求,提出一种基于自适应随机扰动电压的SPGD优化算法——Piecewise SPGD算法,采用变化的随机扰动电压并对增益系数进行分段取值。使用该算法对含有不同激光路数的相干合成系统进行实验仿真,结果表明,针对7路激光相干合成实验,优化后算法的收敛速度和稳定性相比传统SPGD算法分别提高了36.4%和70.6%,性能获得显著提升。此外,Piecewise SPGD算法无须进行参数调整即可扩展到其余路数的激光相干合成系统中,通用性强且性能良好。

关键词：相干合成相位控制高能激光随机并行梯度下降算法

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金属纳米粒子增强有机光电器件性能研究进展

高等学校化学学报 2016年第3期37卷 409-425页

作者：吴小龑刘琳琳解增旗马於光吉林大学超分子结构与材料国家重点实验室长春130012 华南理工大学发光材料与器件国家重点实验室广州510640

金属纳米粒子以其特殊的体积效应、量子尺寸效应、表面效应和宏观量子隧道效应提供了诸多优异的光学和电学性能.实验表明,利用金属纳米粒子的光学和电学效应可以有效提升有机光电器件的综合性能.目前在有机发光二极管器件中流明效率最... 详细信息

金属纳米粒子以其特殊的体积效应、量子尺寸效应、表面效应和宏观量子隧道效应提供了诸多优异的光学和电学性能.实验表明,利用金属纳米粒子的光学和电学效应可以有效提升有机光电器件的综合性能.目前在有机发光二极管器件中流明效率最好的增强效果为150%,在有机光伏器件中功率转换效率最好的增强效果为70%,特别是在一些高效有机光电器件中的成功应用,虽然增强的比例相对较低,但是器件效率基数大,最终得到的器件性能相当优异.这些性能提升的主要机理包括表面增强荧光、等离激元光捕获、能量转移、电学效应、散射效应等.本文以金属纳米粒子的表面等离子体共振效应和电学效应为主线,按照不同纳米粒子及器件中的修饰位置进行分类,系统总结了金属纳米粒子提高有机发光二极管器件和有机光伏器件性能方面的工作.针对纳米粒子的局域表面等离子共振效应作用范围小,增强波长单一等问题,总结了一些新的设计思路如远场增强效应、纳米粒子和激子剖面的调控与匹配及散射增强效应等,希望为进一步的结构设计提供帮助.

关键词：金属纳米粒子有机发光二极管器件有机光伏器件光学性质电学性质

金纳米粒子修饰氧化铟锡阳极的高效率红光钙钛矿发光二极管

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物理学报 2021年第20期70卷 342-352页

作者：许青林项婷徐伟李婷吴小龑李巍邱学军陈平西南大学物理科学与技术学院重庆400715 中国工程物理研究院流体物理研究所高能激光科学与技术重点实验室绵阳621900 广东药科大学广东省光与健康工程技术研究中心广州510315

金纳米颗粒对提升钙钛矿发光二极管的外量子效率有重要作用.为了避免金纳米颗粒与发光层直接接触,先前工作合成的Au NPs@SiO_(2)影响器件电荷传输且不易合成;而将金纳米颗粒共混在聚(3,4-乙烯二氧噻吩):聚(苯乙烯磺酸酯)中时,金纳米密... 详细信息

金纳米颗粒对提升钙钛矿发光二极管的外量子效率有重要作用.为了避免金纳米颗粒与发光层直接接触,先前工作合成的Au NPs@SiO_(2)影响器件电荷传输且不易合成;而将金纳米颗粒共混在聚(3,4-乙烯二氧噻吩):聚(苯乙烯磺酸酯)中时,金纳米密度又不易控制,不适合做理想的空穴传输层.于是,本文采用静电吸附的方法将粒径约20 nm的金纳米颗粒均匀地修饰在氧化铟锡阳极上,并采用聚(9-乙烯基咔唑)作为空穴传输层,使红光(NMA)_(2)Cs_(n–1)Pb_(n)I3_(n+1)钙钛矿发光二极管的最大发光亮度从未修饰金纳米颗粒前的约5.2上升到约83.2 cd/m^(2),最大外量子效率从约0.255%上升到约6.98%.机理研究表明,金纳米颗粒修饰的氧化铟锡电极与铝电极之间可以形成光学微腔.利用微腔中的透射光与反射光相互作用,可以增强器件整体的耦合出光效率.金纳米颗粒修饰的(NMA)_(2)Cs_(n–1)Pb_(n) I_(3n+1)钙钛矿器件荧光光谱和荧光强度随角度关系,证明了该微腔效应是导致(NMA)_(2)Cs_(n–1)Pb_(n)I_(3n+1)钙钛矿荧光增强的主要机制.其次,对金纳米颗粒密度对器件发光特性进行探究,发现约15 min吸附时间的器件性能最优.最后,本文论证了金纳米颗粒对钙钛矿薄膜形貌、结晶、电学性能的影响和金纳米颗粒等离子体共振效应不是主要机制.本工作将金纳米颗粒成功应用于红光钙钛矿发光二极管,为将来进一步探索低成本、高效率的钙钛矿发光二极管提供了一种可行的研究思路.

关键词：金纳米颗粒静电吸附微腔效应钙钛矿发光二极管

基于金纳米粒子修饰空穴注入层的高效率钙钛矿发光二极管

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科学通报 2017年第32期62卷 3774-3782页

作者：熊自阳吴小龑高春红林春燕熊祖洪陈平西南大学物理科学与技术学院发光与实时分析教育部重点实验室重庆400715 中国工程物理研究院流体物理研究所绵阳621900 西南大学材料与能源学部重庆市洁净能源与先进材料研究院重庆400715

有机-无机杂化钙钛矿电致发光器件(Pe LEDs)在平板照明和显示等方面有着重要应用前景,并且具有成本低和制备过程简单等优点,近年来吸引了越来越多科学家的关注和研究.如何通过优化器件结构,进一步提高Pe LEDs的电致发光效率及发光的稳... 详细信息

有机-无机杂化钙钛矿电致发光器件(Pe LEDs)在平板照明和显示等方面有着重要应用前景,并且具有成本低和制备过程简单等优点,近年来吸引了越来越多科学家的关注和研究.如何通过优化器件结构,进一步提高Pe LEDs的电致发光效率及发光的稳定性是当前的研究热点.在优化光电器件性能上,金纳米粒子(Au NPs)以其特殊的小尺寸效应提供了诸多材料没有的特殊优势.本文以Frens法制备了粒径为~20 nm的水溶性Au NPs,然后以一定体积比加入到空穴注入层Poly(3,4-Ethylene Dioxythiophene):Poly(Styrene Sulfonate)(PEDOT:PSS)中,制备成AuNPs修饰的Pe LEDs.实验结果发现,加入Au NPs后,CH_3NH_3PbBr_3钙钛矿薄膜的光致发光性能和电致发光性能都得到了显著的提高,分别为原先的~2.41倍和~1.48倍.其中,Au NPs修饰的PeLEDs的启亮电压为~3.0 V,最大亮度为~16050 cd/m^2,最高电流效率为~7.02 cd/A.机理研究表明,AuNPs的表面等离子体局域共振吸收谱与发光层CH3NH3Pb Br3的荧光发射谱重叠得很好,因此Au NPs能加快PEDOT:PSS/CH_3NH_3PbBr_3界面处激子的发光辐射退激速率,从而减少了该界面处的激子被附近的剩余载流子(空穴)淬灭的数量,使界面处更多的激子被用来发光,从而提高了激子的利用率.本文提出了一种通过Au NPs界面修饰来提高Pe LEDs发光效率的有效途径,这对于Au NPs表面等离子体共振的基础研究以及改善Pe LEDs的发光效率都具有非常重要的意义.

关键词：金纳米粒子空穴注入层高效率钙钛矿发光二极管

云南高美古湍流大气中激光短曝光光斑统计特性研究

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中国激光 2021年第1期48卷 71-80页

作者：张骏昕梅海平沈刘晶黄印博罗福吴小龑中国科学院安徽光学精密机械研究所中国科学院大气光学重点实验室安徽合肥230031 中国科学技术大学研究生院科学岛分院安徽合肥230026 先进激光技术安徽省实验室安徽合肥230037 安徽大学物质科学与信息技术研究院安徽合肥230601 中国工程物理研究院流体物理研究所四川绵阳621900

为了探究激光在自由高空湍流大气中传输的短曝光光斑特性,在云南高美古3200 m的高海拔地区,选择远离下垫面的地势条件,开展了532 nm固体激光1,2,3,4,4.7 km大气传输光斑成像探测实验。利用4000 frame/s采样速率下的短曝光光斑数据,定性... 详细信息

为了探究激光在自由高空湍流大气中传输的短曝光光斑特性,在云南高美古3200 m的高海拔地区,选择远离下垫面的地势条件,开展了532 nm固体激光1,2,3,4,4.7 km大气传输光斑成像探测实验。利用4000 frame/s采样速率下的短曝光光斑数据,定性地描述了湍流大气中短曝光远场激光光斑的网纹状形态结构以及零星亮点的移动、消散和重构过程,并对激光光斑灰度值进行了定量的统计分析。结果表明:利用二维的光斑图像数据,可以较为方便地获得光强闪烁的孔径平均因子和理想的点闪烁指数,进而得到包括湍流强度和湍流内尺度在内的关键光学湍流参数;同时,也可对激光闪烁频谱、截止频率以及光斑的空间相关特性进行定量的判断。相关数据有助于研究高原或高空长程传输条件下的激光能量在目标靶面上的空间分布及其时间变化特性,为研究激光长程大气传输后光电系统的变化提供了一定的参考。

关键词：大气光学激光大气传输光学湍流短曝光光斑图像闪烁指数

一种基于深度学习的光学合成孔径成像系统图像复原方法

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光学学报 2020年第21期40卷 60-68页

作者：唐雎王凯强张维吴小龑刘国栋邸江磊赵建林西北工业大学物理科学与技术学院陕西西安710129 陕西省光信息技术重点实验室陕西西安710129 超常条件材料物理与化学教育部重点实验室陕西西安710129 中国工程物理研究院流体物理研究所四川绵阳621900

光学合成孔径成像系统中光学传递函数的频率响应下降,会不可避免地导致成像模糊,因此通常需要借助维纳滤波或盲解卷积算法来实现图像复原,最终获得清晰的高分辨率图像。提出一种基于U型卷积神经网络的深度学习框架,通过MATLAB软件构建... 详细信息

光学合成孔径成像系统中光学传递函数的频率响应下降,会不可避免地导致成像模糊,因此通常需要借助维纳滤波或盲解卷积算法来实现图像复原,最终获得清晰的高分辨率图像。提出一种基于U型卷积神经网络的深度学习框架,通过MATLAB软件构建数据集,以对网络进行训练,并将所训练的U型网络与盲解卷积算法的图像复原效果进行对比。数值仿真结果表明,在弱噪声条件下,U型网络在基于光学合成孔径成像系统的图像复原中展现出较强的复原能力以及一定的泛化能力和通用性,能够实现图像的快速盲复原,因而具有潜在的应用前景。

关键词：成像系统光学传递函数深度学习卷积神经网络光学合成孔径成像系统

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金纳米粒子增强钙钛矿的荧光发射

光学学报 2017年第9期37卷 274-280页

作者：吴小龑熊自阳吴凌远李阳龙付博刘国栋王伟平陈平中国工程物理研究院流体物理研究所四川绵阳621900 西南大学物理科学与技术学院发光与实时分析教育部重点实验室重庆400715

有机-无机杂化钙钛矿材料在钙钛矿发光二极管(PeLEDs)和激光器等光电器件中得到了新的应用,如何进一步提高钙钛矿薄膜的发光效率是目前的研究热点。将20nm粒径的金纳米粒子(Au NPs)掺杂至界面层PEDOT∶PSS中,可使以甲胺铅溴盐(CH3NH3PbB... 详细信息

有机-无机杂化钙钛矿材料在钙钛矿发光二极管(PeLEDs)和激光器等光电器件中得到了新的应用,如何进一步提高钙钛矿薄膜的发光效率是目前的研究热点。将20nm粒径的金纳米粒子(Au NPs)掺杂至界面层PEDOT∶PSS中,可使以甲胺铅溴盐(CH3NH3PbBr3)薄膜为发光层的荧光强度提升了2.7倍。研究表明,Au NPs的引入有效增强了CH3NH3PbBr3薄膜的吸收,并提高了激子的辐射跃迁速率。同时,结合光学仿真进行分析,发现Au NPs的近场和远场表面等离激元均与钙钛矿薄膜吸收/发射区域有效耦合,从而最大程度地提高发光效率。提出利用Au NPs的近场和远场复合表面等离激元效应可最大程度地提高钙钛矿薄膜的荧光发射效率,该研究对制备高效率PeLEDs和激光器等提供了重要的理论指导和技术支持。

关键词：表面光学有机-无机杂化钙钛矿金纳米粒子表面等离激元

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基于神经网络的大气湍流退化图像的快速仿真

航天返回与遥感 2023年第6期44卷 57-67页

作者：杨德荃陶彦辉赵刚练吴小龑陈子阳蒲继雄华侨大学信息科学与工程学院福建省光传输与变换重点实验室厦门361021 中国工程物理研究院流体物理研究所绵阳621000 93184部队北京100071

大气湍流的随机扰动会对大气中传输的光场性质产生影响,导致远距离的目标经过大气湍流传输后出现图像退化和畸变。研究大气湍流的建模,对图像退化进行仿真模拟是矫正湍流引起的图像畸变、改善成像质量的关键,为此文章提出了一种快速实... 详细信息

大气湍流的随机扰动会对大气中传输的光场性质产生影响,导致远距离的目标经过大气湍流传输后出现图像退化和畸变。研究大气湍流的建模,对图像退化进行仿真模拟是矫正湍流引起的图像畸变、改善成像质量的关键,为此文章提出了一种快速实现仿真大气湍流所引起的图像畸变的方法,通过使用Zernike多项式表示大气湍流的相位,利用Zernike系数之间的相关性求解Zernike系数,搭建神经网络,实现了快速求解湍流的点扩散函数;依据图像退化的过程将清晰无失真图像模拟成受大气湍流影响的退化图像;同时,根据不同参数生成不同效果的湍流图像,分析大气湍流对成像的影响,并对斜程大气湍流传输对成像的影响进行了分析和讨论。此外,文章还将模拟图像与实际湍流图像进行了定量对比,两者的结构相似性(SSIM)和均方误差(MSE)指标数值仅差0.32%和0.92%,表明模拟图像与实际湍流图像具有较好的一致性,验证了文章所提方法在可见光波段应用的可行性。

关键词：大气湍流成像退化湍流效应斜程传输

金纳米粒子复合表面等离激元增强钙钛矿荧光发射的研究

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金纳米粒子复合表面等离激元增强钙钛矿荧光发射的研究