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Mid-wavelength InAs/GaSb type-Ⅱ superlattice barrier detector with nBn design and M barrier

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Optoelectronics Letters 2023年第10期19卷 577-582页

作者： LIU Zhaojun ZHU Lianqing LU Lidan dong mingli ZHANG dongliang ZHENG Xiantong School of Opto-Electronic Engineering Changchun University of Science&TechnologyChangchun130022China Key Laboratory of the Ministry of Education for Optoelectronic Measurement Technology and Instrument Beijing Information Science&Technology UniversityBeijing100192China Key Laboratory of Optical Fiber Sensing and System Beijing Information Science&Technology UniversityBeijing100016China

This study reports the performance of an InAs/GaSb type-Ⅱ superlattices(T2SLs) detector with nBn structure for mid-wavelength infrared(MWIR) detection. An electronic band structure of M barrier is calculated using 8-band k·p method, and the nBn structure is designed with the M barrier. The detector is prepared by wet etching, which is simple in manufacturing process. X-ray diffraction(XRD) and atomic force microscope(AFM) characteristics indicate that the detector material has good crystal quality and surface morphology. The saturation bias of the spectral response measurements at 77 K is 300 m V, and the device is promising to work at a temperature of 140 K. Energy gap of T2SLs versus temperature is fitted by the Varshni curve, and zero temperature bandgap Eg(0), empirical coefficients α and β are extracted. A dark current density of 3.2×10-5A/cm2and differential resistance area(RA) product of 1.0×104Ω·cm2are measured at 77 K. The dominant mechanism of dark current at different temperature ranges is analyzed. The device with a 50% cutoff wavelength of 4.68 μm exhibits a responsivity of 0.6 A/W, a topside illuminated quantum efficiency of 20% without antireflection coating(ARC), and a detectivity of 9.17×1011cm·Hz1/2/W at 77 K and 0.3 V.

关键词： InAs/GaSb barrier structure

Silicon-based Fano resonance devices based on photonic crystal nanobeams

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Optoelectronics Letters 2023年第12期19卷 727-731页

作者： WANG Yihao LU Wenda LAI Xiaohan dong mingli LU Lidan ZHU Lianqing Beijing Information Science and Technology University Beijing 100192China State Grid Zhejiang Electric Power Corporation Information&Telecommunication Branch Hangzhou 310007China

To address the driving power and density of wavelength-division-multiplexing(WDM)computing architectures,a Fano resonator based on a photonic crystal nanobeam is proposed.The Fano resonator comprises a T-shaped waveguide,introducing an additional phase shift in the continuous propagation mode,and a photonic crystal nanobeam with a discrete mode.The device has one resonance peak within wavelength ranging from 1500 nm to 1600 nm,with a maximum extinction ratio of 8.7 dB and a transmission spectrum slope of up to 11.30 dB/nm.The device has good reusability,extinction ratio,and spectral resolution.It is expected to provide essential photonic components for low-energy consumption and high-density photonic computing to meet the requirements of future convolutional neural network(CNN)acceleration computing.

关键词： resonator Fano waveguide

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基于FBG的微小型三轴振动传感器研究

红外与激光工程 2024年第2期53卷 197-205页

作者：唐翔吴俊黎琪慧辛璟焘董明利北京信息科技大学光电测试技术及仪器教育部重点实验室北京100192 北京信息科技大学光纤传感与系统北京实验室北京100016 北京空间机电研究所北京100089 广州南沙光子感知技术研究院广东广州511462

为了研制一种微小型、三轴测量的高灵敏度振动传感器,提出一种分立元件交错组合的超紧凑光纤光栅三轴振动传感器设计方法。采用分立元件组合设计方法降低了设计加工难度,与一体化设计对比,分立元件组合结构的零件结构简单、易于加工、... 详细信息

为了研制一种微小型、三轴测量的高灵敏度振动传感器,提出一种分立元件交错组合的超紧凑光纤光栅三轴振动传感器设计方法。采用分立元件组合设计方法降低了设计加工难度,与一体化设计对比,分立元件组合结构的零件结构简单、易于加工、结构设计也更为灵活,缩短了传感器结构的优化迭代周期。通过理论模型分析和有限元仿真,优化传感器结构参数,最终封装完成的尺寸为15 mm×15 mm×15 mm,质量约为24.26 g。最后进行实验测试和传感器性能分析。实验结果表明:该传感器的工作频段为0~1 200 Hz,在X、Y、Z轴方向的固有频率分别为1 850 Hz、1 770 Hz和1 860 Hz,三个轴向的灵敏度分别达到77.37 pm/g、80.73 pm/g和75.04 pm/g,横向抗干扰小于5%。该传感器满足航天振动测量轻量化、工作范围和灵敏度的应用需求,在遥感卫星微振动测量等领域具有重要应用前景。

关键词：光纤布拉格光栅三轴振动传感器微型化高灵敏度

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大视场相机最优投影模型识别及星光标定方法

仪器仪表学报 2024年第1期45卷 158-169页

作者：刘其林董明利孙鹏燕必希祝连庆长春理工大学光电工程学院长春130022 北京信息科技大学仪器科学与光电工程学院北京100192 北京信息科技大学光电测试技术及仪器教育部重点实验室北京100192

针对在轨摄影测量中近距离大尺寸测量需求,提出利用星光约束的大视场角摄影测量相机最优投影模型识别及标定方法。首先,构建了具备调节系数的星光几何投影分段函数模型。随后,针对分段星光投影模型开发多站位自标定光束平差算法。通过... 详细信息

针对在轨摄影测量中近距离大尺寸测量需求,提出利用星光约束的大视场角摄影测量相机最优投影模型识别及标定方法。首先,构建了具备调节系数的星光几何投影分段函数模型。随后,针对分段星光投影模型开发多站位自标定光束平差算法。通过将光束平差算法与北方苍鹰寻优策略相结合,对投影模型调节系数、相机内方位参数、相机外方位参数及镜头畸变系数同步优化,直到星点像面重投影均方根误差达到全局最小,得到最优投影模型及其参数。实测实验表明,大视场角相机星光标定后,星点像面坐标的重投影均方根误差为1/9 pixel。在连续帧星光标定实验中,通过卡尔曼滤波算法对相机参数随机误差进行了有效消除。该方法可在相机星光标定过程中识别最优投影模型并标定全部成像参数,具备连续帧标定及参数校准能力。

关键词：在轨摄影测量大视场角相机最优投影模型识别星光标定方法

AUTOMATED IMAGE MATCHING WITH CODED POINTS IN STEREOVISION MEASUREMENT

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Chinese Journal of Mechanical Engineering 2005年第3期18卷 453-456页

作者： dong mingli Zhou Xiaogang Zhu Lianqing LU Naiguang Sun Yunan College of Information Science and Technolegy Beijing Institute of Technology Beijing 100081 China Department of Electronic Information Engineering Beijing Institute of Machinery Beijing 100085 China Department of Photo-electronic Engineering Beijing Institute of Technology Beijing 100081 China

A coding-based method to solve the image matching problems in stereovision measurement is presented. The solution is to add and append an identity ID to the retro-reflect point, so it can be identified efficiently under the complicated circumstances and has the characteristics of rotation, zooming, and deformation independence. Its design architecture and implementation process in details based on the theory of stereovision measurement are described. The method is effective on reducing processing data time, improving accuracy of image matching and automation of measuring system through experiments.

关键词： Coded point Image matching Stereovision measurement

微型宽频光纤布拉格光栅振动传感器设计及特性研究

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激光与光电子学进展 2024年第9期61卷 256-263页

作者：赵慧枝董明利辛璟焘宋言明张旭吴俊北京信息科技大学仪器科学与光电工程学院北京100192 北京信息科技大学光纤传感与系统北京实验室北京100016 天津大学精密仪器与光电子工程学院天津300072 北京空间机电研究所北京100089

提出了一种小型化、宽频段、高灵敏度的光纤布拉格光栅(FBG)振动传感器,利用毫米级FBG进行传感器结构的微型化设计。采用“杠杆铰链”结构作为应变传递梁,通过质量块尾端镂空的方法,调节整体质量块重心位置,提高了传感器的固有频率,此... 详细信息

提出了一种小型化、宽频段、高灵敏度的光纤布拉格光栅(FBG)振动传感器,利用毫米级FBG进行传感器结构的微型化设计。采用“杠杆铰链”结构作为应变传递梁,通过质量块尾端镂空的方法,调节整体质量块重心位置,提高了传感器的固有频率,此结构可以在灵敏度小幅度降低的情况下提升传感器的固有频率。为了满足空间相机上传感器小型化的要求,设计了体积为15 mm×15 mm×15 mm的振动传感器,并对其进行了结构设计和有限元仿真分析,完成了传感器的结构优化,兼顾工作频段和灵敏度。通过毫米级FBG刻写、传感器封装完成了传感器的制作。搭建了振动测试系统对传感器的特性进行测试和分析,结果表明:传感器的固有频率约为1250 Hz,激振频率为750 Hz时,传感器的灵敏度大于83.3 pm·g^(-1),横向抗干扰能力较强,交叉灵敏度小于4%。

关键词：传感器宽频段振动分析杠杆铰链结构光纤布拉格光栅光纤传感器

FBG反射谱数据滑动相关滤波算法设计与实现

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红外与激光工程 2024年第6期53卷 146-158页

作者：马嘉仪张旭李红朱云鸿董明利北京信息科技大学光电测试技术及仪器教育部重点实验室北京100192 北京信息科技大学光纤传感与系统北京实验室北京100016 广州南沙光子感知技术研究院广东广州511462

针对光纤光栅解调系统中现有滤波算法计算速度与滤波效果难以兼顾的问题,提出了一种基于滑动相关滤波的光纤布拉格光栅(Fiber Bragg Grating,FBG)反射谱滤波方法并在现场可编程门阵列(Field Programmable Gate Array,FPGA)上实现算法加... 详细信息

针对光纤光栅解调系统中现有滤波算法计算速度与滤波效果难以兼顾的问题,提出了一种基于滑动相关滤波的光纤布拉格光栅(Fiber Bragg Grating,FBG)反射谱滤波方法并在现场可编程门阵列(Field Programmable Gate Array,FPGA)上实现算法加速设计。该算法根据FBG半峰全宽确定高斯函数二阶导数的标准差,用函数的负数作为滤波模板权重,通过滑动数据窗口进行反射谱数据与滤波模板的相关计算,从而实现滤波操作。使用该算法处理含高斯噪声、坏点和基线的仿真数据,验证了该方法对多种异常反射谱数据处理的有效性,并与其他下位机滤波算法进行对比分析,该算法能较好地保留原始数据特征,有较好的鲁棒性,信噪比最高提升28.23dB,中心波长平均偏差和偏差标准差最小,分别为1.712 pm和2.996pm。同时在FPGA片上平台实现了该算法,采用循环队列策略设计存储器,提高了存储器使用率,降低了资源消耗。实验表明,该算法可以有效校正多种异常FBG反射谱,在100MHz系统时钟下处理一个反射谱数据所需时间仅5.09μs,易于实现工程化应用,克服了下位机现有滤波算法对FBG反射谱中坏点、基线抑制作用较差和滤波后信号变形的问题,实现了FBG反射谱滑动相关滤波算法的加速设计。

关键词：滑动相关滤波光纤光栅传感 FBG滤波 FPGA

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多相机视觉测量系统在轨自主定向方法

激光与光电子学进展 2024年第10期61卷 119-128页

作者：赵艳芳孙鹏董明利刘其林燕必希王君北京信息科技大学仪器科学与光电工程学院北京100192 北京信息科技大学光电测试技术及仪器教育部重点实验室北京100192 长春理工大学光电工程学院吉林长春130022

在轨组装、维修等航天应用需要大尺寸高精度的在轨测量手段,而视觉测量具有极大的应用潜力。针对目前在轨多相机视觉测量系统缺少人工参考物辅助相机定向的问题,提出一种利用恒星和基准长度尺使多相机视觉测量系统实现外方位参数标定的... 详细信息

在轨组装、维修等航天应用需要大尺寸高精度的在轨测量手段,而视觉测量具有极大的应用潜力。针对目前在轨多相机视觉测量系统缺少人工参考物辅助相机定向的问题,提出一种利用恒星和基准长度尺使多相机视觉测量系统实现外方位参数标定的方法。首先提出一种基于相对外方位参数的恒星和基准长度尺成像模型,解决无人工目标点时多相机空间位置和姿态的解算问题;然后提出一种基于先验误差估计的加权联合平差算法,将三类不同数据融合,实现多相机外方位参数高精度标定。实测实验表明,利用所提标定方法,恒星和基准长度尺端点像面误差的标准差分别为0.48μm(1/7像素)和0.21μm(1/16像素)。另外,在2.5 m×1.4 m的测量范围内,所提方法的空间X、Y和Z坐标误差的标准差分别为0.15 mm、0.04 mm和0.05 mm。所提方法能为视觉测量在轨应用中面临的系统参数标定问题提供方法和参考数据。

关键词：多相机系统在轨标定相对外方位参数模型联合平差

基于显著性自适应权重图的红外可见光图像融合

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激光与光电子学进展 2024年第10期61卷 388-395页

作者：丁海洋董明利刘陈华陆熙田郭晨彤北京信息科技大学仪器科学与光电工程学院光电测试技术及仪器教育部重点实验室北京100192 北京信息科技大学光纤传感与系统北京实验室北京100016 广州南沙光子感知技术研究院广东广州511462

为改善现有融合策略对源图像信息利用不够充分的问题,利用滚动引导滤波器和各向异性扩散来提取基础层和细节层,对获取的基础层和细节层分别使用视觉显著映射和权重图构建的方法进行融合,然后添加某一权重将融合后的基础层与细节层图像... 详细信息

为改善现有融合策略对源图像信息利用不够充分的问题,利用滚动引导滤波器和各向异性扩散来提取基础层和细节层,对获取的基础层和细节层分别使用视觉显著映射和权重图构建的方法进行融合,然后添加某一权重将融合后的基础层与细节层图像融合为最终图像。基于公开数据集的多个场景进行方法实验验证。实验结果表明,相比其他方法,所提方法得到的融合结果具有更好的对比度,在保持图像像素强度均匀分布的前提下在边缘细节处保留了丰富的纹理特征,具有更好的视觉效果和融合精度,同时在平均梯度、信息熵、空间频率等指标上取得了显著的进步。

关键词：图像融合红外与可见光图像视觉显著映射各向异性扩散权重图构建