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碳点及其复合物在光催化还原CO2领域中的应用

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化学进展 2024年第4期36卷 575-585页

作者：党永强黄瑞冯香钰刘国阳朱由余张亚婷西安科技大学化学与化工学院自然资源部煤炭资源勘查与综合利用重点实验室

化石燃料的大量消耗造成大气中二氧化碳浓度持续增加，导致温室效应、海平面上升等严重气候与环境问题，利用太阳光催化将CO2还原为具有附加值的碳氢燃料被视为最有潜力的解决方法之一。研究者已经开发出了多种光催化剂，其中碳点是一... 详细信息

化石燃料的大量消耗造成大气中二氧化碳浓度持续增加，导致温室效应、海平面上升等严重气候与环境问题，利用太阳光催化将CO2还原为具有附加值的碳氢燃料被视为最有潜力的解决方法之一。研究者已经开发出了多种光催化剂，其中碳点是一种尺寸小于10 nm的新型碳纳米材料，具有独特的上转换发光性质，可促进电子转移，合成方法友好且安全，广泛地应用在光催化还原CO2领域。本文从光催化还原CO2机理着手，在光吸收效率、载流子分离效率、CO2吸附能力和多重作用四个方面，详细综述了碳点及碳点复合材料在光催化还原CO2中的作用机制及性能评价，归纳了碳点在光催化还原CO2领域的优势，分析了其中存在的挑战和解决问题的可能途径，展望了未来发展前景，为促进碳点基光催化剂的发展提供新思路。

关键词：碳点碳点复合材料光催化二氧化碳还原光催化还原CO2机理

农机服务采纳对农户粮食生产效率的影响——基于耕地禀赋的调节效应

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中国农机化学报 2024年第4期45卷 284-293,301页

作者：朱玲张仁慧赵凯西北农林科技大学经济管理学院陕西杨凌712100

农业生产效率的提升是保障粮食安全的重要途径,在农机服务迅速发展的背景下,探究农机服务与粮食生产效率之间的关系,从而推动农机服务与粮食生产的共同发展。基于河南省591份农户调研数据,运用三阶段DEA模型和Tobit模型,探究农机社会化... 详细信息

农业生产效率的提升是保障粮食安全的重要途径,在农机服务迅速发展的背景下,探究农机服务与粮食生产效率之间的关系,从而推动农机服务与粮食生产的共同发展。基于河南省591份农户调研数据,运用三阶段DEA模型和Tobit模型,探究农机社会化服务采纳程度对农户粮食生产效率的影响,并进一步分析耕地资源禀赋在其中的调节效应。结果表明:农机社会化服务采纳程度能有效促进农户粮食生产效率的提高;耕地细碎化程度、耕地质量在农机服务购买对农户粮食生产效率影响中分别发挥着负向和正向的调节作用。农机服务对粮食生产效率的影响受限于耕地禀赋,因此,政府应加大农机购置补贴、加快耕地流转进程、增加耕地地力,从而促进粮食生产效率的提高。

关键词：农机社会化服务粮食生产效率三阶段DEA模型随机前沿模型

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城市社会-生态系统研究理论基础与分析框架

生态学报 2024年第15期44卷 6892-6905页

作者：黄馨韩玲赵永华黄晓军长安大学土地工程学院西安710054 陕西省土地整治重点实验室西安710054 西北大学城市与环境学院西安710127 陕西省地表系统与环境承载力重点实验室西安710127 陕西西安城市生态系统定位观测研究站西安710127

耦合自然要素与人类活动的城市社会-生态系统正受到学者们越来越多的关注。然而,城市社会-生态系统研究主题的复杂性和研究方法的综合性使得该领域研究仍面临较大挑战,理论基础、分析框架与研究范式尚不统一。在梳理国内外已有研究基础... 详细信息

耦合自然要素与人类活动的城市社会-生态系统正受到学者们越来越多的关注。然而,城市社会-生态系统研究主题的复杂性和研究方法的综合性使得该领域研究仍面临较大挑战,理论基础、分析框架与研究范式尚不统一。在梳理国内外已有研究基础上,对城市社会-生态系统的理论基础和分析框架进行了系统总结,并从脆弱性、韧性和适应性整合视角提出了开展城市社会-生态系统可持续性研究的分析框架和研究思路。能为我国城市社会-生态系统研究提供借鉴与启示。

关键词：社会-生态系统生态系统服务脆弱性韧性适应性

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大气影响下激光无线能量传输接收端多场耦合特性

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光学学报 2024年第12期44卷 145-155页

作者：侯一超孟宪龙张璞郑澳洲刘存良西北工业大学动力与能源学院陕西西安710072 陕西省航空动力系统热科学重点实验室陕西西安710072

通过比尔定律和功率谱反演法计算得到激光束在大气传播过程中所产生的大气衰减和大气湍流的影响,进而获得激光到达接收端时的光场分布,同时基于非线性回归和实验研究获得光伏电池模型的基本参数,构建中远距离下的激光无线能量传输系统... 详细信息

通过比尔定律和功率谱反演法计算得到激光束在大气传播过程中所产生的大气衰减和大气湍流的影响,进而获得激光到达接收端时的光场分布,同时基于非线性回归和实验研究获得光伏电池模型的基本参数,构建中远距离下的激光无线能量传输系统接收端多物理场模型,并通过仿真分析在经历不同湍流强度大气传输之后接收端的光-电-热多场耦合特性。结果表明,大气对激光传输造成严重的影响,使得接收端前的光场分布发生严重畸变,进而使得激光无线能量传输接收端光伏电池的输出功率以及光电转换效率呈现下降趋势,大气湍流折射率结构常数由C_(n)^(2)=2×10^(-15)m^(-2/3)增大至C_(n)^(2)=2×10^(-13)m^(-2/3)时,接收端的最大功率下降了0.054 W,光电转换效率下降了1.51%。同时,不同波长的激光束、传输距离、大气湍流强度等是制约激光无线能量传输系统效率的重要因素,激光无线能量传输系统接收端的光-电-热多场耦合特性分析,对于激光无线能量传输系统的设计和改进具有重要意义。

关键词：大气光学激光无线能量传输大气湍流多场耦合 I-V特性

基于五芯光子晶体光纤的超大带宽低损耗新型模分复用器/解复用器

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光学学报 2024年第16期44卷 47-58页

作者：惠战强李泽林韩冬冬李田甜西安邮电大学电子工程学院陕西西安710121 西安市微波光子与光通信技术重点实验室陕西西安710121

提出了一种基于五芯光子晶体光纤的新型模分复用器/解复用器(MUX/DMUX)。采用本征模有限差分法和本征模展开法对MUX/DMUX的结构参数进行了优化。数值模拟结果表明,该器件能够以超低的插入损耗(IL)在主芯中同时复用/解复用LP_(01)、LP_(... 详细信息

提出了一种基于五芯光子晶体光纤的新型模分复用器/解复用器(MUX/DMUX)。采用本征模有限差分法和本征模展开法对MUX/DMUX的结构参数进行了优化。数值模拟结果表明,该器件能够以超低的插入损耗(IL)在主芯中同时复用/解复用LP_(01)、LP_(11)、LP_(21)、LP_(31)和LP_(12)5种模式。当输入光中心波长为1.55μm时,器件的模式转换效率大于96.7%,IL小于0.15 dB。所提出的MUX/DMUX结构紧凑,长度仅为1.84 mm。此外,该器件可以在620 nm(1.33~1.95μm,覆盖E、S、C、L、U波段)的超宽带内以小于-11.34 dB的串扰高效工作,在未来的模分复用系统中具有巨大应用潜力。

关键词：模分复用器/解复用器多芯光子晶体光纤模式耦合效率插入损耗

基于粗细量化并行与TDC混合的CMOS图像传感器列级ADC设计方法

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电子学报 2024年第2期52卷 486-499页

作者：郭仲杰苏昌勖许睿明程新齐余宁梅李晨西安理工大学自动化与信息工程学院陕西西安710048

针对传统单斜式模数转换器(Analog-to-Digital Converter,ADC)和串行两步式ADC在面向大面阵CMOS(Complementary Metal Oxide Semiconductor)图像传感器读出过程中的速度瓶颈问题,本文提出了一种用于高速CMOS图像传感器的全并行ADC设计方... 详细信息

针对传统单斜式模数转换器(Analog-to-Digital Converter,ADC)和串行两步式ADC在面向大面阵CMOS(Complementary Metal Oxide Semiconductor)图像传感器读出过程中的速度瓶颈问题,本文提出了一种用于高速CMOS图像传感器的全并行ADC设计方法.该方法基于时间共享和时间压缩思想,将细量化时间提前到粗量化时间段内,解决了传统方法的时间冗余问题;同时采用插入式时间差值TDC(Time-to-Digital Converter),实现了全局低频时钟下的快速转换机制.本文基于55-nm 1P4M CMOS工艺对所提方法完成了详细电路设计和全面测试验证,在模拟电压3.3 V,数字电压1.2 V,时钟频率250 MHz,输入电压1.2~2.7 V的情况下,将行时间压缩至825 ns,ADC的微分非线性和积分非线性分别为+0.6/-0.6LSB和+1.6/-1.2LSB,信噪失真比(Signal-to-Noise-and-DistortionRatio,SNDR)为68.271 dB,有效位数(Effective Numbers Of Bits,ENOB)达到11.0489 bit,列不一致性低于0.05%.相比现有的先进ADC,本文提出的方法在保证低功耗、高精度的同时,ADC转换速率提高了87.1%以上,为高速高精度CMOS图像传感器的读出与量化提供了一定的理论支撑.

关键词： CMOS图像传感器列并行ADC 单斜式ADC 两步式全并行时间数字转换器

基于自适应校正技术的拼接型像素阵列一致性驱动方法研究

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西北工业大学学报 2024年第2期42卷 353-361页

作者：郭仲杰程新齐许睿明刘绥阳西安理工大学自动化与信息工程学院陕西西安710048

随着拼接工艺在超大阵列CMOS图像传感器中的应用,传统的时钟树同步设计方法已不再适用于像素阵列的双侧驱动电路中,同一行像素阵列的双侧驱动面临直流穿通和坏行的严重问题。基于片上自适应校正思想提出了一种可应用于拼接型像素阵列的... 详细信息

随着拼接工艺在超大阵列CMOS图像传感器中的应用,传统的时钟树同步设计方法已不再适用于像素阵列的双侧驱动电路中,同一行像素阵列的双侧驱动面临直流穿通和坏行的严重问题。基于片上自适应校正思想提出了一种可应用于拼接型像素阵列的一致性驱动方法。该方法根据芯片工作环境的变化进行自适应实时校正,具有结构简单和可靠性高等特点。基于55 nm工艺,采用所提方法在一款12288×12288的150M像素规模、芯片面积高达77 mm×84 mm的超大阵列CMOS图像传感器中进行了实际应用和全面验证。实验结果表明:在500 MHz的主时钟、125 kHz的行时钟下,双侧行驱动的非一致性由17.5 ns减小至2 ns(一个时钟周期)以内,一致性提高了9倍以上,确保了亿级像素规模的超大面阵图像传感器的帧频达到10帧以上。

关键词： CMOS图像传感器超大阵列行驱动一致性

激光遥感斜程能见度探测技术研究进展(特邀)

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光学学报 2024年第6期44卷 1-11页

作者：王玉峰华灯鑫西安理工大学机械与精密仪器工程学院激光雷达大气遥感研究中心陕西西安710048

以斜程能见度精确探测为目标,综述了激光遥感在斜程能见度测量中的主要技术及其研究进展,分析了现有探测技术在斜程能见度测量中的不足与局限性,重点介绍了一种新型的激光雷达结合辐射传输模式的斜程能见度测量方法,剖析了基于拉曼-米... 详细信息

以斜程能见度精确探测为目标,综述了激光遥感在斜程能见度测量中的主要技术及其研究进展,分析了现有探测技术在斜程能见度测量中的不足与局限性,重点介绍了一种新型的激光雷达结合辐射传输模式的斜程能见度测量方法,剖析了基于拉曼-米散射激光雷达的气溶胶精细探测技术、基于辐射传输模式的大气散射辐射亮度解析方法以及大气散射辐射亮度校正的斜程能见度测量技术与应用案例,突破了当前白天斜程能见度测不准的技术瓶颈。最后,展望了激光遥感技术在全球斜程能见度测量中的应用潜力。

关键词：大气光学激光遥感斜程能见度辐射传输模式散射辐射亮度

结合NCEP再分析资料优化的6S模式大气校正方法

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光学学报 2024年第6期44卷 79-91页

作者：王雪丹王玉峰刘凯彭志青刘晶晶狄慧鸽宋跃辉华灯鑫西安理工大学机械与精密仪器工程学院激光雷达大气遥感研究中心陕西西安710048

以我国高光谱遥感卫星——环境1号卫星为例,开展结合NCEP再分析资料辅助优化的6S大气校正方法的分析。首先,考虑到高光谱图像缺少标准反射率产品的问题,利用最优化估计方法构建高光谱反射率曲线,并作为标准曲线,用于大气校正结果的验证... 详细信息

以我国高光谱遥感卫星——环境1号卫星为例,开展结合NCEP再分析资料辅助优化的6S大气校正方法的分析。首先,考虑到高光谱图像缺少标准反射率产品的问题,利用最优化估计方法构建高光谱反射率曲线,并作为标准曲线,用于大气校正结果的验证。其次,基于6S大气校正理论,开展了大气校正的敏感性分析,确定了气溶胶光学厚度的敏感因素以及气溶胶类型、大气模式和大气温湿度对大气校正系数的敏感性。在此基础上,提出了NCEP再分析资料辅助优化的6S大气校正方法,利用NCEP再分析资料提供的大气温湿度廓线、水平能见度反演的550 nm气溶胶光学厚度等数据资料,优化6S模式的输入参数,得到准确的大气校正系数X_(a)、X_(b)和X_(c),获得大气校正后的不同地物反射光谱曲线。最后,选取西安作为试验区,以水体为例,进行波谱曲线对比,利用标准曲线对校正结果进行精度评价。对比分析结果表明,NCEP再分析资料辅助优化的6S模式校正的地面反射率结果明显优于6S的大气校正结果,与标准曲线具有一致的反射率变化趋势,二者的相关系数达到0.8596,标准差低于0.0685,各波段地面反射率逐像元误差的平均值和标准差接近0.02,反映了利用NCEP辅助数据优化的6S模式对大气校正有着明显的改善作用,可提高6S大气校正的地物反射率反演精度。

关键词：大气光学高光谱图像大气校正 6S 气溶胶 NCEP