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增益分布对GaN基蓝光微盘激光器模式分布和发光功率的影响

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红外与激光工程 2024年第1期53卷 136-143页

作者：许湘钰刘召强贾童楚春双张勇辉张紫辉河北工业大学电子信息工程学院天津300401 河北工业大学天津市电子材料与器件重点实验室天津300401 河北工业大学河北省先进激光技术与装备重点实验室天津300401

通过FDTD仿真模拟计算,文中系统地研究了电流阻挡作用对GaN基蓝光激光器增益分布和光学性能的影响,发现回音壁激光模式主要在靠近微盘边缘1.5个波长范围谐振,因此,如果电流阻挡层面积太小,无法最大化减小激光器电流阈值;如果面积太大,... 详细信息

通过FDTD仿真模拟计算,文中系统地研究了电流阻挡作用对GaN基蓝光激光器增益分布和光学性能的影响,发现回音壁激光模式主要在靠近微盘边缘1.5个波长范围谐振,因此,如果电流阻挡层面积太小,无法最大化减小激光器电流阈值;如果面积太大,回音壁激光模式与无增益区存在耦合效应,从而减少激光功率。另外,随着无增益区域向微盘边缘发生偏移,各个激光模式输出的峰值功率均下降,其中二阶模式峰值功率比一阶模式下降得更加显著,这主要是由于二阶模式分布范围更接近微盘中心区域。同时,进一步发现如果在微盘激光器的仿真模型中引入侧壁缺陷,则将导致边缘无法形成增益区,相比于二阶模式而言,一阶模式的发光功率随侧壁缺陷区域增加而下降的幅度更为显著,这主要是由于一阶模式分布范围更接近微盘边缘。

关键词：激光器微盘增益 FDTD

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光波导特性的光频域反射表征技术进展

中国激光 2024年

作者：罗明明王彩云刘剑飞河北工业大学电子信息工程学院河北省先进激光技术与装备重点实验室

光纤波导中指纹式的瑞利散射光与菲涅尔反射光携带有丰富的波导本征信息，借助高分辨光频域反射系统（Optical Frequency Domain Reflectometry, OFDR）可将其中的光时频信息在对应空间域展开，进而实现光纤波导内模式的精细分辨、耦合... 详细信息

光纤波导中指纹式的瑞利散射光与菲涅尔反射光携带有丰富的波导本征信息，借助高分辨光频域反射系统（Optical Frequency Domain Reflectometry, OFDR）可将其中的光时频信息在对应空间域展开，进而实现光纤波导内模式的精细分辨、耦合演化观测、差分模时延测量及双折射调控等功能。本文简要回顾了光频域反射技术的发展历程，探讨高分辨、高精度、快速响应光频域反射系统的实现，结合本课题组近年相关研究工作总结了瑞利散射光与菲涅尔反射光在波导特性测量方面的特点与优势，并对其在空芯微结构光纤中的应用前景进行了展望。

关键词：光频域反射瑞利散射菲涅尔反射模式分辨双折射调控

飞秒相干反斯托克斯拉曼散射光谱测温研究进展

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光谱学与光谱分析 2024年第4期44卷 901-909页

作者：云胜章媛张盛张志斌邓岩岩田亮刘照虹刘硕张勇王雨雷吕志伟夏元钦河北工业大学先进激光技术研究中心天津300401 河北省先进激光与装备重点实验室天津300401 河北工业大学能源与环境工程学院天津300401 哈尔滨工业大学可调谐激光技术国家重点实验室黑龙江哈尔滨150001

当今世界大约90%的能量供应都是由燃烧生成的。在燃烧场中,火焰的温度影响着场中各种组分链式反应的途径和浓度,获取燃烧场温度信息可以为提高燃料燃烧效率,改进燃烧装置的设计提供重要的支撑依据。随着我国在航空、航天和航海这类高端... 详细信息

当今世界大约90%的能量供应都是由燃烧生成的。在燃烧场中,火焰的温度影响着场中各种组分链式反应的途径和浓度,获取燃烧场温度信息可以为提高燃料燃烧效率,改进燃烧装置的设计提供重要的支撑依据。随着我国在航空、航天和航海这类高端制造业领域的不断发展,各种大型燃气轮机和超声速发动机的研发进入加速期,此类燃烧装置产生的火焰具有高温、高压、湍流超声速和持续时间短等特点。传统的接触式测温法难以对这类湍流燃烧场进行温度测量,近年以激光光谱法为代表的非接触式测温技术逐渐走向成熟,并获得了广泛地应用。与超短脉冲相结合的飞秒相干反斯托克斯拉曼散射光谱测温技术凭借可提供高时间分辨率(每秒可提供上千个测温数据)、高测温精度和高测温灵敏度等优势而被应用到各种高温、湍流等复杂燃烧场景温度诊断中。文章概述了飞秒相干反斯托克斯拉曼散射测温技术的基本原理,综述了该技术在稳态火焰、加热气体、模拟燃气轮机等燃烧环境中测温工作的研究进展,简要介绍了飞秒时间分辨相干反斯托克斯拉曼光谱的研究和应用,着重介绍了可以实现毫秒量级时间分辨率的飞秒啁啾探测脉冲相干反斯托克斯拉曼散射测温技术和混合飞秒/皮秒相干反斯托克斯拉曼散射测温技术的基本原理和应用进展。指出了三种测温技术的优缺点,并提出飞秒相干反斯托克斯拉曼散射测温技术目前需要关注并解决的技术问题,主要为在高温高压湍流燃烧等极端条件下实现高精度CARS光谱高保真反演出温度信息,以及高温高压湍流燃烧场极端条件下如何获得高信噪比CARS信号的问题。展望了今后的发展趋势:通过高时间分辨的测量,获得湍流火焰中温度的瞬时演化规律,并建立各种复杂火焰的温度演化信息数据库,为研究各种发动机机理提供支撑。

关键词：飞秒激光相干反斯托克斯拉曼散射光谱高温湍流燃烧场温度测量

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基于视觉大模型的垃圾分类轻量化算法研究

计算机工程 2024年

作者：张玉博杨帆郭亚杨文慧河北工业大学电子信息工程学院

随着深度学习技术的快速发展，其在垃圾分类领域的应用日益广泛，显著提高了分类的准确性和效率。然而，实际应用中仍存在许多挑战，如数据获取和标注的成本高、模型泛化能力不足、实时性要求难以满足等。为应对这些问题，基于PPLCNet... 详细信息

随着深度学习技术的快速发展，其在垃圾分类领域的应用日益广泛，显著提高了分类的准确性和效率。然而，实际应用中仍存在许多挑战，如数据获取和标注的成本高、模型泛化能力不足、实时性要求难以满足等。为应对这些问题，基于PPLCNet提出一种结合视觉大模型的轻量化垃圾分类算法（Large Scale Model to PP-LCNet，LSM-PPLCNet）。LSM-PPLCNet结合视觉大模型的强大特征提取能力与轻量化模型的设计，确保模型在满足实时性要求的同时，在自制垃圾分类数据集上实现精度提升。首先，使用基于CLIP（Contrastive Language-Image Pre-training）大模型的半监督训练策略，对无标注数据进行数据挖掘，以丰富训练样本，进而降低人工标注的成本。其次，使用知识蒸馏方法，由高精度CLIP大模型作为教师模型指导轻量化网络PPLCNet的训练。最后，优化损失函数，提出基于大模型的“权重损失”，通过为不同图片分配损失函数中的占比，使模型能够根据图片的不同质量调整其在损失函数中的比例。经过在自制垃圾分类数据集上的严格训练和测试，实验结果显示，与基线PPLCNet分类模型相比，LSM-PPLCNet在不影响推理速度的前提下，Top-1 Acc精度可提升4.03%，与其他主流模型相比也有显著优势。说明LSM-PPLCNet在垃圾分类任务中可实现高精度与高速度的分类性能。

关键词：垃圾分类视觉大模型权重损失半监督知识蒸馏

艾里脉冲对超连续谱中异常波的影响及调控(特邀)

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激光与光电子学进展 2024年第3期61卷 200-212页

作者：刘硕尹聪颖俎群董宇航李琦赵赛丽河北工业大学电子信息工程学院天津300401 河北工业大学机械工程学院天津300401 郑州大学电气与信息工程学院河南郑州450001

减速型有限能量Airy脉冲振荡拖尾形状和频谱受多个参数的影响,分别分析减速型有限能量Airy脉冲峰值功率、脉冲宽度、初始啁啾、截断系数和分布因子变化对异常波产生以及超连续谱的相干性和稳定性的影响。研究结果表明,减速型有限能量Air... 详细信息

减速型有限能量Airy脉冲振荡拖尾形状和频谱受多个参数的影响,分别分析减速型有限能量Airy脉冲峰值功率、脉冲宽度、初始啁啾、截断系数和分布因子变化对异常波产生以及超连续谱的相干性和稳定性的影响。研究结果表明,减速型有限能量Airy脉冲参数变化能够对超连续谱中异常波起到调控作用并影响超连续谱的相干性和稳定性。此外,利用多目标粒子群算法对5个脉冲参数同时进行优化,将500次模拟输出孤子峰值功率平均值两倍作为判断异常波产生的标准,将产生异常波的个数及500次模拟输出孤子峰值功率分布作为优化目标,得到减速型有限能量Airy脉冲促进或抑制异常波产生的最佳脉冲参数,实现超连续谱中异常波的可控产生。

关键词：超连续谱产生 Airy脉冲异常波多目标粒子群算法目标优化

艾里脉冲对超连续谱中异常波的影响及调控（特邀）

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激光与光电子学进展 2024年第3期 220-232页

作者：刘硕尹聪颖俎群董宇航李琦赵赛丽河北工业大学电子信息工程学院河北工业大学机械工程学院郑州大学电气与信息工程学院

减速型有限能量Airy脉冲振荡拖尾形状和频谱受多个参数的影响，分别分析减速型有限能量Airy脉冲峰值功率、脉冲宽度、初始啁啾、截断系数和分布因子变化对异常波产生以及超连续谱的相干性和稳定性的影响。研究结果表明，减速型有限能量A... 详细信息

减速型有限能量Airy脉冲振荡拖尾形状和频谱受多个参数的影响，分别分析减速型有限能量Airy脉冲峰值功率、脉冲宽度、初始啁啾、截断系数和分布因子变化对异常波产生以及超连续谱的相干性和稳定性的影响。研究结果表明，减速型有限能量Airy脉冲参数变化能够对超连续谱中异常波起到调控作用并影响超连续谱的相干性和稳定性。此外，利用多目标粒子群算法对5个脉冲参数同时进行优化，将500次模拟输出孤子峰值功率平均值两倍作为判断异常波产生的标准，将产生异常波的个数及500次模拟输出孤子峰值功率分布作为优化目标，得到减速型有限能量Airy脉冲促进或抑制异常波产生的最佳脉冲参数，实现超连续谱中异常波的可控产生。

关键词：超连续谱产生 Airy脉冲异常波多目标粒子群算法目标优化

蓝宝石衬底CMP中氧化硅磨粒粒度分布对抛光液体系性能影响研究

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表面技术 2024年第2期53卷 168-174,200页

作者：王晓剑李薇薇钟荣锋肖银波许宁徽孙运乾河北工业大学电子信息工程学院天津300401 广东惠尔特纳米科技有限公司广东东莞523000

目的化学机械抛光(CMP)包含化学腐蚀和机械磨削两方面,抛光液p H、磨粒粒径和浓度等因素均会不同程度地影响其化学腐蚀和机械磨削能力,从而影响抛光效果。方法采用30~150 nm连续粒径磨粒抛光液、120 nm均一粒径磨粒抛光液、50 nm和120... 详细信息

目的化学机械抛光(CMP)包含化学腐蚀和机械磨削两方面,抛光液p H、磨粒粒径和浓度等因素均会不同程度地影响其化学腐蚀和机械磨削能力,从而影响抛光效果。方法采用30~150 nm连续粒径磨粒抛光液、120 nm均一粒径磨粒抛光液、50 nm和120 nm配制而成的混合粒径磨粒抛光液,分别对蓝宝石衬底晶圆进行循环CMP实验,研究CMP过程中抛光液体系的变化。结果连续粒径磨粒抛光液中磨粒大规模团聚,满足高材料去除率的抛光时间仅有4 h,抛光后的晶圆表面粗糙度为0.665 nm;均一粒径磨粒抛光液中磨粒稳定,无团聚现象,抛光9 h内材料去除率较连续粒径磨粒抛光液高94.7%,能至少维持高材料去除率18 h,抛光后的晶圆表面粗糙度为0.204 nm;混合粒径磨粒抛光液初始状态下磨粒稳定性较高,抛光9 h内材料去除率较连续粒径磨粒抛光液高114.8%,之后磨粒出现小规模团聚现象,后9h材料去除率仅为均一粒径磨粒抛光液的59.6%,18 h内材料去除率仅为均一粒径磨粒抛光液的87.7%,但抛光后的晶圆表面粗糙度为0.151 nm。结论一定时间内追求较高的材料去除率和较好的晶圆表面粗糙度选用混合粒径磨粒抛光液,但需要长时间CMP使用均一粒径磨粒抛光液更适合,因此,在工业生产中需要根据生产要求配合使用混合粒径磨粒抛光液和均一粒径磨粒抛光液。

关键词：化学机械抛光蓝宝石抛光液磨粒微观形貌材料去除率

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融合双重极化注意力的轻量化半监督语义分割

计算机工程与应用 2024年第8期60卷 225-233页

作者：马冬梅李悦媛陈曦西北师范大学物理与电子工程学院兰州730070 甘肃省智能信息技术与应用工程研究中心兰州730070 河北工业大学电子信息工程学院天津300401

针对目前半监督语义分割方法复杂度高、训练精度低、参数量过大等问题,提出融合双重极化自注意力机制的轻量级半监督语义分割算法。模型使用由位置感知循环卷积构造的Resnet-101残差网络作为分割骨干网络提取深层特征。融合了通道及空... 详细信息

针对目前半监督语义分割方法复杂度高、训练精度低、参数量过大等问题,提出融合双重极化自注意力机制的轻量级半监督语义分割算法。模型使用由位置感知循环卷积构造的Resnet-101残差网络作为分割骨干网络提取深层特征。融合了通道及空间双重极化自注意力机制,在极化通道和空间注意力分支中保持较高内部分辨率。将位置感知循环卷积与通道注意力操作结合起来,提升分割精度并降低计算成本,克服硬件支持等问题。在公开数据集PASCALVOC 2012上的实验结果显示,该算法其平均交并比可达到76.32%,较基准模型准确率提高了2.52个百分点,参数量减少了9%,模型硬件所占内存减小了61.6%。设计的模型与领域内最新算法相比,该算法在精度、模型复杂度、参数量等方面均展现出了显著的优势。

关键词：半监督语义分割位置感知循环卷积极化自注意力内部分辨率

光学成像技术用于弹性性能测量研究进展(特邀)

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光电技术应用 2024年第1期39卷 11-21页

作者：刘硕董宇航韩旭王月宇俎群河北工业大学电子信息工程学院先进激光技术研究中心天津河北工业大学机械工程学院天津

弹性是一种描述物质物理意义的重要参数,在医学上,弹性的变化往往和病变联系在一起。因此弹性成像被广泛用来表征生物组织机械性能的变化。传统的弹性成像存在分辨率低,穿透深度低或者侵入式测量等问题。而光学成像技术以其无损,非接触... 详细信息

弹性是一种描述物质物理意义的重要参数,在医学上,弹性的变化往往和病变联系在一起。因此弹性成像被广泛用来表征生物组织机械性能的变化。传统的弹性成像存在分辨率低,穿透深度低或者侵入式测量等问题。而光学成像技术以其无损,非接触,非侵入性和高分辨率、高穿透深度等优势越来越受到研究人员的青睐。主要介绍了几种可用于弹性性能测量的光学成像技术、光学相干层析技术、光学相干弹性成像技术以及光声成像技术,分别介绍了它们的成像原理、研究进展以及应用场景。

关键词：弹性成像光学相干层析成像光学相干弹性成像光声成像