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地面目标的中波红外高光谱成像特性测量

光谱学与光谱分析 2024年第4期44卷 937-944页

作者：江岳鹏曹运华吴振森曹轶森胡绥靖西安电子科技大学物理学院陕西西安710071

利用Telops公司设计的Hyper-Cam中波高光谱成像仪对水泥地上某坦克模型进行3~5μm波段的红外高光谱成像测量。对实验数据进行了逐像素点的大气校正。基于矫正后的实验数据,分析了仪器误差、随机误差、大气校正传递误差等对测试不确定度... 详细信息

利用Telops公司设计的Hyper-Cam中波高光谱成像仪对水泥地上某坦克模型进行3~5μm波段的红外高光谱成像测量。对实验数据进行了逐像素点的大气校正。基于矫正后的实验数据,分析了仪器误差、随机误差、大气校正传递误差等对测试不确定度的影响。分析了该坦克模型在不同谱段上的亮度分布和模型上不同部位的光谱分布特性。结果表明:在波数为2000~3000 cm-1波段,其相对不确定度一直稳定在10%以内,但是在大于3000 cm-1的波段,其误差迅速上升,主要因为常温物体的中波辐射低,在该波段目标辐射与大气路程辐射接近,而引起的噪声增大,造成的测试信噪比降低。该坦克模型光谱辐射亮度测试数据的平均相对不确定度在20%以内,整体误差较低。光谱分布上,坦克各部分特征点和水泥地表的光谱辐射亮度在波长为4.2~5μm波段时的差异性比波长为3.0~4.2μm波段时的差异性更大,且探测器接收到的4.2~5μm波段的光谱辐射亮度要大于3.0~4.2μm的光谱辐射亮度。由于4.3μm波段处于大气吸收带,大气透射率几乎为0,以至于无法获得目标的光谱辐射亮度的真实测量值。空间分布上,模型的辐射亮度主要集中在侧边涂层上,炮口处和履带处的辐射亮度较小。目标各部位辐射亮度分布与周边水泥地表的辐射亮度有着明显差异性。在3~5μm的辐射亮度中,4.4~4.8μm波段的辐射亮度占比较高,该波段成像效果最好。3.2~3.8μm波段的辐射亮度占比较低,该波段成像效果较差。处于大气吸收带的4.2~4.4μm波段,由于大气透射率几乎为0,无法获得其准确的空间辐射亮度分布。研究表明该拓展中波高光谱成像仪在地面目标的中波红外高光谱成像特性研究上具有目标区分精确、误差小、“图像光谱合一”的特点,测试数据可以应用于目标的红外高光谱隐身设计、目标的分类与识别等领域。

关键词：红外辐射特性测量中波高光谱成像大气校正不确定度分析

强吸收纳米粒子团簇的光泳力悬浮及热泳力下的迁移行为

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物理学报 2024年第13期73卷 164-174页

作者：黄雪峰刘敏卢山张敏琦李盛姬罗丹杭州电子科技大学物理系杭州310018 杭州电子科技大学材料与环境工程学院杭州310018

为了探索空气中强吸收纳米粒子团簇在激光作用下的悬浮以及迁移行为,提出采用反向传输的双贝塞尔光束对纳米粒子团簇进行捕获及悬浮,而后释放团簇,观察和计算分析团簇的迁移行为.两束贝塞尔光束由锥透镜和偏振分光方式产生,进行反向水... 详细信息

为了探索空气中强吸收纳米粒子团簇在激光作用下的悬浮以及迁移行为,提出采用反向传输的双贝塞尔光束对纳米粒子团簇进行捕获及悬浮,而后释放团簇,观察和计算分析团簇的迁移行为.两束贝塞尔光束由锥透镜和偏振分光方式产生,进行反向水平布置,形成三维光阱,光阱刚度可通过调节两束贝塞尔光束的功率比进行控制.悬浮室内的粒子通过微弱气流进行流化,而后被光阱捕获和悬浮.采用高速摄像仪对团簇的悬浮及迁移过程进行记录,然后通过图像分析来获取粒子运动参数.以强吸收性超细煤粉粒子团簇为对象,首先对其进行悬浮和释放迁移的实验研究,而后对团簇所受的光泳力、重力、浮力、曳力以及热泳力进行计算和分析.实验和计算的结果表明:强吸收性纳米粒子团簇在激光作用下产生的光泳力占主导作用;团簇能够被稳定地悬浮在反向传输的双贝塞尔光束形成的三维势阱中,通过调整悬浮的位置而达到与重力、浮力、曳力等的动态平衡;利用悬浮的相对不稳定度分析评价强吸收性粒子团簇的稳定性,超细煤粉粒子团簇的最小相对不稳定度可达0.075;通过对团簇释放后的高速图像进行分析,可获得团簇的迁移运动参数,从而测量出团簇所受的热泳力;对于等效粒径为13—21μm的超细煤粉粒子团簇,其热泳力量级为10-11—10-10N,随着团簇粒径的增大,热泳力线性增大,与理论计算结果趋势一致.通过利用激光对粒子进行悬浮和释放的方式为热泳力的测量和研究提供了一种新的研究思路,也为气体介质中粒子的控制和输运展现了一种新的操控手段.

关键词：激光悬浮光泳力热泳力强吸收性纳米团簇

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无人机集群编队自组网可靠性评估

控制与决策 2024年第2期39卷 689-696页

作者：齐小刚吴相远刘立芳西安电子科技大学数学与统计学院西安710071 西安电子科技大学计算机学院西安710071

针对无人机集群编队自组网的可靠性评估问题,考虑无人机集群编队在执行任务时对信息交互的时效性需求,提出一种自组网可靠性评估方案.首先,分析消息传输的可用时间;其次,通过排队论建立消息传输延迟模型以计算消息传输所需时间;然后,以... 详细信息

针对无人机集群编队自组网的可靠性评估问题,考虑无人机集群编队在执行任务时对信息交互的时效性需求,提出一种自组网可靠性评估方案.首先,分析消息传输的可用时间;其次,通过排队论建立消息传输延迟模型以计算消息传输所需时间;然后,以消息传输所需时间小于可用时间的概率作为评估指标建立消息传输可靠性计算模型,进而为无人机集群编队提供一个动态可靠性评估框架以适应集群编队体系配置和环境变化的随机性与时变特性;最后,仿真分析在不同传输任务需求下,编队构型、无人机数量、编队缩放因子、传输速率、信息交互强度以及环境干扰对消息传输可靠性的影响.仿真结果可以为集群编队的队形设计以及集群编队的体系配置提供一定参考依据.

关键词：可靠性评估无人机集群编队自组网传输延迟排队论

多逻辑比特表面码结构设计及其逻辑CNOT门实现

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物理学报 2024年第4期73卷 47-59页

作者：权东晓吕晓杰张雯菲西安电子科技大学通信工程学院西安710071 西安电子科技大学量子信息协同创新中心西安710071

量子计算因具有并行处理能力,相比于经典计算有着指数级的加速,但量子系统具有脆弱性,极易受到噪声的影响,量子纠错码是克服量子噪声的有效手段.量子表面码是一种拓扑稳定子码,由于其结构上的最近邻居特点和较高的容错阈值,表面码在大... 详细信息

量子计算因具有并行处理能力,相比于经典计算有着指数级的加速,但量子系统具有脆弱性,极易受到噪声的影响,量子纠错码是克服量子噪声的有效手段.量子表面码是一种拓扑稳定子码,由于其结构上的最近邻居特点和较高的容错阈值,表面码在大规模容错量子计算方面具有巨大的潜力.目前已有的基于边界的表面码均为编码一个逻辑比特的表面码,本文主要研究基于边界如何实现多逻辑量子比特的编码,包括设计表面码的结构,根据结构找出对应的稳定子和逻辑操作,进一步根据稳定子设计出基于稳定子实现的编码线路;在研究基于测量和纠正的单量子比特间CNOT实现原理和基于融合操作和分割操作的单逻辑量子比特表面码间CNOT门实现原理的基础上,优化了基于融合操作和分割操作的单逻辑量子比特表面码间CNOT门实现方案,将其扩展到所设计的多逻辑量子比特表面码上实现了多逻辑量子比特表面码之间的CNOT操作,并通过仿真验证量子线路的正确性.本文设计的多逻辑比特表面码克服了单比特表面码不能密铺于量子芯片的缺点且提高了某些逻辑操作的长度,提高了容错能力.基于联合测量的思想降低了对辅助比特的要求且减小了实现过程中对量子资源的需求.

关键词：量子表面码多逻辑比特编码逻辑CNOT门融合操作分割操作

等离子体增强原子层沉积AlN外延单晶GaN研究

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无机材料学报 2024年第5期39卷 547-553页

作者：卢灏许晟瑞黄永陈兴徐爽刘旭王心颢高源张雅超段小玲张进成郝跃西安电子科技大学微电子学院西安710071 西安电子科技大学芜湖研究院先进微电子器件研究中心芜湖241000

氮化镓(GaN)作为第三代半导体材料,具有较大的禁带宽度,较高的击穿电场强度、电子迁移率、热导系数以及直接带隙等优异特性,被广泛应用于电子器件和光电子器件中。由于与衬底的失配问题,早期工艺制备GaN材料难以获得高质量单晶GaN薄膜... 详细信息

氮化镓(GaN)作为第三代半导体材料,具有较大的禁带宽度,较高的击穿电场强度、电子迁移率、热导系数以及直接带隙等优异特性,被广泛应用于电子器件和光电子器件中。由于与衬底的失配问题,早期工艺制备GaN材料难以获得高质量单晶GaN薄膜。直到采用两步生长法,即先在衬底上低温生长氮化铝(AlN)成核层,再高温生长GaN,才极大地提高了GaN材料的质量。目前用于制备AlN成核层的方法有磁控溅射以及分子束外延等,为了进一步提高GaN晶体质量,本研究提出在两英寸c面蓝宝石衬底上使用等离子体增强原子层沉积(Plasma-enhanced Atomic Layer Deposition,PEALD)方法制备AlN成核层来外延GaN。相比于磁控溅射方法,PEALD方法制备AlN的晶体质量更好;相比于分子束外延方法,PEALD方法的工艺简单、成本低且产量大。沉积AlN的表征结果表明,AlN沉积速率为0.1 nm/cycle,并且AlN薄膜具有随其厚度变化而变化的岛状形貌。外延GaN表征结果表明,当沉积厚度为20.8 nm的AlN时,GaN外延层的表面最平整,均方根粗糙度为0.272 nm,同时具有最好的光学特性以及最低的位错密度。本研究提出了在PEALD制备的AlN上外延单晶GaN的新方法,沉积20.8 nm的AlN有利于外延高质量的GaN薄膜,可以用于制备高电子迁移率晶体管及发光二极管。

关键词： GaN AlN 等离子体增强原子层沉积成核层外延

基于温度迭代校正自吸收效应的激光诱导击穿光谱定量分析方法

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物理学报 2024年第5期73卷 139-146页

作者：侯佳佳张大成冯中琦朱江峰西安电子科技大学光电工程学院西安710071

激光诱导击穿光谱(laser-induced breakdown spectroscopy,LIBS)是一种理想的实时在线检测合金中微量元素的方法.然而在激光诱导击穿产生的高密度等离子体中,自吸收通常是一种不期望出现的效应,它降低了谱线的真实强度,使谱线强度随目... 详细信息

激光诱导击穿光谱(laser-induced breakdown spectroscopy,LIBS)是一种理想的实时在线检测合金中微量元素的方法.然而在激光诱导击穿产生的高密度等离子体中,自吸收通常是一种不期望出现的效应,它降低了谱线的真实强度,使谱线强度随目标物质含量增长呈非线性,从而严重影响对目标中元素含量测量的准确性.本文提出了一种基于温度迭代校正自吸收效应的方法,借助等离子体热平衡辐射模型,对等离子体电子温度(T)和辐射粒子数密度乘以吸收路径长度(Nl)这两个参数进行迭代计算和校正,消除自吸收对谱线强度的影响,最终提高定量分析的准确性.对合金钢样品中Mn元素的实验测量结果表明,该方法有效地提高了Boltzmann平面图的线性度及元素含量的测量精度.该方法模型简单,计算效率高,且与Stark展宽系数的可用性和准确性无关,可以直接获得辐射粒子数密度和吸收路径长度参数,因此在提高LIBS定量分析能力的同时,还可以实现对等离子体状态的诊断.

关键词：激光诱导击穿光谱自吸收温度迭代校正定量分析

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重离子辐射对AlGaN/GaN高电子迁移率晶体管低频噪声特性的影响

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物理学报 2024年第3期73卷 209-216页

作者：吕玲邢木涵薛博瑞曹艳荣胡培培郑雪峰马晓华郝跃西安电子科技大学微电子学院西安710071 西安电子科技大学机电工程学院西安710071 中国科学院近代物理研究所兰州730000

采用^(181)Ta^(32+)重离子辐射AlGaN/GaN高电子迁移率晶体管,获得器件在重离子辐射前后的电学特性和低频噪声特性.重离子辐射导致器件的阈值电压正向漂移、最大饱和电流减小等电学参数的退化.微光显微测试发现辐射后器件热点数量明显增... 详细信息

采用^(181)Ta^(32+)重离子辐射AlGaN/GaN高电子迁移率晶体管,获得器件在重离子辐射前后的电学特性和低频噪声特性.重离子辐射导致器件的阈值电压正向漂移、最大饱和电流减小等电学参数的退化.微光显微测试发现辐射后器件热点数量明显增加,引入更多缺陷.随着辐射注量的增加,电流噪声功率谱密度逐渐增大,在注量为1×10^(10)ions/cm^(2)重离子辐射后,缺陷密度增大到3.19×10^(18)cm^(-3)·eV^(-1),不同栅压下的Hooge参数增大.通过漏极电流噪声归一化功率谱密度随偏置电压的变化分析,发现重离子辐射产生的缺陷会导致寄生串联电阻增大.

关键词：重离子辐射氮化镓高电子迁移率晶体管低频噪声

MXenes等离激元诱导热载流子产生与输运温度依变性

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物理学报 2024年第11期73卷 313-324页

作者：见超超马向超赵子涵张建奇西安电子科技大学光电工程学院西安710071

MXenes可以实现大规模合成且具有诸多优异光电特性,被用于构建各种结构和功能独特的热载流子光电探测器件.然而,变温环境条件下MXenes并不稳定,一方面环境温度升高会加速材料氧化降解,另一方面温度变化可能影响光电器件的寿命和性能稳定... 详细信息

MXenes可以实现大规模合成且具有诸多优异光电特性,被用于构建各种结构和功能独特的热载流子光电探测器件.然而,变温环境条件下MXenes并不稳定,一方面环境温度升高会加速材料氧化降解,另一方面温度变化可能影响光电器件的寿命和性能稳定性,目前MXenes温度不稳定性受到越来越多关注.鉴于实验研究变温条件下MXenes热载流子性质的局限,本文基于多体微扰理论和量子力学理论,研究环境温度对电子态分布和散射效应的影响.从表面等离激元非辐射衰减角度出发,采用第一性原理计算量化热载流子的产生效率、能量分布和输运,系统研究了MXenes表面等离激元诱导热载流子的环境温度依变特性.结果表明,MXenes中带间跃迁和声子协助电子跃迁共同高效率产生了高能热空穴主导的热载流子,且表现出与硼烯媲美的长寿命和输运距离.环境温度升高显著提高了红外波段的热载流子产生效率,同时可见光波段的热空穴表现出优异环境温度稳定性.此外,环境温度升高降低了热载流子的寿命和输运距离,主要源于增强的电子与光学声子散射效应.

关键词： MXenes 热载流子温度特性介电函数

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多接收子阵下特征波束的角度空间调制方法

电子科技大学学报 2024年第3期53卷 390-395页

作者：王喜媛王勇西安电子科技大学信息科学研究中心西安710071 西安电子科技大学网络与信息安全学院西安710071

基于波束赋形的波束切换空间调制算法,不仅可以提高频谱效率,还可以利用天线阵列增益提高能量效率。该文利用信道响应构造统计平均的协方差矩阵,构造正交特征向量作为阵列的加权矢量,形成相互独立的多个等效传输信道,利用波束赋形增益... 详细信息

基于波束赋形的波束切换空间调制算法,不仅可以提高频谱效率,还可以利用天线阵列增益提高能量效率。该文利用信道响应构造统计平均的协方差矩阵,构造正交特征向量作为阵列的加权矢量,形成相互独立的多个等效传输信道,利用波束赋形增益和分集增益提高无线通信的传输可靠性和传输能力。进一步采用天线子阵分组方法,克服信道相关性带来的不利影响。性能分析和仿真结果表明,特征波束角度空间调制方案可获得更多的波束组合数目,会明显改善译码性能和频谱效率。

关键词：特征波束形成空间调制正交空时分组码 MIMO 最大似然