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2023年网络空间安全科技热点回眸

科技导报 2024年第1期42卷 232-244页

作者：冯登国连一峰中国科学院软件研究所北京100190

2023年,美国、欧洲、澳大利亚、日本、韩国、印度等国家或地区陆续发布网络空间安全国家政策和战略计划。与此同时,以APT攻击、勒索攻击、供应链攻击、新型网络攻击、移动端攻击为代表的高隐蔽性、高破坏性攻击活动频发,对全球网络空间... 详细信息

2023年,美国、欧洲、澳大利亚、日本、韩国、印度等国家或地区陆续发布网络空间安全国家政策和战略计划。与此同时,以APT攻击、勒索攻击、供应链攻击、新型网络攻击、移动端攻击为代表的高隐蔽性、高破坏性攻击活动频发,对全球网络空间带来严重安全威胁。零信任、机密计算、隐私计算、弹性安全技术蓬勃发展,量子密钥分发和抗量子密码技术持续取得技术创新和突破,生成式人工智能为网络安全开创了全新的发展空间,网络空间安全领域正面临前所未有的发展机遇和应用前景。

关键词：网络空间安全数据安全人工智能安全

片上集成FMCW激光雷达研究进展(封面文章·特邀)

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红外与激光工程 2024年第8期53卷 1-17页

作者：朱精果袁野姜成昊刘宇赵政伟中国科学院微电子研究所北京100029 中国科学院大学北京100049

随着硅基光电子集成技术快速发展,具有测距测速一体、探测精度高、抗干扰能力强的片上集成调频连续波(Frequency Modulated Continuous Wave,FMCW)激光雷达已成为研究热点,并在智能驾驶、航空航天、目标监测和公共安全等领域释放出越来... 详细信息

随着硅基光电子集成技术快速发展,具有测距测速一体、探测精度高、抗干扰能力强的片上集成调频连续波(Frequency Modulated Continuous Wave,FMCW)激光雷达已成为研究热点,并在智能驾驶、航空航天、目标监测和公共安全等领域释放出越来越大的应用潜力。文中聚焦基于光学相控阵(Optical Phased Array,OPA)的片上集成FMCW激光雷达,介绍了系统工作原理及典型组成,针对国内外研究进展,概述分析了片上集成FMCW激光雷达的发展现状,同时从调频、发射、扫描、探测和处理等角度凝练了主要关键技术,并梳理了片上集成FMCW激光雷达在相关领域的应用前景和典型系统示例。最后,分析并展望了片上集成FMCW激光雷达面临的潜在挑战及发展趋势。

关键词：激光雷达调频连续波光学相控阵片上集成

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用于扫描隧道显微镜的低噪声前置电流放大器

物理学报 2024年第13期73卷 20-27页

作者：唐海涛米壮王文宇唐向前叶霞单欣岩陆兴华中国科学院物理研究所应用物理中心北京10019 中国科学院大学物理学院北京100190

前置电流放大器是扫描隧道显微镜的重要部件之一,其性能对于扫描隧道显微镜系统的基本操作及新功能开发至关重要.本文详细分析了影响前置电流放大器性能的因素,通过筛选噪声极低的运放芯片和电路结构优化,设计了一款针对扫描隧道显微镜... 详细信息

前置电流放大器是扫描隧道显微镜的重要部件之一,其性能对于扫描隧道显微镜系统的基本操作及新功能开发至关重要.本文详细分析了影响前置电流放大器性能的因素,通过筛选噪声极低的运放芯片和电路结构优化,设计了一款针对扫描隧道显微镜系统的前置电流放大器.该放大器最灵敏档位(1 GΩ)的噪声低至4 fA/(Hz)1/2,带宽为2.3 kHz,具有10 MΩ,100 MΩ和1 GΩ三个测量量程并且可以通过控制信号实现自动切换,测量范围覆盖pA—μA量级的隧穿电流.利用该前置电流放大器展示了扫描隧道显微镜系统的主要功能,包括表面形貌表征、扫描隧道谱测量以及原子搬运,并探索了隧穿电流中散粒噪声的测量.通过散粒噪声随隧穿电流的变化关系,得到隧穿结中散粒噪声的法诺因子约等于1,验证了简单金属隧穿结中电子隧穿满足泊松过程,为表面电子关联体系的高精度表征提供了基础.

关键词：扫描隧道显微镜前置电流放大器散粒噪声

具有低噪声及高线性度的高性能MOCVD-SiN_(x)/AlN/GaN毫米波MIS-HEMTs

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红外与毫米波学报 2024年第2期43卷 200-206页

作者：袁静景冠军王建超汪柳高润华张一川姚毅旭魏珂李艳奎陈晓娟中国科学院微电子研究所高频高压器件与集成研发中心北京100029 中国科学院大学北京100029

文章在超薄势垒AlN/GaN异质结构上采用金属有机化学气相沉积(MOCVD)原位生长SiN_(x)栅介质,成功制备了高性能的SiN_(x)/AlN/GaN金属-绝缘体-半导体高电子迁移率晶体管(MIS-HEMTs)。深能级瞬态谱(DLTS)技术测试SiN_(x)/AlN的界面信息,显... 详细信息

文章在超薄势垒AlN/GaN异质结构上采用金属有机化学气相沉积(MOCVD)原位生长SiN_(x)栅介质,成功制备了高性能的SiN_(x)/AlN/GaN金属-绝缘体-半导体高电子迁移率晶体管(MIS-HEMTs)。深能级瞬态谱(DLTS)技术测试SiN_(x)/AlN的界面信息,显示其缺陷能级深度为0.236 eV,俘获截面为3.06×10^(-19)cm^(-2),提取的界面态密度为10^(10)~10^(12)cm^(-2)eV^(-1),表明MOCVD原位生长的SiN_(x)可以有效降低界面态。同时器件表现出优越的直流、小信号和噪声性能。栅长为0.15μm的器件在2 V的栅极电压(Vgs)下具有2.2 A/mm的最大饱和输出电流,峰值跨导为506 mS/mm,最大电流截止频率(fT)和最大功率截止频率(fMAX)分别达到了65 GHz和123 GHz,40 GHz下的最小噪声系数(NFmin)为1.07 dB,增益为9.93 dB。Vds=6 V时对器件进行双音测试,器件的三阶交调输出功率(OIP3)为32.6 dBm,OIP3/Pdc达到11.2 dB。得益于高质量的SiN_(x)/AlN界面,SiN_(x)/AlN/GaN MISHEMT显示出了卓越的低噪声及高线性度,在毫米波领域具有一定的应用潜力。

关键词： SiN_(x)栅介质 MOCVD MIS-HEMTs 界面态低噪声线性度毫米波

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YAG透明陶瓷的制备及其在深海领域的应用

硅酸盐学报 2024年第3期52卷 739-745页

作者：覃显鹏周国红王正娟胡松黄德信王士维中国科学院上海硅酸盐研究所上海200050

以商业高纯Al_(2)O_(3)粉和自制纳米Y_(2)O_(3)粉为原料,采用真空固相反应烧结法成功制备出了高透光的钇铝石榴石(YAG)透明陶瓷。研究了反应烧结过程中物相演变和显微结构变化,烧结温度和保温时间对YAG透明陶瓷光学透过率的影响以及YAG... 详细信息

以商业高纯Al_(2)O_(3)粉和自制纳米Y_(2)O_(3)粉为原料,采用真空固相反应烧结法成功制备出了高透光的钇铝石榴石(YAG)透明陶瓷。研究了反应烧结过程中物相演变和显微结构变化,烧结温度和保温时间对YAG透明陶瓷光学透过率的影响以及YAG透明陶瓷在深海装备领域的应用性能等。结果表明:高温条件下,Al_(2)O_(3)和Y_(2)O_(3)反应先依次形成中间相YAM和YAP,最终在1500℃完全形成YAG;随着烧结温度的升高,YAG陶瓷内气孔不断排出且晶粒不断长大,光学透过率先增加后降低,在1780℃透过率达到最高;随着保温时间的延长,YAG陶瓷的透过率逐渐提高,但超过6 h后,再延长保温时间,对提高透过率的效果不显著。采用优化工艺制备的YAG透明陶瓷球罩经受住127 MPa抗压模拟试验,并成功应用在深海领域装备大功率LED照明灯和摄像机保护罩上,为拍摄“奋斗者”号万米海底作业以及央视现场直播做出了贡献。

关键词：钇铝石榴石透明陶瓷固相反应烧结深海应用

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海峡海域海洋环境噪声三维空间特性分析

声学学报 2024年第4期49卷 814-823页

作者：单元春林建恒衣雪娟江鹏飞孙军平李娜中国科学院声学研究所北海研究站青岛266114 中国科学院水声环境特性重点实验室(声学研究所) 北京100190

研究了与其他海底海域有显著差异的海峡海域的环境噪声特性。假设海洋环境噪声源均匀分布于接收阵上方海面的圆形范围内,利用考虑声线水平折射的3D射线声传播理论,仿真计算了V字型海峡地形下环境噪声的高频与低频特性,分析了不同方位角... 详细信息

研究了与其他海底海域有显著差异的海峡海域的环境噪声特性。假设海洋环境噪声源均匀分布于接收阵上方海面的圆形范围内,利用考虑声线水平折射的3D射线声传播理论,仿真计算了V字型海峡地形下环境噪声的高频与低频特性,分析了不同方位角内海洋环境噪声空间特性。研究发现,海峡海底会影响水平方向的声传播过程,使声能量在一定程度上会聚。当接收阵位于海峡海底正上方位置时,来自海面的噪声随着接收深度的增加向海峡中心位置会聚,并且在某些深度形成水平会聚区。对于由海面噪声源辐射到达声道轴深度的声能量,海峡的存在使声能量沿海峡传播时不会从海峡内部泄漏,而声能量跨越海峡传播时其损失也较小。

关键词：海洋环境噪声海峡地形三维声场垂直指向性

逐束团三维信息提取软件HOTCAP的实时性能优化

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核技术 2024年第2期47卷 23-30页

作者：杨星冷用斌周逸媚中国科学院上海应用物理研究所上海201800 中国科学技术大学合肥230026 中国科学院大学北京100049 中国科学院上海高等研究院上海201204

为了研究高能电子加速器储存环中的注入瞬态过程及束流不稳定性问题,上海光源束测组开发了可实现逐束团三维位置和电荷量的精确测量的宽带示波器信号处理软件包HOTCAP。但该软件包未特别针对数据处理速度进行算法和代码执行效率的优化,... 详细信息

为了研究高能电子加速器储存环中的注入瞬态过程及束流不稳定性问题,上海光源束测组开发了可实现逐束团三维位置和电荷量的精确测量的宽带示波器信号处理软件包HOTCAP。但该软件包未特别针对数据处理速度进行算法和代码执行效率的优化,完成单次测量数据的处理分析所需时间达到数十分钟量级,不能完全满足实时测量的需要。为解决这一问题,对HOTCAP软件包各功能模块进行了运行效率测试及算法优化,优化后单次测量数据处理时间缩短10倍以上,可满足高能电子储存环状态的实时监控与数据在线发布需求。

关键词：逐束团测量 HOTCAP 数据分析高速示波器

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基于快速采样的剪切光束成像图像重构算法

物理学报 2024年第2期73卷 156-166页

作者：陈明徕马彩文刘辉罗秀娟冯旭斌岳泽霖赵晶中国科学院西安光学精密机械研究所西安710119 中国科学院空间精密测量技术重点实验室西安710119 中国科学院大学北京100049

剪切光束成像是一种非传统地基光学成像技术,在对位姿快速变化的目标成像时,为重构目标高分辨率清晰图像,其成像系统的回波数据采样速率仍不够快.本文提出一种五光束快速采样的图像重构方法,通过改变成像系统编码和解码方法,采用中心对... 详细信息

剪切光束成像是一种非传统地基光学成像技术,在对位姿快速变化的目标成像时,为重构目标高分辨率清晰图像,其成像系统的回波数据采样速率仍不够快.本文提出一种五光束快速采样的图像重构方法,通过改变成像系统编码和解码方法,采用中心对称结构呈“十”字形排布的发射光束阵型,利用所提的快速图像重构算法,单次采样的回波数据所能重构的目标图像从1幅增加到8幅,快速抑制了重构图像的散斑效应.仿真结果表明,与传统三光束图像重构方法相比,获得相同质量图像所需的回波数据采样次数从20次减少至5次,大幅减少了回波数据采样次数,提高了回波数据采样速率.

关键词：剪切光束成像快速采样图像重构采样速率

基于虚拟纤维的各向异性超弹性材料本构模型设计

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计算机辅助设计与图形学学报 2024年第4期36卷 533-542页

作者：卢子璇何浩吴笛刘学慧中国科学院软件研究所计算机科学国家重点实验室北京100190 中国科学院大学计算机科学与技术学院北京100190 中国科学院软件研究所人机交互技术与智能信息处理实验室北京100190 中国科学院力学研究所微重力重点实验室北京100190

为了拓展图形学弹性体模拟中的各向异性超弹性虚拟材料种类,建立了基于虚拟纤维的本构模型.首先从能量可加性出发,将超弹性体应变能量密度函数分解为轴向、剪切、体积分量的纤维加和形式,然后建立单根纤维的轴向应变、剪切应变、体积应... 详细信息

为了拓展图形学弹性体模拟中的各向异性超弹性虚拟材料种类,建立了基于虚拟纤维的本构模型.首先从能量可加性出发,将超弹性体应变能量密度函数分解为轴向、剪切、体积分量的纤维加和形式,然后建立单根纤维的轴向应变、剪切应变、体积应变的应变度量,最后推导出各分量的应力表示.仿真实验使用基于四面体的非线性有限元法(finite element method,FEM),半隐式时间积分进行解算,并采用CPU串行算法,测试了不同场景下非线性能量函数以及纤维权重组合对虚拟纤维材料刚度、泊松效应、轴向特性的影响.结果表明,虚拟纤维本构模型具有大变形稳定性,材料参数设置可良好地展现上述物理特性,相比现有的横观各向同性模型具有更丰富的可调节能力.

关键词：各向异性材料有限元物理动画虚拟纤维