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窄线宽外腔半导体激光器研究进展

仪器仪表学报 2024年第2期45卷 63-78页

作者：秦晓敏史田田王志洋史航博陈景标北京大学电子学院区域光纤通信网与新型光通信系统国家重点实验室量子电子学研究所北京100871 北京大学集成电路学院微米/纳米加工技术国家级重点实验室北京100871 合肥国家实验室合肥230088

窄线宽外腔半导体激光器具有结构简单、可调谐、噪声低等优势,广泛应用于量子精密测量、光通信、激光雷达等领域。根据外腔选频器件的不同,本文主要介绍光栅型激光器、干涉滤光型激光器、波导型激光器和法拉第激光器四类外腔半导体激光... 详细信息

窄线宽外腔半导体激光器具有结构简单、可调谐、噪声低等优势,广泛应用于量子精密测量、光通信、激光雷达等领域。根据外腔选频器件的不同,本文主要介绍光栅型激光器、干涉滤光型激光器、波导型激光器和法拉第激光器四类外腔半导体激光器,分析各类激光器的基本结构与选频机制、介绍各自的优缺点以及国内外研究进展。其中,前三类激光器采用非量子器件进行频率选择,而法拉第激光器利用共振法拉第旋光效应选频,输出波长直接对应原子跃迁谱线,对激光二极管的电流与温度变化具有良好的鲁棒性。随后介绍外腔半导体激光器的应用情况,尤其是在精密测量领域中的典型应用。最后总结并展望窄线宽外腔半导体激光器的未来发展方向。

关键词：外腔半导体激光器法拉第激光器窄线宽精密测量外腔选频器件。

升空平台相对测量误差对定位精度的影响及定位算法

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北京航空航天大学学报 2024年第1期50卷 187-197页

作者：欧阳晓凤曾芳玲吕大千董天宝韩宜静国防科技大学电子对抗学院合肥230037 宇航动力学国家重点实验室西安710043

针对精准协同任务下的分布式升空平台高精度相对定位需求,基于超宽带(UWB)测距传感器研究了相对测距与定位模型,对UWB模块在非理想情况下存在的误差因素进行了推导分析,包括天线相位中心误差、测距刷新率和悬停稳定度。在此基础上对噪... 详细信息

针对精准协同任务下的分布式升空平台高精度相对定位需求,基于超宽带(UWB)测距传感器研究了相对测距与定位模型,对UWB模块在非理想情况下存在的误差因素进行了推导分析,包括天线相位中心误差、测距刷新率和悬停稳定度。在此基础上对噪声成分进行了实测分析与滤波处理:通过Allan方差辨识UWB传感器噪声,并将有色噪声模型及估计参数引入到定位算法量测更新中,通过改进扩展卡尔曼滤波算法实现了分布式升空平台相对定位。仿真结果表明:在相对测量噪声服从非高斯分布情况下,所提算法相较于传统算法位置估计精度提高约23.43%。与传统算法相比,所提算法可减少测量色噪声影响,提高卫星导航拒止环境下的相对定位精度。

关键词：升空平台相对定位误差分析超宽带传感器 Allan方差

执轨道转移力矩之笔,书写磁随机存储器新篇章

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科学通报 2024年第8期69卷 974-976页

作者：潘振存李栋廖志敏北京大学物理学院介观物理国家重点实验室和纳光电子前沿科学中心北京100871 北京大学前沿交叉学科研究院北京100871 合肥国家实验室合肥230088

磁随机存取存储器(magnetoresistive random access memory,MRAM)以其高能效和快速的数据存储能力在大数据时代备受关注^([1,2]).在MRAM单元中,数据通过两个铁磁层磁化状态的平行和反平行排列以低电阻态和高电阻态形式存储在磁隧道结(ma... 详细信息

磁随机存取存储器(magnetoresistive random access memory,MRAM)以其高能效和快速的数据存储能力在大数据时代备受关注^([1,2]).在MRAM单元中,数据通过两个铁磁层磁化状态的平行和反平行排列以低电阻态和高电阻态形式存储在磁隧道结(magnetic tunnel junction,MTJ)中^([3,4]).

关键词：磁随机存储器 MRAM 磁化状态数据存储能力高电阻轨道转移低电阻

镱原子超精细诱导5d6s^(3)D_(1,3)→6s^(2)^(1)S_(0)E2跃迁及超精细常数的精确计算

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物理学报 2024年第9期73卷 58-69页

作者：赵国栋曹进梁婷冯敏卢本全常宏中国科学院国家授时中心西安710600 时间基准及应用重点实验室西安710600 中国科学院大学天文与空间科学学院北京101408 合肥国家实验室合肥230026

在镱原子中,利用5d6s^(3)D_(1)→6s^(2)^(1)S_(0)跃迁探索宇称破缺效应已经得到了深入的研究.但是5d6s^(3)D_(1)态与基态6s^(2)^(1)S_(0)之间的M1跃迁和超精细诱导E2跃迁很大程度上影响了宇称破缺信号的探测.因此,很有必要精确计算5d6s^... 详细信息

在镱原子中,利用5d6s^(3)D_(1)→6s^(2)^(1)S_(0)跃迁探索宇称破缺效应已经得到了深入的研究.但是5d6s^(3)D_(1)态与基态6s^(2)^(1)S_(0)之间的M1跃迁和超精细诱导E2跃迁很大程度上影响了宇称破缺信号的探测.因此,很有必要精确计算5d6s^(3)D_(1)态与基态6s^(2)^(1)S_(0)之间的M1跃迁和超精细诱导E2跃迁的跃迁概率.本文利用多组态Dirac-Hartree-Fock理论精确计算了5d6s^(3)D_(1)→6s^(2)^(1)S_(0) M1跃迁和超精细诱导5d6s^(3)D_(1),3→6s^(2)^(1)S_(0) E2跃迁的跃迁概率.计算时详细分析了电子关联效应对跃迁概率的影响.此外,还分析了不同微扰态和不同超精细相互作用对跃迁概率的影响.本文计算的^(3)D_(1,2,3)和^(1)D_(2)态的超精细常数与实验测量结果符合得很好,从而证明了本文所用计算模型的合理性.结合实验测量的超精细常数和本文理论计算所得的核外电子在原子核处的电场梯度,重新评估了^(173)Yb原子核电四极矩Q=2.89(5)b,评估结果与目前被推荐的结果符合得很好.

关键词：超精细诱导跃迁镱原子超精细常数多组态Dirac-Hartree-Fock方法

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宽能域γ成像探测器仿真设计及性能评价

中国科学：技术科学 2024年第1期54卷 31-42页

作者：张济鹏马新华张斌肖雄李京伦雷文明赵玮艾宪芸国民核生化灾害防护国家重点实验室北京102205

康普顿成像是直观感知核辐射的探测技术之一,但因受限于探测器体积和成像事例的类型,能量范围通常为0.3~3 MeV,难以在对天然核素γ成像的基础上同时兼顾能量分布在3~7 MeV的瞬发γ成像应用.覆盖0.3~7 MeV范围的宽能域γ成像是扩展核辐... 详细信息

康普顿成像是直观感知核辐射的探测技术之一,但因受限于探测器体积和成像事例的类型,能量范围通常为0.3~3 MeV,难以在对天然核素γ成像的基础上同时兼顾能量分布在3~7 MeV的瞬发γ成像应用.覆盖0.3~7 MeV范围的宽能域γ成像是扩展核辐射探测与成像应用领域的重要发展方向之一,基于两次散射的三层探测器结构是一种极具潜力的实现方案,其中探测器的设计与构建是该方案的基础与关键核心.考虑系统成本和扩展灵活性等因素,本文选用硅光电倍增管(SiPM)阵列和钆镓铝石榴石(GAGG:Ce)阵列作为探测器材料.根据三层探测器的成像事例要求,分析每层探测器内的作用事例类型特征;并基于Geant4蒙特卡罗模拟平台构建包含材料光学参数的仿真模型,通过设置物理过程与两种信息提取方式,对比研究了不同几何参数情形下的探测器位置散点图和探测器内作用事例类型统计结果.根据仿真设计,制备了由像素数为15×15,像素大小为3.2 mm×3.2 mm,厚度分别为3和10 mm的GAGG阵列和1.25 mm厚度光导组成的两种规格SiPM探测器模块,并基于电子学读出系统评估了探测器模块的性能.结果表明, 3 mm厚度的散射探测器与10 mm厚度的吸收探测器均可清晰分辨15×15像素上的作用位置,平均峰谷比分别为9.77和11.85;全部像素的662 keV平均能量分辨率分别可达7.21%和8.35%,具有较好的位置与能量分辨能力.本文所建立的仿真模型,分析结果以及所研制的探测器模块,为三层探测器系统构建提供了重要依据,并为实现宽能域γ成像奠定了科学技术基础.

关键词：宽能域康普顿成像蒙特卡罗仿真 SiPM探测器闪烁体阵列

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碳化钼的结构、制备及应用研究进展

材料导报 2024年第5期38卷 120-137页

作者：邓开鑫刘澄虎于志庆黄文斌魏强周亚松中国石油大学(北京)重质油国家重点实验室北京102249

将碳原子引入钼的晶格中形成碳化钼时,形成的间充结构具有独特的物理和化学性质,在加氢反应和制氢反应等领域具有优异的催化性能,可与贵金属铂、钯相媲美。碳化钼化学性质活泼,合成方法和实验条件都密切影响着最终产品的物化性质,任何... 详细信息

将碳原子引入钼的晶格中形成碳化钼时,形成的间充结构具有独特的物理和化学性质,在加氢反应和制氢反应等领域具有优异的催化性能,可与贵金属铂、钯相媲美。碳化钼化学性质活泼,合成方法和实验条件都密切影响着最终产品的物化性质,任何一种反应原料和实验条件发生微小变化,都可能造成碳化钼的晶相结构、晶粒大小、比表面积等产生较大变化,从而改变材料的催化性质。本文对几种典型碳化钼的晶相类型及空间结构分别进行了介绍,分析了影响碳化钼结构的电子性质和几何因素,系统总结了碳化钼的合成策略并指出了不同制备方法的优劣势。以程序升温还原法为例,分析了碳化钼的生长机理,并从碳化终温、升温速率、碳源浓度三方面着重讨论了制备条件对材料的影响。然后总结了碳化钼在加氢反应、制氢反应、传感器及生物医学材料等领域的应用,详细阐述了碳化钼在电催化析氢和CO_(2)加氢转化反应中的催化机理及改进策略,最后基于目前存在的挑战进一步提出碳化钼材料未来的发展方向。

关键词：碳化钼晶体结构程序升温还原法合成策略电解水析氢三维材料

飞秒激光直写玻璃基三维波导拓扑光子学结构（特邀）

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光学学报 2024年第17期 205-221页

作者：王睿琦李础李焱北京大学物理学院人工微结构和介观物理国家重点实验室北京大学纳光电子前沿科学中心合肥国家实验室

飞秒激光直写技术具有优异的三维直写能力，可以灵活精确地构造和调控复杂波导阵列的结构和参数，是制备拓扑光子元器件的重要手段。综述了利用飞秒激光直写技术在玻璃内部制备的各类光波导拓扑结构，包括打破和不打破时间反演对称性的... 详细信息

飞秒激光直写技术具有优异的三维直写能力，可以灵活精确地构造和调控复杂波导阵列的结构和参数，是制备拓扑光子元器件的重要手段。综述了利用飞秒激光直写技术在玻璃内部制备的各类光波导拓扑结构，包括打破和不打破时间反演对称性的周期性晶格以及非厄米拓扑光波导系统，介绍了相应的研究进展，总结了面临的挑战，并提出了可能的解决方案。

关键词：飞秒激光直写时间反演对称性破缺周期晶格手性对称性周期晶格非厄米拓扑

基于新型自适应平方根容积卡尔曼滤波的RSOP均衡算法

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光学学报 2024年第11期44卷 23-29页

作者：翁国翔田清华王富田凤张琦杨雷静忻向军北京邮电大学电子工程学院信息光子学与光通信国家重点实验室天地互联与融合北京市重点实验室北京100876 北京理工大学信息与电子学院北京100081

针对相干光通信系统中,传统容积卡尔曼滤波(CKF)算法和平方根容积卡尔曼滤波(SCKF)算法对偏振态旋转(RSOP)均衡存在鲁棒性不足、泛化性弱等问题,提出了一种新型的自适应SCKF算法,以实现对RSOP的跟踪补偿。该算法通过引入平方根因子直接... 详细信息

针对相干光通信系统中,传统容积卡尔曼滤波(CKF)算法和平方根容积卡尔曼滤波(SCKF)算法对偏振态旋转(RSOP)均衡存在鲁棒性不足、泛化性弱等问题,提出了一种新型的自适应SCKF算法,以实现对RSOP的跟踪补偿。该算法通过引入平方根因子直接对过程噪声协方差矩阵的平方根进行自适应更新,避免了正定分解。同时引入残差判决检测机制,对当前时刻残差值与滑窗内残差均值进行比较,将比较结果作为是否进行自适应更新的判断条件,以提升算法运行速度。仿真结果表明,所提算法在RSOP方位角变化速率为40 Mrad/s时,误码率性能满足开销为7%的前向纠错阈值条件,且相对于CKF和SCKF算法,所提算法在不同调优参量初始值下均能稳定运行。所提算法能够快速跟踪补偿RSOP,即便在初始条件不理想的情况也能稳定运行,具有鲁棒性强的优点。

关键词：光通信平方根容积卡尔曼滤波算法偏振复用偏振态旋转残差判决

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对调制识别网络隐身的雷达发射信号生成方法

系统工程与电子技术 2024年第7期46卷 2256-2268页

作者：张瑞斌朱梦韬李云杰北京理工大学信息与电子学院北京100081 电子信息系统复杂电磁环境效应国家重点实验室河南洛阳471003 电磁空间认知与智能控制技术实验室北京100089

雷达对抗场景中,电子侦察系统通过引入基于深度学习方法的智能脉冲调制识别网络,极大提升了对雷达信号的识别准确率。为了提高雷达信号的调制隐身抗识别能力,提出一种可以令深度识别网络错误预测的雷达发射信号生成方法。该方法首先通... 详细信息

雷达对抗场景中,电子侦察系统通过引入基于深度学习方法的智能脉冲调制识别网络,极大提升了对雷达信号的识别准确率。为了提高雷达信号的调制隐身抗识别能力,提出一种可以令深度识别网络错误预测的雷达发射信号生成方法。该方法首先通过短时傅里叶变换得到信号的时频谱;然后迭代生成携带调制隐身信息的时频谱;最后利用改进逆短时傅里叶变换得到时域调制隐身发射信号。该方法生成的雷达信号对以时频图为输入的调制识别网络隐身,并可实现回波信号的脉冲压缩处理。仿真结果验证了所生成信号的抗识别有效性、噪声鲁棒性和脉压可行性。

关键词：雷达发射信号时频分析自动调制分类射频隐身深度神经网络