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GeTe薄膜电性能优化及射频应用

物理学报 2024年第19期73卷 206-217页

作者：帅陈杨郑月军陈强马燕利付云起国防科技大学电子科学学院

GeTe属于硫系相变材料中的一种,利用热致相变特性可以动态实现低电阻率的晶态与高电阻率的非晶态之间可逆切换,是忆阻器和非易失射频开关领域的重要功能材料.本文以面向射频开关应用为出发点,重点对磁控溅射制备的GeTe薄膜进行电性能优... 详细信息

GeTe属于硫系相变材料中的一种,利用热致相变特性可以动态实现低电阻率的晶态与高电阻率的非晶态之间可逆切换,是忆阻器和非易失射频开关领域的重要功能材料.本文以面向射频开关应用为出发点,重点对磁控溅射制备的GeTe薄膜进行电性能优化研究.通过综合分析衬底材料、溅射条件以及退火条件等因素对晶态GeTe薄膜电阻率的影响,探索出低电阻率GeTe薄膜的有效制备条件.结果表明,制备的GeTe薄膜最低晶态电阻率达到3.6×10-6Ω·m,电阻比大于10～6.此外,基于规则的方形薄膜切片,构建了一款零静态功耗并联型毫米波开关,在1—40 GHz频带内,插损小于2.4 dB,隔离度大于19 dB,展示了GeTe薄膜在宽带高性能分立式非易失射频开关领域的应用潜力.

关键词： GeTe薄膜热致相变射频开关分立式

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高功率光纤激光器反常模式不稳定效应实验研究

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中国激光 2024年第6期51卷 1-8页

作者：曾令筏文榆钧王小林王鹏奚小明杨保来张汉伟习锋杰韩凯王泽锋许晓军国防科技大学前沿交叉学科学院湖南长沙410073 国防科技大学南湖之光实验室湖南长沙410073 国防科技大学高能激光技术湖南省重点实验室湖南长沙410073

模式不稳定是限制当前高功率光纤激光器功率提升的主要因素。在近单模光纤激光器中,一般采用减小光纤弯曲直径的方法增加高阶模损耗、提升模式不稳定阈值;然而,少模光纤激光器中存在多个高阶模式,会导致动态模式不稳定(TMI)阈值随着弯... 详细信息

模式不稳定是限制当前高功率光纤激光器功率提升的主要因素。在近单模光纤激光器中,一般采用减小光纤弯曲直径的方法增加高阶模损耗、提升模式不稳定阈值;然而,少模光纤激光器中存在多个高阶模式,会导致动态模式不稳定(TMI)阈值随着弯曲直径减小而降低的反常模式不稳定现象。基于纤芯/包层直径为30/600μm的双包层掺镱光纤以及具有不同直径的光纤水冷柱,设计了一台后向泵浦的高功率光纤放大器,研究了该激光器中的反常模式不稳定现象。结果表明:当采用中心波长为976 nm的稳波长激光二极管(LD)作为泵浦源时,随着增益光纤弯曲直径由13 cm增加至16 cm,激光器的TMI阈值由1650 W提升至3740 W,提升幅度约为1.27倍,输出激光的相对亮度提升了87%。光纤弯曲直径的增加虽然会带来输出激光光束质量的轻微退化,但输出激光的相对亮度能够大幅提升。最终,结合光纤弯曲以及泵浦波长优化,实现了7.1 kW高亮度光纤激光输出,相对亮度为1293。

关键词：光纤光学光纤放大器反常模式不稳定光纤弯曲泵浦波长优化

土壤水力参数对全球中期数值天气预报系统的影响

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大气科学 2024年第2期48卷 645-658页

作者：王素霞赵文静国防科技大学计算机学院长沙410073 国防科技大学气象海洋学院长沙410073

土壤湿度是控制陆—气界面潜热和感热通量分配的关键要素之一,而且由于其具有一定的记忆特性,可以对多种时空尺度的天气气候过程产生重要影响。在数值模式中,土壤水力参数的不确定性是导致土壤湿度模拟结果不确定性的主要原因之一。本... 详细信息

土壤湿度是控制陆—气界面潜热和感热通量分配的关键要素之一,而且由于其具有一定的记忆特性,可以对多种时空尺度的天气气候过程产生重要影响。在数值模式中,土壤水力参数的不确定性是导致土壤湿度模拟结果不确定性的主要原因之一。本文基于银河全球大气谱模式YHGSM(Yin He Global Spectral Model)的陆面模块,引入了VG(van Genuchten)土壤水分特征曲线模型,并探讨了模型水力参数的两种不同取值方案对土壤湿度离线模拟以及全球中期数值天气预报的影响。其中,土壤水力参数所需要的土壤类型数据来源于全球土壤数据集GSDE(Global Soil Dataset for Earth System Models)。离线试验结果表明,除了冻土和有机土壤的模拟偏差较大外,YHGSM的陆面模块对全球大部分地区土壤湿度的模拟能力较好,模拟精度与ERA5土壤湿度再分析产品的精度近似;土壤水力参数的不同取值方案对土壤湿度模拟有一定影响,其影响程度与土壤类型和局地气候条件密切相关,粗质地和中等质地土壤对模型参数的敏感性更强。从全球中期数值预报结果来看,土壤水力参数通过改变土壤湿度模拟,不仅对近地层温、湿度的短期预报结果产生重要影响,而且可能会导致预报系统积分6天后的大尺度环流场发生显著变化。因此,对于全球中期数值预报系统而言,优化土壤水力参数,提高土壤湿度模拟能力是非常重要的。此外,对于数值预报系统而言,正确模拟土壤湿度随时间的变化特征可能要比土壤湿度模拟值大小的准确与否更加重要。

关键词：土壤水力参数全球土壤数据集土壤湿度全球中期数值天气预报

RIS-4D生物雷达多人体定位与生命体征监测

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信号处理 2024年第2期40卷 225-235页

作者：金添李志戴永鹏宋勇平国防科技大学电子科学学院陆军工程大学通信士官学校

非接触式生命体征监测是一种可以被广泛用于健康医疗、辅助生活、汽车交通、搜索救援和公共安全的新兴技术。在本文工作中，我们开发了RIS-4D生物雷达用于非接触式生命体征监测，提出了同时定位多个人体目标以及监测对应的呼吸和心跳微... 详细信息

非接触式生命体征监测是一种可以被广泛用于健康医疗、辅助生活、汽车交通、搜索救援和公共安全的新兴技术。在本文工作中，我们开发了RIS-4D生物雷达用于非接触式生命体征监测，提出了同时定位多个人体目标以及监测对应的呼吸和心跳微动信号的方法，具有低成本、低能耗、可编程、易部署的优势。该系统利用可重构智能表面（Reconfigurable Intelligent Surface,RIS）天线动态操纵电磁波进行波束形成和三维雷达成像，从而实现对多个人体目标的三维空间定位，然后从时间维度上的连续回波中提取呼吸和心跳信号。“三维空间”+“一维时间”形成的四维时空高分辨率信息使得该RIS-4D生物雷达能够多维度感知目标和环境。空间波束形成使得电磁波能量聚焦在人体胸腔位置，有助于减少杂波（四肢以及环境多径等杂波）造成的干扰和失真，从而提高生物雷达的探测性能。在真实室内办公环境中的实测数据对该系统和所提出方法进行了验证，实验结果表明，利用该系统可以准确地定位并监测多个受试者的呼吸和心跳微动信号，对瞬时心率和心变异率的监测结果进一步验证了该系统的有效性。所提出的RIS-4D生物雷达为非接触生理信号采集提供了一种多目标、多功能、高精度的实现方式。

关键词：生命体征生物雷达四维可重构智能表面定位

基于ESWO的敏捷对地观测卫星任务调度算法

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航空学报 2024年第10期45卷 272-285页

作者：李海李勇军刘元皓赵卫虎李信赵尚弘空军工程大学信息与导航学院西安710077 国防科技大学信息通信学院武汉430000

具备灵活姿态机动能力的敏捷对地观测卫星(简称为敏捷卫星)极大地提高了对地观测能力,但大幅增长的可见时间窗口数量和长度给敏捷卫星观测调度问题的求解带来了巨大的挑战,同时敏捷卫星特有的时间依赖转换时间使观测调度问题进一步复杂... 详细信息

具备灵活姿态机动能力的敏捷对地观测卫星(简称为敏捷卫星)极大地提高了对地观测能力,但大幅增长的可见时间窗口数量和长度给敏捷卫星观测调度问题的求解带来了巨大的挑战,同时敏捷卫星特有的时间依赖转换时间使观测调度问题进一步复杂化,因此,敏捷卫星观测调度问题受到了广泛的关注。针对敏捷卫星任务调度问题,以观测收益最大化为目标,建立了考虑时间依赖转换时间特性的混合整数非线性规划数学模型,基于具有大邻域导向搜索能力的演化吱呀轮优化(ESWO)算法框架提出一种启发式敏捷卫星任务调度算法(ESASS)。该算法结合敏捷卫星观测调度问题的特征,设计了ESWO算法的5个核心操作算子即分析器、选择操作、变异操作、优先级排序器和构造器,并且借鉴模拟退火算法的思想设计了一个自适应更新策略来提高算法的求解速度和性能。为了验证ESASS算法的有效性,将该算法与自适应大邻域搜索(ALNS)算法、启发式插入算法和基于遗传算法(GA)的观测调度算法进行仿真比较。仿真实验结果表明,与现有算法相比,提出的ESASS算法用较短的计算运行时间可获得在观测收益和观测任务数量方面性能最好的调度方案,ESASS算法适用于求解具有时间依赖转换时间特性的敏捷卫星观测调度问题。

关键词：敏捷卫星观测调度时间依赖转换时间 ESWO 自适应更新策略

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高能激光的三次飞跃

科学通报 2024年第Z2期69卷 4175-4181页

作者：许晓军王红岩杨子宁杨未强王蕊国防科技大学前沿交叉学科学院国防科技大学南湖之光实验室

激光作为一种高相干、高亮度的特殊光源,为开展科学研究提供了新的技术手段,也促进了通信技术、生物医学、先进制造等众多领域的创新发展,被称为20世纪最伟大的发明之一.自1960年激光器发明之后不久,美国和苏联等便投入大量人力和经费... 详细信息

激光作为一种高相干、高亮度的特殊光源,为开展科学研究提供了新的技术手段,也促进了通信技术、生物医学、先进制造等众多领域的创新发展,被称为20世纪最伟大的发明之一.自1960年激光器发明之后不久,美国和苏联等便投入大量人力和经费启动高能激光研发计划[1].至今,高能激光的发展已逾60年,通过回顾与梳理激光的发展历程,能够更清晰地理解高能激光发展的科学逻辑,理解那些能够被称为“里程碑”式的历史事件及其背后的科学根源.

关键词： high energy laser chemical laser diode laser all solid state laser alkali vapor laser

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多旋翼无人机载4D成像雷达生命体征感知方法

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雷达学报 2024年

作者：李志唐成垚戴永鹏金添陆军工程大学通信士官学校国防科技大学电子科学学院

无人机载雷达具有高机动灵活的特点，可解决传统非接触式生命体征感知中存在的探测范围小和探测场景受限等问题。本项研究工作将4D成像雷达搭载于多旋翼无人机上，提出一种基于点云配准的无人机载4D雷达生命体征感知方法。该方法通过对... 详细信息

无人机载雷达具有高机动灵活的特点，可解决传统非接触式生命体征感知中存在的探测范围小和探测场景受限等问题。本项研究工作将4D成像雷达搭载于多旋翼无人机上，提出一种基于点云配准的无人机载4D雷达生命体征感知方法。该方法通过对雷达点云进行配准和运动补偿，消除无人机在悬停状态时的运动误差干扰，进而对齐人体目标后实现生命体征信号的获取。仿真实验结果表明该方法能够对齐4D成像雷达点云序列，有效抑制无人机的运动干扰，从而准确提取人体目标的呼吸和心跳信号，为无人机载非接触式生命体征感知提供了一种新的技术途径。

关键词：生命体征 4D成像雷达无人机点云配准

基于相似性样本生成的深度强化学习快速抗干扰算法

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通信学报 2024年第7期45卷 117-126页

作者：周权牛英滔国防科技大学第六十三研究所江苏南京210007 陆军工程大学通信工程学院江苏南京210007

为提高基于深度强化学习的通信抗干扰算法的学习效率,以更快适应未知干扰环境,提出一种基于相似性样本生成的深度强化学习快速抗干扰算法。该算法将基于互模拟关系的状态-动作对相似性度量与基于深度Q网络的抗干扰算法相结合,能在未知... 详细信息

为提高基于深度强化学习的通信抗干扰算法的学习效率,以更快适应未知干扰环境,提出一种基于相似性样本生成的深度强化学习快速抗干扰算法。该算法将基于互模拟关系的状态-动作对相似性度量与基于深度Q网络的抗干扰算法相结合,能在未知动态干扰环境下快速学习有效的多域抗干扰策略。算法在完成每步传输动作时,首先利用深度Q网络抗干扰算法与环境交互,获得实际的状态-动作对。然后,基于互模拟关系生成与之相似的状态-动作集,从而利用相似状态-动作集生成模拟的训练样本。通过上述操作,算法每步迭代能获得大量训练样本,可显著加快抗干扰算法的训练进程和收敛速度。仿真结果表明,在多路扫频干扰和智能阻塞干扰下,所提算法收敛速度快,且收敛后的归一化吞吐量均显著优于常规深度Q网络算法、Q学习算法以及基于知识复用的改进Q学习算法。

关键词：通信抗干扰深度强化学习快速抗干扰可靠通信

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长波段半导体激光泵浦光纤激光器实现2 kW功率输出

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强激光与粒子束 2024年第3期36卷 82-84页

作者：王鹏孟祥明吴函烁叶云杨保来奚小明史尘张汉伟王小林习锋杰王泽锋许晓军周朴陈金宝国防科技大学前沿交叉学科学院长沙410073 国防科技大学南湖之光实验室长沙410073 国防科技大学高能激光技术湖南省重点实验室长沙410073

半导体激光(LD)泵浦的高功率光纤激光器具有效率高、体积小、重量轻、稳定性好等优点,在工业加工等诸多领域都有着广泛的应用。为了提高泵浦光吸收率,传统光纤激光器常用915 nm和976 nm波段的LD作为激光的泵浦源。在该类LD泵浦的光纤激... 详细信息

半导体激光(LD)泵浦的高功率光纤激光器具有效率高、体积小、重量轻、稳定性好等优点,在工业加工等诸多领域都有着广泛的应用。为了提高泵浦光吸收率,传统光纤激光器常用915 nm和976 nm波段的LD作为激光的泵浦源。在该类LD泵浦的光纤激光器中,由于量子亏损和泵浦吸收系数相对较高,光纤激光器的热致模式不稳定(TMI)阈值相对较低。为了提高量子效率和潜在的TMI阈值,提出采用大于1010 nm波段的LD直接泵浦光纤激光器,产生高量子效率激光。搭建了振荡放大一体化的全光纤激光器,采用总泵浦功率为2.56 kW的1010 nm波段LD泵浦,首次获得输出功率2.05 kW、光束质量M^(2)约1.7的激光。后续将通过进一步增大泵浦功率、优化光纤特性以实现更高功率、更优光束质量的光纤激光输出。

关键词：光纤激光器量子亏损振荡放大一体化模式不稳定