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双拉盖尔-高斯腔光力系统中的腔内压缩冷却研究

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光学学报 2024年第3期44卷 271-279页

作者：廖庆洪邱海燕程绍平朱泓宇曾永强南昌大学信息工程学院电子信息工程系江西南昌330031

机械振子的冷却是腔光力学研究的重要方向之一。计算光力噪声谱和稳态的最终声子数,对基于耦合光学参量放大器(OPA)的双拉盖尔-高斯腔光力系统中的腔内压缩冷却问题进行研究。在弱耦合条件下,利用微扰近似理论方法得出系统的光力噪声谱... 详细信息

机械振子的冷却是腔光力学研究的重要方向之一。计算光力噪声谱和稳态的最终声子数,对基于耦合光学参量放大器(OPA)的双拉盖尔-高斯腔光力系统中的腔内压缩冷却问题进行研究。在弱耦合条件下,利用微扰近似理论方法得出系统的光力噪声谱,基于费米黄金法则的理论计算出稳态下的最终声子数的解析表达式。利用入射泵浦光驱动腔场内耦合的OPA,使腔场内形成强烈的非线性压缩效应,量子反作用加热过程得到有效抑制,系统净冷却率得到显著提高。此外,讨论了其他系统参数对机械振子冷却的影响。最后研究了系统的稳态声子数,声子数可以在较大参数范围内小于1。该方案能有效地降低机械振子的冷却极限。

关键词：量子光学双拉盖尔-高斯腔基态冷却腔内压缩光力噪声谱

基于准连续域束缚态的全介质超构表面双参数传感器

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物理学报 2024年第4期73卷 272-284页

作者：刘会刚张翔宇南雪莹赵二刚刘海涛南开大学薄膜光电子技术教育部工程研究中心天津300350 南开大学电子信息与光学工程学院微电子工程系天津300350 南开大学电子信息与光学工程学院电子信息实验教学中心天津300350 南开大学电子信息与光学工程学院现代光学研究所天津300350 天津市微尺度光学信息技术科学重点实验室天津300350

本文设计了由不对称半圆柱对阵列组成的全介质超构表面,获得了两个高品质因子的准连续域束缚态模式(quasi-bound states in the continuum,QBIC).通过选择不同形式的对称破缺,在近红外频段均可产生两个稳健的QBIC,并且二者的谐振波长、... 详细信息

本文设计了由不对称半圆柱对阵列组成的全介质超构表面,获得了两个高品质因子的准连续域束缚态模式(quasi-bound states in the continuum,QBIC).通过选择不同形式的对称破缺,在近红外频段均可产生两个稳健的QBIC,并且二者的谐振波长、品质因子、偏振依赖等表现出不同的特性.模拟计算表明,通过测量两个QBIC的谐振波长,能够实现折射率和温度的双参数传感;通过调节不对称参数,利用QBIC的品质因子依赖于不对称参数的二次方反比关系,理论上能够提高品质因子到任意的数值,从而实现传感性能的提升和调节.该超构表面的折射率传感灵敏度、品质因子和优值分别达到194.7 nm/RIU,45829和8197,其温度传感灵敏度达到24 pm/℃.

关键词：超构表面准连续域束缚态对称破缺折射率传感温度传感

基于Fano共振的全介质超表面双参数传感器

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中国激光 2024年第2期51卷 162-170页

作者：南雪莹刘会刚刘海涛南开大学电子信息与光学工程学院薄膜光电子技术教育部工程研究中心天津300350 南开大学电子信息与光学工程学院微电子工程系天津300350 南开大学电子信息与光学工程学院现代光学研究所天津300350 天津市微尺度光学信息技术科学重点实验室天津300350

与金属超表面相比,全介质超表面具有较低的欧姆损耗和较尖锐的共振峰。提出了一种基于“θ”形全介质硅超表面的双参数传感器。通过增加空孔破坏周期单元结构的对称性,从而产生两个Fano共振峰,其中第一个Fano共振峰为连续域中的准束缚态... 详细信息

与金属超表面相比,全介质超表面具有较低的欧姆损耗和较尖锐的共振峰。提出了一种基于“θ”形全介质硅超表面的双参数传感器。通过增加空孔破坏周期单元结构的对称性,从而产生两个Fano共振峰,其中第一个Fano共振峰为连续域中的准束缚态(QBIC),两个峰的光谱对比度分别为71.4%和99.4%。利用商用多物理场仿真软件COMSOL对该超表面周期结构进行模拟仿真,结果表明,传感器在两个Fano共振峰处的折射率传感灵敏度分别为278.9 nm·RIU-1和230.0 nm·RIU^(-1),优值(FOM)最大为9387,品质因子(Q)最大为9735。本传感器能够同时实现折射率和温度的双参数测量,仿真结果显示两个共振峰的温度传感灵敏度分别为18.86 pm·℃^(-1)和42.71 pm·℃^(-1)。

关键词：传感器 Fano共振全介质超表面折射率传感温度传感

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基于双重注意力和分层感知表征的IQA方法

天津大学学报（自然科学与工程技术版） 2024年第3期57卷 234-243页

作者：史再峰佟博文孔凡宁康泰罗韬天津大学微电子学院天津300072 天津市成像与感知微电子技术重点实验室天津300072 天津大学智能与计算学部天津300072

图像质量评价在图像处理领域有着广泛的应用.基于深度学习的方法以多通道特征的形式获取图像信息,但在特征下采样过程中会丢失局部空间细节,导致对于图像信息的表征能力不足.针对以上问题,本文基于人类视觉系统的分层感知机制,提出了一... 详细信息

图像质量评价在图像处理领域有着广泛的应用.基于深度学习的方法以多通道特征的形式获取图像信息,但在特征下采样过程中会丢失局部空间细节,导致对于图像信息的表征能力不足.针对以上问题,本文基于人类视觉系统的分层感知机制,提出了一种全参考图像质量评价方法,采用Siamese结构的卷积神经网络实现非线性映射,从不同尺度和视觉复杂度表征图像信息,并通过双重注意力模拟人类在评价图像质量时对视觉注意力的调控过程.此方法在特征提取阶段引入空间注意力机制,对特征图的二维空间位置赋以权重,计算人在感知图像失真信息时对空间区域的注意力差别.在特征融合阶段利用分组通道注意力模块显式建模通道间的依赖关系,对感知差异特征进行自适应的校准,使网络关注对于图像质量评价影响大的通道特征.实验结果表明,该方法在LIVE、TID2013和CSIQ 3个公开数据集上的斯皮尔曼相关系数分别达到0.975、0.938和0.963,在应对复杂失真类型图像时的性能提升显著,与人类主观评价的一致性良好.

关键词：图像质量评价卷积神经网络双重注意力机制分层感知表征

阴/非离子型表面活性剂对CMP后SiO_(2)颗粒的去除效果

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半导体技术 2024年第5期49卷 461-470页

作者：刘鸣瑜高宝红梁斌霍金向李雯浩宇贺斌河北工业大学电子信息工程学院天津300130 河北工业大学微电子技术与材料研究所天津300130

为了更有效地去除铜晶圆化学机械抛光(CMP)后清洗残留的SiO_(2)颗粒,选择了2种阴离子型表面活性剂(SLS、TD⁃40)和2种非离子型表面活性剂(AEO⁃5、JFC⁃6),通过接触角、表面张力、电化学、分子动力学模拟实验探究了4种表面活性剂在铜表面... 详细信息

为了更有效地去除铜晶圆化学机械抛光(CMP)后清洗残留的SiO_(2)颗粒,选择了2种阴离子型表面活性剂(SLS、TD⁃40)和2种非离子型表面活性剂(AEO⁃5、JFC⁃6),通过接触角、表面张力、电化学、分子动力学模拟实验探究了4种表面活性剂在铜表面的润湿性、吸附构型及吸附稳定性。通过优化表面活性剂质量浓度,选择达到吸附稳定时的质量浓度配置4种表面活性剂来清洗铜晶圆,利用扫描电子显微镜观测铜表面形貌,对比它们的清洗效果。随后选择TD⁃40和JFC⁃6进行复配,研究复配后表面活性剂对硅溶胶颗粒的去除效果。实验结果表明,使用体积比为2∶1的TD⁃40与JFC⁃6进行复配得到的CMP清洗液对SiO_(2)颗粒的去除效果比单一表面活性剂的更好。

关键词：化学机械抛光(CMP) 吸附颗粒去除表面活性剂复配 CMP后清洗

基于质谱和光谱分析的同位素气体检测技术研究进展

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激光与光电子学进展 2024年第13期61卷 22-33页

作者：许子怡刘硕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300401

气体同位素丰度检测在工业生产、生物医疗、地质勘测等方面均具有重要的研究价值,能够应用于工业安全在线监控、依据人体呼出气体实时临床无创诊断等方面。首先介绍同位素气体检测技术的应用价值和应用领域,证实同位素气体检测具有广阔... 详细信息

气体同位素丰度检测在工业生产、生物医疗、地质勘测等方面均具有重要的研究价值,能够应用于工业安全在线监控、依据人体呼出气体实时临床无创诊断等方面。首先介绍同位素气体检测技术的应用价值和应用领域,证实同位素气体检测具有广阔的应用前景。接着阐述了同位素丰度的内涵,然后从质谱分析技术和光谱分析技术两方面出发,介绍了质谱分析、光声光谱、可调谐半导体激光吸收光谱、腔衰荡光谱和腔增强吸收光谱检测技术这五种同位素丰度探测手段,分别阐释了不同检测技术的相关原理和近年来同位素气体检测的研究进展。通过对比五种同位素丰度检测技术的性能,分析得到各同位素气体检测技术的优缺点和适用场景,并提出未来同位素气体检测技术的研究展望。

关键词：同位素丰度检测质谱分析光声光谱可调谐半导体激光吸收光谱腔衰荡光谱腔增强吸收光谱

新型电力系统惯量-频率“云-网-端”感知与控制技术展望

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高电压技术 2024年第7期50卷 3090-3104页

作者：朱介北罗贺予俞露杰徐思旸郭力源邓兆顺天津大学电气自动化与信息工程学院天津300072

在国家碳达峰、碳中和的目标下,建设新型电力系统是电力系统低碳转型的必然趋势。然而随着大规模新能源的接入,电力系统正逐步向高比例新能源和高比例电力电子设备的“双高”趋势发展,未来电力系统将面临严峻的频率稳定问题。为应对新... 详细信息

在国家碳达峰、碳中和的目标下,建设新型电力系统是电力系统低碳转型的必然趋势。然而随着大规模新能源的接入,电力系统正逐步向高比例新能源和高比例电力电子设备的“双高”趋势发展,未来电力系统将面临严峻的频率稳定问题。为应对新型电力系统惯量-频率安全运行与控制方面的挑战,围绕调频资源优化“云”、实时惯量感知预警“网”和新能源惯量补偿“端”3个维度,阐述了开展新型电力系统感知与控制研究的必要性和技术体系,论述了开展基于系统近实时频率动态预测的调频资源优化配置方法研究进展,探讨了基于同步相量测量单元的全网惯量态势感知及可视化预警技术方法,归纳了基于超级电容储存能量的新能源构网惯量模拟技术研究现状,最后对未来新型电力系统惯量-频率“云-网-端”技术的发展趋势进行了展望。

关键词：电力系统稳定电力系统控制电力系统运行频率动态优化惯量感知预警新能源惯量模拟构网控制

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基于多任务网络的单图像光源干扰去除方法

天津大学学报（自然科学与工程技术版） 2024年第5期57卷 501-510页

作者：张为程光琮天津大学微电子学院天津300072

当场景中存在较强光源时,极易使采集到的图像受到光斑、炫光、伪影等种类和形态多样的干扰,导致图像中关键信息质量下降,从而使基于该图像的目标检测、深度估计、语义分割等视觉任务受到不同程度的影响.然而使用现有方法很难完全去除形... 详细信息

当场景中存在较强光源时,极易使采集到的图像受到光斑、炫光、伪影等种类和形态多样的干扰,导致图像中关键信息质量下降,从而使基于该图像的目标检测、深度估计、语义分割等视觉任务受到不同程度的影响.然而使用现有方法很难完全去除形态和分布多种多样的光源干扰.因此,针对现有算法处理效果差、成对训练数据较缺乏、泛化性弱等问题,提出了一种光源干扰去除网络及其训练方法.该网络结合多任务结构充分利用不同任务的特征信息,并以此提高其对干扰的去除效果.此外,还提出了一种光源融合后处理算法以减少后处理算法导致的推理质量下降.所提方法在公开数据集上平均峰值信噪比和结构相似性分别达到了25.81 dB和0.8726,在自建数据集上达到了23.25 dB和0.9223,且在主观定性对比中,所提方法比现有方法具有更好的干扰去除效果.

关键词：图像处理深度学习光斑去除

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用于胸片分类的自校正特征融合金字塔网络

天津大学学报（自然科学与工程技术版） 2024年第5期57卷 511-520页

作者：宫霄霖程琦李锵天津大学微电子学院天津300072

胸部疾病的病灶区域面积差异较大,易受健康部位的影响,难以定位,并且用于诊断疾病的X射线胸片样本数据分布不平衡,导致胸部疾病分类网络的分类准确度较低.针对胸部疾病分类任务中仍然存在的问题和挑战,本文提出了一种自校正特征融合金... 详细信息

胸部疾病的病灶区域面积差异较大,易受健康部位的影响,难以定位,并且用于诊断疾病的X射线胸片样本数据分布不平衡,导致胸部疾病分类网络的分类准确度较低.针对胸部疾病分类任务中仍然存在的问题和挑战,本文提出了一种自校正特征融合金字塔网络.该网络使用自校正卷积增强疾病部位在特征图上以及通道之间的位置联系,在不引入额外参数量的条件下增大了卷积的感受野,避免无病区域的信息干扰;然后通过特征融合金字塔网络整合多尺度图像特征信息,在获取高分辨率特征图的同时,能够准确地定位病变区域,可以更好地识别不同尺度疾病的特征,在多标签分类任务上具有独特的优势;同时引入频率通道注意力机制强化网络对疾病特征的提取能力,在上采样和特征融合变换之前,减少全局平均池化过程中造成的特征丢失;最后提出一种轮次焦点损失函数区分不同种类胸部疾病的训练程度,根据分类难易程度区分样本,并在不同的训练轮次调整权重,以解决胸部疾病样本分布不平衡问题.在ChestX-ray14数据集上的平均AUC值可达0.853,在CheXpert数据集上的平均AUC值可达0.903,超过了近年来较为先进的网络模型.实验结果表明,该网络与传统的胸部疾病分类网络相比能有效地提高胸部疾病的分类精度,并且具有较强的泛化能力.

关键词：胸部疾病自校正卷积特征融合金字塔网络频率通道注意力轮次焦点损失函数