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具有多MO喷嘴垂直MOCVD反应腔外延层厚度均匀性的优化理论及应用

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物理学报 2024年第4期73卷 245-255页

作者：李建军崔屿峥付聪乐秦晓伟李雨畅邓军北京工业大学光电子技术教育部重点实验室北京100124

金属有机物化学气相淀积(metal organic chemical vapor deposition,MOCVD)作为异质结半导体材料外延的关键手段,其外延层厚度均匀性会直接影响产品的良率.本文将理论与实验相结合,针对3个MO源喷嘴的垂直反应腔MOCVD,将各MO源喷嘴等效... 详细信息

金属有机物化学气相淀积(metal organic chemical vapor deposition,MOCVD)作为异质结半导体材料外延的关键手段,其外延层厚度均匀性会直接影响产品的良率.本文将理论与实验相结合,针对3个MO源喷嘴的垂直反应腔MOCVD,将各MO源喷嘴等效为蒸发面源,并引入一等效高度来涵盖MOCVD的相关外延参数,建立外延层厚度与各MO源喷嘴流量间的定量关系,设计并利用EMCORE D125 MOCVD系统外延生长了AlGaAs谐振腔结构,根据实验测得的外延层厚度分布结果,利用最小二乘法对模型参数进行了拟合提取,基于提取的模型参数,给出了优化外延层厚度均匀性的方法.4 in(1 in=2.54 cm)外延片mapping反射谱的统计结果为,腔模的平均波长为651.89 nm,标准偏差为1.03 nm,厚度均匀性达到0.16%.同时外延生长了GaInP量子阱结构,4 in外延片mapping荧光光谱的统计结果为,峰值波长平均值为653.3 nm,标准偏差仅为0.46 nm,厚度均匀性达到0.07%.本文提出的调整外延层厚度均匀性的方法具有简单、有效、快捷的特点,且可以进一步推广至具有4个MO喷嘴以上的垂直反应腔MOCVD系统.

关键词：外延生长最小二乘拟合薄膜均匀性金属有机物化学气相沉积

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运动参考系中量子Fisher信息

物理学报 2024年第5期73卷 69-74页

作者：任亚雷周涛西南交通大学物理科学与技术学院量子光电实验室成都610031

量子参数估计中的基本理论--量子Cramér-Rao不等式指出,参数估计的方差由量子Fisher信息的倒数决定,量子Fisher信息越大,参数估计的方差就越小,估计精度也就会越高.在非相对论量子力学中,量子Fisher信息已被广泛研究,但考虑相对论效应... 详细信息

量子参数估计中的基本理论--量子Cramér-Rao不等式指出,参数估计的方差由量子Fisher信息的倒数决定,量子Fisher信息越大,参数估计的方差就越小,估计精度也就会越高.在非相对论量子力学中,量子Fisher信息已被广泛研究,但考虑相对论效应对量子Fisher信息影响的研究相对较少.本文采用粒子态的相对论变换方法,数值计算和分析了运动参考系中单粒子态、双粒子态振幅参数θ和相位参数φ的量子Fisher信息.结果表明,在运动参考系中,无论是使用单粒子态还是双粒子态,量子Fisher信息都会降低.对于相位参数,双粒子态的量子Fisher信息比单粒子态降低得更加显著.然而,对于振幅参数,双粒子态的量子Fisher信息相对于单粒子态有所提高,该研究结果为在相对论效应的影响下提高参数估计精度提供了有价值的参考.

关键词：量子Fisher信息相对论变换参数估计

基于改进的粒子群优化-反向传播神经网络的CO2红外吸收光谱定量分析

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光学学报 2024年第11期44卷 313-322页

作者：吴旭阳管港云刘志伟朱冰洁耿子迅郑传涛严国锋张宇王一丁吉林大学电子科学与工程学院集成光电子学国家重点联合实验室之江实验室光纤传感中心

在吸收光谱气体传感领域，实测光谱存在信噪比低和由光谱失真带来的线性度低的问题，使得传统的线性分析方法难以实现高准确度的气体体积分数反演。为此，本文提出了一种基于进化策略、参数调整策略双重改进的粒子群优化（IPSO）算法，... 详细信息

在吸收光谱气体传感领域，实测光谱存在信噪比低和由光谱失真带来的线性度低的问题，使得传统的线性分析方法难以实现高准确度的气体体积分数反演。为此，本文提出了一种基于进化策略、参数调整策略双重改进的粒子群优化（IPSO）算法，并结合误差反向传播神经网络（BPNN），建立了网络初始连接权值和阈值优化的反向传播（BP）神经网络（IPSO-BPNN）气体体积分数反演模型。基于光频梳直接吸收光谱技术测量CO2红外吸收光谱，构建了由训练集、验证集和测试集构成的多体积分数光谱数据集，用于IPSO-BPNN模型的气体体积分数反演性能测试。利用IPSO-BPNN模型对14种体积分数的CO2气体进行了反演，结果表明，与粒子群优化算法优化的BP神经网络（PSO-BPNN）、BPNN、极限学习机（ELM）、支持向量机（SVM）、最大吸光度提取（MAE）法五种气体体积分数的反演方法相比，IPSO-BPNN模型的均方误差最小(1.95×10-6)，相对误差绝对值的平均值最低（0.0112），决定系数最大（0.9997）。上述结果验证了IPSO-BPNN模型优异的鲁棒性以及在高准确度分子吸收光谱分析中重要的应用潜力。

关键词：光谱技术红外气体检测气体体积分数反演粒子群优化算法反向传播神经网络

动态拉伸下TA2纯钛的Taylor-Quinney系数研究

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稀有金属材料与工程 2024年第7期53卷 1937-1943页

作者：程青叶董新龙付应乾周刚毅俞鑫炉李乙宁波大学冲击与安全工程教育部重点实验室浙江宁波315211 宁波大学机械工程与力学学院浙江宁波315211 宁波大学科学与技术学院浙江宁波315211

金属塑性热耗散仍是一个未完全解决的问题,如现有文献中关于功-热转换系数及其应变、应变率相关性的实验结果并不一致。本研究对TA2工业纯钛在0.1~100s^(-1)应变率下拉伸过程的热耗散特性开展研究,采用数字图像相关法(DIC)及红外测温同... 详细信息

金属塑性热耗散仍是一个未完全解决的问题,如现有文献中关于功-热转换系数及其应变、应变率相关性的实验结果并不一致。本研究对TA2工业纯钛在0.1~100s^(-1)应变率下拉伸过程的热耗散特性开展研究,采用数字图像相关法(DIC)及红外测温同步测试系统对平板拉伸试样的变形及温度场演化过程进行分析。结果表明,当应变率大于1 s^(-1)时,在试样拉伸颈缩前,可近似为绝热状态。TA2工业纯钛的Taylor-Quinney系数β的应变率效应不敏感,但并不是一个常数,而是随应变演化的。在加载初始阶段β随应变增大而增大,至拉伸应变0.08左右时达到最大值0.92;随后β随应变发展逐渐减小,至应变0.3时β减小为0.8左右。不同变形阶段试样的EBSD微观分析表明,Taylor-Quinney系数的变化与材料变形过程孪晶及微观组织演化相关。

关键词：热力耦合 Taylor-Quinney系数拉伸试验红外热成像

基于色散调制的硒化砷条型波导的超连续谱产生

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光子学报 2024年第3期53卷 133-143页

作者：宋茂壮杨振张政王荣平宁波大学高等技术研究院红外材料与器件实验室宁波315211

研究了基于色散调制硒化砷条型波导超连续谱的产生,通过调整波导结构参数,使零色散点转移到通信波长附近,在1.55μm波长处获得反常色散。波导长度为10 mm,波导横截面面积为500 nm×800nm,获得1.55μm波长处的非线性系数为48.754W^(-1)·... 详细信息

研究了基于色散调制硒化砷条型波导超连续谱的产生,通过调整波导结构参数,使零色散点转移到通信波长附近,在1.55μm波长处获得反常色散。波导长度为10 mm,波导横截面面积为500 nm×800nm,获得1.55μm波长处的非线性系数为48.754W^(-1)·m^(-1)。利用脉宽为579fs、重复频率为50 MHz、峰值功率为70 W的光纤激光脉冲在波导中产生了带宽600 nm的超连续谱。研究结果提供了一种使用常见激光泵浦平面波导实现集成片上超连续光源的途径。

关键词：超连续谱条型波导色散调控硒化砷反常色散

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基于图神经网络的小样本学习方法研究进展

计算机研究与发展 2024年第4期61卷 856-876页

作者：杨洁祎董一鸿钱江波宁波大学信息科学与工程学院浙江宁波315211 浙江省移动网络应用技术重点实验室(宁波大学) 浙江宁波315211

小样本学习(few-shot learning,FSL)旨在利用少量样本学习得到解决问题的模型,为解决应用场景中样本量少或标注样本少的问题.图神经网络(graph neural network,GNN)由于其在许多应用中的卓越性能引起了极大的关注,许多学者开始尝试利用... 详细信息

小样本学习(few-shot learning,FSL)旨在利用少量样本学习得到解决问题的模型,为解决应用场景中样本量少或标注样本少的问题.图神经网络(graph neural network,GNN)由于其在许多应用中的卓越性能引起了极大的关注,许多学者开始尝试利用图神经网络进行小样本学习,基于图神经网络的方法在小样本领域取得了卓越的成绩.目前与基于图神经网络的小样本学习方法相关的综述性研究较少,缺乏该类方法的划分体系与介绍性工作,因此系统地梳理了当前基于图神经网络的小样本学习的相关工作:概括了小样本学习的图神经网络方法的概念,根据模型的基本思想将其划分为基于节点特征、基于边特征、基于节点对特征和基于类级特征的4类方法,介绍了这4类方法的研究进展;总结了目前常用的小样本数据集和代表性模型在这些数据集上的实验结果,归纳各类方法主要的研究内容和优劣势;最后概述了基于图神经网络的小样本学习方法的应用和面临的挑战,并展望其未发展方向.

关键词：小样本学习图神经网络元学习度量学习迁移学习

飞秒激光制备硬脆材料红外微光学器件及应用(特邀)

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中国激光 2024年第4期51卷 278-295页

作者：祁金勇郑家鑫张鑫赵智炎刘子健田克帅李超刘学青吉林大学电子科学与工程学院集成光电子学国家重点实验室吉林长春130012

近年来,红外微光学器件由于在红外传感与成像、红外探测等领域中具有重要的应用价值而得到了飞速发展,直接在硬脆材料衬底上制备的红外微光学器件更是在苛刻环境应用领域中具有不可代替的作用。针对此需求,已经有研究人员提出了多种高... 详细信息

近年来,红外微光学器件由于在红外传感与成像、红外探测等领域中具有重要的应用价值而得到了飞速发展,直接在硬脆材料衬底上制备的红外微光学器件更是在苛刻环境应用领域中具有不可代替的作用。针对此需求,已经有研究人员提出了多种高精密制造方法。其中,飞秒激光加工由于真三维加工等独特优势已经被广泛应用于各种复杂三维微纳结构的制备,也为解决硬脆材料红外微光学器件的制备问题提供了新的思路。从飞秒激光加工技术、常用红外光学材料以及基于飞秒激光加工的硬脆材料红外微光学器件的制备和应用方面入手,梳理了近些年此领域的发展情况,重点介绍了折射器件和衍射器件等红外微光学器件以及飞秒激光加工技术在红外传感与成像、红外探测等领域中的应用,并对飞秒激光加工硬脆材料红外微光学器件的发展趋势进行了展望。

关键词：激光技术飞秒激光硬脆材料红外微光学器件红外微光学应用

基于色散调控氟碲酸盐玻璃光纤的O-U波段平坦光频梳产生

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发光学报 2024年第3期45卷 458-467页

作者：陈禹先张绪成金冠宇孟凡超贾志旭秦伟平秦冠仕吉林大学电子科学与工程学院集成光电子学国家重点实验室吉林长春130012

光学频率梳(简称光频梳)作为一种优秀的多波长光源在通信领域具有巨大的应用潜力。通过将光频梳光源与波分复用技术(WDM)、空分复用技术结合(SDM),通信系统可以具有百Tbit/s量级的传输速率,在5G/6G通信、物联网、自动驾驶等方面具有重... 详细信息

光学频率梳(简称光频梳)作为一种优秀的多波长光源在通信领域具有巨大的应用潜力。通过将光频梳光源与波分复用技术(WDM)、空分复用技术结合(SDM),通信系统可以具有百Tbit/s量级的传输速率,在5G/6G通信、物联网、自动驾驶等方面具有重要的应用价值。目前实现光频梳的方法主要有以下四种,分别为基于锁模激光器产生飞秒光频梳、基于光学微腔产生光频梳、基于电光调制器产生光频梳以及基于行波四波混频产生光频梳。它们各具特点,但均很难同时实现宽光谱、高信噪比、高平坦度、高的单梳齿功率以及梳齿频率间隔大范围可调,这在一定程度上影响了光频梳在光通信领域的应用。本文提出基于受激布里渊激光腔产生种子梳,采用腔外负色散光纤进行脉冲压缩,进一步利用色散调控的高非线性氟碲酸盐光纤进行扩谱,从而实现光频梳产生。数值计算结果表明,通过该系统,我们可以得到重复频率大范围可调、光谱覆盖整个O-U波段且在O-U波段梳齿强度标准差小于5 dB的平坦光频梳,证明了通过基于布里渊激光腔与色散调控高非线性氟碲酸盐光纤的光学系统产生可用于光通信的平坦光频梳的可行性。

关键词：光频梳色散调控氟碲酸盐玻璃光纤脉冲压缩腔外扩谱 O-U波段平坦

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共轴式谐振管对QEPAS增益性能影响

光学学报 2024年第12期44卷 412-419页

作者：何林峰刘炜壕黄逸飞段李福叶玮琳郑传涛汕头大学工学院智能制造技术教育部重点实验室吉林大学电子科学与工程学院集成光电子学国家重点联合实验室

为提高探测性能，可通过在石英音叉周围设计声学谐振管以增强光声信号。然而，不同形状、尺寸和结构的谐振管会对音叉谐振信号产生不同程度的增强效果。旨在探究谐振管参数对石英增强光声光谱（QEPAS）探测性能的影响，通过理论建模和CO... 详细信息

为提高探测性能，可通过在石英音叉周围设计声学谐振管以增强光声信号。然而，不同形状、尺寸和结构的谐振管会对音叉谐振信号产生不同程度的增强效果。旨在探究谐振管参数对石英增强光声光谱（QEPAS）探测性能的影响，通过理论建模和COMSOL Multiphysics软件仿真，研究不同参数下共轴对称和非对称结构谐振管对系统的增益性能，并进行多组对照实验。仿真及实验结果均表明，在共轴对称结构谐振管系统中，随着谐振管内径的减小，对应的最佳长度增加，相对于裸音叉系统可获得更显著的增益效果。在相同内径的谐振管条件下，相较于非对称结构，对称结构显示出更优的增益性能。仿真及实验获得的谐振管最优参数：内径为0.5 mm、长度为5.04 mm，将该谐振管作用于QEPAS探测系统，相较于裸音叉系统，该系统增益性能提高了15倍。采用该系统对体积分数为5×10-3的甲烷标准气体进行长时间测量，结果显示当积分时间为72 s时，系统的探测下限为2.07×10-6。

关键词：光谱学光声光谱技术石英增强光声光谱谐振增强优化设计