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用于单片集成传感系统的多晶硅级联自发光器件研究

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光子学报 2024年第5期53卷 180-188页

作者：唐宇罗谦刘斯扬 SNYMAN Lukas W 徐开凯电子科技大学电子薄膜与集成器件全国重点实验室成都611731 东南大学国家ASIC工程中心无锡214000 南非大学电子工程系南非比勒陀利亚0001

针对全硅光电生物传感器的硅基单片集成应用需求,提出了基于多晶硅级联自发光器件的单片集成传感器,对其中作为关键部分的多晶硅光源进行了试制,采用标准0.35μm的CMOS工艺对该光源进行了流片验证,并设计了适配的全硅波导检测结构。结... 详细信息

针对全硅光电生物传感器的硅基单片集成应用需求,提出了基于多晶硅级联自发光器件的单片集成传感器,对其中作为关键部分的多晶硅光源进行了试制,采用标准0.35μm的CMOS工艺对该光源进行了流片验证,并设计了适配的全硅波导检测结构。结果表明,多晶硅光源发光特征峰为635 nm、700 nm和785 nm,该特征峰作为波导入射光源时,设计的全硅波导检测结构能够实现检测目的。

关键词：单片集成硅基光源氮化硅波导生物传感器折射率传感

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基于光子学的线性调频微波信号产生技术进展（特邀）

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光学学报 2024年第15期 515-529页

作者：邵帅杨四刚陈宏伟陈明华清华大学电子工程系北京信息科学与技术国家研究中心

线性调频（LFM）信号以其具备大时间带宽积的优势已成为现代雷达系统中最为常用的波形之一。因受限于电子瓶颈，传统电学器件在产生高频、大带宽的信号方面已面临诸多挑战。相比之下，微波光子技术以其具有大可用带宽、低损耗、高灵活... 详细信息

线性调频（LFM）信号以其具备大时间带宽积的优势已成为现代雷达系统中最为常用的波形之一。因受限于电子瓶颈，传统电学器件在产生高频、大带宽的信号方面已面临诸多挑战。相比之下，微波光子技术以其具有大可用带宽、低损耗、高灵活度等优势现已成为最为可行的替代方案之一。本文首先综述了现有基于微波光子技术产生线性调频微波信号的方案，之后介绍了本课题组提出的一种基于锁相同步光源的信号产生方案。通过构建同步锁相环路实现了直流光源与扫频光源的实时锁定，拍频后实现了低相位噪声和高相参的信号产生。此外，本课题组所提出的信号产生方案还可实现中心频率、带宽和周期的灵活调节，产生的信号可以分别覆盖L至Ka波段。

关键词：微波光子学线性调频信号半导体激光器光锁相环

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基于采样平均法相差检测的溶解氧测量方法

激光技术 2024年

作者：李天林刘天元黄梅珍上海交通大学电子信息与电气工程学院仪器科学与工程系上海交通大学电子信息与电气工程学院电气工程系

在海洋科学、渔业养殖和污水处理等领域为了实现光学法溶解氧质量浓度的快速高精度测量，提出一种基于采样平均法检测相位差的溶解氧测量方法。该方法利用采样平均的方式消除单点误差的干扰、提高测量精度。并进行理论分析和实验验证，... 详细信息

在海洋科学、渔业养殖和污水处理等领域为了实现光学法溶解氧质量浓度的快速高精度测量，提出一种基于采样平均法检测相位差的溶解氧测量方法。该方法利用采样平均的方式消除单点误差的干扰、提高测量精度。并进行理论分析和实验验证，对该方法的测量精度和速度进行分析，同时研究了信号采样频率对测量误差的影响；与现有多种方法的性能进行了对比，并搭建溶解氧测量系统对测量效果进行验证。结果表明，采样平均法检测相位差的优势明显，其测量精度高（平均误差约为1.13°，测量标准差为1.24°），测量速度快；溶解氧测量系统相对测量误差为2.84%，相对测量标准差为4.51%，实现了较高精度的溶解氧质量浓度测量。此研究为光学法高精度溶解氧测量提供了一种更简单准确的相位差检测方法。

关键词：信号处理相位差测量采样平均法溶解氧荧光猝灭效应仿真分析

直接氟化对颗粒填充复合液体硅橡胶直流闪络性能的提升

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电气工程学报 2024年

作者：许靖涛葛张鑫王鑫安振连同济大学电气工程系

在0.1 MPa和85℃下使用氟气(F2)体积含量为12.5%的氟氮混合气(F2/N2)对填充有18 phr白炭黑和15 phr三聚氰胺氰尿酸盐的复合液体硅橡胶进行120 min直接氟化。采用指形电极/片状试样结构评价试样氟化前后的直流闪络性能。试验结果表明，... 详细信息

在0.1 MPa和85℃下使用氟气(F2)体积含量为12.5%的氟氮混合气(F2/N2)对填充有18 phr白炭黑和15 phr三聚氰胺氰尿酸盐的复合液体硅橡胶进行120 min直接氟化。采用指形电极/片状试样结构评价试样氟化前后的直流闪络性能。试验结果表明，氟化使复合液体硅橡胶试样的直流闪络电压提高了30.6%。衰减全反射红外分析(ATR-IR)表明氟化层中存在C—F键，X射线光电子能谱分析(XPS)表明直接氟化不仅形成了C—F键、还形成了Si—F键和N—F键。扫描电子显微镜(SEM)观察揭示了氟化使复合硅橡胶试样表面纳米结构化，形成了微米级厚度的氟化层。表面电导率和表面电位衰减的测量结果表明，氟化提高了复合液体硅橡胶的表面电传导，使电荷难以在试样表面积累，这是氟化改善其直流闪络性能的主要原因。

关键词：颗粒填充复合液体硅橡胶直接氟化直流闪络表面物化特性表面电学特性

大带宽高响应度波导型单行载流子探测器研究进展

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中国激光 2024年

作者：熊兵孙铭蔚孙长征郝智彪王健汪莱韩彦军李洪涛甘霖罗毅清华大学电子工程系北京信息科学与技术国家研究中心

单行载流子（UTC）探测器由于其优越的大带宽和高饱和特性，在高速光通信、数据互联、微波光子等领域有广泛的应用前景。波导型探测器由于光传输方向与载流子输运方向垂直，避免传统台面探测器带宽和响应度之间的矛盾，有可能同时获得... 详细信息

单行载流子（UTC）探测器由于其优越的大带宽和高饱和特性，在高速光通信、数据互联、微波光子等领域有广泛的应用前景。波导型探测器由于光传输方向与载流子输运方向垂直，避免传统台面探测器带宽和响应度之间的矛盾，有可能同时获得大带宽和高响应度性能。本文简述了近年来波导型UTC探测器的研究情况，重点讨论芯片设计、制备中的关键技术问题，分析综合提高光电转换效率和提升带宽的有效方法。本文还进一步介绍了探测器同轴输出、波导输出和天线辐射三种封装形式及其对输出电信号的影响。

关键词：波导型探测器单行载流子探测器高响应度探测器封装

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兆瓦级高速永磁电机新型转子冷却结构研究

电机与控制学报 2024年第5期28卷 38-47页

作者：蔡蔚牛金花唐跃哈尔滨理工大学电气与电子工程学院黑龙江哈尔滨150080

兆瓦级高速永磁电机转子侧无强迫冷却措施时转子侧温升高、永磁体失磁风险高,基于此问题,提出一种新型的加强筋转子轴向通风结构,该结构能够提高转子侧的壁面对流散热系数、提升转子侧的散热能力、降低电机温度。以一台1 MW、18000 r/mi... 详细信息

兆瓦级高速永磁电机转子侧无强迫冷却措施时转子侧温升高、永磁体失磁风险高,基于此问题,提出一种新型的加强筋转子轴向通风结构,该结构能够提高转子侧的壁面对流散热系数、提升转子侧的散热能力、降低电机温度。以一台1 MW、18000 r/min的高速永磁电机为例,建立该电机的三维全域流固耦合求解模型,基于计算流体力学和有限元法对电机流体场与温度场进行分析,揭示电机在额定工况下的流体与温度分布规律。将新冷却结构与传统冷却结构的散热性能及温升变化进行对比,验证新型冷却结构在提升电机散热性能方面的有效性。最后,分析入口风速对电机最高温度的影响,得到适合该冷却结构的入口风速范围,为外部风压设备的选择提供理论支撑。

关键词：兆瓦级高速永磁电机电机损耗转子通风冷却流体场温度场冷却结构优化

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面向高速多目标测距测速的微波光子雷达系统及算法研究

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光通信技术 2024年

作者：卿国能朱正元朱康奇华楠张振荣郑小平广西大学计算机与电子信息学院清华大学电子工程系

为解决多啁啾线性调频波（LFMW）在高速多目标场景下测距测速出现假目标的问题，本文采用三频段LFMW实现高速多目标距离和速度的测量，利用三频段观测不变性，有效剔除了假目标。同时，本文设计并搭建了基于三频段LFMW的微波光子雷达测... 详细信息

为解决多啁啾线性调频波（LFMW）在高速多目标场景下测距测速出现假目标的问题，本文采用三频段LFMW实现高速多目标距离和速度的测量，利用三频段观测不变性，有效剔除了假目标。同时，本文设计并搭建了基于三频段LFMW的微波光子雷达测距测速系统，进一步基于三频段LFMW设计了多目标测距测速算法与假目标剔除算法，并在FPGA上搭建信号处理平台实现。实验表明，对最大速度达20马赫的10个待测高速目标实现了运动参数的实时测量，最大测距与测速误差分别为58cm与24m/s。

关键词：高速多目标距离和速度测量假目标三频段线性调频波微波光子雷达 FPGA

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基于光子学的线性调频微波信号产生技术进展

光学学报 2024年

作者：邵帅杨四刚陈宏伟陈明华清华大学电子工程系北京信息科学与技术国家研究中心

线性调频（linear frequency-modulated,LFM）信号以其具备大时间带宽积优势已成为现代雷达系统中最为常用的波形之一。因受限于电子瓶颈，传统电学器件在产生高频、大带宽的信号方面已面临诸多挑战。相比之下，微波光子技术以其具有大... 详细信息

线性调频（linear frequency-modulated,LFM）信号以其具备大时间带宽积优势已成为现代雷达系统中最为常用的波形之一。因受限于电子瓶颈，传统电学器件在产生高频、大带宽的信号方面已面临诸多挑战。相比之下，微波光子技术以其具有大可用带宽、低损耗、高灵活度等优势现已成为最为可行的替代方案之一。本文首先综述了现有基于微波光子技术产生线性调频微波信号的方案，之后介绍了本课题组提出的一种基于锁相同步光源的信号产生方案。通过构建同步锁相环路实现了直流光源与扫频光源的实时锁定，拍频后实现了低相位噪声和高相参的信号产生。此外，本课题组所提出的信号产生方案还可实现中心频率、带宽和周期的灵活调节，产生的信号可以分别覆盖L至Ka波段。

关键词：微波光子学线性调频信号半导体激光器光锁相环

考虑频率耦合特性的D-PMSG复数域阻抗建模及其特征分析

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电力系统自动化 2024年第10期48卷 118-128页

作者：苏晨博刘崇茹王瑾媛郝琪董浩云华北电力大学电气与电子工程学院北京市102206

阻抗分析法因其简单有效被广泛用于含电力电子变换器的互联系统稳定性研究。然而,采用传统方法对频域序阻抗建模时,需通过非线性变换(Park变换及其反变换)进行坐标系转换,这会导致不同周期分量的卷积运算及相应的频移,其过程较为烦琐。... 详细信息

阻抗分析法因其简单有效被广泛用于含电力电子变换器的互联系统稳定性研究。然而,采用传统方法对频域序阻抗建模时,需通过非线性变换(Park变换及其反变换)进行坐标系转换,这会导致不同周期分量的卷积运算及相应的频移,其过程较为烦琐。针对上述问题,基于复向量时域微分算子,提出了永磁直驱同步发电机(D-PMSG)等效阻抗建模方法。该方法在时域周期系统稳定运行轨迹的邻域内直接进行小信号线性化,并采用指数旋转因子灵活反映系统受扰后的时变特性,结合时域微分算子等效表征互联系统控制环节的动态特性,避免了频域阻抗建模时坐标系的反复变换,大幅降低了解析建模的复杂度。此外,所提方法能够更加清晰地阐释互联系统受到扰动时D-PMSG并网逆变器产生频率耦合现象的物理意义;同时,能够说明基频电压初始相位对耦合分量相频特性的影响。最后,利用仿真验证了所提算法的有效性。

关键词：复向量阻抗建模永磁直驱同步发电机(D-PMSG) 频率耦合系统稳定性分析

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