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无电荷层InGaAs/Si雪崩光电探测器的优化设计

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光学学报 2024年第5期44卷 19-28页

作者：张娟姚儿柯少颖闽南师范大学物理与信息工程学院光场调控及其系统集成应用福建省高校重点实验室福建漳州363000

目前,在近红外波段中普遍采用InGaAs/InP雪崩光电二极管(APD),但这类APD存在增益带宽积小和等效噪声高等问题,而InGaAs/Si APD采用电子、空穴离化系数极低的Si材料作为倍增层,在一定程度解决了上述问题,但其制造过程涉及Si电荷层的离子... 详细信息

目前,在近红外波段中普遍采用InGaAs/InP雪崩光电二极管(APD),但这类APD存在增益带宽积小和等效噪声高等问题,而InGaAs/Si APD采用电子、空穴离化系数极低的Si材料作为倍增层,在一定程度解决了上述问题,但其制造过程涉及Si电荷层的离子注入和高温退火激活,该过程工艺复杂、杂质分布不均匀、成本高。因此,本研究采用刻蚀技术在Si倍增层内制备凹槽环,并在凹槽环内填充不同介质对InGaAs层及Si层内的电场进行调控,构建无电荷层InGaAs/Si APD器件模型。结果表明,在凹槽环内填充空气或SiO2可获得高性能的InGaAs/Si APD。该研究结果可为后续研制工艺简单、性能稳定、低噪声的InGaAs/Si APD提供理论指导。

关键词：探测器雪崩光电二极管增益带宽积电荷层凹槽环

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倍增区凹槽环深度对键合无电荷层InGaAs/Si APD性能的影响研究

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激光与光电子学进展 2024年

作者：张娟龙晶晶柯少颖闽南师范大学物理与信息工程学院光场调控及其系统集成应用福建省高校重点实验室

InGaAs/Si雪崩光电二极管(APD)因其灵敏度高、信噪比高、响应速度快等优点在微光信号检测、长距离光纤通信、激光测距、激光制导等领域具有广泛的应用前景。然而由于InGaAs和Si之间存在7.7%失配晶格和极大的导带带阶，外延InGaAs/Si异... 详细信息

InGaAs/Si雪崩光电二极管(APD)因其灵敏度高、信噪比高、响应速度快等优点在微光信号检测、长距离光纤通信、激光测距、激光制导等领域具有广泛的应用前景。然而由于InGaAs和Si之间存在7.7%失配晶格和极大的导带带阶，外延InGaAs/Si异质结界面穿透位错密度极高，导致器件暗电流偏大、雪崩特性差。为研制高性能InGaAs/SiAPD，本文在InGaAs/Si键合界面处引入8层InGaAs渐变层缓冲InGaAs/Si键合界面带阶，以减少载流子在异质结界面处的积累，并创新在Si倍增层加入空气凹槽环替代电荷层调节电场，研究了键合界面不同凹槽环深度对无电荷层InGaAs/Si APD性能的影响。研究表明，当凹槽环深度为150 nm和300 nm时，InGaAs/Si APD的电流、复合率、碰撞电离率、电场、增益带宽积等性能较为理想，该结果将为后续研发工艺简单、性能稳定、低噪声的InGaAs/Si APD提供理论指导。

关键词： InGaAs/Si APD 无电荷层凹槽深度键合失配晶格

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基于相位调制的非互易反射光放大动力学调控

量子电子学报 2024年第4期41卷 616-625页

作者：裴笑山李观荣张焓笑杨红海南师范大学物理与电子工程学院海南海口571158

基于光学非互易性的新型光子器件是信息处理的关键,由于信息在传递的过程中很容易减弱,因此如何放大光信号是该领域的研究热点之一。本文提出一种简单的方案实现了非互易光放大。该方案首先利用一个强耦合场和一个微波场控制一个弱探测... 详细信息

基于光学非互易性的新型光子器件是信息处理的关键,由于信息在传递的过程中很容易减弱,因此如何放大光信号是该领域的研究热点之一。本文提出一种简单的方案实现了非互易光放大。该方案首先利用一个强耦合场和一个微波场控制一个弱探测场构成三能级V模型相干增益原子系统,使探测光信号在透明窗口处能够被放大;再通过控制耦合场强度随位置变化破坏极化率空间对称性,使得探测光从介质两侧入射的反射率不再互易,进而得到放大的非互易反射;最后,通过调制激光场之间相对相位来探究其非互易反射带放大的范围。数值结果显示,相对相位Φ=0,π和3π/2时,只有一个非互易频率域的反射带被放大;而当Φ=π/2时,出现两个频率域内放大的非互易反射带,放大范围为1.25~2.75倍。可见,该系统能够实现非互易反射光放大的动力学调控。

关键词：量子光学光学非互易相位调制反射光放大动力学调控

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基于改进的残差网络的分数涡旋光束模态识别

光学学报 2023年第23期43卷 261-269页

作者：魏冬梅杜乾刘芳宁王珂赵曰峰山东师范大学物理与电子科学学院山东省光场调控工程技术研究中心山东济南250358

利用分数涡旋光束进行信息传输,可以大大提高通信系统的容量。但在接收端准确测定分数涡旋光束的模态,尤其在信道中存在湍流的情况下,存在一定的困难。本文提出了改进的残差网络(I-Res Net)以提高模态检测的正确率。实验结果表明,本文... 详细信息

利用分数涡旋光束进行信息传输,可以大大提高通信系统的容量。但在接收端准确测定分数涡旋光束的模态,尤其在信道中存在湍流的情况下,存在一定的困难。本文提出了改进的残差网络(I-Res Net)以提高模态检测的正确率。实验结果表明,本文构建的网络能够准确地识别光束模态,且具有较好的泛化性。在传输距离为1500 m、弱湍流(C_(n)^(2)=10^(-16)m^(-2/3))、模态分辨率Δl≥0.05时,准确率可以达到100%;强湍流(C_(n)^(2)=10^(-14)m^(-2/3))、Δl=0.15时,准确率可以达到96.5%。随着湍流强度或传输距离的增加,正确识别率下降。这些结果对自由空间光通信系统设计具有一定的指导意义。

关键词：分数阶涡旋光束模态分辨率改进的残差网络大气湍流

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纠缠相干光场对量子态最大演化速率的操控

物理学报 2019年第15期68卷 178-186页

作者：田聪鹿翔张英杰夏云杰曲阜师范大学物理工程学院曲阜273165 山东省激光偏光与信息技术重点实验室曲阜师范大学物理系曲阜273165

考虑双模纠缠相干光场,将其中一束光场注入腔中与一个二能级原子发生共振相互作用,根据腔量子电动力学理论推导出原子系统的演化态.针对原子系统初始状态到目标演化态的动力学过程,利用量子速率极限时间概念来表征原子系统量子态的最大... 详细信息

考虑双模纠缠相干光场,将其中一束光场注入腔中与一个二能级原子发生共振相互作用,根据腔量子电动力学理论推导出原子系统的演化态.针对原子系统初始状态到目标演化态的动力学过程,利用量子速率极限时间概念来表征原子系统量子态的最大演化速率.通过调节双模纠缠相干光场的相干参数来操控原子系统量子态动力学过程中所能达到的最大演化速率.结果发现:与原子发生相互作用光场的相干参数在一定条件下可以对系统量子态的最大演化速率产生明显的影响;并且当该光场参数不能很好地来操控量子态的最大演化速率时,双模纠缠相干光场间的量子关联可以实现未参加相互作用光场参数对原子系统量子态最大演化速率的远程调控.

关键词：量子速率极限纠缠相干态二能级原子

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基于PR调节器的双闭环控制单相逆变器

现代电子技术 2019年第4期42卷 125-128,133页

作者：周锦荣骆婉红周慰君吴朝荣闽南师范大学物理与信息工程学院福建漳州363000 福建利利普光电科技有限公司福建漳州363000

在双闭环控制的单相逆变电源中引入PR调节器作为控制器,以实现对输出波形的无静差跟踪。通过Matlab软件对采用PR双闭环控制策略下的SPWM单相逆变系统进行建模仿真,分析不同比例系数和积分系数情况下的输出波形扰动和谐波抑制情况。实验... 详细信息

在双闭环控制的单相逆变电源中引入PR调节器作为控制器,以实现对输出波形的无静差跟踪。通过Matlab软件对采用PR双闭环控制策略下的SPWM单相逆变系统进行建模仿真,分析不同比例系数和积分系数情况下的输出波形扰动和谐波抑制情况。实验结果表明,双闭环控制的PR调节器具有良好的跟踪效果和调控特性,降低了输出正弦波的谐波分量,抑制了波形的扰动,提高了系统的稳定性能和逆变输出正弦波形的质量。

关键词： PR调节器逆变器双闭环控制稳态跟踪谐波抑制 PI调节器

基于卷积神经网络人脸情绪识别的RGB LED混合调光方法研究

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照明工程学报 2021年第4期32卷 83-91页

作者：周锦荣徐张伟段梦芳邹力伟闽南师范大学物理与信息工程学院福建漳州363000

讨论利用OpenCV和Tensorflow框架,结合特征检测算法在Android移动端实现人脸的情绪采集和情绪类型识别的方法,并实现基于无线物联和PWM调控技术的RGB-LED三通道混光效果表示情绪识别结果的系统设计。系统主要由Android移动端程序、ESP82... 详细信息

讨论利用OpenCV和Tensorflow框架,结合特征检测算法在Android移动端实现人脸的情绪采集和情绪类型识别的方法,并实现基于无线物联和PWM调控技术的RGB-LED三通道混光效果表示情绪识别结果的系统设计。系统主要由Android移动端程序、ESP8266 Wi-Fi模块、NodeMCU核心控制模块、WS2812数控恒流LED驱动模块组成。通过卷积神经网络算法训练人脸情绪灰度图像数据集形成CNN模型,将移动端采集处理得到的人脸灰度图转化成向量输入CNN模型即可输出对应情绪编号。在Android端利用算法程序判断情绪编号值后生成对应的灯光方案,并通过Wi-Fi发送到微处理器硬件系统的ESP8266模块。根据NodeMCU对接收到数据的处理结果,利用PWM技术对WS2812恒流驱动模块进行控制,实现LED灯带混光颜色及亮度跟随情绪变化的自动调整。实验结果表明:系统的人脸情绪识别正确率约为72%,实现了利用情绪识别结果编号对应PWM值调控RGB LED三通道的混光显示效果,为利用光环境实现情绪调整提供前期的设计方案参考。

关键词：光环境调控 RGB LED混光PWM控制情绪识别图像处理 CNN模型

基于NB-IoT云服务智能安全用电装置设计

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闽南师范大学学报（自然科学版） 2022年第1期35卷 52-62页

作者：周锦荣连仕珑邹力伟柯少颖陈少鹏曹沛资喻文雨魏搏涛闽南师范大学物理与信息工程学院福建漳州363000 漳州视瑞特光电科技股份有限公司福建漳州363000 福建利利普光电科技有限公司福建漳州363000 漳州天利隆电子科技有限公司福建漳州363000

以项目案例形式介绍一种以HT32F52352单片机为控制核心,并基于NB-IoT技术的云服务智能安全用电装置的设计方法.该装置通过BL0942电能计量芯片实现了对交流电压、电流、有功功率、功率因数、频率等电能参数的测量.系统采用移远公司的NB-... 详细信息

以项目案例形式介绍一种以HT32F52352单片机为控制核心,并基于NB-IoT技术的云服务智能安全用电装置的设计方法.该装置通过BL0942电能计量芯片实现了对交流电压、电流、有功功率、功率因数、频率等电能参数的测量.系统采用移远公司的NB-IoT无线通信模块BC26将采集的电能数据通过窄带物联网发送至阿里云服务器.通过超高精度实时时钟芯片DS3231提供实时时间进行电能数据采集,可以根据不同用电需求以及用电的电能数据分析实现节能用电调控,并直观展示出用电情况.而且,智能用电装置提供了漏电保护以及超流保护以保障用电安全.

关键词： CDIO 智能用电案例教学电能计量云服务器

基于液晶空间光调制器的光场调控技术及应用进展(特邀)

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光子学报 2021年第11期50卷 1-32页

作者：周源李润泽于湘华严绍辉李星高文禹刘超彭彤杨延龙闵俊伟王萍屈军姚保利中国科学院西安光学精密机械研究所瞬态光学与光子技术国家重点实验室西安710119 中国科学院大学北京100049 西安交通大学生命科学与技术学院生物医学光子学与传感研究所生物医学信息工程教育部重点实验室西安710049 安徽师范大学物理与电子信息学院安徽芜湖241002

作为电磁波,光场可用振幅、相位和偏振等参量表征,空间光场调控技术通过对这些参量进行调控,生成新颖的空间结构光场。与其它类型调控器件相比,液晶空间光调制器具有衍射效率高、调控单元数目达到百万量级、实时动态调控等优点,已成为... 详细信息

作为电磁波,光场可用振幅、相位和偏振等参量表征,空间光场调控技术通过对这些参量进行调控,生成新颖的空间结构光场。与其它类型调控器件相比,液晶空间光调制器具有衍射效率高、调控单元数目达到百万量级、实时动态调控等优点,已成为空间光场调控的主流器件。介绍了基于液晶空间光调制器的光场调控技术,包括:单参量调控、复振幅调控和多参量联合调控的原理和算法;例举了光场调控技术在全息光镊、光学显微、光信息存储、光学微加工、散射介质后成像、光通信等领域的应用;讨论了该技术面临的问题、发展趋势和发展前景;旨在帮助研究者系统了解基于液晶空间光调制器的光场调控技术的基本知识、最新研究进展和潜在应用,为该领域的科学研究提供参考。

关键词：液晶空间光调制器光场调控计算全息图傅里叶全息空域光场调控空间频率域光场调控