Author Affiliations
Abstract
1 Institute of Condensed Matter Physics, Inner Mongolia Minzu University, Tongliao 028043, China
2 College of Physics and Electronic Information, Inner Mongolia Minzu University, Tongliao 028043, China
Excitons have significant impacts on the properties of semiconductors. They exhibit significantly different properties when a direct semiconductor turns in to an indirect one by doping. Huybrecht variational method is also found to influence the study of exciton ground state energy and ground state binding energy in AlxGa1?xAs semiconductor spherical quantum dots. The AlxGa1?xAs is considered to be a direct semiconductor at Al concentration below 0.45, and an indirect one at the concentration above 0.45. With regards to the former, the ground state binding energy increases and decreases with Al concentration and eigenfrequency, respectively; however, while the ground state energy increases with Al concentration, it is marginally influenced by eigenfrequency. On the other hand, considering the latter, while the ground state binding energy increases with Al concentration, it decreases with eigenfrequency; nevertheless, the ground state energy increases both with Al concentration and eigenfrequency. Hence, for the better practical performance of the semiconductors, the properties of the excitons are suggested to vary by adjusting Al concentration and eigenfrequency
exciton effects aluminum gallium arsenide crystal direct band gap semiconductor indirect band gap semiconductor Journal of Semiconductors
2024, 45(3): 032701
西安邮电大学电子工程学院，陕西 西安 710121
提出一种高平坦宽带光学频率梳（OFC）信号产生方案，对高平坦、宽带电光频梳信号产生机理与方法开展了理论研究与仿真分析。在仿真分析中，利用双驱动马赫-曾德尔调制器产生光频梳信号，利用相位调制器进一步提升梳状线的数量，最后通过联合优化马赫-曾德尔调制器的驱动信号功率和直流偏置电压来提高平坦度。仿真结果显示，该方案可产生带宽为1.08 THz的宽带光频梳信号，音噪比（TNR）达到60 dB、平坦度达到0.5 dB。将所提方案应用于光载太赫兹通信系统，通过仿真验证了单通道及多通道16阶正交幅度调制（16QAM）太赫兹信号在背对背（BTB）或10 km光纤传输情况下的传输性能。结果表明，上述每种情况下的误码率都低于前向纠错码的阈值。
光频梳 马赫-曾德尔调制器 相位调制器 激光与光电子学进展
2024, 61(5): 0522002
1 中国科学院长春光学精密机械与物理研究所，吉林 长春 130033
2 中国科学院光学系统先进制造技术重点实验室，吉林 长春 130033
3 长春长光精瓷复合材料有限公司，吉林 长春 130033
碳化硅陶瓷具有力学和热学综合性能优势，已广泛应用于光学/精密结构构件的制造。综述了应用于天/地基先进光电系统领域的碳化硅陶瓷制备技术国内外现状，对比分析了常压烧结、反应烧结、气相转化/沉积三种已获得工程化应用的致密化技术，以及预制体成型技术和材料性能调控方法；介绍了碳化硅陶瓷的增材制造技术，及其应用于光学/精密结构构件制备的进展；总结了超大口径、超高复杂度碳化硅陶瓷的连接技术。阐述了不同应用场景对碳化硅陶瓷的性能需求及其面临的挑战，展望了碳化硅陶瓷制备技术的发展趋势。
光学材料 碳化硅陶瓷 光学/精密结构构件 致密化技术 增材制造 连接技术
Author Affiliations
Abstract
1 Key Laboratory of Optoelectronic Devices and Systems of Ministry of Education and Guangdong Province, College of Physics and Optoelectronic Engineering, Shenzhen University, Shenzhen 518060, China
2 Department of Computer Science and Technology, Anhui University of Finance and Economics, Bengbu 233030, China
3 Guangdong-Hongkong-Macau Institute of CNS Regeneration, Ministry of Education CNS Regeneration Collaborative Joint Laboratory, Jinan University, Guangzhou 510632, China
4 Shenzhen Institute of Neuroscience, Shenzhen, 518057, China
5 MOE Frontier Science Center for Brain Science & Brain-Machine Integration, NHC and CAMS Key Laboratory of Medical Neurobiology, School of Brain Science and Brain Medicine, Zhejiang University, Hangzhou 310058, China
Visualization of axons and dendritic spines is crucial in neuroscience research. However, traditional microscopy is limited by diffraction-limited resolution and shallow imaging depth, making it difficult to study neuronal dynamics. Two-photon multifocal structured illumination microscopy (2P-MSIM) provides super-resolution imaging along with a reasonably good penetration, but it is vulnerable to optical aberrations in deep tissues. Herein we present a novel non-inertial scanning 2P-MSIM system incorporated with adaptive optics (AO) which allows for super-resolution imaging with effective aberration correction. Our strategy is designed to correct both laser and fluorescence paths simultaneously using a spatial light modulator and a deformable mirror respectively, providing better results than the individual path corrections. The successful implementation of adaptive optical two-photon multifocal structured illumination microscopy (AO 2P-MSIM) has allowed for the super-resolution imaging of neuronal structures in a mouse brain slice at great depths and dynamic morphological characteristics of zebrafish motoneurons in vivo.
1 中国科学院上海技术物理研究所, 上海 200083
2 中国科学院智能红外感知重点实验室, 上海 200083
3 中国科学院大学, 北京 100049
空间目标监视和检测是维护空间环境安全的重要保障, 天基观测是其中的一个重要观测手段。在天基观测图像中, 恒星和空间小目标形状、大小相似, 影响空间小目标的检测。且空间环境复杂, 图像的噪声也会对空间小目标检测造成干扰。针对以上问题, 提出了一种基于轨迹预判的空间小目标在轨检测方法。首先对图像进行预处理, 包含使用图像滤波剔除坏像元和背景影响以及阈值分割。对相机进行畸变误差校正, 再进行坐标系转换以及匹配星表剔除大部分恒星。然后采集多帧图像, 对候选目标进行轨迹关联、预判, 确定搜索范围。最后实现对空间小目标的检测。本检测方法具有以下几方面的优势: 在低信噪比下, 实现高检测精度和低虚警率; 减少搜索范围, 提高在轨实时检测能力; 具备对连续帧图像上目标不连续出现的检测能力, 适应更复杂的空间环境下目标检测需求。本检测方法的检测能力在硬件系统上得到了验证, 实验结果表明, 该算法在检测信噪比为2的目标时也具有99.9%的检测率和0.002%的虚警率, 为在轨空间小目标检测提供参考。
空间小目标 信息处理 可见光图像 目标检测 星图匹配 space small target information processing visible light image target detection star map matching
红外与激光工程
2023, 52(12): 20230347
1 山东理工大学 资源与环境工程学院, 淄博 255000
2 山东金创股份有限公司, 烟台 265600
光面爆破对巷道稳定性和安全性意义重大。普通光面爆破法应用在小断面硬岩巷道全断面一次爆破上存在一些弊端, 由于周边孔装药量、孔间距及不耦合系数的关系, 爆破后出现超欠挖现象, 成形不规则, 增加了支护工作量, 降低了掘进效率, 片帮与顶板垮塌等问题。为了达到全断面光面爆破一次成巷, 尽量减小爆破对围岩的破坏, 改善巷道成形, 保证巷道安全高效掘进。利用空孔的应力集中效应, 在周边孔设计6个大直径空孔, 空孔直径=70 mm, 周边孔间距由原来的544～600 mm减少到400 mm, 并且均匀布置在巷道轮廓上; 周边孔选择空气间隔装药结构, 间距0.4 m。选取在黑岚沟金矿-500 m中段掘进巷道进行光面爆破试验, 试验结果表明：在小断面硬岩巷道全断面一次爆破中, 与普通光面爆破法相比, 优化后的光面爆破在技术经济安全方面更加显著。巷道掘进平均循环进尺增加0.03 m, 平均半孔率提高34%, 炸药单耗降低了0.42 kg/m3, 爆破作业成本降低了7.82元/m3。巷道壁完整光滑, 顶板稳定性更好, 能够有效降低对围岩的扰动程度, 为深部硬岩全断面掘进的矿山提供经验。
空孔 硬岩巷道 光面爆破 全断面掘进 empty hole hard rock roadway smooth blasting full section excavation
为了实现 640×512分辨率的 EMCCD（Electron-Multiplying CCD）在 1×10-3 lx照度条件下 25 fps连续动态成像，设计了对应的相机。搭建了相机硬件平台，分析了 EMCCD工作时序、AFE工作时序、BT.656编码和 Camera Link编码时序。利用硬件描述语言在 FPGA中产生了相应的驱动时序。实现了 EMCCD曝光和读出控制，AFE相关双采样和光学暗电平钳位，模拟视频信号逐行变隔行和插值拉伸以及 Camera Link协议的并串转换。通过实际测量和分析，相机在模拟夜天光 1×10-3 lx照度， EMCCD增益 1000倍，镜头焦距 25mm，F1.4的条件下，能同时输出模拟视频和数字视频，成像帧率 25 fps，信噪比 21.8 dB。
EMCCD相机 时序设计 EMCCD camera, timing design, AFE, BT.656, Camera L AFE BT.656 Camera Link
中国矿业大学(北京) 力学与建筑工程学院, 北京 100083
在爆破工作中, 炮孔堵塞的效果对爆破工作的效果与安全有很大的影响, 为了提高爆破效果、降低爆破成本, 确定炮孔堵塞的最佳长度很有必要。结合爆轰波理论和理论力学, 采用理论分析与LS-DYNA数值模拟相结合的办法, 进行炮孔堵塞长度对爆破效果影响的研究, 并通过现场进行验证。研究结果表明: 炮孔深度在0.6~1.4 m时, 最佳的炮孔堵塞比例为0.38~0.54, 且随炮孔深度的增大而减小, 炮孔深度在1.6~2.4 m时, 最佳的炮孔堵塞比例为0.36~0.38; 炮孔深度超过1.2 m, 同时炮孔堵塞长度≥1/2炮孔深度后, 存在炮孔堵塞过长效应导致爆破效果不佳。径向不耦合系数R对炮孔的最佳堵塞长度具有显著的影响, 当R≤1.8时, 最佳炮孔堵塞长度随着R的增大而减小, 当R＞1.8时, 最佳炮孔堵塞长度不随R改变。在大同王村煤业有限责任公司8107顶回风巷进行了现场试验, 分别对1.2 m和2.2 m的掏槽孔以及2.0 m的辅助眼进行试验, 炮孔的最佳堵塞长度分别为50 cm、90 cm和80 cm, 与理论计算、数值模拟的结果相吻合。
炮孔堵塞长度 数值模拟 堵塞比例 爆破效果 径向不耦合系数 stemming length numerical simulation stemming ratio blasting effect radial decoupling coefficients
1 中国矿业大学(北京) 力学与建筑工程学院, 北京 1000
2 中国矿业大学(北京) 力学与建筑工程学院, 北京 100083
在巷道施工过程中, 周边爆破是非常重要的环节, 使用聚能管爆破来提升周边爆破的效果是一种常见的方式。但是聚能管爆破的诸多参数设置不合理, 仍然会使得周边爆破的定向破坏效果不明显, 轮廓线受破坏较大, 炮孔留存度低和超欠挖的现象。为了进一步提高爆破损伤的方向性, 改善爆破质量, 需要对聚能爆破的参数进行优化, 达到更好的施工效果。使用ANSYS/LSDYNA进行数值模拟实验, 从炸药-聚能管耦合性与不同的应力波相遇位置这两个方面进行研究, 寻找相对应的合理爆破参数。对数值模拟结果进行分析, 当炸药与聚能管之间的不耦合系数为1.12时可以在保护围岩岩体与定向破坏之间取得平衡。改变相邻两组炸药的起爆位置, 使得同一水平面上的爆炸引力波相遇位置偏移至两炮孔之间3/4的位置时, 轮廓线的完整程度得到了较大程度的提高。通过这一系列结果可以得出在聚能管与药卷之间采用不耦合结构, 根据聚能管大小采用合适的药卷, 并通过改变炸药的起爆位置使得炮孔之间的应力波相遇的位置发生改变, 可以较大幅度地降低对留存岩体的损害。对这两个研究较少的参数进行优化, 从更广的角度对爆破效果进行提高, 使隧道巷道工程获得更好的轮廓线效果与炮孔完整度, 降低超欠挖。
周边爆破 爆破参数 数值分析 聚能管爆破 perimeter blasting blasting parameters numerical analysis slotted pipe blasting
