1 北京信息科技大学 仪器科学与光电工程学院，北京 100096
2 光电测试技术与仪器教育部重点实验室，北京 100016
发光层中载流子的平衡以及拓宽的激子分布对于制备高性能白光有机发光二极管(WOLEDs)至关重要。采用蓝光热激活延迟荧光(TADF)分子DMAC-DPS、绿光磷光分子Ir (ppy)2(acac)和红光磷光分子RD071制备了基于激基复合物主体的TADF/磷光杂化WOLEDs。在发光层中引入TCTA:DPEPO激基复合物作为主体不仅平衡了电荷和空穴传输，拓宽了激子复合区，并构建蓝-绿-红发光层之间级联式激子能量传递，有效提升了激子利用率，降低了器件的效率滚降。通过调控发光层中载流子平衡及激子分布，白光器件的最大电流效率(CE)、功率效率(PE)和外量子效率(EQE)分别为37.1 cd·A−1、36.4 lm·W−1和17.5%，并且在1000 cd·m−2亮度下依旧保持在26.6 cd·A−1、18.2 lm·W−1和12.3%，对应色坐标(CIE)和显色指数(CRI)分别为(0.451,0.428)和88。值得注意的是，在1000~5000 cd·m−2亮度范围内，CIE变化仅为(0.006, 0.004)，表现出优异的色稳定性。同时，通过单极性主体和双极性主体的对比，阐明了双极性主体中载流子复合及激子能量传递机制。最终，通过器件传输层的优化进一步降低了器件的工作电压，提升了载流子平衡性，器件EQE及PE分别提升至19.3%和52.6 lm·W−1，并保持了高的显色指数(CRI=90)及良好的色稳定性。
有机发光二极管 激基复合物主体 载流子传输 激子复合区 能量传递 organic light-emitting diodes exciplex host carrier transport exciton recombination regions energy transfer 红外与激光工程
2023, 52(12): 20230222
1 南阳职业学院机械与汽车工程学院，河南 南阳 474500
2 郑州科技大学机电工程学院，河南 郑州 450064
3 西峡乐力嘉液压科技有限公司，河南 南阳 474500
采用3D打印成形方法制得内燃机用沉积态Ti600钛合金，利用相关仪器表征各取向(与激光扫描方向成45°、扫描方向和沉积方向)上的钛合金微观组织，并通过MTS万能拉伸机测试了其在各取向上的室温静态压缩特性。研究结果标明：在沉积方向上形成了很高的温度梯度，导致β相出现外延生长，生成了等轴晶组织，β相柱状晶尺寸接近400 μm；各取向的试样中都形成了密排六方类型的晶体组织；45°角取向试样发生了(101)择优取向。各取向的试样断口处形成了许多韧窝和撕裂棱，表现为韧性断裂现象；按照韧窝尺寸大小排序依次为沉积方向、扫描方向、45°；45°取向试样达到了更高强度，其屈服强度接近890 MPa，同时断裂强度为980 MPa，沉积方向与扫描方向试样的强度基本相同；45°取向试样(101)取向生长减弱了材料变形阶段晶粒协调能力，抑制了变形过程的发生，达到了最高的强度，并且塑性发生降低。
3D打印成形 钛合金 微观组织 静态压缩 力学性能 laser rapid prototyping titanium alloy microstructure static compression mechanical properties
1 山东建筑大学理学院, 山东 济南 250101 齐鲁工业大学(山东省科学院)激光研究所, 山东 济南 250104
2 山东建筑大学理学院, 山东 济南 250101
3 齐鲁工业大学(山东省科学院)激光研究所, 山东 济南 250104
拉曼光谱具有分辨率高、 分析速度快、 检测样品制备简单、 无损以及可在线测量等优点, 被广泛用于分析物质的成分与分子结构信息, 可以对多种有机物和无机物进行定性和定量的分析。 目前主要应用多以相对比较成熟的定性分析为主, 用于定量分析时, 一方面由于拉曼光谱的重现性较差, 会受到很多内部因素干扰; 另一方面, 拉曼光谱的分析理论相比于传统技术还不够完善, 分析结果的误差较大, 限制了其在定量分析中的应用。 在基于强度比值的定量分析中, 拉曼强度归一化理论的出现为拉曼光谱的应用提供了理论依据, 参考峰/内标峰及拟合方法的选择对测量准确性和稳定性有较大的影响。 采用激光拉曼系统研究了不同浓度乙醇溶液拉曼光谱特征峰（C-C-O对称伸缩, 874 cm-1）与其他参考峰/内标峰的相对强度关系, 分别提出了基于乙醇本征峰位比值法和基于CCl4特征峰位的内标法, 建立了线性回归分析模型, 经归一化处理后两种方法均可有效消除系统中的突变噪声及强荧光背景的影响。 通过联合假设检验等统计学方法对比了不同组内与组间的数据差异, 确定了两种方法中准确性和稳定性最好的参考峰/内标峰。 F检验与t检验表明, 用乙醇自身峰位比值法进行标定时, 以1 446 cm-1（CH3-不对称变形）处特征峰为参考峰建立的标准曲线能更为准确地反演乙醇的浓度; 用CCl4作为内标物时, 以446 cm-1处拉曼特征峰为内标峰时的标准曲线具有更高的稳定性和准确度。 30 d内进行二次复测量时无需进行标准曲线的再次测量与绘制, 避免了重复的定量分析实验以及后期数据处理过程对时间的消耗。 根据不同标定方法建立的线性回归模型能够为乙醇溶液浓度的定量分析提供实验依据, 通过该模型在乙醇溶液浓度检测系统中的应用, 可以较为精确地实时反演乙醇浓度, 从而实现对具有强荧光背景干扰的高浓度范围的乙醇溶液准确、 快速、 实时的定量分析。
拉曼光谱 定量分析 峰位比值法 内标法 Raman spectroscopy Quantitative analysis Peak ratio method Internal standard method 光谱学与光谱分析
2023, 43(12): 3820
Author Affiliations
Abstract
In recent years, the treatment of agricultural wastewater has been an important aspect of environmental protection. The purpose of photocatalytic technology is to degrade pollutants by utilizing solar light energy to stimulate the migration of photocarriers to the surface of photocatalysts and occur reduction-oxidation reaction with pollutants in agricultural wastewater. Photocatalytic technology has the characteristics of high efficiency, sustainability, low-energy and free secondary pollution. It is an environmental and economical method to recover water quality that only needs sunlight. In this paper, the mechanism and research progress of photocatalytic removal of heavy metal ions and antibiotics from agricultural water pollution were reviewed by combining photocatalytic degradation process with agricultural treatment technology. The mechanism of influencing factors of photocatalytic degradation efficiency was discussed in detail and corresponding strategies were proposed, which has certain reference value for the development of photocatalytic degradation.
photocatalysis agricultural pollution water quality remediation heavy metals antibiotics Journal of Semiconductors
2023, 44(11): 111701
激光雷达(LiDAR)广泛应用于航天器导航、安防监控、3-D测绘、自动驾驶汽车、**装备及机器人等领域, 具有重要的**和民用价值。雪崩光电二极管(APD)阵列探测技术在LiDAR的发展过程中发挥着至关重要的作用。介绍了LiDAR和APD阵列的应用背景, 综述了APD阵列和LiDAR系统的发展历程和最新进展, 最后总结了APD阵列探测技术的发展前景和研究趋势。
激光技术 激光雷达 探测器 雪崩光电二极管阵列 自动驾驶汽车 laser technique light detection and ranging detectors avalanche photodiode array autonomous vehicle
1 清华大学 材料学院，北京 100083
2 陕西科技大学 材料科学与工程学院，西安 710000
3 清研（洛阳）先进制造产业研究院，洛阳 471000
为了解决低压器件中银基触头易熔焊、易烧蚀、电寿命不足的问题，采用了激光法制备新型石墨烯/银基复合触头。通过激光熔覆技术在商用AgNi15触头表面制备了全覆盖的石墨烯薄膜，将其作为独立涂层抵抗环境的破坏; 进行了理论分析和实验验证，取得了最优工艺条件及相应的性能数据。结果表明，所制备的新型石墨烯/银基复合触头硬度为104.05 HV，密度为9.15 g/cm3，接触电阻为0.016 Ω。该研究为高性能低压触头提供了新的解决方案和实验基础。
激光技术 石墨烯/银基触头 纳秒激光加工 触头性能 laser technique graphene/silver-based contact nanosecond laser processing contact performance
1 北京信息科技大学 光电信息与仪器北京市工程研究中心，北京 100016
2 北京信息科技大学 仪器科学与光电工程学院，北京 100016
3 华北光电技术研究所，北京 100015
双波段红外探测可对复杂的红外背景进行抑制，在军用目标识别、医疗诊断和污染监测等方面有重要应用价值。基于二类超晶格的双波段红外探测器在成本和性能方面具有很大的优势，成为新型红外探测器领域的研究热点。然而其暗电流和串扰会极大地影响双波段红外探测器的性能。因此，设计了nBn结构的InAs/GaSb超晶格中/长波双波段红外探测器，通过仿真比较不同结构的器件在不同偏压下的中波/长波通道的响应率和暗电流大小，分析势垒层厚度、吸收层厚度、不同区域的掺杂对暗电流和串扰的影响，从而得到最佳的模型参数达到减小暗电流和降低串扰的效果。仿真结果显示：nBn结构的中/长波双波段红外探测器在77 K下，中波通道的暗电流密度为4.5×10−5 A·cm−2，在0.3 V偏压下，2 µm处的峰值量子效率为64%，探测率可以达到3.9×1011 cm·Hz1/2·W−1；长波通道的暗电流密度为1.3×10−4 A·cm−2，在−0.3 V的偏压下，5.6 µm处的峰值量子效率为48%，探测率可以达到4.1×1011 cm·Hz1/2·W−1。相关结论可为器件设计和加工提供参考。
红外探测器 双波段 nBn InAs/GaSb超晶格 暗电流 infrared detector dual-band nBn InAs/GaSb superlattice dark current 红外与激光工程
2023, 52(9): 20220837
1 南昌大学物理与材料学院，江西 南昌 330031
2 南昌大学空间科学与技术研究院，江西 南昌 330031
太赫兹在高速通信、生物医学、无损检测、空间探测和安全防护等众多领域有广阔的应用前景，然而高灵敏室温太赫兹探测器是其亟待解决的难题之一。新兴拓扑材料特殊的光电子学性质为太赫兹探测开辟了新路径。基于第一性原理计算第II类狄拉克半金属NiTe2的能带结构及拓扑表面态，采用机械剥离法得到NiTe2纳米片，通过集成电路工艺制备金属-NiTe2-金属场效应晶体管，并测量其太赫兹光电流响应。结果表明，室温下NiTe2响应度可达2.44 A/W，噪声等效功率约为14.96 pW/Hz1/2，在零偏压自驱动下，响应度仍有2.25 A/W，噪声等效功率下降到9.55 pW/Hz1/2，可与同类探测器媲美，且具有较大的线性度范围，在空气中也具有良好的稳定性。该器件良好的性能对进一步促进室温太赫兹探测器实际应用及集成具有重要意义。
太赫兹 拓扑半金属 探测器 自驱动 场效应晶体管 激光与光电子学进展
2023, 60(18): 1811023
贵州大学 大数据与信息工程学院，贵州 贵阳 550025
由于盲人对周围环境缺乏视觉感知力，出行一直是盲人生活中的困扰。本文提出一种基于YOLOX改进的导盲系统障碍物检测算法CE-YOLOX。首先，为了减少特征融合网络在特征通道缩减时带来的语义信息的丢失，以亚像素跳变融合模块SSF和亚像素上下文增强模块SCE来充分利用通道信息和不同尺度的语义信息，以通道注意力引导模块CAG减少多尺度特征融合带来的混叠效应。其次，为了使模型更加聚焦于有效特征，引入全局注意力机制GAM，通过减少信息弥散和放大全局交互表示来提高模型性能。然后，使用SIOU-LOSS替换原模型的位置回归损失函数IOU-LOSS，加快了边框的回归速度与精度。最后，搭建导盲系统检测平台，将所提算法移植到边缘计算设备NVIDIA Xavier NX上。实验结果表明，改进的导盲系统障碍物算法在服务器和NVIDIA Xavier NX平台上的mAP一致，提升至90.53%，相较原YOLOX模型算法提高了2.45%。在服务器上的检测速度达到75.93 FPS。本文模型在兼顾检测速度的同时提高了精度，显著优于对比算法，满足边缘计算设备的要求，具有实际的应用价值。
导盲系统 障碍物检测 亚像素 CEFPN GAM 角度损失 SIOU blind system obstacle detection subpixel CEFPN GAM angle loss SIOU
昆明理工大学国土资源工程学院，云南 昆明 650093
针对点云精简算法提取特征时较为依赖传统参数、特征提取不全面和特征边界易丢失等问题，提出一种使用冯·米塞斯（vMF）分布提取特征的点云精简方法。该方法首先利用邻域重心点构建向量，通过与法向之间的夹角关系设置阈值划分曲面，降低噪声对细节特征的影响；然后利用冯·米塞斯分布提取曲面点的优先度，实现全局特征提取；最后基于特征进行八叉树分级精简。实验结果表明：所提方法可有效提取细节特征，相比于基于曲率、Hausdorff距离的方法所提取到的特征，有着更好的特征提取效果；利用基于曲率、栅格、随机的精简算法与所提方法进行关于重建结果、3D偏差、定量分析的对比，证明所提精简方法效果更优。所提方法为点云特征提取和精简提供一种新的思路。
点云精简 特征提取 冯·米塞斯分布 八叉树 激光与光电子学进展
2023, 60(2): 0228002
