长三角生态绿色一体化示范区位于江苏省、浙江省和上海市的交界处，在长三角一体化进程中发挥着重要作用。为了探究示范区自2008年以来的土地覆被变化及其驱动力，结合2008年的Landsat-5 TM光学影像和双极化PALSAR数据以及2020年的Sentinel-2 MSI多光谱光学影像和双极化PALSAR-2数据,采用局部气候分区(Local Climate Zone，LCZ)分类体系以及随机森林分类方法分别对2008年与2020年示范区进行了土地覆被分类。结果表明，2008~2020年，示范区的建设用地面积显著增加。其中，开阔高层建筑的增幅最为明显，从2008年的12.23 km2增加到2020年的361.26 km2；而低矮植被面积大量减少，从2008年的535.92 km2锐减到2020年的197.26 km2；茂密树木、灌木和矮树均有所减少。土地覆被变化的主要驱动因素为城市扩张、棚户区改造、人口增长以及产业结构优化。本文不仅可为城市化进程中城郊的土地覆被变化研究提供参考，而且还可为推动长三角生态绿色一体化发展示范区建设以及长三角一体化提供决策依据。
土地覆被变化 长三角 局部气候分区 随机森林 合成孔径雷达 land cover change Yangtze River Delta local climate zone random forest SAR
上海师范大学环境与地理科学学院, 上海200234
基于1985年、2000年和2017年的Landsat影像, 采用支持向量机(Support Vector Machine, SVM)分类方法获取了科尔沁沙地1985~2017年的土地覆被结果。首先, 采用SVM方法对1985年、2000年和2017年的Landsat影像进行了土地覆被分类。然后将研究区划分为沙地主体和黄土丘陵地区两部分, 并进一步分析了研究区土地覆被变化的区域特征。结果表明: 1985～2000年, 科尔沁沙地的耕地面积显著增加而草地面积减少, 这可能是因为在此期间实行的家庭联产承包责任制调动了牧民生产的积极性, 大量耕地得到了开垦; 2000～2017年, 耕地面积减少, 草地面积增加, 这与2000年以来在该地区大力执行退耕还林还草等生态保护政策密切相关, 说明研究区的生态保护已初见成效。进一步分析表明, 1985～2017年沙地主体地区的耕地面积持续增加, 这与发展灌溉农业和种植水稻密切相关。本文将为改善和治理科尔沁地区的生态环境提供基础数据和决策依据。
土地覆被变化 科尔沁沙地 支持向量机 land cover change Horqin sandy land SVM Landsat Landsat
1 河北科技大学 电气工程学院, 河北 石家庄 050018
2 燕山大学 河北省测试计量技术及仪器重点实验室, 河北 秦皇岛 066004
为准确进行浓度检测, 用Savitzky-Golay（SG)多项式曲面平滑法去除三维荧光光谱数据的冗余信息, 分别采用平行因子法（PARAFAC)算法和交替惩罚三线性分解（APTLD)算法对光谱数据进行分解。设计多环芳烃类污染物的检测实验, 分析了芴（FLU)、苊（ANA)及两者混合溶液的荧光光谱特性。FLU溶液在λex/λem=302/322 nm处存在一个明显的荧光峰, 并且存在连续侧峰。ANA溶液存在两个荧光峰,分别为λex/λem=290/322 nm和λex/λem=290/336 nm。在激发波长200~370 nm扫描范围和发射波长240~390 nm扫描范围内, FLU和ANA荧光光谱重叠严重。结果表明, 两种算法均能分辨出FLU和ANA, 并取得了很高的回收率, 但APTLD算法的检测效果更好。
多环芳烃 荧光光谱 浓度检测 APTLD算法 polycyclic aromatic hydrocarbons fluorescence spectra concentration detection Savitzky-Golay Savitzky-Golay APTLD algorithm
1 河北科技大学 电气工程学院, 河北 石家庄 050018
2 燕山大学 河北省测试计量技术及仪器重点实验室, 河北 秦皇岛 066004
为了对复杂体系的多环芳烃进行定性识别和定量分析, 构建了基于二阶校正法的荧光检测系统。利用二阶校正法在三维荧光数据处理中的优势, 达到多种混合多环芳烃分离和鉴别的目的。采用FS920荧光光谱仪测量并分析了萘(NAP)、苊(ANA)及两者混合物的荧光光谱特性, 发现NAP溶液有一个荧光峰λex/λem=290/322 nm, ANA溶液存在两个荧光峰分别为λex/λem=290/322 nm和λex/λem=290/336 nm, NAP和ANA荧光光谱重叠严重, 并且不同浓度配比混合物的荧光光谱具有差异性。通过将二阶校正法与三维荧光光谱法相结合, 实现对多环芳烃混合物的浓度检测。分别采用平行因子(PARAFAC)算法和自加权交替三线性分解(SWATLD)算法对光谱数据进行分解。结果表明: 两种算法对NAP和ANA混合物均有较高的分辨能力, 预测平均回收率均在95%~99%、均方根误差均小于0.2 μg/L。相比之下, SWATLD算法的检测效果更好。
荧光光谱检测 多环芳烃 浓度检测 二阶校正法 PARAFAC算法 SWATLD算法 fluorescence spectrum detection polycyclic aromatic hydrocarbons concentration detection second-order calibration method PARAFAC algorithm SWATLD algorithm
Author Affiliations
Abstract
The State Key Laboratory on Integrated Optoelectronics, Institute of Semiconductors, Chinese Academy of Sciences, Beijing 100083, China
Hybrid octagonal-ring microlasers are investigated for realizing a stable output from a silicon waveguide based on a two-dimensional simulation. The inner radius of the ring is optimized to achieve single-mode and low-threshold operation. Using the divinylsiloxane-benzocyclobutene (DVS-BCB) bonding technique, a hybrid AlGaInAs/Si octagonal-ring microlaser vertically coupled to a silicon waveguide is fabricated with a side length of 21.6 μm and an inner radius of 15 μm. A single transverse-mode operation is achieved with a threshold current density of 0.8 kA/cm2 and a side-mode suppression ratio above 30 dB, and a stable output from the lower silicon waveguide is obtained.
140.3948 Microcavity devices 250.5960 Semiconductor lasers 250.5300 Photonic integrated circuits Chinese Optics Letters
2016, 14(3): 031402
State Key Laboratory on Integrated Optoelectronics, Institute of Semiconductors, Chinese Academy of Sciences, Beijing 100083, China
The mode characteristics are investigated for the rectangular microresonators with an output waveguide connected to the midpoint of the long side for wide and continuous wavelength tuning. Through adjusting the aspect ratio of the rectangular microresonator, the mode Q factors can be greatly enhanced. Furthermore, the large mode interval between the high-Q modes makes the rectangular microresonators suitable for tunable lasers. As a special case, single-mode operation is achieved with a continuous tuning range of 9.1 nm for a square microlaser with the side length of 17.8 mm and the output waveguide width of 1.8 μm.
rectangular microresonator rectangular microresonator semiconductor laser semiconductor laser tunable laser tunable laser Frontiers of Optoelectronics
2016, 9(3): 412
1 北京工业大学激光工程研究院, 北京 100124
2 成都三鼎日新激光科技有限公司, 四川 成都 610000
针对K640钴基合金粉末进行选区激光熔化(SLM)成形工艺优化实验, 以期获得高致密度K640合金的工艺参数。在固定层厚条件下, 研究了激光功率、扫描速度、扫描间距、扫描线长度对致密度的影响,分析优化参数下成形件的显微组织, 探讨激光线能量密度与成形件粗糙度以及维氏硬度的关系。研究结果表明, 成形件致密度随着激光线能量密度的增加呈先增大后减小趋势, 随着扫描间距和扫描线长度的增加, 致密度不断减小, 最终在激光功率190 W、扫描速度800 mm/s、扫描间距0.08 mm、扫描线长度0.08 mm下获得98.2%高致密度试样; 成形件上表面和侧面粗糙度结果相差较大, 上表面粗糙度随着激光线能量密度的增加而缓慢减小, 而激光线能量密度对侧面粗糙度并无明显影响; 选区激光熔化成形的K640合金平均硬度达到500 HV, 高于传统铸造K640合金硬度。
选区激光熔化 K640合金 致密度 表面粗糙度 硬度 sselective laser melting K640 alloy relative density surface roughness hardness
1 北京工业大学激光工程研究院, 北京 100124
2 成都三鼎日新激光科技有限公司, 四川 成都 610000
为获得高精度、高致密度W-Cu复合材料零部件，试验选用了两种不同形状、粒度的W 粉与同种Cu粉按照不同质量比混合进行选区激光熔化(SLM)。研究了试样的尺寸精度、表面形貌与显微组织。采用D50=5 μm、形状不规则W 粉的W-Cu混合粉末，铺粉过程不均匀，烧结中飞溅严重，随着W 的质量分数从60%增加至75%，成形试样高度方向收缩量从70 μm增加至220 μm，长度、宽度方向膨胀量分别从50 μm增长至150 μm、从70 μm增长至150 μm，成形试样表面从较多黏着物演变为球化明显，金相中存在气孔，W相发生团聚。采用D50=20 μm、形状规则W粉的W-Cu混合粉末，铺粉过程均匀，烧结中无明显飞溅，随着W 的质量分数从60%增加至75%，成形试样高度方向收缩量从20 μm 增加至60 μm，宽度、长度方向膨胀量从20 μm 增长至50 μm，成形试样表面从平整向熔道断续发展，W 相发生颗粒重排。50=20 μm、形状规则的W 粉更适宜选区激光熔化制作W-Cu复合材料。
激光光学 选区激光熔化 粒度 形状 尺寸精度 表面形貌 显微组织
1 北京工业大学激光工程研究院, 北京 100124
2 成都三鼎日新激光科技有限公司, 四川 成都 610000
为解决商用选区激光熔化设备制作散热器生产效率低的问题并使之保持良好的散热特性与机械性能，采用纯Ni粉末进行不同层厚选区激光熔化成形获得了高效制作、性能良好的样品。从致密度、金相显微组织、热特性、机械性能等方面展开研究，一定范围内增加层厚能够提高成形效率并且保证成形样品的热特性与机械性能。超过激光可烧结的层厚阈值时，烧结轨迹为球化线。在可烧结层厚范围内，改变工艺参数能使成形体均接近完全致密。层厚由20 μm 增加至40 μm，初始枝晶间距由305 nm 增至639 nm。热导率由20 μm 时的99.28 W/ K·m 降低至40 μm 成形时的92.48 W/ K·m。25 ℃~100 ℃时，40 μm 层厚成形体热膨胀系数由11.02×10-6 m/(m·℃)升至12.9×10-6 m/(m·℃)，低于对应温度区间内20 μm层厚成形体热膨胀系数由11.42×10-6 m/(m·℃)升至13.4×10-6 m/(m·℃)。20 μm 层厚与40 μm层厚成形试样的拉伸强度均远高于国标锻压件。应用选区激光熔化技术成形散热器，采用40 μm层厚成形的生产效率比20 μm 层厚成形提高34.6%。
材料 选区激光熔化 生产效率 不同层厚 热特性 机械性能
Author Affiliations
Abstract
The State Key Laboratory on Integrated Optoelectronics, Institute of Semiconductors, Chinese Academy of Sciences,Beijing 100083, China
Thermal characteristics are numerically investigated for the hybrid AlGaInAs/InP on silicon microring lasers with different ring radii and widths. Low threshold current and low active region temperature rise are expected for a microring laser with a narrow ring width. Based on the thermal analysis and the 3D simulation for mode characteristics, a hybrid AlGaInAs/InP on silicon microring lasers with an inner n-electrode laterally confined by the p-electrode metallic layer is fabricated using an adhesive bonding technique. A threshold current of 4 mA is achieved for a hybrid microring laser with a radius of 20 μm and a ring width of 3.5 μm at 12°C, and the corresponding threshold current density is as low as 1 kA∕cm2. The influence of the location of silicon waveguide on output performance is studied experimentally for improving the output coupling efficiency. Furthermore, continuous-wave electrically injected lasing up to 55°C is realized for a hybrid microring laser with a radius of 30 μm and a ring width of 3 μm.China under grant 2012AA012202 and NSFC/RGC joint projectunder grant 61431166003. The authors thank Professor Andrew W. Poon and the Nanoelectronics FabricationFacility (NFF) of HKUST for support in the fabrication ofsilicon waveguides.
Semiconductor lasers Semiconductor lasers Photonic integrated circuits Photonic integrated circuits Optical interconnects Optical interconnects Photonics Research
2015, 3(6): 06000289
