中国科学院 长春光学精密机械与物理研究所 发光学及应用国家重点实验室， 吉林长春130033
为了实现在8寸化学机械抛光设备上进行小尺寸镀铜InP晶圆的减薄抛光工作，提高设备的兼容性，缩减工艺步骤，减少过多操作导致InP晶圆出现裂纹暗伤和表面颗粒增加等问题，自制特殊模具，使小尺寸InP晶圆在8寸化学机械抛光设备上进行加工，再根据InP晶圆易碎的缺陷问题，通过调整设备的抛光头压力、转速和抛光垫的转速等相关工艺参数，使其满足后续键合工艺的相关需求。实验结果表明：在使用特殊模具下，当抛光头的压力调整为20.684 kPa、抛光头与抛光垫的转速分别为：93 r/min和87 r/min时，InP晶圆的表面粗糙度达到：Ra≤1 nm；表面铜层的去除速率达到3 857×10-10/min；后续与8寸晶圆的键合避免键合位置出现空洞等缺陷，实现2寸InP晶圆在8寸设备上的CMP工艺，大大降低了CMP工艺成本，同时避免晶圆在转移过程中出现表面颗粒度增加和划伤的情况，实现了InP晶圆与Si晶圆的异质键合及Cu互连工艺。
化学机械抛光 磷化铟 去除速率 键合 表面粗糙度 chemical mechanical polishing InP removal rate bonding surface roughness
随着电子系统中逻辑和时钟频率的迅速提高以及信号边沿的不断变抖，串扰成为印刷电路板(PCB)设计人员必须关心的问题。高速电路仿真软件帮助设计人员降低了一定的设计成本，但对串扰的仿真预测仍需花费大量时间。为提高PCB 串扰预测的效率，提出一种用于描述PCB 的统一数据结构，全面分析了PCB 产生串扰的因素，选用自然语言处理(NLP)模型构建了用于PCB 串扰预测的系统，成功将PCB 串扰预测的时间降至秒级，并拥有73.2%的准确率。
印刷电路板 串扰预测 机器学习 NLP 模型 Printed Circuit Board crosstalk prediction machine learning Natural Language Processing 太赫兹科学与电子信息学报
2023, 21(6): 819
Author Affiliations
Abstract
1 National Key Laboratory of Tunable Laser Technology, Harbin Institute of Technology, Harbin, China
2 Department of Physics and Chemistry, PLA Army Academy of Special Operations, Guangzhou, China
3 Institute of Laser Engineering, Faculty of Materials and Manufacturing, Beijing University of Technology, Beijing, China
A high-energy, alignment-insensitive, injection-seeded Q-switched Ho:yttrium aluminum garnet (YAG) single-frequency laser is developed. Both the slave Q-switched laser and the seed laser are Ho:YAG ring lasers based on a pair of corner cubic reflectors. The seed laser has an available power of 830 mW at 2096.667 nm. At 100 Hz, the Q-switched Ho:YAG laser provides a single-frequency pulsed output using injection-seeded technology. The 7.3 mJ single-frequency pulse energy from the slave laser has a pulse width of 161.2 ns and is scaled to 33.3 mJ after passing through the Ho:YAG single-pass amplifier. According to the measurement results of the heterodyne beating technique, the single-frequency pulse has a half-width of 4.12 MHz.
alignment insensitivity corner cubic reflector high energy injection seeding single frequency High Power Laser Science and Engineering
2023, 11(5): 05000e66
Author Affiliations
Abstract
National Key Laboratory of Tunable Laser Technology, Harbin Institute of Technology, Harbin150001, China
A single-frequency pulsed holmium-doped yttrium lithium fluoride (Ho:YLF) amplifier pumped by a Tm-doped fiber laser was demonstrated. The seed was an injection-seeded Q-switched Ho:YLF laser. The output energy from the single-frequency pulsed amplifier was 24.2 mJ, with a pulse width of 250 ns at a pulse repetition frequency (PRF) of 100 Hz. The energy stability during 30 min was improved to 1% after the single-frequency pulsed Ho:YLF laser was amplified. The line width of the single-frequency pulsed spectrum of the Ho:YLF amplifier was 2.81 MHz. The single-frequency pulsed Ho:YLF amplifier can be applied to differential absorption lidar (DIAL), since its output spectrum is around the P12 CO2 absorption line.
differential absorption lidar Ho:YLF amplifier P12 CO2 absorption line single frequency High Power Laser Science and Engineering
2020, 8(4): 04000e39
为了研究磁场对激光焊接的影响, 采用在焊件上方放置自制的悬挂式永磁体电磁搅拌装置提供横向旋转磁场的方法, 对纯镍Ni201薄板进行了CO2激光堆焊试验。焊后采用金相显微镜和扫描电子显微镜进行观测与分析, 并利用电化学工作站对焊接接头进行了电化学腐蚀试验。结果表明,在不同磁场强度下, 焊件均能完全焊透, 焊缝成形良好, 焊缝内部均为粗大的奥氏体柱状晶晶粒组成; 磁场强度对激光焊接接头的宏观形貌影响不大; 且随着磁场强度的增加, 纯镍Ni201激光焊接接头的凝固组织逐渐细化, 焊缝耐腐蚀性能逐渐提高; 外加横向旋转磁场通过电磁搅拌作用促进熔池的传热和传质, 增加过冷度, 提高形核率, 使晶粒细化, 提高焊缝的耐腐蚀性能。该研究为旋转磁场辅助激光焊接技术的工业应用提供了参考数据与技术支持。
激光技术 激光焊接 横向磁场 工业纯镍 显微组织 耐腐蚀性 laser technique laser welding transverse magnetic field industrial pure nickel microstructures corrosion resistance
脉冲功率激光技术国家重点实验室(国防科技大学电子对抗学院), 安徽 合肥 230037
为精确估计高阶运动状态下的目标微动参数,实现目标精细识别,提出一种基于相位信息的分离估计方法。通过对解卷绕得到的真实相位进行求导,消除信号中的多项式相位信号项,实现目标运动和微动分量的分离。针对包含多维微动参数的正弦调频项,提出改进的粒子滤波静态参数估计方法,通过设计自适应方差法和变化粒子数提升了算法效率,通过设计累积残差作为观测概率密度函数,实现了对非线性模型中多维参数的同时估计。仿真和实验分析验证了算法的有效性和必要性。算法通过对相位进行处理降低了原始信号的非线性程度,减少了计算量,具有较强的抗噪性能。基于粒子滤波的微动参数估计方法减少了估计流程,避免了误差传递效应,提高了估计精度。
测量 相干激光探测 微多普勒效应 粒子滤波 参数估计
国防科技大学 脉冲功率激光技术国家重点实验室, 安徽 合肥 230037
为实现旋翼的遥感探测分类与识别, 对基于微多普勒效应的扩展旋翼面目标激光回波特征开展研究。采用物理光学面元法构建了运动扩展旋翼的相干激光探测微多普勒回波模型, 分析计算了旋翼激光角度散射特性, 证明远场条件下旋翼各处回波反射率一致。对三种典型形状旋翼的激光探测回波进行了仿真, 通过平滑伪魏格纳维利(SPWV)变换得到了扩展旋翼的时频特征。电磁散射机理证实各频率带的产生与旋翼结构形状相关, 且桨叶数量以及整体平动速度并不影响旋翼形状在时频图中的特征表达。据此提出了旋翼形状参数的激光探测求解方法, 通过仿真验证了展弦比、根梢比以及桨尖后掠角三种参数算法的正确性, 为后续的旋翼探测识别奠定了基础。
微多普勒效应 激光探测 典型旋翼 形状参数 时频分析 micro-Doppler effect laser detection typical rotor shape parameter time-frequency analysis 红外与激光工程
2018, 47(9): 0906003
电子工程学院脉冲功率激光技术国家重点实验室, 安徽 合肥 230037
为实现直升机、螺旋桨飞机和喷气式飞机的激光遥感探测分类,研究了基于时频图的飞机目标微动纹理特征提取算法。根据旋翼微多普勒模型仿真三类飞机旋转部件回波信号,将平滑伪魏格纳-维利变换得到的时频分布生成灰度图像。采用大津(OTSU)法结合灰度拉伸对图像进行阈值去噪处理,提取目标灰度共生矩阵(GLCM)特征以及Tamura特征,并针对时频图差异进行特征优化,最后使用支持向量机(SVM)实现飞机目标分类。仿真数据分类结果表明:GLCM特征对噪声表现敏感,经所提方法对时频图去噪,信噪比(SNR)RSN=0 dB时的分类正确率可达96.4%。Tamura特征在高信噪比条件下分类正确率较高,但当RSN<5 dB时下降明显。因此提取时频图纹理特征可以达到较为理想的飞机分类效果,且利用改进GLCM特征能够实现低信噪比条件下的目标准确分类。
遥感 激光探测 微多普勒效应 回波时频图 飞机目标分类 光学学报
2017, 37(11): 1128004
1 脉冲功率激光技术国家重点实验室(电子工程学院), 安徽 合肥 230037
2 电子制约技术安徽省重点实验室, 安徽 合肥 230037
为选择最佳参数估计方法估计目标微多普勒特征, 需要研究参数估计的克拉美-罗界, 来评价各估计方法的性能。以相干激光探测为背景, 考虑噪声方差未知的影响, 严格推导了高斯白噪声环境下微动目标回波信号各参数估计的克拉美-罗界的闭合表达式, 仿真分析了目标相对于雷达的位置信息、数据处理长度以及回波信噪比与参数估计方差下界的关系。结果表明, 克拉美-罗界与噪声方差无关, 目标相对于雷达的方位角、俯仰角越小, 数据长度和信噪比越大, 参数估计的方差下界越小。对目前常用的两种微动参数估计方法方差进行了计算, 并与推导克拉美-罗界进行了对比。最后, 与通过近似处理方法得到的克拉美-罗界进行了对比, 指出了精确推导方差下界的意义。
微多普勒效应 参数估计 克拉美-罗界 激光雷达 micro-Doppler effect parameter estimation Cramer-Rao bound lidar 红外与激光工程
2017, 46(7): 0706002
解放军电子工程学院脉冲功率激光技术国家重点实验室，电子制约技术安徽省重点实验室， 安徽 合肥 230037
最大似然估计是提取目标微动特征参数的最佳估计方法，但直接用网格法求解计算量巨大，且激光探测微多普勒回波信号对应的代价函数具有高度非线性，存在多个局部最大值。为此，提出均值似然估计与蒙特卡罗结合的估计方法，给出了最大似然参数估计的闭合表达式，再通过设计压缩似然函数获得全局最大值，通过蒙特卡罗法抽样并计算循环均值估计出参数。该方法避免了传统方法中对高精度初始值和复杂迭代算法的依赖，能够实现参数的联合估计。对于多分量微多普勒信号，该方法可在参数估计的同时实现各微动分量分离，且不增加算法的复杂性。对仿真和实验数据进行估计，结果表明，该方法在达到近似于最大似然估计性能的同时可有效降低计算复杂度并确保了全局收敛，实现信号的分离和参数估计。
测量 激光雷达 微多普勒 参数估计 信号分离
