作者单位
摘要
1 南京理工大学电子工程与光电技术学院,江苏 南京 210094
2 北方夜视技术股份有限公司,江苏 南京 211106
通过掺杂Rb有助于改善碱锑化合物光电阴极的光谱响应并降低热发射。为了从理论上研究K-Cs-Sb光电阴极材料中掺Rb的作用机理,采用基于密度泛函理论的第一性原理方法,分别建立了K2CsSb、K2Cs0.75Rb0.25Sb、K2Cs0.5Rb0.5Sb、K2Cs0.25Rb0.75Sb、K2RbSb 5种不同Cs/Rb比例(原子数分数之比)的K-Cs-Rb-Sb体模型以及相应的(111)表面模型,计算了其电子结构与光学性质。计算结果表明,对于不同Cs/Rb比例的K-Cs-Rb-Sb体模型,Rb掺杂对其光学性质的影响甚微。随着Rb/Cs比例的增加,体模型的形成能和形成焓以及表面模型的表面能变低,说明K-Cs-Rb-Sb化合物容易形成且稳定。此外,与传统的K2CsSb相比,K2Cs0.25Rb0.75Sb的功函数更大,电导率更大,同时又具有最小的禁带宽度和离化能,因此,Cs/Rb比例为1∶3的K-Cs-Rb-Sb阴极适合作为量子效率高、暗电流低且导电性好的光电发射材料。
材料 K-Cs-Sb光电阴极 Rb掺杂 光电性质 第一性原理 
光学学报
2024, 44(4): 0416001
作者单位
摘要
南京理工大学 电子工程与光电技术学院,江苏 南京 210018
为了实现夜间低照度图像的增强,提高目标检测模型在夜间低照度条件下的检测精度并减小模型的计算成本,提出了一种基于知识蒸馏和数据增强的夜间低照度图像增强以及目标检测多任务模型,基于高质量图像模型进行知识蒸馏,利用高质量图像的特征信息指导模型训练,从而使模型在夜间低照度图像中提取到与高质量图像类似的特征信息。利用这些特征信息可以实现图像的对比度增强、去噪以及目标检测。实验结果表明,提出的蒸馏方法可以提升16.58%的夜间低照度目标检测精度,且用该方法增强的图像可以达到主流的基于深度学习的图像增强的效果。
低照度图像增强 目标检测 深度学习 知识蒸馏 low-light image enhancement object detection deep learning knowledge distillation 
应用光学
2023, 44(5): 1037
作者单位
摘要
1 南京工程学院 信息与通信工程学院,江苏南京267
2 南京理工大学 基础教学与实验中心,江苏南京10094
3 南京理工大学 电子工程与光电技术学院,江苏南京210094
为了更好地了解这两种结构对光电发射性能的影响,设计和生长了两种结构的光电阴极样品,对其光电发射性能进行比较,并利用薄膜光学的矩阵法推导的光学性能公式以及通过求解一维连续性方程推导的量子效率模型,对比研究了光电阴极发射层、缓冲层厚度变化以及AlxGa1-xAs缓冲层中Al组分变化对两种结构光电阴极光学性能和量子效率的影响。这两种结构对光电发射性能的影响机理并不相同,因此作用效果也大不一样。渐变带隙结构的光电阴极通过引入内建电场和减少界面复合从而提升光电发射性能,而DBR结构则通过形成法布里-罗伯共振腔,使得特定波长的入射光在共振腔内来回反射进而被多次吸收,从而加强光电发射。激活实验结果表明,DBR结构样品的发射效率与渐变带隙结构相比具有明显优势,尤其是在755,808和880 nm处有更高的发射效率峰值,可分别提升37.5%,38.9%和47.0%。最后利用模型拟合了量子效率曲线,验证了光学性能参量对复杂结构光电阴极的重要影响及理论模型的合理性。
GaAs光电阴极 多层复杂结构 光学性能 量子效率 GaAs photocathode multilayer complicated structure optical properties quantum efficiency 
光学 精密工程
2023, 31(17): 2483
郭欣 1,2石峰 2,*贾甜甜 2张若愚 2[ ... ]张益军 3
作者单位
摘要
1 北京理工大学 光电学院,北京 102401
2 微光夜视技术重点实验室,西安 710065
3 南京理工大学 电子工程与光电技术学院,南京 210094
为研究透射式GaAs光电阴极在不同波长入射光环境下的图像分辨能力,提出了一种基于散射传递函数的AlGaAs窗口层界面散射理论模型。制作了透射式GaAs光电阴极,利用不同波长入射光散射传递函数和点扩散函数变化,基于有参峰信噪比拟合对AlGaAs窗口层界面散射引起的入射光学图像退化程度进行了定量分析。结果表明,在相同的粗糙度下随着入射光波长的增加,入射光学图像的能量损失越小,成像质量越高,而三代微光像增强器不同波长入射光测试条件下极限分辨力变化趋势与仿真计算结果一致,可为后续提高透射式GaAs光电阴极分辨力提供了技术支撑。
光电阴极 GaAs 散射传递函数 波长 粗糙度 分辨力 Photocathode GaAs Scattering transfer function Wavelength Roughness Resolution 
光子学报
2023, 52(8): 0812001
作者单位
摘要
1 南京理工大学 电子工程与光电技术学院,江苏南京20094
2 微光夜视技术重点实验室,陕西西安710065
为了提高InGaAs光电阴极的光电发射性能,探究新型激活工艺,采用Cs/NF3和Cs/O两种激活方式对InGaAs样品进行激活实验。对同一结构的InGaAs阴极样品,分别进行了激活实验、衰减实验、光谱响应测试和表面成分分析,分别从白光光电流、衰减稳定性、光谱响应和表面成分等角度测试并分析了不同激活工艺下阴极的性能参数。通过对比Cs/NF3和Cs/O两种激活方式的实验结果可知:Cs/NF3激活后的InGaAs光电阴极在白光光电流、截止波长和光谱响应方面明显优于Cs/O激活后的样品,光谱响应的增强效果在近红外波段尤为明显,在1 064 nm处Cs/NF3激活后阴极光谱响应是Cs/O激活后的4.7倍;然而,与GaAs光电阴极Cs/NF3激活能够获得更高的阴极稳定性这一现象不同,Cs/O激活的InGaAs光电阴极的稳定性明显优于Cs/NF3激活,Cs/NF3激活在截止波长和光谱响应方面的优势在连续光照衰减后消失。
InGaAs光电阴极 Cs/NF3激活 Cs/O激活 稳定性 光谱响应 InGaAs photocathode Cs/NF3 activation Cs/O activation stability spectral response 
光学 精密工程
2023, 31(9): 1277
作者单位
摘要
南京理工大学电子工程与光电技术学院,江苏南京 21009
半导体光电阴极具有量子效率高、暗电流小的优点,被广泛应用于光电倍增管、像增强器等各类真空光电探测和成像器件,促进了极弱光的超快探测和成像技术的发展。另外作为能够产生高品质电子束的真空电子源,用于加速器光注入器、电子显微镜等科学装置。本文首先介绍了目前常用半导体光电阴极的分类以及在真空光电探测成像、真空电子源领域的具体应用。然后对碱金属碲化物光电阴极、碱金属锑化物光电阴极、GaAs光电阴极三类典型半导体光电阴极的制备技术进行了总结,并介绍了微纳结构、低维材料、单晶外延等新技术在半导体光电阴极研制中的应用。最后对半导体光电阴极的技术发展进行了展望。
光电阴极 碱金属碲化物 碱金属锑化物 photocathode, alkali telluride, alkali antimonide, GaAs 
红外技术
2022, 44(8): 778
作者单位
摘要
微光技术是现代化**夜视装备的支撑技术之一,是研究夜间低照度或非可见光弱辐射强度条件下,对目标进行探测、观察、识别、定位、记录的一类高新技术,具有隐蔽性好、图像清晰的优点。掌握先进的微光技术对于掌控以夜间战争为特点的现代化战争局势至关重要。此外,微光技术也广泛应用于安防监控、辅助驾驶、天文观察、航空航天、资源勘探、生物医学等民用领域。微光技术涉及光学、材料学、物理学、化学等多个学科领域。代表微光技术发展的微光夜视仪其核心部件是微光像增强器,是通过增强目标反射回的微光,实现人眼夜间观察目标图像。微光像增强器向性能提高及光谱响应范围扩展技术方向发展,基于微光像增强器开发的微光系统向信息融合及多功能集成技术方向发展。国外微光技术经过六十多年的更迭和发展,目前正朝着多样化、数字化、彩色化、智能化、集成化的技术方向发展,微光像增强器的性能仍在进一步发展提高。国内微光技术经过四十多年发展已取得了较大进步,但是发展还不充分,与国外最先进微光技术水平仍存在一定差距。为了促进国内微光技术的深入研究和创新发展,2022年 8期,《红外技术》推出了“前沿微光技术”专栏,共收录 8篇学术论文,涵盖了材料、器件、系统方面的研究,内容包括半导体光电阴极的研究进展,氮化镓光阴极薄膜材料表面光电压谱特性,高真空系统气体成分对 GaAs光电阴极稳定性的影响,采用干法刻蚀进行微通道板扩口理论模型,适用于电子倍增器件的电荷灵敏放大器的设计,普通高压电源超二代微光像增强器亮度增益温度特性,超二代与三代像增强器性能的比较,外场微光像增强器成像效果对比评测方法与系统,内容涉及光电阴极、电子倍增器、像管性能评价等多个领域,旨在探讨国内外微光技术领域的先进技术和研究成果,为相关科研人员和广大读者提供学术价值参考,为国内微光技术的研究发展提供一些新思路。
红外技术
2022, 44(8): 763
作者单位
摘要
1 微光夜视技术重点实验室,西安 710065
2 南京理工大学 电子工程与光电技术学院,南京 210094
为提高激活后GaAs光阴极的稳定性,延长微光夜视器件的工作寿命,围绕Cs/O激活方法和衰减特性进行实验研究。通过对比传统“yo-yo”激活法和改进“yo-yo”激活法在Cs/O激活光电流、光谱响应以及光照衰减方面的差异,发现采用改进“yo-yo”激活法的GaAs光阴极光谱灵敏度更高且稳定性更好。利用四极质谱仪监测真空腔内残气成分和分压强变化,基于衰减模型拟合光电流实验曲线,求得不同残气成分对GaAs光阴极性能衰减影响的权重因子。结果表明水蒸气和二氧化碳的影响最大,甲烷和一氧化碳次之,氢气几乎不产生影响,而其它碳氢有机分子也会产生负面影响。总体看来,改进的“yo-yo”激活法对GaAs光阴极表面吸附含氧气体分子造成的性能衰减具有明显的改善效果,这将有助于提高微光夜视器件中GaAs光阴极的稳定性。
GaAs光阴极 Cs/O激活 残余气体 稳定性 光谱响应 GaAs photocathode Cs/O activation Residual gas Stability Spectral response 
光子学报
2022, 51(2): 0212001
作者单位
摘要
1 南京理工大学电子工程与光电技术学院, 江苏 南京 210094
2 微光夜视技术重点实验室, 陕西 西安 710065
为了探索InGaAs光电阴极高温净化工艺的最佳加热温度点,利用超高真空光电阴极制备与表征互联装置开展了不同加热温度点下的高温净化实验和表面铯/氧(Cs/O)激活实验。通过扫描聚焦X射线光电子能谱对化学清洗后、高温净化后以及表面激活后的InGaAs样品表面进行原位分析,检测不同温度点下表面杂质的脱附程度和化学元素组成变化。结果表明,样品表面的碳污染物和氧化物在625 ℃时都被完全去除,获得原子级清洁表面,但此时In元素会出现挥发现象,导致材料表面In含量降低,会使InGaAs材料的红外响应特性不明显,因此600 ℃被认为是最佳加热温度。结合原位紫外光电子能谱发现二次电子截止边随着温度的升高不断向高结合能的位置偏移,这表明高温净化能有效降低表面功函数值,而Cs/O激活能进一步降低表面功函数值,获得负电子亲和势,提高InGaAs光电阴极的近红外光电发射性能。
材料 InGaAs光电阴极 光电子能谱 高温净化 铯/氧激活 
光学学报
2022, 42(1): 0116001
作者单位
摘要
1 南京理工大学电子工程与光电技术学院, 江苏 南京 210094
2 北方夜视技术股份有限公司, 江苏 南京 211106
3 微光夜视技术重点实验室, 陕西 西安 710065
采用基于密度泛函理论的第一性原理计算方法,研究了K-Cs反位、K-Sb反位、Cs-Sb反位对K-Cs-Sb阴极电子结构和光学性质的影响,对不同缺陷模型的能带结构、态密度、形成能等电子结构性质,以及折射率、消光系数、吸收系数等光学性质进行了分析。电子结构性质计算结果表明,Sb被过剩碱金属占据的K-Cs-Sb反位缺陷模型具有间接带隙结构,且呈现n型半导体性质,而K-Cs反位缺陷体系以及碱金属被过剩Sb占据的K-Cs-Sb反位缺陷模型均呈现p型半导体性质。与其他反位缺陷模型相比,K2Cs0.75Sb1.25更容易形成且更稳定。光学性质计算结果表明,碱金属过剩会造成吸收系数峰值往低能端偏移,而Sb金属过剩则相反。在中微子与闪烁体作用辐射的能量范围内(即2.4~3.2 eV),K2Cs0.75Sb1.25的吸收系数最大,折射率最小,相比传统K2CsSb更适合作为光电发射材料。
材料 K2CsSb光阴极 反位缺陷 光学性质 电子结构 第一性原理 
光学学报
2021, 41(12): 1216001

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