强激光与粒子束
2023, 35(2): 025006
1 城市智慧交通与安全运维研究院，广东 深圳 518000
2 深圳市人工智能与机器人研究院，广东 深圳 518000
3 深圳大学土木与交通工程学院，广东 深圳 518000
4 深圳大学电子与信息工程学院，广东 深圳 518000
城市排水系统是城市公用设施的重要组成部分，排水管道的定期检查和维护对于地下管网的安全运行十分重要。漂流式胶囊机器人具有作业便捷、高效、低成本等特点，可满足地下管网大范围普查需求。然而，高效的作业方式带来了剧增的待处理数据，同时漂流式作业采集的视频数据包含振动、光照等多项干扰因素，传统数据处理方法无法适用，亟需开发新的智能病害识别方法。基于此，提出了一种基于改进残差注意力的病害识别方法。该方法以视频片段为输入，利用卷积神经网络对每一帧进行特征提取，然后将不同层沿特定维度融合后进行分类识别。实验结果表明，所提方法的识别准确率可达89.6%，优于未改进的残差网络，可有效提高漂流式胶囊机器人的识别精度和效率。
机器视觉 注意力机制 下水管道 病害识别 图像处理 激光与光电子学进展
2022, 59(18): 1815001
1 合肥工业大学 机械工程学院
2 安徽省数字化设计与制造重点实验室, 合肥 230009
为了研究Ag纳米线对单晶硅薄膜太阳能电池光吸收效率的影响, 设计了固定体积比例下具有三角形光栅和矩形光栅的单晶硅薄膜太阳能电池结构.在两种结构的Ag-Si交界处分别添加横向截面为圆形和矩形的Ag纳米线阵列, 利用有限时域差分法分别模拟计算了这两种结构的太阳能电池和对照组的吸收光谱.通过扫描优化得到两种光栅结构的最佳高度、纳米线横截面积以及分布密度, 并计算出最优条件下300~1 100 nm波段的光吸收效率.通过分析光吸收增强谱和电磁场强度分布图得出了含有纳米线模型在长波段的吸收增强机理.结果表明, 添加了Ag纳米线后的两种太阳能电池模型均比两种对照组模型具有更好的光捕获和吸收作用, 在矩形光栅模型中添加Ag纳米线后吸收效率的提升要比三角形光栅模型中更为明显.研究结果可为新型太阳能电池的结构参数设计提供参考.
光电子学 光吸收 有限时域差分法 Ag纳米线 硅薄膜太阳能电池 短路电流密度 Optoelectronics Light absorption Finite difference time-domain method Ag nanowire Silicon thin film solar cell Short circuit current density
1 中国矿业大学环境与测绘学院, 江苏 徐州 221116
2 国家测绘地理信息局卫星测绘应用中心, 北京 100048
针对目前遥感影像分类应用中常用的浅层机器学习算法无法满足当前海量遥感影像数据环境下分类精度的问题,提出了一种将全卷积神经网络应用于遥感影像分类的方法;为了减少影像特征图在池化过程中自身特征的丢失,增加池化层与反卷积层的融合;为了提高融合的可靠性,增加尺度变换层;为了获得更精细的边缘分类结果,考虑像素之间的空间相关性,采用均值漂移聚类分割获取像素的空间关系,通过统计聚类区域像素概率的和最大、方差最小的方法确定该区域对象的类别;选取典型地区的影像进行分类实验,并将所提出的分类方法与全卷积神经网络、支持向量机、人工神经网络方法进行对比。结果表明,所提出的分类方法的精度明显高于传统机器学习方法的精度。
遥感 影像分类 全卷积神经网络 高分辨率影像 均值漂移分割 反卷积融合 激光与光电子学进展
2018, 55(2): 022802
1 西安交通大学 电子物理与器件教育部重点实验室, 西安 710049
2 西北核技术研究所, 西安 710024
半导体断路开关的输出电压中的预脉冲现象, 严重影响了整个系统的输出脉冲前沿陡度和重复频率。针对半导体断路开关在反向截断过程中预脉冲产生的过程和机理进行了研究。利用Silvaco Atlas仿真软件对半导体断路开关正反向泵浦过程中载流子的迁移和电场的变化过程进行了详细考察, 发现预脉冲的产生是由双边截断过程中N-N+结截断所引起的脉冲前沿变缓现象, 其长短主要取决于P型轻掺杂区内的少子电子的迁移率, 而脉冲前沿的陡度则取决于双边截断过程中的PN结截断过程。同时, 对具有不同基区长度的器件, 对其在不同泵浦电流密度下的情况进行了模拟和对比, 发现器件基区越窄, 脉冲前沿越陡, 而预脉冲基本相等; 低电流密度条件下只发生N-N+结单边截断, 大电流密度条件下则发生双边截断, 而双边截断的延迟更长, 但脉冲前沿拐点更陡, 截断更快。
半导体断路开关 预脉冲 脉冲前沿 迁移率 双极漂移 双边截断 semiconductor opening switch pre-pulse rise time mobility bipolar drift bilateral interruption 强激光与粒子束
2018, 30(6): 065001
西北核技术研究所, 高功率微波技术重点实验室, 西安 710024
磁开关是磁脉冲压缩系统的关键部分，磁开关的磁芯性能参数直接影响到磁脉冲压缩系统的总体性能。针对磁脉冲压缩系统中磁开关磁芯应用特性，设计了回路振荡法对磁芯动态磁特性进行测量。通过测量磁开关工作电压和电流参数，计算磁芯的动态磁滞回线，确定饱和磁感应强度、矫顽力等动态参数。基于实验测量参数建立了包含动态磁滞回线的磁脉冲压缩电路模型，研究了磁开关动态特性对电压传递的影响。根据研究结果可得，在磁脉冲压缩系统设计中选择矫顽力较小的磁芯，可降低磁开关的能量损耗，从而保证系统具有较高的电压传递效率。
磁开关 动态磁滞回线 铁氧体 magnetic switch dynamic hysteresis loop ferrite 强激光与粒子束
2017, 29(10): 105001
Author Affiliations
Abstract
State Key Laboratory of Modern Optical Instrumentation, College of Optical Science and Engineering, Zhejiang University, Hangzhou 310027, China
Silicon-rich oxide films with controllable optical constants and properties are deposited by the reactive magnetron sputtering method on a Si target. The O/Si atomic ratio x of SiOx is tuned from 0.12 to 1.84 by adjusting the oxygen flow rate, which is found to be a more effective way to obtain SiOx films compared with changing the oxygen content [O2/(Ar+O2) ratio]. The optical properties of SiOx films can be tuned from semiconductor to dielectric as a function of ratio x. The structures and components are also investigated by an x ray photoelectron spectroscopy analysis of the Si 2p core levels, the results of which exhibit that the structures of SiOx can be thoroughly described by the random bonding model.
160.4670 Optical materials 310.6860 Thin films, optical properties 310.1860 Deposition and fabrication Chinese Optics Letters
2016, 14(5): 051603
西北核技术研究所, 高功率微波技术重点实验室, 西安 710024
基于雪崩管的脉冲源相对于基于气体开关和半导体断路(SOS)开关的脉冲源,输出脉冲幅度较低。为了进一步提高雪崩管脉冲源的输出幅度,进行功率合成是行之有效的方法,其关键在于脉冲源单元具有高稳定度和时基一致性。分析了触发脉冲对基于雪崩管的脉冲源的影响机理,指出脉冲抖动的影响因素：触发脉冲上升斜率、雪崩管器件导通电平方差、电路噪声。在实验中,通过提高触发脉冲幅度,增加上升斜率,脉冲源抖动和单元之间的时基一致性均优于20 ps。
雪崩管脉冲源 触发脉冲 上升斜率 高稳定度 时基一致性 pulse-generator based avalanche transistor trigger pulse slope high-stability time-coherence 强激光与粒子束
2016, 28(3): 035004
安徽师范大学 物理与电子信息学院, 芜湖 241000
为了减小噪声环境对量子隐形传态的影响,针对去相环境噪声,提出了一种基于免退纠缠态和量子错误避免代码技术的量子隐形传态抗噪方案。在该方案中,将免退纠缠态的四量子比特作为量子纠缠信道,被传输的量子信息编码到两个量子比特。结果表明,整个隐形传输过程不会受到去相环境噪声的影响,并且具有100％成功几率。该研究对量子通讯的发展是有帮助的。
量子光学 确定性隐形传输 免退纠缠态 量子错误避免编码 quantum optics deterministic teleportation disentanglementfree state quantum erroravoiding codes
安徽师范大学 物理与电子信息学院, 芜湖 241000
为了研究非线性对囚禁离子沿两个正交方向的振动模式之间的互相关函数的影响, 采用理论分析和数值计算相结合的方法, 对单个2维三能级囚禁离子与两个经典驻波激光相互作用的非线性双光子Jaynes-Cummings模型进行了严格求解, 并对囚禁离子沿两个正交方向的振动模式之间的互相关函数进行了数值分析。结果表明,当初始平均量子数较小时, 反关联效应随Lamb-Dicke参量的增大先是增强然后减弱, 但是关联效应却随Lamb-Dicke参量的增大一直增强。随着初始平均量子数的增大, 反关联效应会减弱直至消失;表征非线性效应的Lamb-Dicke参量和初始振动运动平均量子数对交叉关联有明显的影响。
量子光学 交叉关联函数 囚禁离子 非线性Jaynes-Cummings模型 quantum optics cross-correlated function trapped ion nonlinear Jaynes-Cummings model
