南京理工大学材料科学与工程学院/格莱特研究院，江苏 南京 210094
2023年诺贝尔化学奖颁发给了Moungi G. Bawendi、Louis E. Brus和Alexei I. Ekimov，以表彰其在量子点领域的开创性研究工作。虽然量子点为基础物理研究提供了理想的平台，但在应用方面还远未展现其天赋。其中，量子点独特的电子结构和可溶液加工特性，使其在低成本、高性能激光领域具有广阔的前景。经过20余年的研究，胶体量子点激光器取得了令人瞩目的进展，然而，目前的胶体量子点激光器仍未实现商业化，这说明人们对胶体量子点激光器基础物理的理解以及对关键制备技术的掌握仍有欠缺。基于此，笔者对胶体量子点激光器在近年来的工作进展进行了梳理，并提出了胶体量子点激光领域所面临的挑战，以及克服这些挑战的研究思路。最后，对胶体量子点激光器的未来前景和潜在应用进行了展望。
激光器 半导体激光器 胶体量子点 连续波激光 溶液激光 电泵浦激光
1 宿迁学院 材料工程系，宿迁 223800
2 南京理工大学 材料科学与工程学院，南京 210094
为克服在大批量合成无机钙钛矿量子点（CsPbBr3）时出现的材料光学性能下降的问题，提出了一种改进的室温溶液工艺，通过加入HBr促进前驱体的分散溶解，同时引入路易斯酸配体部分取代油胺，实现量子点表面的缺陷态有效钝化，合成出高质量的CsPbBr3量子点材料。实验测试结果表明，合成出的CsPbBr3量子点荧光发射峰位于517 nm处，发射峰半高宽仅有17 nm，荧光量子效率高达95%。利用制备出的绿光CsPbBr3量子点和商用红色荧光粉混合，和以GaN为基底的蓝光芯片组装成一个白光LED器件，该器件在20 mA的工作电流下获得流明效率达48.35 lm/W的白光。这种高效白光LED展示出无机钙钛矿量子点在通用照明、背光显示和光通信等领域中具有很大的应用潜力。
钙钛矿量子点 室温溶液法 批量合成 白光LED Perovskite quantum dots Solution-process at room temperature Mass synthesis WLED 光子学报
2023, 52(11): 1116002
1 黑龙江大学数学科学学院, 黑龙江 哈尔滨 150080
2 黑龙江大学密码与网络安全研究院, 黑龙江 哈尔滨 150080
3 黑龙江大学黑龙江省复杂系统与计算重点实验室, 黑龙江 哈尔滨 150080
量子保密求和是量子安全计算的基础, 目的是在保护参与者私有信息的前提下求出参与者秘密信息的和。提出一个基于 GHZ 类态的三方量子保密求和协议, 其中只有量子中心拥有全量子能力, 其余参与者只能对接收的量子态进行反射或测量。理论分析表明, 所提出的协议可以确保正确性, 即多个参与者最后可以成功计算他们秘密的和; 同时, 该协议还可以抵抗参与者攻击和外部攻击, 即无论是外部攻击者还是内部参与者都不能获得除自己的秘密与结果之外的任何信息。最后, 进一步讨论了如何将协议的参与者由三方拓展至多方。
量子通信 量子安全多方计算 量子保密求和 量子中心 GHZ 类态 quantum communication quantum secure multiparty computation quantum secure summation quantum center GHZ-like states
1 北京空间机电研究所，北京 100094
2 先进光学遥感技术北京市重点实验室，北京 100094
胶接是一种较为常用的支撑方式，经常被用于红外透镜和镜框之间的连接，因此研究胶粘剂在各种环境下的力学性能对提高红外光学遥感器的环境适应能力具有极其重要的价值。选择锗和钛合金、硅和殷钢作为两组研究对象，使用环氧胶进行胶接，通过拉伸和剪切测试试验研究其力学性能。首先，介绍了力学性能的测试方法和流程。之后，在仿真分析的基础上，在三种不同环境下对两组测试对象分别进行拉伸和剪切强度测试，试验数据离散性较小，可信度较高。最后，对试验数据进行总结，发现环氧胶拉伸强度是剪切强度的1.4倍，可满足不同材料间胶接固定，具有良好环境适应性。所得到测试数据可作为红外光学遥感器的设计依据使用，应用价值较高。
红外光学材料 胶粘剂 拉伸试验 剪切试验 infrared optical materials adhesive tensile test shear test 红外与激光工程
2022, 51(4): 20210295
长春工业大学电气与电子工程学院, 吉林 长春 130012
猪肉内部结构成分复杂, 各部位的成分相似, 分辨较为困难。 结合激光诱导击穿光谱技术, 通过光谱分析的方式提高分类精度。 以5种不同部位的长白山黑猪肉(里脊肉、 梅花肉、 后腿肉、 前腿肉、 五花肉)作为待测样品, 通过冷藏、 切片等预处理方法, 探究激光诱导击穿光谱技术鉴别猪肉脂肪与肌肉及其不同部位的可行性。 首先通过采集猪肉脂肪样品与肌肉样品的LIBS谱线信息发现, 猪肉中Mg, K, Fe, Cu, Ca和Na等元素较为丰富, 并在脂肪样品光谱中发现C—N键, 与肌肉样品LIBS谱线信息相比, 脂肪样品受其内部水分、 有机质成分影响致使其谱线信息背景和噪声信号干扰较大, 二者谱线信息存在一定差异, 说明LIBS可对脂肪组织与肌肉组织进行鉴别。 通过对目标元素Ca, Na, Mg, K和Al其LIBS特征谱线强度进行检测, 计算Mg/Ca, Al/Ca, Na/Ca和K/Ca比值, 发现与Al/Ca和Mg/Ca相比, Na/Ca和K/Ca各部位元素比值分布差异明显, 在此基础上, 根据Na/Ca和K/Ca比值, 计算猪肉各部位元素分布决策阈值[(1-α)=90%]。 发现与Al/Ca和Mg/Ca比值相比, Na/Ca和K/Ca更能明显的反应出各部位元素分布的不同。 其比值分布阈值基本可对猪肉各部位进行区分。 以前腿肉与后腿肉为例, 前腿肉Na/Ca和K/Ca比值分别分布在1.29~1.58和0.31~0.42, 后腿肉Na/Ca和K/Ca比值分别分布在0.98~1.18和0.15~0.23。 其元素比值分布无明显重叠。 最后, 为提高LIBS技术对猪肉不同组织分类的可靠性, 将光谱元素强度比值数据与主成分分析法相结合, 基本可以实现对猪肉各部位的分类, 说明元素特征谱线强度比值在对猪肉各部位分类时具有一定的预测精度。 该工作证明, 使用激光诱导击穿光谱技术对猪肉进行分类识别等定性分析时具有一定可行性, 有望适用于其他生物组织检测分析。
激光诱导击穿光谱 猪肉分类 元素强度比 主成分分析 Laser induced breakdown spectroscopy (LIBS) Classification of pork parts Element intensity ratio Principal component analysis
针对航空相机复杂的使用环境以及需在高速运动中进行高分辨率成像的特点,设计了一种大视场航空照相机光学系统。该系统光学结构采用双高斯准对称结构形式, 通过双成像模块光学拼接扩大视场角, 调整最后一片透镜实现内置调焦, 且通过控制地物反射镜的3种工作模式, 分别实现航空相机垂直照相、自动调焦及前向像移补偿功能, 避免了航拍过程中温度、气压、航高等环境条件变化时引起的图像质量大幅下降, 确保整个视场内成像质量不受影响。该光学系统设计实现了全视场无渐晕,全视场最大畸变＜0.5‰, 在91 lp/mm处MTF接近衍射极限, 物镜在全视场范围内成像质量一致。通过实验室及航拍试验验证, 该光学系统具有成像清晰、视场大、可靠性高、体积小、质量轻等优点, 满足了航空相机在比较复杂环境下清晰成像的要求。
航空相机 高分辨率 大视场 光学系统 自动调焦 自动像移补偿 aerocamera, high-resolution, large field of view,
多观测系统融合定位可以提高对目标位置的估计精确度，但如何提高信息融合效率目前没有得到较好的解决。针对此问题，提出一种基于多种群协同进化的分布式并行遗传算法。该算法将子观测系统转变为多个独立并行进化的子种群，通过设定离散适应度函数，使子种群收敛于一个最优值区域，通过个体的迁移操作为目标种群提供更多的测量信息进行融合，有效提高融合估计精确度。仿真结果表明，对比于集中式融合遗传算法和分布式并行Chan 融合算法，本文所提算法信息融合效果较好，定位精确度更高。
信息融合 目标定位 遗传算法 information fusion taget location Genetic Algorithm 太赫兹科学与电子信息学报
2016, 14(2): 195
华北电力大学 电子与通信工程系，河北 保定 071003
为了保持电光调制器(EOM)输入光偏振方向始终与其内部可传播模式偏振方向一致，使EOM获得良好的调制效果，提出了一种基于比例-积分-微分(PID)算法的EOM自适应偏振控制方法，理论分析并实验验证了该方法的可行性。实验结果表明，基于该方法设计的控制系统不仅能实时监测EOM输出光功率，而且能保持其输出光功率最大；与激光器和EOM输入端直接用保偏光纤连接时相比，PID偏振控制下EOM输出平均功率提高了3.08 dB，PD输出电压标准差由0.121 4降至1.237 5×10-4，稳定控制状态下偏振态矫正时间在ms量级。
电光调制器(EOM) 偏振态 自适应控制 electro-optic modulator(EOM) state of polarization PID PID adaptive control
华北电力大学 电子与通信工程系, 河北 保定 071003
提出了一种基于瑞利散射的多频相干光时域反射温度测量方法,采用相位调制产生多频探测光,可有效地提高传感光纤的受激布里渊散射阈值,降低系统中的相干瑞利噪声,提高系统信噪比;当按光源频率和相位调制器调制频率的变化量之比等于二频率之比对二者进行同时调节时,可实现光纤温度的高精度分布式测量.理论研究了多频相干光时域反射计的传感机理,利用MATLAB仿真比较了采用单频和多频光源时传感系统的性能.结果表明,在系统信噪比为5dB和扫频范围为3GHz时,系统可达到空间分辨率为1m、最大测量误差为0.005℃的性能指标.
分布式光纤传感 多频光源 温度 相干光时域反射 distributed optical fiber sensing multi-frequency light source temperature COTDR
华北电力大学 电子与通信工程系, 河北 保定 071003
从光脉冲在光纤中传输演变所满足的基本方程出发, 深入研究了超高斯光脉冲在普通单模光纤中的传输特性, 理论分析了影响最窄脉冲宽度位置的不同因素, 仿真得到了最窄脉冲宽度位置与初始脉冲宽度、二阶群速度色散系数所符合的近似分布函数。仿真结果表明, 无初始啁啾超高斯脉冲入射单模光纤后脉冲波形将不再保持单峰结构, 而是经历一个从近平顶到多峰再到单峰的演变过程; 脉冲宽度在色散的作用下将经历一个先窄化后变宽的过程。最窄脉冲宽度位置的研究对于实际光通信和光传感中色散补偿位置的确定具有一定的指导意义。
光纤色散 超高斯脉冲 单模光纤 脉冲宽度 二阶群速度色散 fiber dispersion super-Gaussian pulse single-mode fiber pulse width second-order group velocity dispersion
