1 重庆理工大学智能光纤感知技术重庆市高校工程研究中心重庆市光纤传感与光电检测重点实验室，重庆 400054
2 眉山三苏祠博物馆，四川 眉山 620010
3 重庆自然博物馆，重庆 400711
为了实现相对湿度高灵敏、快速、准确的检测，本文提出了一种基于壳聚糖/聚乙烯醇/纳米碳粉复合物涂敷的光纤布拉格光栅湿度传感器。建立了传感器检测相对湿度的理论模型。实验研究了湿度敏感（简称湿敏）膜成分与厚度、温度及光辐射对传感器性能的影响。研究表明，当壳聚糖与聚乙烯醇中纳米碳粉掺杂的质量分数为10%、湿敏膜厚度为185 μm时，相对湿度在20%RH~90%RH（相对湿度单位）范围内传感器灵敏度达到57.7 pm/（%RH），响应时间为420 s，恢复时间为540 s。将传感器封装在黑色聚四氟乙烯毛细管内，且通过引入温度补偿光纤布拉格光栅（FBG-T）的方法对温度进行解耦后，在温度为5~65 ℃、光辐射波长为220~1200 nm、光辐射强度为50 mW/cm2时，传感器测量结果可免疫温度和光辐射的影响，测量结果准确性高、重复性好，且最大相对误差小于5.8%。
光纤布拉格光栅 湿度传感器 灵敏度 响应时间 准确度
1 东华大学 信息科学与技术学院，上海 201620
2 香港科技大学 先进显示与光电技术国家重点实验室，香港 999077
光驱动液晶显示（optically driving liquid crystal display，ODLCD）通过偏振光控制液晶分子的取向来实现显示功能，它已经被广泛应用在各种光电器件中。然而，由于ODLCD较大的擦写时间和响应时间，它在实际应用中仍然受到了一定的限制。本文在ODLCD的光取向层azo dye（SD1）中掺杂了氧化镍（NiO）纳米粒子，并探究了NiO纳米粒子对ODLCD的擦写时间和响应时间的影响。同时，利用扫描电镜、透射电镜和原子力显微镜研究了NiO在SD1取向层的分布和微观形貌。实验结果表明，随着NiO浓度增加，NiO在SD1薄膜的粒径逐渐变大。在不同质量比（1∶0到1∶0.1）的SD1-NiO中，质量比为1∶0.08的SD1-NiO制备的ODLCD具有最小为6.8 s的擦写时间。此外，对于传统的电驱动液晶显示（liquid crystal display，LCD）应用中，掺杂比为1∶0.02的SD1-NiO所制备的ODLCD的响应时间被降低5 ms。
光驱动液晶显示 光控取向 氧化镍 擦写时间 响应时间 optically driving liquid crystal display photo-alignment nickel oxide rewriting time response time
南京邮电大学 电子与光学工程学院、微电子学院, 南京 210023
为了得到热电式MEMS微波功率传感器的三维温度分布和时间常数,建立了传感器的三维等效电路模型。首先根据热-电参数的等效关系和传感器的结构建立等效电路模型。接着,对等效电路的单元模块进行理论分析。最后,根据建立的三维等效电路模型研究传感器的温度分布和响应时间。传感器的灵敏度为0.076 mV/mW @10 GHz,时间常数为56.24 μs。测试结果表明,传感器的灵敏度为0.06 mV/mW @10 GHz,时间常数为85 μs。所建立的三维等效电路模型不但可以得到微波功率传感器的响应时间,而且可以准确地得到热量在衬底的耗散情况。因此,本研究对热电式MEMS微波功率传感器设计具有一定的参考价值。
功率传感器 等效电路 温度分布 响应时间 MEMS MEMS power sensor equivalent circuit temperature distribution response time
1 南京邮电大学 自动化学院, 南京 210023
2 南京邮电大学 集成电路科学与工程学院, 南京 210023
室温下石墨烯具有较大的分子吸附比表面积、低噪声、高载流子迁移率等优异电学性能,是一种性能极佳的传感材料。与传统无机氧化物气体传感器相比,石墨烯气体传感器具有工作温度低、能耗小、恢复性高的优点。文章对两种石墨烯气体传感器的研究进展进行了综述。首先根据气体选择性不同,研究了NO2和NH3两种石墨烯气体传感器。然后对它们的灵敏度、气体响应灵敏度、响应时间等特性进行了分析对比。该项分析研究工作对气体传感器的实际应用与推广具有一定参考价值。
石墨烯 气体传感器 吸附能 响应时间 graphene gas sensor adsorption energy response time DFT DFT
1 微光夜视技术重点实验室，陕西 西安 710059
2 昆明物理研究所，云南 昆明 650223
时间分辨特性是GaAs光电阴极应用于泵浦探测等领域的一种极为重要的性能参量。采用矩阵差分求解光电子扩散模型的方式计算了光电子连续性方程和出射光电子流密度方程，发现影响GaAs光电阴极时间分辨特性的因素包括GaAs/GaAlAs后界面复合速率、GaAs电子扩散系数和GaAs激活层厚度，之后较为系统地研究了这三种物理因素对GaAs光电阴极时间分辨特性的影响。研究结果表明，GaAs电子扩散系数和GaAs/GaAlAs后界面复合速率与光电阴极的响应速率存在非线性正比关系，且随着两者的增大，GaAs光电阴极将出现饱和响应速率。激活层厚度对GaAs光电阴极响应时间的影响最大，通过激活层厚度的适当减薄可以将GaAs光电阴极的响应时间缩短至20 ps，可满足绝大多数光子、粒子探测的快响应需求。该研究为快响应GaAs光电阴极的实验和应用提供了必要的理论支撑。
响应时间 GaAs光电阴极 光电子扩散模型 response time GaAs photocathode photoelectron diffusion model 红外与激光工程
2022, 51(8): 20210761
强激光与粒子束
2022, 34(11): 114001
1 南昌理工学院航天航空学院, 南昌 330000
2 南昌市小型通航飞机维修工程技术研究中心, 南昌 330000
为提高发动机过渡态性能且提供限制保护, 通常采用min-max燃油选择策略, 该策略困难之处在于控制器增益的整定过程, 为此提出了基于粒子群优化(PSO)算法的控制器增益整定方法。min-max燃油选择控制器增益参数的整定过程被转化为一个数值优化问题, 优化的主要对象是过渡态控制器和限制保护控制器的增益参数。在该数值优化问题中, 目标函数被设计为加权过渡态响应时间和加权燃油消耗量的总和。仿真结果显示, 此方法不仅改善了过渡态性能, 而且能够提供限制保护, 证明了该方法的有效性以及优越性。此外, 进一步分析了目标函数中加权因子对发动机响应时间和燃油消耗量的影响, 并绘制了三者之间的平衡关系图, 在发动机设计时, 可据此作为参考依据来选择加权系数。
航空发动机 粒子群优化算法 燃油消耗量 过渡态响应时间 min-max选择策略 aeroengine Particle Swarm Optimization (PSO) fuel consumption transient response time min-max selection strategy
南京邮电大学 电子与光学工程学院、 微电子学院, 南京 210023
室温下石墨烯具有电子迁移率高、比表面积大、机械强度高、化学稳定性和热稳定性优异、导电性好等独特性能, 是当今最受关注的二维材料之一。与传统无机氧化物材料相比, 石墨烯气体传感器具有工作温度低、能耗小、恢复性高的优点。文章对两种石墨烯气体传感器的研究进展进行了综述。根据气体选择性不同, 将石墨烯气体传感器分为检测CO和CO2气体传感器。分别对其灵敏度、气体响应灵敏度和响应时间等特性进行分析对比。此研究对此类传感器的应用与推广具有一定的指导意义。
石墨烯 气体传感器 吸附能 响应时间 graphene gas sensor adsorption energy response time DFT DFT
