摘要:钙钛矿材料因其独特的光学和电学特性,例如高载流子迁移率、高光致发光效率、高消光系数、带隙可调等,而成为光电子领域研究的热门。然而,大多数钙钛矿材料都包含铅元素,铅的毒性问题在一定程度上阻碍了钙钛矿光电子器件的大规模产业化应用。为了突破这一限制,可以用毒性较小的化学元素,例如锡、铋、锑等,来代替钙钛矿中的铅元素。本文综述了一些有代表性的无铅钙钛矿材料的特性及它们在太阳电池、光电探测器、发光二极管等光电子器件中的应用研究进展,并对此方向未来的发展做出了展望。

摘要:高工作温度碲镉汞红外探测器作为最近来发展起来的新型探测器,在保证性能不变的基础上,实现了尺寸小、重量轻、功耗低等功能,成为军事侦察、无人机、无人平台的重要探测器件。本文阐述了高工作温度碲镉汞红外探测器的基本原理,重点介绍了碲镉汞P on N红外探测器的器件结构设计,并且对美国Raytheon、法国Sofradir、德国AIM、美国Teledyne、美国DRS等公司的研究进展进行了综述性介绍。

摘要:针对红外焦平面探测器在新型飞秒激光加工方式上的焦点精确控制需求,建立一套合理高效的飞秒激光快速响应测高随动控制系统,在保证飞秒激光稳定测高、精准控制的基础之上,对其中两个关键点进行深入研究。利用测高仪测量与中值滤波法对测量数据进行优化拟合,降低了曲线失真的程度；通过控制器位置触发方式与PI控制算法优化了压电陶瓷(PZT)的随动精度。实验结果表明,此系统能够获得良好的效果:针对不同尺寸晶圆,可以获得当以800mm/s速度加工时,整体随动方差为06μm,最大误差为11μm；当以速度1000mm/s加工时,整体随动方差为09μm,最大误差为14μm。本方法可以极大地提高飞秒激光高速加工时的焦点控制精度,从而保证红外焦平面探测器划片边缘质量,增加产品良率,降低成本。

摘要:使用脉冲光纤激光器对铝合金轮胎模具表面污染物的清除有助于提高轮胎生产的质量,延长轮胎的使用寿命。研究不同能量密度和扫描速度下激光清洗的效果,通过扫描电镜观察每次清洗后材料的表面形貌,使用SHR112便携式粗糙度仪测量每次清洗后试件的表面粗糙度,得到最优参数,通过能谱仪分析最优参数下实验前后材料表面元素变化情况。实验表明,在激光功率为25W,激光重复频率为50kHz,激光能量密度为255J/cm2,扫描速度为120cm/s时,可完全清除污渍,最终材料表面粗糙度约为317μm,符合行业标准。清洗过后试件表面O、S含量降低,Al含量升高。该实验的完成有效合理地对铝合金表面进行了清洗。

摘要:在汽车零件的在线装配过程中,为了减小由理论数模与实际位置之间的偏差导致的装配误差,设计了改进型B样条分层插值算法。首先,根据点云重建曲面的曲率分布对初始数据进行分层,然后再通过三次B样条插值算法获得实际零件点云与数模点云的偏差分布,最后由绝对距离偏差值推导得到路径补偿归一化系数,从而实现对汽车零件自动检测的扫描路径优化。仿真对包含直角、棱边及孔洞特征的零件进行分析,结果显示点云去噪效果良好,重建曲面形貌符合实体零件特征。实验对比了直接重建与采用三次B样条分层插值算法优化后的重建效果,通过对300个测试点的数据统计,三个坐标轴方向的位置优化前后平均误差分别为3345mm和0599mm。可见,优化后位置预测精度得到了较好的提升,为提高扫描路径精度奠定了基础。

摘要:激光等离子体推进是未来航空航天领域极具应用前景的前沿技术之一,而激光等离子体的形态演化成为激光等离子体冲击波推进的必要条件。本文基于激光等离子体形成的基本理论,模拟了激光碳等离子体的形态参数。之后利用波长为1064μm、脉宽约10ns的Nd∶YAG激光器等设备研究了不同激光功率密度下碳等离子体的形态参数,测量数据证实了理论结果。此外,由彩色数字摄像机拍摄的图像表明,当激光器的工作电压从700 V上升到1100 V时,观察到激光碳等离子体从发育不全到充分发育,再到发育过度的演化过程。因此,激光碳等离子体充分发育的条件是:激光器的工作电压调节到850 V,平均输出能量达1571mJ,功率密度为445×109W/cm2。因等离子体的发育程度关系到激光等离子体冲击波的传播及作用,其研究成为激光等离子体冲击波推进的重要环节。

摘要:飞机发动机唇口表面结冰将会严重影响飞行安全,研究表明具有微纳结构的表面能有效提升其抑冰性能。文中以Ti6Al4V(TC4)为基底材料,采用纳秒脉冲激光制备TC4微结构,利用扫描电子显微镜(SEM)、接触角测量仪和冷台实验装置对样品表面的微观形貌、化学元素组成、润湿性和抑冰性能进行表征。结果表明:其他激光参数一定的情况下,扫描间距为80μm的样品表面的分形维数最高,其值为1683,表现出优异的抑冰效果。接触角和分形维数大的表面结冰时间延迟。

摘要:随着我国轨道交通的快速发展,其维护工作日益繁重,传统检测手段及技术难以满足现有的需求,轨道检测的快速化及智能化迫在眉睫。为了弥补这些检测方法的不足,本文基于非接触式激光三角测距原理,自主研发了一套高速线激光测量系统。首先是通过改进的灰度权重模型法提取激光中心线,可以得到更加精确的轨道扣件高度信息；其次使用Phone光照模型对点云数据渲染,可以直观显示采集对象的高低起伏情况；最后利用K均值聚类法进行扣件病害类别识别。检测结果为:扣件缺失与扣件异物检测成功率分别为98、100。尤其使用改进的灰度权重模型法,精确的提取激光中心线,得到高精度的三维纹理信息,具有很高的推广应用价值。

摘要:将部分相干径向偏振涡旋光束的轨道角动量应用于焦场目标探测,根据部分相干及RichardsWolf矢量衍射积分理论,推导了光束焦场目标平面处的光场分布,讨论了焦平面处的轨道角动量密度分布特性,分析了入射光束的相干长度和聚焦透镜的数值孔径对纵向分量轨道角动量密度分布和轨道角动量的影响。结果表明,随着相干长度的增大,轨道角动量和轨道角动量密度迅速变大,当增大至05cm后,轨道角动量和轨道角动量密度的变化趋于平缓,此后,相干长度的变化不再影响轨道角动量和轨道角动量密度分布。随着数值孔径的增大,轨道角动量和轨道角动量密度始终表现出增长的变化趋势,并且,变化程度在数值孔径大于07后越来越大。

摘要:介绍了基于中红外吸收光谱的高温条件下SO2和SO3同步测量技术。在该测量实验系统中,SO3由SO2与O2在钒基催化剂作用下高温反应得到,并且在SO2催化氧化过程中同步测量SO2和SO3的浓度,进而计算得到了该催化氧化反应的转化率随温度(550～1000K)和压力(3～20 kPa)的变化关系。通过对SO2和SO3高温吸收光谱模型的修正,将测量的混合气体的耦合光谱成功解耦,分别得到SO2和SO3各自的吸收光谱和气体浓度。同时,在实验系统中还设计有冷却分离装置,将反应后的高温SO3气体冷却吸收后测量剩余SO2浓度,并对比验证同步测量得到的SO2浓度的准确性。实验发现,当温度低于590K时,无SO3生成,但SO2在催化剂表面有明显的吸附效应,且吸附率随压力上升而增大。当加热温度高于590K时开始观测到SO3生成,且反应转化率随温度升高先逐渐增大至92(800K),后随温度升高逐渐减小至3以下(1000K)。在每个测量温度下,反应转化率随压力升高呈对数增长趋势。

摘要:激光自混合干涉在高精度测量领域发挥着越来越重要的作用,微位移测量已应用于大型土木结构、航空航天、健康监测等。传统测量以调幅信号为主,但随着噪声加强,测量误差越来越大,甚至难以测量。为此,采用马赫-曾德尔干涉仪,实现了调幅/调频信号转换。针对大噪声环境下的调频信号,利用多次希尔伯特变换进行相位解卷,实现了原始信号的重构。数值仿真结果证明了该方法的有效性,在10dB白噪声环境中,系统的信噪比为100614dB,估计误差为00614dB。实验结果表明,微位移重构的误差在100nm以内,且调频信号的信噪比远高于调幅信号。该方法适用于超精密测量,且在大噪声环境下仍具有较高的信噪比。

摘要:采用非线性偏振旋转锁模技术,在线形腔光纤激光器获得双波长可切换方波类噪声锁模。通过调节腔参数,激光器在波长1530nm和1563nm处分别获得可切换单波长方波类噪声锁模,最大脉冲宽度分别为12ns和26ns,腔内最大的脉冲能量分别可达147nJ和456nJ。此外激光器还可在这两波长处实现双波长类噪声锁模,锁模脉冲呈阶梯形,最大脉宽为5ns,阶梯形脉冲的产生主要源于不同中心波长处的方波脉冲叠加。实验结果有助于进一步理解线形腔光纤激光器中方波类噪声的产生机理和特性,并为多波长高能量光源的设计提供参考。

摘要:针对因高压流体进气压力及流量变化造成制冷器运行不稳定的问题,基于热平衡方程法,建立制冷器内换热器及自调机构的理论模型,分析不同高压流体进气压力及流量对自调型J-T制冷器运行性能的影响规律。结果表明:节流前高压流体的总压降及节流后低压流体的干度随进气压力增加而减小,随流量增加而增大；随着进气压力及流量变化,制冷器制冷量存在峰值；当高压流体进气压力增加或流量减小,制冷器冷段区域范围逐渐减小；当换热器结构一定,随着进口压力及流量改变,阀针插入深度及其锥角具有最优值。对于本文研究的制冷器结构,当质量流量小于01 g/s时,可忽略高压流体入口压力变化(20～30 MPa)对阀针插入深度范围的影响。

摘要:采用主动式红外热成像检测材料缺陷,在控制外界环境影响因素的前提下,实验研究并分析了热激励时间和探测距离两个检测因素的影响。同步采集得到最佳参数下玻璃钢平底孔试块的红外热图像序列。主动式红外无损检测通常获得包含数百帧图的红外序列,为了获取反映整个图像序列的主要信息,采用了主成分分析算法(principal component analysis,PCA)对图像序列进行处理。首次探究了融合区间对PCA算法处理结果的影响,提出了可依据温差峰值下降的百分数来选择融合区间,并对处理结果进行了主客观的对比评价分析。研究结果表明当温差峰值下降到80时,选择大于该值对应的序列图像帧数作为融合区间时,PCA处理的效果最佳。最后探讨了PCA处理中减少红外镜头反光等影响因素的策略。

摘要:针对高级驾驶辅助系统(ADAS)要求的驾驶安全与现有的汽车传感器套件无法充分检测汽车或行人的矛盾,研究红外热成像技术在ADAS系统中的应用。首先讨论了在典型的汽车传感器套件中添加红外热像仪的必要性,然后对图像进行预处理,同时结合深度学习下的目标检测YOLOv5算法进行模型训练,最后用实验数据证明该算法能在复杂的驾驶环境中可以更好地检测和分类交通目标,从而帮助ADAS系统实现兼顾精度与实时性的目标检测。

摘要:Si基CdTe中ZnTe缓冲层的生长影响着材料表面粗糙度和半峰宽。本文为了验证分子束外延Si基CdTe中采用迁移增强外延(MEE)技术生长的ZnTe缓冲层的生长参数对复合衬底材料表面粗糙度和半峰宽的影响,对涉及到的MEE生长过程中的主要参数包括:Zn与Te数值比、MEE生长温度、Zn与Te束流强度值进行研究,设计了三组实验,并使用高分辨X光衍射仪、白光干涉仪和红外傅里叶光谱仪测试外延薄膜生长结果,总结MEE生长参数对复合衬底材料质量影响,通过实验得到最优的外延工艺条件,提高材料质量。

摘要:针对碲锌镉(CdZnTe)晶体中二次相缺陷问题,Cd源控制生长技术是更为有效的缺陷抑制技术。本文结合模拟仿真与实际测温调温,对比了VB法以及VGF法下Cd源处温度的可控性。在实现Cd源处温度控制基础上研究了不同Cd源处温度控制条件对晶体二次相缺陷尺寸及分布的影响。VB法中,Cd源处控制温度快速下降,晶体尾端出现三角形Te夹杂缺陷。VGF法中,在Cd源控制温度达到820～790℃范围内时,虽然晶体头部中心部分二次相缺陷问题改善效果一般,但晶体边缘及尾部二次相缺陷问题能够得到了极大改善。

摘要:为了增强光纤传感网络对相近扰动信号的识别能力,提高目标分类精度,提出了一种改进的粒子群优化-支持向量机(PSO SVM)算法。该算法在分析回波信号谱形特征的基础上,设计了三个用于描述信号特征的判断指标。将主波信号能量、主波脉宽及波形变化率作为数据预处理的特征参量,改进了传统的数据分类模型。实验模拟了实际应用中的三种典型干扰形式,以机械、人工以及坠落物对测试区域地面进行冲击测试,并对比了不同距离和不同强度情况下的响应效果。结果显示,6种不同情况对应的谱形特征有3种,相同作用机制的谱形相似度很高。特征参量的响应值随着测试距离的增大而减小,随着冲击强度的增大而增强。对相同测试数据进行扰动信号分析,传统SVM算法平均识别概率为693,而该算法平均识别概率为901。可见,该算法在提高光纤传感网络扰动信号分类能力方面具有一定的优势。

摘要:设计了一种由两个萨格纳克干涉仪(SI)级联组成的光纤温度传感器,并用实验证明了传感器在游标效应下的温度灵敏度放大特性。该传感器由两段不同长度的熊猫保偏光纤构成两个SI,然后两个SI旋转一个角度级联在一起组成一个温度传感装置,其中SI1用着温度传感,SI2用着参考。由于两个SI具有相近的自由光谱范围,级联时它们干涉谱叠加形成一个自由光谱范围很大的低频包络线。利用包络线漂移来考察温度变化,能够获得放大的灵敏度。实验结果显示级联后传感器的温度灵敏度为1103nm/℃,而单个SI1单独测量温度的灵敏度为-101nm/℃。因此利用游标效应后,灵敏度增加了109倍,而且实验测量结果与理论计算结果基本吻合。

摘要:未来海战中,传统武器很难有效杀伤无人机蜂群目标,严重影响水面舰艇安全,舰载激光武器的加入可以较好地与传统武器进行互补,填补防空漏洞。研究其对于典型无人机蜂群目标的射表,将极大提升舰艇防空整体作战能力。本文针对“郊狼”无人机蜂群目标,以七个模块搭建了舰载激光武器毁伤无人机模型,计算了舰载激光武器在不同能见度、高度、功率、毁伤阈值情况下的概率毁伤距离,验证了舰载激光武器的毁伤能力,为舰载激光武器演示论证工作提供了理论支撑。

摘要:介绍了一款大间距双波段短波线列红外探测器用读出电路的设计详情,电路采用CTIA输入方式,模拟通道采用11级TDI进行信号的时间延迟累加平均。文章主要介绍了电路输入级、列级信号处理电路的设计及仿真分析,给出了全电路的整体仿真结果,并在文章最后介绍了电路实际测试结果。

摘要:为充分发挥单木分割算法的应用潜力,实现单木位置的精准定位和树冠的精确划分,利用无人机载激光雷达点云数据,根据优势树种和林分密度差异选取四块人工林样地,使用单木探测率P、探测准确率R和总体精度F评价分水岭分割算法、特征点决策树算法和邻域增长算法以及点云聚类分割算法的分割精度,通过改变栅格分辨率及点云密度,进行单木分割效果的敏感性分析。结果表明:1)四种算法分割结果较好,总体F值达到089,R值总体为085,P值总体为094。林分稀疏的样地比林分密集样地分割精度更高,分水岭算法分割单木精确性和适应性最好；2)选择合适的CHM分辨率有助于提高单木分割精度,栅格分辨率为03m×03m时基于CHM分割算法分割结果均为最好；3)随着点云密度的降低,点云聚类分割算法分割精度降低。当点云密度为 100(65 pts·m-2),F值为 077,点云密度为 10(65 pts·m-2),F值为 058,F值降低019。

摘要:通过三维激光扫描仪获取的点云数据具有密度大、精度高等特点。本文针对贪婪投影三角化算法在对采集的大量点云数据进行三维重建时耗时长,重构的模型表面不够光滑,存在细小孔洞的问题,提出一种改进的点云三维重建算法。该方法首先用体像素网格滤波算法对点云进行下采样；然后使用移动最小二乘算法对输入的点云进行平滑及重采样,并且使用八叉树来代替KD树进行近邻域搜索；最后使用基于移动最小二乘算法的点云法线估计的贪婪投影三角化算法对点云进行重建。经过实验验证,该方法可以缩短重建时间,减少孔洞,并构建出平滑、点云拓扑结构更为准确的模型。

摘要:针对夜间伪装过程中目标与背景颜色难以融合的问题,开展了基于pix2pix网络进行场景重建技术的研究,利用该网络强大的学习能力,学习不同温度下特定的颜色分布和背景纹理特征并预测颜色信息,实现红外图像与彩色图像之间的转换,在pix2pix框架下生成逼真的实景图案。无论在数学上还是实验上,相较现有的夜间场景重建技术,生成的场景图案与真实背景相似度明显提高,解决了夜间能见度不足情况下迷彩伪装的设计难题。

摘要:为降低复杂纹理与结构光叠加对立体匹配算法视差结果的影响,提出一种针对纹理与空间编码结构光叠加情况下的立体视觉改进算法。通过4种空间编码结构光与三种立体匹配算法(BM、SGBM、NCC)对单一平面与电木压模工件进行视差重建,发现叠加会导致双目立体视觉无法计算出真实视差。本文通过对比引入结构光前后两次拍照视差,在纹理复杂区域内用加入结构光之前视差替换加入结构光后坏点视差,实现对纹理与结构光叠加处视差优选,从而提高视差重建完整性。实验对比发现,在四种不同性能结构光下改进前后的三维重建结果可以验证算法有效性,算法提升了平面区域深度检测精度的1%,优化了工件视差重建,达到了提高三维重建完整性的目的。