Abstract:

第三代半导体可用于制作耐高温、耐高压、耐大电流的高频大功率器件和各种复杂的微光学元件,在微电子和光电子领域具有重要的应用价值,然而第三代半导体产业还存在着加工效率低、加工产品的精度差等问题。飞秒激光具有超短脉冲、超高峰值功率和超宽频谱等特性,可以实现超精细、空间三维加工,科学家们已经将超快激光加工用于制备新型微纳结构功能材料。文章主要介绍了飞秒激光对于第三代半导体材料的表面减材制造,分析了第三代半导体发生烧蚀的机理以及加工方法、激光参数对于加工质量影响。介绍了飞秒激光加工第三代半导体材料在光电子领域的应用,最后,讨论了飞秒激光加工技术对于第三代半导体表面各种结构加工面临的挑战和困难。

Abstract:

报道了一台利用LD侧面泵浦Nd∶YAG模块,声光调Q和LBO晶体腔内倍频的窄线宽高重频绿光激光器。通过在谐振腔内插入一片15mm厚的双折射滤光片和对1064nm的1/4波片,将532nm脉冲激光的线宽压缩至10 pm量级。对倍频腔内小角度入射的双折射滤光片的线宽压缩原理进行了分析。在LD泵浦光功率约347W,脉冲重复频率为10kHz时,获得中心波长53223nm,线宽为115 pm,平均功率为356W的激光输出,脉宽约52ns。实验结果表明,单片双折射滤光片在含有非线性过程的谐振腔内使用时有着比理论上强得多的线宽压缩能力。

Abstract:

本文设计并搭建了915nm泵浦的高功率光纤振荡器,并对其受激拉曼散射效应(SRS)及其抑制开展了相关研究。首先,仿真分析了泵浦方式和光纤长度对SRS的影响,其次,利用20/400掺镱光纤(YDF)作为增益介质搭建2 kW级光纤振荡器,测试了不同泵浦方式、有源光纤长度下光纤激光器输出功率及光谱。实验结果显示,采用反向泵浦的方式及剪短光纤长度的方法均可有效抑制SRS。此外,实验发现对于采用反向泵浦方式的光纤振荡器,其高反光栅(HR)腔外光纤端面的切割角度会严重影响SRS抑制比。实验中,通过将高反光栅腔外端面斜切8°,SRS抑制比可提升25dB以上。最终,在使用41m掺镱光纤情况下,实现了2100W近单模连续激光输出,SRS抑制比大于35dB。

Abstract:

随着三维激光扫描技术的发展,建筑物点云数据的压缩处理成为了提高数据存储和传输效率的关键。本文提出了一种有效的压缩算法。该方法首先通过统计滤波和八叉树下采样技术对原始点云进行预处理,以去除噪声并降低数据密度。随后,通过提取点云数据中的边缘点来保留建筑物的关键特征,而对于非边缘点则采用法线微分分割技术进一步降低冗余信息。最后,将边缘点和经过法线微分分割后的点合并,形成压缩后的点云数据。实验结果显示,与传统压缩方法相比,所提出的方法在保持较低压缩比的同时,能够有效提高重建点云的质量,这通过计算压缩点云与原始点云之间的均方根误差(RMSE)、Hausdorff距离以及峰值信噪比(PSNR)得到了验证。该方法可以较好地对建筑物点云数据进行压缩。

Abstract:

针对大规模3D场景重建中激光点云数据难以捕捉高频几何细节及重建性能受限的问题,本文提出一种新型频谱优化隐式表示方法(Spectral Optimization Implicit Representation,SOIR)。SOIR通过频谱调节特征映射(Spectral Tuning Feature Mapping,STFM)对输入点云进行频率扩展,并结合原始几何特征,使神经网络能够学习多尺度几何特性。然后,提出解析频谱神经网络(Analytic Spectrum Neural Networks,ASNN),通过正弦函数周期性特性增强输入数据的频谱表达,并结合多头注意力机制捕捉全局相关性。Eikonal正则化约束符号距离函数(SDF)的梯度一致性,保证几何表面连续和平滑,从而实现精确建模和表达。实验表明,SOIR在MaiCity和NewerCollege数据集上的完整率、准确率等指标上均取得显著提升,特别是在Fscore上分别达到999和934,验证了其在高频几何细节捕捉和复杂场景重建中的有效性。

Abstract:

在飞秒激光成丝过程中,线性聚焦和非线性聚焦共同决定了光丝的动态演化特性。本文通过采用分步傅里叶算法数值求解了飞秒激光光场演化及其与介质相互作用过程中产生的等离子体密度演化的偏微分方程,研究了飞秒激光在一标准大气压纯氮气介质中的传输演化过程,证实了成丝条件下线性聚焦与非线性聚焦的竞争特性。研究结果表明在紧聚焦条件下,线性聚焦占主导地位,光丝形成主要来源于线性聚焦和等离子体散焦效应的动态平衡过程；随着透镜焦距的增加,非线性聚焦效应逐渐增强；当外部聚焦条件消失时,光丝形成的物理机制最终演化成为非线性聚焦和等离子体散焦效应的动态平衡过程。

Abstract:

微下击暴流常引发强烈低空风切变天气,对航空安全构成威胁。为了研究155μm激光雷达对微下击暴流的探测效果,利用激光雷达混合扫描模式数据,结合自动观测系统气象要素数据,对2022年6月20日影响银川机场的微下击暴流过程进行分析。结果表明,激光雷达探测到的微下击暴流结构清晰,表现为直径约1000m的强下沉气流核心,垂直速度达到8m/s,微下击暴流接地后在机场跑道上形成直径约2000m的辐散区,出流速度达到16m/s。利用155μm激光雷达对微下击暴流及其伴随的低空风切变进行监测和预警,具有一定的辅助作用。

Abstract:

本文针对传统双模式红外读出电路成像时难以适应光电流的宽范围变化,动态范围受限、测距精度低和功耗高等问题,提出了一种可自适应调节的双模式读出电路。该电路通过像素内比较器检测光信号强度,实现增益模式的自适应切换,动态调整电容反馈跨阻放大器转换增益及列级电路工作模式。结合开关电容相关双采样和相关多采样技术,显著提升了系统的动态范围、噪声性能并优化了功耗。在低增益模式下,满阱容量提升至397 Me-,等效噪声电子数为5119 e-,动态范围达9779dB；在高增益模式下,等效噪声电子数低至2334 e-,动态范围达84dB。主动模式下,采用斜坡采样电路结合预启动与相关双采样技术提升光子飞行时间的测量精度,在200ns(30m)范围内实现22ns(33cm)的测距精度。

Abstract:

回热器是斯特林制冷机的核心组成部分,回热器性能的优劣对制冷机的制冷性能有着至关重要的作用。回热器性能主要受制于填充方式、回热器尺寸及运行参数,合理的参数可以有效降低回热器损失,提高制冷机性能及稳定性。本文基于Sage软件,对旋转式斯特林制冷机的回热器的尺寸、填充方式及运行参数进行仿真,并与实验结果进行对比,结果表明,制冷量最小误差低至3；给出了各种工况下的回热器可用能损失,并指出适当增加回热器直径、降低丝网的丝径能提高制冷机制冷性能。

Abstract:

本文通过小尺寸低噪声读出电路设计研究、小间距锑化铟焦平面台面阵列制备、读出电路二次加工和倒装互连等关键工艺技术研究,制备了10μm像元中心间距,1280×1024阵列规格的锑化铟红外焦平面探测器组件,并对制备的探测器组件进行了性能测试,组件NETD达到211mK,有效像元率达到9985,响应率非均匀性达到331,并耦合光学系统,实现了演示成像。

Abstract:

缩醛烘干胶粘合剂具有良好的力学性能,因此常被用于红外探测器组件封装的芯片粘接工艺。研究了固化温度、固化时间、真空和非真空固化方式、粘接面表面处理、粘接面积等对缩醛胶粘接强度的影响。拉伸剪切实验结果表明在固化温度低于80℃的条件下,缩醛胶的拉伸强度随固化温度的升高、固化时间的增加而逐渐增大；抽真空固化更有利于缩醛胶溶剂的去除,试样的粘接强度可提高五倍左右；打磨处理粘接面使其表面粗糙度增加,使缩醛胶对粘接面的浸润性增加,试样的粘接强度可提高两倍左右；固化工艺一致的情况下,试样的粘接强度随粘接面积的增大而逐渐减小。因此可通过增加固化时间、提高固化温度、增加表面粗糙度、真空固化等方式来提高红外探测器组件封装芯片粘接用缩醛胶的粘接可靠性。

Abstract:

在温室气体中,氧化亚氮(N2O)和二氧化碳(CO2)的红外吸收光谱存在交叉重叠现象,这使得非色散红外(NDIR)监测系统在测量N2O和CO2混合气体时面临较大挑战。为解决此难题,本文设计了一种多通道NDIR气体监测系统。该系统由红外光源、气室、多通道探测器和主控电路四部分组成。基于NDIR技术原理可以实现单一气体的监测。通过运用偏最小二乘算法建立浓度反演模型,有效消除了N2O和CO2混合气体间的交叉干扰影响。实验结果表明:该系统可实现对0～200ppm的N2O和0～20的CO2混合气体进行精准监测。单一气体监测时,满量程误差控制在±03以内；混合气体监测时,满量程误差控制在±15以内。该系统具备抗交叉干扰能力强、精度高、稳定性良好等优势,能够满足实际场景中的测试需求。

Abstract:

现有基于红外图像的绝缘子发热缺陷识别方法,存在目标区域提取精度有限、温度提取受环境因素影响较大等问题。为此,本文提出一种复合绝缘子过热识别新方法:首先改进单阶段绝缘子实例分割算法You Only Look At CoefficienTs(YOLACT),引入嵌有Efficient Local Attention(ELA)机制的 MobileNetV2 作主干网络提升检测速度,融合特征金字塔网络(Feature Pyramid Network,FPN)各层特征图并加入聚焦纯卷积特征提取模块提高特征图质量；然后使用改进算法识别红外图像中复合绝缘子外轮廓,定位其棒芯位置；最后依据红外图像热矩阵获取棒芯温度矩阵,对比温度变化判断是否异常。实际生产环境中,本文方法整体准确率达到975,算法总耗时125ms；改进实例分割算法平均交互比(mIOU)为 9297,平均像素准确率(mPA)为9615,每秒帧数(FPS)为19。结果显示,此方法分割定位效果好,能滤除多数环境因素导致的温度识别误差,为绝缘子温度异常识别提供新方案。

Abstract:

针对图像边缘容易丢失,融合结果过于平滑,清晰度和对比度较低等问题,提出了一种多尺度各向异性扩散的图像融合算法(MAD),引入了引导滤波能够更好地对可见光图像进行增强；设计了一种自适应的融合规则,能够有效地减少融合结果的冗余信息并避免过曝光现象；实验中分析了不同分解尺度下融合图像的视觉效果以及客观指标的值,发现融合图像的质量随着分解尺度的增加而增强,但复杂度也会随之提升；最后将所提算法在TNO数据集和RoadScene数据集上与MSVD、DTWCT、LP、NSCT四种传统融合算法进行对比。实验结果表明:在TNO数据集中,所提算法MAD的EN、SD和SCD三种指标上取得最优,相较于次优分别提高了328、189、046；在RoadScene数据集中的EN、MI和SCD三种指标上取得最优,相较于次优分别提高了178、178、078。结合融合图像的视觉效果分析,所提算法MAD对图像融合质量有了较大提升,相比于传统的多尺度变换方法性能有所提高,融合图像目标清晰且细节信息丰富。

Abstract:

粒径分布、孔隙率、孔径分布是碳气凝胶的三个主要特性参数。选取9种碳气凝胶样品进行微观形貌、粒径分布以及孔隙率参数进行表征测试,获得9种碳气凝胶的粒径分布、孔隙率和孔径分布特性参数。对9种碳气凝胶样品在烟箱中开展红外干扰性能测试,分析碳气凝胶的粒径分布、孔隙率、孔径分布三种特性参数对1～3μm、3～5μm、8～14μm红外波段干扰性能的影响。结果表明:碳气凝胶粒径越小红外透过率越低,悬浮稳定性越好；孔隙率较小时,碳气凝胶对1～3μm红外干扰性能更好；增大碳气凝胶孔径有利于提高其悬浮稳定性和红外干扰性能；粒径分布特性参数对红外干扰性能影响最大。实验结果对提升碳气凝胶红外干扰性能进行微观结构设计具有指导意义。

Abstract:

本文研究了50mm导引头的结构设计和装调工艺。利用CERO进行结构设计,提出了导引头的焦距调节方式和光机装调方法。提出了导引头结构优化方法并对关重件进行拓扑优化,根据实际工况进行模型重构并对比优化结果。通过整体冲击振动仿真,验证拓扑优化结构的合理性。结果表明各项关键机械性能指标优良,实现导引头高冲击载荷下的轻量化设计,证明导引头设计满足工程化应用需求,对后续导引头工程设计具有一定指导借鉴意义。

Abstract:

在工业自动化中,焊接机器人的焊缝跟踪技术至关重要。焊接过程中,装夹误差和工件热变形等因素会导致实际焊接路径与预设路径存在偏差,从而影响焊接质量。针对这一问题,在焊缝跟踪原理的基础上,基于SSM框架搭建了一个激光焊缝跟踪平台,并完成了平台的后端功能以及可视化功能设计,最后通过实验对平台功能进行了测试与评估。该平台实现了对焊接过程的实时监控和焊缝跟踪工作情况的评估,不仅有效提高了焊接生产效率,还为焊接参数优化提供了数据支持。实验结果表明,通过分析焊接电流数据的均值和标准差分析可以有效判断焊缝跟踪系统的工作性能。

Abstract:

为了简化弯矩驱动变形镜的研究过程,提出了一种影响函数,以降低计算复杂度并提高分析效率。首先,基于基尔霍夫薄板理论建立了弯矩驱动变形镜(同侧驱动模式)的数学模型,并利用受力平衡原理推导出对称驱动模式和三角驱动模式。其次,以拟合误差为评价指标,采用有限元方法(FEM)对不同阶数的影响函数进行系统研究,并优化模型精度,得到影响函数。结果表明影响函数具有较高的精度,在靠近边缘的地方的相对误差小于005；在靠近中心的位置小于002。最后,基于波前重构方法,对三种驱动模式在校正前15阶 Zernike 像差时的拟合能力进行评估。结果表明弯矩驱动变形镜具有较好的像差拟合能力,此外,对称驱动模式和三角驱动模式在校正轴对称像差时表现出更高的拟合精度。

Abstract:

面部表情能充分展现学生的学习状态与内心情感,本文提出一种红外热特征图下的课堂表情胶囊识别网络。首先,对捕获图像进行预处理；其次,融合Transformer与MobileFaceNet从局部与全局角度获得三个层次的表情特征；并采用深层胶囊特征转化模型获得特征的转换输入；最后,构建平行GAP Arcface分类模型完成课堂表情分类。在表情图像集中,完成本文方法与MSDFG net、CFMDB net的红外可视化特征热图效果、识别准确率与算法效能对比,本文方法的平均课堂表情识别率可达83,结果表明本文方法更能聚焦关键特征、算法的识别准确率高、鲁棒性好。

Abstract:

针对无人机红外图像中小目标因信号微弱、背景复杂和尺寸小导致检测困难的问题,论文提出一种轻量级高精度检测模型 ERMR DETR。该模型基于 RT DETR R18,融合多项结构改进:首先引入GhostNet与RepVGG构建的轻量特征提取模块GhostRepCSP,提升表达能力并减少参数；然后在颈部网络中加入Retentive注意机制构建的特征融合模块RetBlockC3,增强上下文感知；最后通过设计多路径鲁棒下采样结构RFD,有效保留小目标纹理信息。实验在HIT UAV数据集上验证结果表明,提出模型mAP@05提升至956,mAP@05:095达611,而参数仅为122 M,表现出优异的精度与效率。在VisDrone2019与ALU数据集上的泛化实验,也验证了其良好的跨场景适应性与实际部署潜力。

Abstract:

针对强磁场、高电压、密闭空间内液体温度的实时监测,本文设计了一种双孔反射式光纤温度传感器。首先分析液体折射率与温度的关系,提出反射式光纤传感器测温原理并根据激光光场在液体环境的分布特征建立纤端场强数学模型；然后仿真光纤纤端与反射面之间距离不同时,温度对接收光强的影响,绘制相应的输出特性曲线；最后分别对单孔与双孔探头结构的光纤传感器进行静态标定实验,并对实验结果进行分析与对比。由实验得出:两种探头结构传感器均可在温度范围30～122℃实现对液体的检测,其中单孔与双孔灵敏度分别075mV/℃和076mV/℃；线性度分别为92和68。双孔结构具有更低的线性度和更高的拟合优度。