宽波段响应硅雪崩光电探测器研究

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作者 彭红玲 卫家奇 +6 位作者 宋春旭 王天财 曹澎 陈剑 邓杰 ZHUANG Qian-Dong 郑婉华 《红外与毫米波学报》 SCIE EI CAS CSCD 北大核心 2024年第4期464-471,共8页

本文基于目前对宽波段探测器的应用需求,设计了一种在250~1100 nm范围有较高响应的硅雪崩光电探测器(Si APD),不需要拼接即可实现紫外-可见-近红外波段光的高效探测。分别对硅的紫外增强和(近)红外增强进行了分析,在此基础上,为获得宽... 本文基于目前对宽波段探测器的应用需求,设计了一种在250~1100 nm范围有较高响应的硅雪崩光电探测器(Si APD),不需要拼接即可实现紫外-可见-近红外波段光的高效探测。分别对硅的紫外增强和(近)红外增强进行了分析,在此基础上,为获得宽波段响应Si APD,对器件结构进行模拟设计,采用光背入射等方式,提高短波吸收,同时保证近红外吸收。模拟优化的Si APD器件峰值波长940 nm左右,在250 nm和1100 nm处响应光电流均超过峰值的15%,这种结构的器件适用于多光谱及未来高精度探测等应用领域。 展开更多

关键词 硅雪崩光电探测器 宽波段响应探测器 紫外增强 近红外增强

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界面特性对InAs/GaSb Ⅱ型超晶格光学性质影响理论研究

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作者 马泽军 李远 +9 位作者 朱申波 程凤敏 刘俊岐 王利军 翟慎强 卓宁 陈涌海 张锦川 刘舒曼 刘峰奇 《发光学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2024年第5期817-823,共7页

InAs/GaSb Ⅱ型超晶格是中红外谱段光电子器件的核心结构,其Ⅱ型能带排列特点使电子、空穴在实空间分离而跨过界面,其非公共原子构型使得界面态丰富。我们在Burt-Foreman包络函数理论的基础上,讨论了不同界面态对超晶格电子能态和波函... InAs/GaSb Ⅱ型超晶格是中红外谱段光电子器件的核心结构,其Ⅱ型能带排列特点使电子、空穴在实空间分离而跨过界面,其非公共原子构型使得界面态丰富。我们在Burt-Foreman包络函数理论的基础上,讨论了不同界面态对超晶格电子能态和波函数的调控作用。理论计算表明,超晶格缓变界面和界面势两种不对称界面态分布,都会导致重空穴带的自旋劈裂,而只有施加界面势时才会使得轻空穴带发生自旋劈裂。此外,研究了改变阱宽和改变势垒时超晶格体系带隙的变化趋势。结果表明,随着势垒厚度增大,陡峭界面和缓变界面两种界面态下的带隙计算结果逐渐降低,并且随着厚度增加带隙趋于收敛,而界面势下的带隙计算结果随着势垒厚度的增大而增大,与前两者呈现相反的趋势,这为中红外超晶格器件的精确设计提供了可参考的理论基础。 展开更多

关键词 锑化物 超晶格 界面态 前后向差分法

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一种基于数字修调的高精度运算放大器

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作者 张益翔 李文昌 +4 位作者 阮为 贾晨强 张子欧 张天一 刘剑 《半导体技术》 北大核心 2025年第6期595-602,共8页

设计并实现了一款基于数字修调技术的高精度运算放大器,其整体电路包括偏置电路、放大器电路、数字修调电路及静电放电(ESD)保护电路。放大器的输入差分对管工作在亚阈值区,偏置电流设计为正温度系数(PTAT)电流,使得放大器输入级具有恒... 设计并实现了一款基于数字修调技术的高精度运算放大器,其整体电路包括偏置电路、放大器电路、数字修调电路及静电放电(ESD)保护电路。放大器的输入差分对管工作在亚阈值区,偏置电流设计为正温度系数(PTAT)电流,使得放大器输入级具有恒跨导。提出了一种失调电压修调结构,通过共模检测模块判断产生失调的差分对管,并由熔丝阵列控制数模转换模块产生对应的补偿电流,实现对差分对管电流的精确补偿,并有效减小失调电压。通过设计修调结构产生的失调补偿电流的温度系数,能够使失调电压具有更低的温漂。电路采用0.18μm CMOS工艺设计及流片,实测结果显示当电源电压为5 V时,修调后的输入失调电压均值为-1.8μV,失调电压最大为36μV,-55~125℃范围内的失调电压温漂最大为0.35μV/℃。 展开更多

关键词 运算放大器 高精度 数字修调技术 温度补偿 CMOS工艺

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基于光照感知的红外/可见光融合目标检测

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作者 程清华 鉴海防 +2 位作者 郑帅康 郭慧敏 李越豪 《计算机科学》 北大核心 2025年第2期173-182,共10页

基于红外/可见光融合的方法能够有效改善道路交通、安防监控等开放场景下的目标检测的效果。现有方法较少针对红外/可见光差异性设计特征交互机制,使得检测的精度和鲁棒性受限。因此,设计了一种基于双流结构的红外/可见光图像融合网络,... 基于红外/可见光融合的方法能够有效改善道路交通、安防监控等开放场景下的目标检测的效果。现有方法较少针对红外/可见光差异性设计特征交互机制,使得检测的精度和鲁棒性受限。因此,设计了一种基于双流结构的红外/可见光图像融合网络,充分考虑了不同模态图像间的差异,通过提取和融合不同模态图像的多层次特征信息,实现开放环境下目标的精准识别。针对可见光图像质量容易受到环境光照变化影响的问题,设计了轻量化的图像光照感知模块,通过权重分配函数动态调整红外/可见光的融合权重,提高了融合算法的适应性和准确性。同时,设计了无参数的3D注意力模块,以自动识别网络所提取特征的通道和空间重要性,并根据模态间的重要性不同分配不同的融合权重,其能够在不增加网络参数量的前提下提高网络融合的效果。此外,构建了一套近红外/可见光数据集(NRS),为开放场景的目标识别任务提供了更多源的数据。最后,在自主构建的数据集NRS和公开数据集M^(3) FD上对模型进行了一系列测试。结果表明,所提方法检测精度分别达到93.5%,92.2%(mAP_(.50)),能够为开放场景中的目标精准探测识别提供支撑。 展开更多

关键词 目标检测 多谱段融合 近红外图像 光照感知 注意力机制

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带间级联激光器性能对结构变化的耐受性研究

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作者 林羽喆 Jeremy A.Massengale +3 位作者 黄文祥 杨瑞青 Tetsuya D.Mishima Michael B.Santos 《红外与毫米波学报》 SCIE EI CAS CSCD 北大核心 2020年第2期137-141,共5页

通过对两种结构参数与设计偏差较大的带间级联激光器(ICL)的研究,探讨了器件性能在结构变化下的耐受性。在300 K时,即使和4.6μm的设计波长相比蓝移700μm以上,激光器仍然性能良好,其阈值电流密度低至320 A/cm^2。此研究为带间级联激光... 通过对两种结构参数与设计偏差较大的带间级联激光器(ICL)的研究,探讨了器件性能在结构变化下的耐受性。在300 K时,即使和4.6μm的设计波长相比蓝移700μm以上,激光器仍然性能良好,其阈值电流密度低至320 A/cm^2。此研究为带间级联激光器在结构变化方面的耐受性提供了坚实的实验依据。 展开更多

关键词 Ⅲ-Ⅴ族半导体 带间级联激光器 中红外 量子阱 Ⅱ类异质结

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一种高精度快速激光修调方案设计 被引量：3

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作者 贾晨强 李文昌 +2 位作者 阮为 刘剑 张天一 《半导体技术》 北大核心 2024年第2期171-177,共7页

在激光修调过程中,激光的修调路径和控制策略是影响修调精度和修调速度的关键因素,而常规激光修调方案难以同时满足高精度和快速修调。因此,提出了一种高精度快速激光修调方案,使用“离散+连续”结构的金属薄膜电阻图形提高修调效率和... 在激光修调过程中,激光的修调路径和控制策略是影响修调精度和修调速度的关键因素,而常规激光修调方案难以同时满足高精度和快速修调。因此,提出了一种高精度快速激光修调方案,使用“离散+连续”结构的金属薄膜电阻图形提高修调效率和可靠性;利用阶梯形的激光修调路径提升修调精度;采用动态测试步长的控制策略提高修调速度。采用上述方案对60个金属薄膜电阻样品进行激光修调,结果表明:修调精度可达0.004%,平均测试步长为2.53,验证了所提出的修调方案可有效提升修调精度和修调速度。进一步将该方案应用在200个温度传感器芯片的校准中,结果表明200个温度传感器芯片的测温误差均校准至±0.2℃以内,平均测试步长为6.29。 展开更多

关键词 激光修调 修调精度 修调速度 金属薄膜电阻 阶梯形修调路径 动态测试步长

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MOCVD生长的中红外高功率量子级联激光器

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作者 杨鹏昌 李曼 +4 位作者 孙永强 程凤敏 翟慎强 刘峰奇 张锦川 《发光学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2024年第5期794-799,共6页

量子级联激光器(QCL)是中远红外波段的优质光源,具有体积小、重量轻、电光转化效率高等诸多优势,在传感、通信和国防等领域有重要的应用前景。金属有机物化学气相沉积(MOCVD)技术作为更高效的外延方式,应发展适用于QCL的MOCVD外延生长... 量子级联激光器(QCL)是中远红外波段的优质光源,具有体积小、重量轻、电光转化效率高等诸多优势,在传感、通信和国防等领域有重要的应用前景。金属有机物化学气相沉积(MOCVD)技术作为更高效的外延方式,应发展适用于QCL的MOCVD外延生长技术以满足快速增长的市场需求。本文报道了全结构由MOCVD技术外延的QCL,通过将传统的“双声子共振”有源区结构修订为“单声子共振结合连续态抽取”结构,减少了电子的热逃逸,改善了器件的温度特性。针对该结构,进一步改变了有源区的掺杂浓度,并对比了不同掺杂浓度对器件性能的影响。腔长8 mm、平均脊宽约6.7μm的较高掺杂有源区器件在20℃下连续输出功率达3.43 W,中心波长约4.6μm,电光转化效率达13.1%;8 mm腔长的较低掺杂有源区器件在20℃下连续输出功率达2.73 W,中心波长约4.5μm,阈值电流仅0.56 A,峰值电光转化效率达15.6%。器件的输出功率和电光转化效率较之前文献报道的MOCVD制备的QCL有明显提高。该结果表明,MOCVD完全具备生长高功率QCL的能力,这对推动QCL的技术进步具有重要意义。 展开更多

关键词 量子级联激光器 中红外 高功率 金属有机物化学气相沉积

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一种FPGA⁃TDC防气泡误差编码器设计

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作者 陆江镕 李文昌 +2 位作者 刘剑 张天一 王彦虎 《半导体技术》 CAS 北大核心 2024年第5期471-475,482,共6页

在设计基于现场可编程门阵列(FPGA)的时间数字转换器(TDC)时,时钟偏斜等因素产生的气泡误差会造成抽头延迟链(TDL)中的延迟单元失效,导致TDC的分辨率变差。提出了一种防气泡误差编码器,通过统计抽头延迟链中发生变化的抽头个数,该编码... 在设计基于现场可编程门阵列(FPGA)的时间数字转换器(TDC)时,时钟偏斜等因素产生的气泡误差会造成抽头延迟链(TDL)中的延迟单元失效,导致TDC的分辨率变差。提出了一种防气泡误差编码器,通过统计抽头延迟链中发生变化的抽头个数,该编码器使抽头延迟链跳变顺序按照时间顺序映射,从而消除气泡误差的影响。利用Xilinx Virtex UltraScale+FPGA对该防气泡误差编码器的有效性进行验证,使用该编码器后,基于双端采样法的抽头延迟链TDC分辨率由3.18 ps提升至1.76 ps。实验结果表明,所提出的防气泡误差编码器能够解决气泡误差导致的延迟单元失效的问题,避免分辨率的损失。 展开更多

关键词 时间数字转换器(TDC) 现场可编程门阵列(FPGA) 气泡误差 编码器 抽头延迟链(TDL)

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基于BEV占位预测的激光-毫米波雷达融合目标检测算法

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作者 李越豪 王邓江 +2 位作者 鉴海防 王洪昌 程清华 《计算机科学》 CSCD 北大核心 2024年第6期215-222,共8页

激光雷达工作环境中的光束衰减和目标遮挡会导致输出点云出现远端稀疏的问题,从而引起基于激光雷达的3D目标检测算法的检测精度随距离衰减的现象。针对这一问题,提出了一种基于鸟瞰图视角(BEV)空间内目标占位预测的激光-毫米波雷达融合... 激光雷达工作环境中的光束衰减和目标遮挡会导致输出点云出现远端稀疏的问题,从而引起基于激光雷达的3D目标检测算法的检测精度随距离衰减的现象。针对这一问题,提出了一种基于鸟瞰图视角(BEV)空间内目标占位预测的激光-毫米波雷达融合目标检测算法。首先提出了一种简化的BEV占位预测子网络,用于生成位置相关的毫米波雷达特征,同时有助于解决毫米波雷达数据稀疏带来的网络收敛困难的问题。然后,为了实现跨模态特征融合,设计了一种基于BEV空间特征关联的多尺度激光-毫米波雷达特征融合层结构。在nuScenes数据集上进行实验,结果表明,所提出的毫米波雷达分支网络的平均检测精度(mAP)达到21.6%,推理时间为8.3ms。在加入融合层结构后,多模态检测算法较基线算法CenterPoint的mAP提升了2.9%,同时增加的额外推理时间开销仅为8.6ms,在距离传感器30m位置处,多模态算法对于nuScenes数据集中10个类别的检测精度达成率分别较CenterPoint提升了2.1%~16.0%。 展开更多

关键词 3D目标检测 激光雷达 毫米波雷达 占位预测 鸟瞰图视角 特征融合

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基于目标特征尺寸的可视化被动测距系统 被引量：7

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作者 杨金宝 杨晨 +3 位作者 刘建国 祝宁华 于丽娟 刘亚超 《光学精密工程》 EI CAS CSCD 北大核心 2018年第1期245-252,共8页

为克服传统光电被动测距系统稳定性差、远距离条件下测距精度收敛性差、系统难以小型化等不足,本文提出一种基于目标特征尺寸的可视化光电被动测距系统。建立了被动测距模型并分析测距原理,从理论上分析获得距离反演公式和测距误差精度... 为克服传统光电被动测距系统稳定性差、远距离条件下测距精度收敛性差、系统难以小型化等不足,本文提出一种基于目标特征尺寸的可视化光电被动测距系统。建立了被动测距模型并分析测距原理,从理论上分析获得距离反演公式和测距误差精度;设计了被动测距算法并分析相关成像参数获取途径和方法;通过高清成像器、半导体激光器和信号处理器等软硬件设计,实现了系统的可视化被动测距功能和全天候图像信息获取;最后通过目标特征尺寸及其成像系统参数反演目标距离,实现了在成像过程中实时测距并进行被动测距实验验证。实验结果表明,被动测距精度优于10%,当前软硬件参数配置下,目标的测距距离大于1km,测距鲁棒性好,性能稳定,可广泛应用于全天候目标图像信息获取和光电被动测距的实际工程实践中。 展开更多

关键词 特征尺寸 被动测距 可视化

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L波段宽调谐范围的取样光栅分布布拉格反射激光器设计 被引量：1

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作者 徐长达 陈伟 +1 位作者 班德超 孙文惠 《发光学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2020年第10期1279-1286,共8页

L波段取样光栅分布布拉格反射(SG-DBR)激光器在高速光通信与无源光网络中具有广泛的应用前景。本文以InGaAsP作为无源波导区材料,从理论上分析了实现L波段宽调谐SG-DBR激光器所需的关键参数,包括前后取样光栅的反射峰间隔、取样周期、... L波段取样光栅分布布拉格反射(SG-DBR)激光器在高速光通信与无源光网络中具有广泛的应用前景。本文以InGaAsP作为无源波导区材料,从理论上分析了实现L波段宽调谐SG-DBR激光器所需的关键参数,包括前后取样光栅的反射峰间隔、取样周期、占空比等。同时采用传输矩阵模型,讨论了取样对数与前、后取样光栅反射特性的关系。最后得到了一组优化的SG-DBR激光器参数,其对应的调谐范围达到47.6 nm。 展开更多

关键词 L波段 传输矩阵法 SG-DBR激光器 宽调谐范围

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