基于广义卡尔曼滤波的光学膜厚监控信号处理

为了解决光学膜厚监控系统中经锁相放大输出的监控信号精度较低、极值点附近变化不灵敏等问题,采用卡尔曼滤波(KF)对光学膜厚监控信号进行处理,建立了针对非线性光学监控系统的扩展KF模型,模型输出包括监控信号和导数信号。仿真分析首先利用TFCalc软件生成4层增透膜理想监控曲线,加入高斯噪声后,信噪比为15dB,通过卡尔曼滤波处理后监控信号信噪比改善达16dB且实时动态跟踪特性良好,延时小于1s;利用平均值滤波处理KF输出导数信号,提前预判读获取导数过零点对应膜厚。同时通过对比TFCalc理想监控曲线极值点坐标和预判导数信号过零点坐标,得到理论膜厚误差小于4nm。此项研究提高了膜厚检测的准确性。     

高精度数字式光学膜厚监控系统

通过对光学膜厚监控系统中光路部分、电路部分以及信号处理部分的噪声分析,设计出频率稳定性良好的斩光器、低噪声光接收电路和具有较强抗噪声性能的数字式锁相放大器,从而显著地提高了系统的精度和稳定性,为提高镀膜成功率和薄膜性能创造了有利的条件。将该系统应用于镀膜系统中,实验结果证实了该系统具有较高的精度和稳定性。     

一种基于V／F变换的数字相敏检测方法

本文提出一种基于电压频率变换（Ｖ／Ｆ）的数字相敏检测方法。这种方法可对被检测信号进行矢量分析，文中分析了这种数字相敏检测方法在加性高斯白噪声和谐波干扰环境下的检测性能，并给出了这种方法与常用的正交采样法的计算机模拟比较结果，此外，文中还给出了本文所提出方法用微处理器实现的结构。     

光学膜厚监控方法

光学膜厚监控方法是光学镀膜过程中用以控制光学薄膜光学厚度的主要方法,也是实现镀膜自动化的关键技术之一.了解光学膜厚监控方法的工作原理、特点及误差来源,有助于在实际应用中根据所镀产品的要求选择合适的光学监控方法及监控参数.文中针对最常用的两种光学膜厚监控方法一单波长法和宽光谱法,分别介绍其工作原理,给出了单波长下根据薄膜的透射率或反射率推算膜层厚度的计算方法以及宽光谱法所常用的3种评价函数,总结出影响单波长法测量的8种因素和宽光谱法的11种因素,并根据这些因素分析了这两种方法的特点和适用范围.     

复合光路光学镀膜宽光谱膜厚监控系统

介绍一种复合光路宽光谱膜厚监控系统及其软硬件开发,对系统结构组成和工作原理进行说明。通过增加中间通光孔式的分光镜的复合光路,基于LabVIEW平台开发宽光谱膜厚监控软件,实现了基于宽光谱扫描法的宽光谱膜厚监控和基于极值法的光学膜厚监控的兼容并用,提高了光学镀膜膜厚监控的精确性和自动化,为传统光学镀膜设备的升级改造提出了一种可行性技术。     

近红外光学膜厚监控系统的研制

在光学真空镀膜膜厚监控过程中,近红外波段信号弱、外界干扰大、信噪比低,难于检测监控.运用相干检测、锁相放大原理,在光学真空镀膜机可见光波段监控系统的基础上,研制了锁相放大器和改装近红外探头组成的近红外光学膜厚监控系统,成功实现近红外膜厚监控信号的压噪、放大、滤波和检测监控.     

光学设备检测氮化硅膜厚

氮化硅膜的厚度对于太阳能电池片的转换效率有着比较重要的影响。使用光学设备可以大大加快检测氮化硅膜的速度。为了证明其检测的精度以及可靠性,并普及这种新颖的检测方式,作者首先从理论上验证了氮化硅膜的颜色可以通过光学设备区分开来。其次,通过大量的实验数据对比之后证明了氮化硅膜的颜色与厚度是成线性关系的,并得到了相关的线性曲线图。最后,作者将光学设备所得到的检测结果与目前最普遍的椭偏仪设备的检测结果做比较,证明了光学设备的检测结果完全可靠精确。从而得到结论,使用光学设备检测太阳能电池片的氮化硅膜厚度不仅结果精确可靠,而且在速度上也有很大提升。     

膜厚对氧化钒薄膜结构和光学性质的影响

利用真空热蒸发在石英基片上制备了不同厚度的氧化钒薄膜, 研究厚度对薄膜的结构、形貌和光学特性的影响。薄膜的结构由X射线衍射(XRD)仪和拉曼(Raman)光谱仪测得, 表面形貌用原子力显微镜(AFM)观测。利用分光光度计测量薄膜的光学透射率, 并且采用Forouhi-Bloomer模型与修正的德鲁德(Drude)自由电子模型相结合的方法拟合透射率来确定薄膜的折射率、消光系数和带隙。结果表明, 热蒸发的氧化钒薄膜呈非晶态, 薄膜的主要成分为五氧化二钒, 且含有少量的二氧化钒。薄膜表面的颗粒粘结在一起, 随着薄膜厚度的增加, 薄膜表面粗糙度以及颗粒尺寸变小, 膜层表面平整度越来越好, 颗粒之间的空隙变小, 导致折射率随膜厚的增加而增大, 消光系数减小。另外, 随着薄膜厚度从200 nm增加到450 nm, 光学带隙从2.67 eV减小到2.45 eV。     

纳米Mo膜的光学特性及最小连续膜厚研究

利用Lambda-900分光光度计，在波长为310～1250nm范围内测量了离子束溅射沉积不同厚度纳米Mo膜的反射率和透射率。选定波长为310nm，350nm，400nm，500nm，550nm，632nm，800nm，1200nm时对薄膜的反射率、透射率和吸收率随膜厚变化的关系进行了讨论。实验结果显示，纳米Mo膜的光学特性有明显的尺寸效应。提出将薄膜对光波长为550nm时的反射率和透射率随Mo膜厚度变化关系的交点对应的厚度作为特征厚度，该厚度可认为是纳米Mo膜生长从不连续膜进入连续膜的最小连续膜厚。利用原子力显微镜(AFM)观测膜厚在15．76nm时的表面形貌，此时表面形貌已呈现连续膜的特征。     

厚膜型气敏器件膜厚影响气体检测灵敏度的研究

利用化学深沉法制备ＳｎＯ２纳米材料，再利用平面丝网印刷技术制备不同膜厚的ＳｎＯ２厚膜型气敏器件试样，测量不同厚膜气敏器件试样对甲烷气体检测灵敏度和阻温曲线，并进行复阻抗分析。实验表明试样膜厚对检测灵敏度的影响是明显的，试样膜厚在５３μｍ左右对甲烷气体有最大灵敏度。     

一种基于位置敏感器相位检测的振动测量方法

针对微机械系统和精细加工技术中现有的振动测量方法存在易受电磁干扰、动态和线性范围窄等诸多问题,本文提出了一种基于一维位置敏感器(PSD)相位检测的振动测量方法,通过激光三角法将被测物体的振动信号转换为光斑在PSD的位置变化,PSD两电极输出的电流相差信号经PSD相位法的信号处理电路转换为与光斑位置成线性关系的直流电压信号,由此确定光斑的位置变化,进而测量物体的振动,且实时信号可以通过示波器或在上位机界面中显示。本文实验测量的平均相对误差为0.89%,最大误差为1.75%,线性度优于1.2%,实现了振动的高精度、高线性度和不受电磁干扰的测量。     

SAW氢传感器敏感薄膜的研究进展

氢敏薄膜的性质对SAW氢传感器的性能起着至关重要的作用。综述了SAW氢传感器敏感薄膜的国内外研究进展,比较了金属型和金属氧化物半导体(MOS)型薄膜材料的特点,着重阐述了金属氧化物半导体薄膜对SAW的作用机理和改性途径,以及纳米技术在SAW氢传感器敏感薄膜中的应用,展望了氢敏薄膜的发展方向。     

纳米VO2薄膜相变特性的红外透射表征研究

采用双离子束溅射VOx薄膜附加热处理的方式制备纳米VO2薄膜,利用X射线衍射仪和扫描电子显微镜分别对其结晶结构和表面形貌进行了测试,利用傅立叶变换红外光谱仪(FTIR)对热驱动下纳米VO2薄膜相变过程中的光学性能进行测试与分析。实验结果表明,经400℃N2热处理后,获得了由纳米颗粒组成的VO2薄膜;在所测试的红外波段,纳米VO2薄膜内颗粒发生相变的初始温度随波长的增加而升高,薄膜的相变温度点随波长增加也逐渐升高。     

Al薄膜对(002)ZnO/Al/Si结构基片中ZnO薄膜特性影响的实验研究

采用射频磁控溅射法沉积制备了(002)ZnO/A l/Si复合结构。研究了Al薄膜对(002) ZnO/Al/Si复合结构的声表面波器件(SAWD)基片性能影响以及当ZnO 薄膜厚度一定时的Al膜最佳厚度。采用X射线衍射(XRD)对Al和ZnO薄膜进行了结构表征 ,采用 扫描电镜(SEM)对ZnO薄膜进行表面形貌表征,并从薄膜生长机理角度进行了分析。结果 表明,加Al薄膜有利于ZnO薄膜按(002)择优取向生长,并且ZnO 薄膜的结晶性能提高;与(002)ZnO/Si结构基片相比,当Al薄膜 厚为100nm时,(002)ZnO/Al/Si结构中ZnO薄 膜的机电耦合系数提高 了65%。     

有机薄膜晶体管直流电流-电压模型的研究

通过对有机薄膜晶体管(OTFT)电流-电压特性的研究,建立了一种用于电路模拟的仿真程序(SPICE)的OTFT直流电流-电压模型,所用的参数都可从实验特性曲线中提取。对一种基于并五苯(Pentacene)的底栅顶接触(TC)结构的OTFT的实验曲线进行参数提取,并利用所得的参数与建立的模型进行仿真,得到的输出特性和转移特性曲线与实验结果无论在线性区还是在饱和区都具有较强的一致性,验证了本文所建模型及参数的准确性。建立的模型能够准确描述OTFT的直流特性,可用于有机电路的SPICE仿真。     

Polycrystalline silicon thin film transistors fabricated in various solid phase crystallized films deposited on glass substrates

In this work, we have characterized various types of polysilicon films, crystallized upon thermal annealing from films deposited by low pressure chemical vapor deposition in the amorphous phase and a mixed phase using silane or in the amorphous phase using disilane. Polysilicon thin film transistors (TFTs) were fabricated, at low processing temperatures, in these three types of films on high strain point Corning Code 1734 and 1735 glass substrates. Double layer films, with the bottom layer deposited in a mixed phase and the top in the amorphous phase, allowed TFT fabrication at a drastically reduced thermal budget; optimum values of thicknesses and deposition rates of the layers are reported for reducing the crystallization time and improving film quality. Optimum deposition conditions for TFT fabrication were also obtained for films deposited using disilane. The grain size distribution for all types of films was shown to be wider for a larger grain size. Fabricated TFTs exhibited field effect electron mobility values in the range of 20 to 50 cm²/V·s, subthreshold swings of about 0.5–1.5 V/dec and threshold voltage values of 2–4 V.     

基于光相位信号延时自相干的相位信息高速实时取样系统

提出了一种基于光相位信号自相干的高速光相位实时取样方案。利用时延为10ps的延时干涉仪(DI),将待测光信号的相位信息转换为强度信息;再在高非线性光纤(HNLF)中,利用四波混频(FWM)效应对强度信号进行取样。在接收端,利用不同中心波长的光滤波器(OBPF)即可滤出不同时间点的取样信号,从而在光域同时完成高速光相位信息的实时取样和取样信号的串-并转换。本文方案具有成本低、对测信号码率和波长不敏感的优点。实验中,对9GHz正弦调制以及10Gb/s非归零码调制的光相位信号实现了100G/s的高速实时取样系统,并转换为10路10G/s取样信号输出,最终恢复取样光信号的相位波形。     

A novel analytical model for determining the maximum power point of thin film photovoltaic module

Achieving the maximum power output from photovoltaic (PV) modules is indispensable for the operation of grid‐connected PV power systems under varied atmospheric conditions. In recent years, the study of PV energy for different applications has attracted more and more attention because solar energy is clean and renewable. We propose an efficient direct‐prediction method to enhance the utilization efficiency of thin film PV modules by tackling the problem of tracking time and overcoming the difficulty of calculation. The proposed method is based on the p–n junction recombination mechanism and can be applied to all kinds of PV modules. Its performance is not influenced by weather conditions such as illumination or temperature. The experimental results show that the proposed method provides high‐accuracy estimation of the maximum power point (MPP) for thin film PV modules with an average error of 1.68% and 1.65% under various irradiation intensities and temperatures, respectively. The experimental results confirm that the proposed method can simply and accurately estimate the MPP for thin film PV modules under various irradiation intensities and temperatures. In future, the proposed method will be used to shed light on the optimization of the MPP tracking control model in PV systems. Copyright © 2012 John Wiley & Sons, Ltd.