电脉冲读出模式下PST铁电陶瓷的红外探测特性

采用性状较为一致的(Pb1-xSrx)TiO3(简称PST)铁电陶瓷单元电容器对结构,结合相关电路的设计,对铁电材料的红外辐射探测特性进行了研究,测试结果表明,通过电脉冲模式读取不同温度下铁电材料的畴反转产生的开关电荷数来进行红外辐射强度的探测是可行的.通过进一步改进电容器对材料的铁电特性,改进探测电路,可望发展出结构更简单、功能更完善的新一代IR探测器件.     

电脉冲对调制下BST铁电材料对红外辐射的响应特性

采用电脉冲对调制的读出式电路 ,通过 Tc略低于室温的钛酸锶钡 (BST)系铁电陶瓷红外敏感材料的制备 ,在 10～ 5 0℃下进行了红外辐射响应特性的测试。测试方法为 :采用红外敏感元 ,使之与固定电容值的参考元形成电容器对 ,并由方向相反的电脉冲对调制该电容器对 ,通过读出式电路来读出其总的充放电电荷 ,进而得到敏感元探测的红外辐射信息。实验结果与理论分析较为吻合 ,说明这种方法进行红外探测是可行的。与传统的测热辐射方法相比 ,其响应速度快 ,无需采用斩波器对红外辐射进行调制 ,简化了红外探测系统的结构     

基于电容读出的非制冷红外探测器

介绍了一种基于标准硅工艺的电容读出式微悬臂梁非制冷红外探测器的设计、制作以及集成读出电路的设计。该探测器用于探测室温下物体的红外辐射，其响应波长为8～12 μm 。由于氮化硅和铝的热膨胀系数相差很大，用这两种材料的薄膜做成的双材料微悬臂梁在红外辐射下会发生弯曲，微悬臂梁和衬底形成一个可变电容，通过检测电容的变化来反映微悬臂梁的弯曲，从而可以探测红外辐射的情况。采用和探测器集成的CMOS读出电路对探测器信号进行读取，微悬臂梁的电容灵敏度可达2.5 fF/K，温度分辨率为0.1 K。     

红外读出电路噪声优化分析

为了优化不同波段红外读出电路的噪声性能,给出了系统的CTIA结构读出电路噪声模型,分析了积分电容与积分时间对不同成分噪声的影响,得出了在不同红外波段探测下,噪声随积分参数取值的变化曲线。该优化研究将红外传感器件的物理特性光电流大小与读出电路的噪声特性联系在了一起,阐明了对于不同红外波段的探测,在一定的制造工艺范围内,积分电容都有最优的取值,且取值与探测器的并联电容有直接的关系;输出噪声与电路结构相互的影响也是不同的,CDS结构对长波读出电路噪声性能的改善优于中波读出电路。     

一种新型非致冷红外探测器

介绍一种基于标准硅工艺、采用电容读出方式微悬臂梁非制冷红外探测器的设计、制作及性能测试。用这两种热膨胀系数相差很大材料（氮化硅和铝）的薄膜做成的双材料微悬臂梁在红外辐射下，温度升高并发生弯曲。通过检测微悬臂梁和衬底形成的一个可变电容变化可以得知微悬臂梁的弯曲情况，从而可以探测红外辐射的信息。利用外部测试设备对单元探测器进行测试表明微悬臂梁对红外辐射有很高的响应。     

红外探测器用偏置电压源的设计及其低频噪声测量

红外成像系统利用光学系统和红外探测器接收目标物体的红外辐射,并将红外辐射分布图以人眼可观测的方式显示出来。成像处理电路功能包括为探测器提供电源、偏置电压和驱动信号使探测器能够正常工作。偏置电压源的噪声将给探测器的输出引入噪声,增大系统的NETD,降低系统性能。在设计低噪声偏置电压源的基础上,采用经典噪声测量电路对偏置电压源的噪声进行了测量。为测量偏压源的低频噪声,噪声测量电路分为前置放大电路和0.1~10 Hz滤波电路。对红外探测器用偏置电压源各级电压进行噪声测量后,得出了噪声值最小的红外探测器用偏置电压源的设计方案。     

热电测辐射热器中的噪声

热电测辐射热器是红外辐射热探测器的一个新发展。在热探测器中,入射辐射改变了测辐射热器元件的温度,然后又由从属温度依赖特性探测该温度变化。热电探测器中所用的从属特性就是大的自发电极化变化,在温度改变时有些材料中就会发生这种变化。这种材料是热电性的,并包括所有铁电     

二维半导体红外光电探测器研究进展（特邀）

红外探测在生物医疗、智慧城市、宇宙探索等前沿领域中有着重要的作用。近年来,以二维材料为代表的新型纳尺度半导体并以此形成的具有颠覆性意义的光电探测技术在探测灵敏度、极低暗电流、高工作温度等指标超越了传统薄膜器件的理论极限,是新一代红外光电探测技术有力竞争者之一。文中以局域场调控实现室温高性能光电探测为出发点,介绍了铁电局域场、层间内建电场、面内内建电场调控二维材料光电探测机理与器件实现方法;进一步,针对二维材料其尺寸效应引起的光利用率低或量子效率低的问题,提出了单边异质结和表面等离子激元增强结构的光电性能增强方法;最后列举了二维半导体材料在红外探测器领域的应用探索,展现了新型二维半导体红外探测器的应用潜力与前景,为新一代红外探测器技术提供了新方法和新思路。     

新型Sb基二类超晶格红外探测器

InAs/Ga(In)SbⅡ类超晶格材料由于特殊的二型能带结构,可以通过人造低维结构获得类似于体材料的带间吸收,从而获得较高的量子效率;另外,通过调节材料参数调节能带结构,器件响应波段可调;通过能带结构设计抑制俄歇复合,获得较小的暗电流和较高的器件性能。因为以上特有的材料性能和器件特性,Sb基二类超晶格在国际上被认为是第三代红外焦平面探测器的优选材料。对二类超晶格材料的设计和器件特性进行了研究,设计了峰值波长4μm的nBn结构的中波红外探测器,在没有蒸镀抗反膜的条件下,77 K温度下测试得到的峰值探测率为2.4×1011cm Hz1/2W-1,计算得到的量子效率为47.8%,峰值探测率已经接近目前的碲镉汞中波红外探测器器件性能。研究结果充分显示了二类超晶格优越的材料和器件性能。     

非制冷铁电混合式红外焦平面探测器

介绍了国内非制冷铁电混合式红外焦平面探测器的最新研究进展,给出器件所采用的铁电材料的基本物理和电学特性参数、器件的热隔离技术和相应参数、读出电路的基本结构和性能,详细讨论了影响性能的关键参数和工艺,最后对试验结果进行了分析.     

多波长激光的大气消光系数相关性及实时反演计算研究

利用Mie散射理论并结合激光多点断层测量技术,得到了不同波长消光系数之间的相关关系.使用自主研制的激光遥感式后向散射能见度测量仪,利用实测数据得到了波长为1.06μm激光的大气消光系数,进而利用不同波长消光系数间的相关关系实时反演计算了波长为0.532μm、0.86μm、1.57μm和3.47μm激光的大气消光系数,并与实测波长为0.532μm的大气消光系数进行了比对,结果表明可以使用大气消光系数相关性实时反演计算红外辐射大气传输并建立红外辐射实时大气传输修正模型.     

曲古菌素A处理HeLa细胞对其培养基的吸收光谱影响

本研究采集了不同剂量曲古菌素A（TSA）分别处理24h和48h下的人宫颈癌细胞株（HeLa cell）的培养基RPMI1640的紫外吸收光谱。结果显示：细胞培养基分别在233nm和275nm处有特征性的吸收峰。数据的进一步分析发现：不同剂量的TSA在处理细胞时间一致时,培养基的吸收光谱存在明显的差别。即：1）当TSA处理细胞24小时,伴随着用药剂量的增大,细胞培养基在233nm处的吸收值先降后升,275nm处的吸收值同样先降后升：2）当TSA处理细胞48小时,伴随着用药剂量的增大,细胞培养基在233nm处的吸收值越来越低,275nm处的吸收值却越来越高。这一结果反映了培养基中芳香族氨基酸和半胱氨酸残基的含量及比例变化,其变化规律与药物引起细胞的增殖改变有着密切的联系,并为动物实验和临床应用奠定了基础。     

Au/SiO_2纳米复合薄膜的结构表征及光致发光特性

采用磁控溅射和退火技术制备出Au/SiO2纳米复合薄膜。利用扫描电子显微镜(SEM),X射线衍射(XRD)和原子力显微镜(AFM)对上述纳米复合薄膜进行了结构表征。实验结果表明,纳米复合薄膜的表面上均匀分布着直径在100～300nm的金纳米颗粒。金纳米颗粒的大小随着退火时间的增加而增大。用荧光光谱仪(PL)对薄膜的光致发光特性进行了研究。结果表明,在激发波长为325nm时,分别在525nm和560nm处出现两个发光峰;在激发波长为250nm时,在325nm处出现发光峰,这一发光峰可能与非晶SiO2的结构缺陷有关。     

一种新的2kbit/s波形内插语音编码器

基于传统的波形内插语音编码模型,提出了一种新的2kbit/s语音编码方案。该方案在编码端去除了传统方法中复杂的对齐运算,在译码端用三次B样条插值取代传统的线性插值。慢渐变波形只量化低频分量,而快渐变波形用正交多项式拟合,并采用合成-分析技术对其进行矢量量化。DRT测试结果表明,该2kbit/s语音编码方法能获得高可懂度的重建语音。     

卡尔曼滤波在分布式拉曼光纤温度传感系统去噪中的应用

提出一种基于卡尔曼滤波的统计学方法,对光纤温度传感系统的状态进行实时估计并去除系统的噪声,提高光纤传感系统的准确度。光纤温度传感系统属于线性动态系统,被测温度是服从高斯-马尔科夫随机过程的离散时间状态变量,状态噪声是加性高斯白噪声。基于贝叶斯最大后验概率推论（MAP）和最小均方误差（MMSE）准则,新的测量值通过量测更新方程修正后验状态估计值。这种迭代的算法最终可以得到状态的最优估计值。该模型和算法应用在分布式拉曼光纤温度传感系统（DOFS）FGC-LR 中,对其性能进行研究。用局部方差和信噪比评估该算法去噪的能力。常温点处温度的局部方差减小了83.56%,高温点处减小了84.09%。两探测点处的温度信噪比分别提高了18.45%和16.80%。算法在提高光纤传感系统的准确度,实现实时测量上取得了很好的效果。     

VRM腔高光束质量高功率双波长激光器

研制的双波长短脉冲激光器采用大模体积腔+渐变反射率输出镜技术,对二极管泵浦棒状激光介质产生的热透镜及热退偏进行补偿,在500 Hz下实现了谐振腔短脉冲能量140 mJ,脉宽约17.76 ns的1 064 nm激光输出,20 min能量不稳定性RMS值小于0.3%,激光光束质量M21.6。该实验结果与采用MOPA技术路线谐振腔+预放的方式技术指标相当,但采用谐振腔的技术路线结构简单紧凑。采用水热法生长抗灰迹效应的GTR-KTP晶体作为倍频晶体,相位匹配方式选择Ⅱ类相位匹配,倍频后532 nm激光单脉冲最高能量96 mJ,最高倍频效率68.6%,激光光束质量M22.1。通过能量调节设计,实现了线偏振态1 064 nm和532 nm激光功率连续可调共光轴输出。     

凝胶注模工艺制备Ce0.9Gd0.1O2-δ粉体及性能研究

采用凝胶注模工艺制备了Ce0.9Gd0.1O2-δ（GDC）粉体,对其性能进行了TG-DSC、XRD、TEM和粒度等表征,分别与同等原料采用传统固相合成工艺制备的粉体,与不同原料同种凝胶注模工艺制备的粉体进行了性能比较。采用不同压力成型了坯体,在1350℃烧结得到瓷体,对粉体的烧结性能和瓷体的电导性能进行了表征。结果表明：采用凝胶注模工艺在600℃就能获得纯相GDC粉体,比固相反应合成GDC粉体温度降低400℃;相比以氧化物为原料合成的粉体,以硝酸盐为原料采用凝胶注模工艺合成的粉体有助于氧化钆在氧化铈晶格中的固溶;在1350℃烧结获得相对密度为96.5%瓷体,600℃电导率为0.0258S/cm,满足中温电解质材料对电导率的要求。     

Transport in Short-Period GaAs/AlAs Superlattices with Electric Domains

Electronic transport in short-period GaAs/AlAs superlattices with resonant cavities was studied at room temperature. The evolution of tunneling current at forward and backward bias sweep was investigated. The step-like decrease in current at some threshold voltage was referred to moving domain formation. The current hysteresis observed in current-voltage characteristics was explained by changes in electrical domain regimes. The series of maxima in the current-voltage characteristics was attributed to resonant tunneling of electrons through several barriers inside the domain. The change of threshold voltage for the domain formation at the change of the cavity parameters explained by the excitation of high-amplitude oscillations in the cavity which demonstrated the possibility to excite oscillations in the THz cavity by dynamical negative resistance of SLs with domains.     

A 50-GHz silicon IMPATT diode oscillator and amplifier

Recent experimental observations on a silicon impact avalanche transit-time diode oscillator and amplifier CW-operated at 50 GHz are presented. 1) CW oscillation power of 100 mW was obtained at an overall efficiency of 2 percent. The oscillation frequency was continuously tunable over a 1.3-GHz range by a sliding short. 2) Phase-locking has been achieved with a maximum normalized gain-bandwidth product of 0.1. The minimum locking signal power required for a 500-MHz locking bandwidth was 20 dB below the oscillator output. 3) Electronic tuning of the oscillator frequency was demonstrated by placing a millimeter-wave varactor diode in the tuning circuit. The output frequency versus the bias voltage on the varactor diode was linear with maximum frequency deviation of 300 MHz. Frequency modulation of the oscillator by driving the varactor with a sinusoidal source was obtained at a modulation frequency of 50 MHz. 4) Stable amplification with 13-dB gain was obtained, centered at 52.885 GHz with a 3-dB bandwidth of 1 GHz. The maximum output power obtained was 16 mW. Higher gain of about 17 dB was obtained at a reduced bandwidth. The noise figure of the amplifier was 36 dB. Equivalent circuits for the oscillator and the amplifier are derived. The calculated results agree reasonably well with the experimental observations.     

Dynamic Thermal Analysis of High-Power LEDs at Pulse Conditions

In this letter, the thermal evaluation of high-power LED packages at pulse conditions was reported. A theoretical calculation model was proposed based on the analogy between the thermal and electrical RC circuits. The thermal performance of LED packages driven by pulse input was calculated using the RC network extracted from transient thermal measurement. The junction temperature fluctuation band decreases with the frequency at certain duty cycles. The saturated average junction temperature rise linearly increases with the duty cycle at certain frequencies. These predictions were verified by the real-time junction temperature measurement using the peak shift method at pulse conditions. The theoretical model was found to be effective and applicable to the evaluation of the thermal performance of LEDs working at pulse conditions.