大功率半导体激光束变发散角整形系统设计方法

在研究了大功率半导体激光器(HPLD)光束特性的基础上,提出了实现大功率半导体激光束变发散角的设计方法。针对线源像散激光光源设计了由两个垂直放置的平凸柱透镜组成的可变激光束发散角的整形系统。在满足光束发散角要求的前提下,通过离焦使其出射光束的发散角在一定范围内连续改变。建立了两个柱透镜移动量与光束发散角关系的数学模型。利用商用光学软件对整形系统进行了模拟,结果表明,光束发散角被压缩在一定范围内连续改变,从而可实现对不同范围物体照明。     

SBS后向放大改善固体激光器发散性的研究

本文将受激布里渊散射(SBS)效应运用在YAG激光器振-放系统中,利用SBS后向散射实现双程放大.SBS相位共轭效应和阈值效应都可以导致后向SBS的光束发散角减小.在实验上,将受激布里渊散射相位共轭镜(SBS PCM)用于Nd∶YAG振-放系统上补偿了放大器造成的波前畸变,实现了双程放大,改善了光束质量,压缩了发散角.我们选用液体CCl4作为SBS介质,采用美国Spiricon公司生产的光束质量分析仪(Model M2-101)分别测量了抽运光和SBS后向放大光及利用普通全反镜代替SBS系统的后向放大光的光束发散角,测得抽运光的发散角θx=1.817 mR,θy=2.194 mR;SBS后向放大光的发散角θx=1.178 mR,θy=1.172 mR;利用普通全反镜代替SBS系统获得的后向放大光的发散角θx=4.805 mR,θy=4.405 mR.在此基础上,采用SBS后向放大的方法进行了室内(18 m)光束传输模拟实验,由于SBS能压缩发散角,改善光束质量,使得该方案可以运用到激光大气传输中对目标的自动跟踪锁定研究中.(OG20)     

LDA端泵浦固体激光器的新型耦合系统--圆锥形导管

报道了一种适用于面阵激光二极管阵列（LDA）的新型耦合系统——圆锥形导管，它利用折射原理压缩出射光束的发散角。在光线追迹的基础上给出了圆锥形导管的传输规律，并用计算机模拟得到了其具有良好的传输特性。结果表明，LDA出射的空间非连续分布的激光束通过圆锥形导管后，在近场可以得到近高斯形的场分布；圆锥形导管不仅具有结构简单和传输效率高的优点，而且较好地均衡了快慢轴2个方向上的光束质量，输出光束具有较小的发散角和光斑尺寸。     

新型激光二极管列阵光束整形方法

设计并制作了一套简单有效的光束整形系统,用以改善激光二极管列阵器件(LDA)的光束质量,减小快慢轴光束质量积的差别,实现高亮度光纤耦合输出。首先采用快慢轴准直透镜压缩LDA的发散角,然后采用双面分区镀膜的单片平面镜,通过反射和折射将压缩后的LDA慢轴方向的光束分为7束,并将7束子光束在快轴方向重新排列,实验测得整形装置的效率为95.2%。该整形系统设计简单,效率高,具有很高的应用价值。     

双平行平面反射镜在激光二极管阵列光束整形中的应用

为了实现激光二极管阵列(LDA)的高亮度光纤耦合输出,设计了一套简单有效的光束整形系统.首先采用快慢轴准直透镜压缩LDA的发散角,然后采用双平行平面反射镜光束整形装置,将压缩后的LDA慢轴方向的光束分为4束(也可以根据需要分为任意多束),并将4束子光束在快轴方向重新排列,最后通过聚焦系统,将整形后的光束耦合进入芯径600 μm,数值孔径0.37的光纤.实验测得双平行平面反射镜整形装置的效率为98.87%,系统的整体效率为77.2%.该整形系统设计简单,效牢高,具有很高的应用价值.     

涡旋光束的自适应光学波前校正技术

涡旋光束是一种具有螺旋波前的光束，其特点是其光强分布为环形，携带有与螺旋波前结构相关的轨道角动量。由于涡旋光束的角量子数可取任意整数，同时不同角量子数的光束之间相互正交，因此可提高光通信系统的信道容量。但涡旋光束在自由空间传输时会受到大气湍流的影响，进而产生波前畸变，因此需要采用自适应波前校正技术对畸变后的光束进行校正。文中对现有的涡旋光束波前校正技术进行了概述，重点介绍了笔者课题组提出的应用GS相位恢复算法和高斯光束探针相结合对涡旋光束波前畸变校正的技术及应用SPGD算法和泽尼克多项式对涡旋光束波前畸变校正的研究工作。     

定向红外对抗系统干扰性能研究

立足于定向红外对抗系统（DIRCM）的干扰性能的研究,将目标导引头红外焦平面功率密度和系统持续照射目标时的照射容差角作为评价定向红外对抗系统干扰性能的两个指标。综合考虑大气传输透过率和光束传输过程中光束自身衍射效应与大气湍流效应引起的光束发散角对目标导引头接收功率的影响,建立了定向红外干扰模型,模拟了定向红外对抗系统照射光束在目标导引头红外焦平面上的功率密度。利用概率论置信区间的概念,将目标中心相对于光束中心的距离偏离量转化为角量与光束发散角进行对比,建立了定向红外对抗系统的照射容差角模型。通过仿真,定量分析了照射距离、大气湍流强度、光束出射口径对目标导引头红外焦平面的功率密度和系统照射容差角的影响。     

小型TEA CO2激光器非稳腔的研究

本文对测距用的小型TEACO2激光器非稳腔进行了研究。该激光器可输出32.96mJ的能量,光束发散角为1.68mrad。实验结果表明:平凸非稳腔与同种激活介质、同样腔长、同样输出耦合因子的平凹稳定腔相比,前者的光束发散角压缩了约三倍。     

激光打孔用凹凸热稳腔

本文介绍凹凸热稳腔的设计方法。对几种较为实用的凹凸热稳腔进行了实验研究。对长脉冲静态工作,在保证激光效率接近1％的条件下,可将输出光束角压缩到1毫弧度以下。比一般常用的平凹腔的输出光束角减小了5～10倍。     

激光二极管线阵光束变换研究

推导出激光二极管线阵光束通过透镜系统的光强分布表达式，分析了出射光束的传输特性，设计一种凹柱透镜的光束变换系统得到一维均匀光强分布。此外，给出扩展角宽度的计算公式。     

聚对苯撑苯并双(口恶)唑发光及其器件制备

采用光谱技术,研究了聚对苯撑苯并双(口恶)唑(PBO)溶液的光敏发光特性,并用相对法估算出溶液发光效率在50%范围.结合光谱技术、半导体电学和电化学等研究手段,具体研究了以PBO为发光层的单层电致发光器件,研究结果显示,电致发光与薄膜的光致发光有具有相同的发光中心,峰值位于510 nm左右.同时发现,由于存制备过程中不同处理条件使得不同厚度薄膜残留的掺杂物质浓度不同,从而引起薄膜的导电性的不同.使得器件的阈值场强随PBO厚度的减小而逐渐增加.     

系统级封装新型埋入式电源滤波结构的研究

在高密度小尺寸的系统级封装(SiP)中,对供电系统的完整性要求越来越高,多芯片共用一个电源网路所产生的电压抖动除了会影响到芯片的正常工作,还会通过供电网路干扰到临近电路和其他敏感电路,导致芯片误动作,以及信号完整性和其他电磁干扰问题.这种电压抖动所占频带相当宽,几百MHz到几个GHz的中频电源噪声普通方法很难去除.结合埋入式电容和电源分割方法的特点,提出一种新型高性能埋入式电源低通滤波结构直接替代电源/地平面.研究表明,在0.65～4GHz的频带内隔离深度可达-40～75 dB,电源阻抗均在0.25ohm以下,实现了宽频高隔离度的高性能滤波作用.分别用电磁场和广义传输线两种仿真器模拟,高频等效电路模型分析这种低通滤波器的工作原理以及结构对隔离性能的影响,并进行了实验验证.     

Emerging interconnects: a state-of-the-art review and emerging solutions

Aluminium was a primary material for interconnection in integrated circuits (ICs) since their inception. Later, copper was introduced as interconnect material which has better metallic conductivity and resistance to electromigration. As the aggressive technology scaling continues, the copper resistivity increased because of size effects, which causes increase in delay, power dissipation and electromigration. The need to reduce the resistor-capacitor??????? delay, dynamic power utilisation and the crosstalk commotion is as of now the fundamental main impetus behind the presentation of new materials. The purpose of this paper is to do a survey of interconnect material used in IC from introduction of ICs to till date. This paper studies and reviews new materials available for interconnect application which are optical interconnects, carbon nanotube (CNT), graphene nanoribbons (GNRs) and silicon nanowires which are alternatives to copper. While doing a survey of interconnect material, it is found that multiwalled CNTs, multilayer GNR and mixed CNT bundles are promising candidates and are ultimate choice that can strongly address the problems faced by copper but on integration basis copper would last for coming years.     

Arsenic deposition as a precursor layer on silicon (211) and (311) surfaces

We investigate the properties of arsenic (As) covered Si(211) and Si(311) surfaces by analyzing data from x-ray photoelectron spectroscopy (XPS) and low-energy electron diffraction (LEED) images. We then create a model using total surface energy calculations. It was found that both Si(211) and Si(311) had 0.68±0.08 surface As coverage. Si(211) had 0.28±0.04 Te coverage and Si(311) had 0.24±0.04 Te coverage. The Si(211) surface replaces the terrace and trench Si atoms with As for a lower surface energy, while the Si edge atoms form dimers. The Si(311) surface replaces all terrace atoms and adsorbs an As dimer every other edge site. These configurations imply an improvement in the mean migration path from the bare silicon surface by allowing the impinging atoms for the next epitaxial layer, tellurium (Te), to bind at every other pair of edge atoms, and not the step terrace sites. This would ensure a nonpolar, B-face growth.     

光子晶体微腔发光二极管

光子晶体微腔因其具有增强自发辐射、定向输出和单模工作的能力而受到广泛关注。介绍了光子晶体微腔发光二极管的基本原理、设计、特性、制作及其典型器件。     

用于单光子TOF测量的时间-幅度变换器

基于新型共源共栅电流源的积分方法,设计了一种用于单光子飞行时间(TOF)测量的时间-幅度变换器(TAC)。该方法有效简化了TAC电路结构,减小了TAC占用面积,显著提高了TOF的满量程范围(FSR)。采用0.18 μm标准CMOS工艺设计。集成TAC的单光子探测器像素单元的填充因子可达到26.8%。后仿真结果表明,该TAC在120 ns的FSR内具有230 ps的定时分辨率,微分非线性(DNL)低于0.05 LSB,积分非线性(INL)低于1.1 LSB。蒙特卡洛仿真表明,512个TAC像素间的不均匀性低于0.5 %。该TAC非常适用于高密度时间相关的单光子计数(TCSPC)探测器阵列。     

Comparative study of maximum power point tracking techniques for hybrid renewable energy system

The power generation demand is increasing day-by-day throughout the world, therefore, the use of hybrid systems becomes a significant solution. The hybrid renewable energy system (HRES) is used for delivering power in various regions in order to overcome intermittence of wind and solar resources. Because of increasing environmental problems, for example, greenhouse gas emission and energy cost have interested novel research into substitute methods in favour of electrical power generation. Maximum Power Point Tracking (MPPT) control method is a vast deal of novel research used for enhancing the efficiency of HRES. The authors have revealed that the hybrid techniques i.e. Global MPPT, fuzzy-neuro systems, Adaptive Neuro-Fuzzy Inference System (ANFIS), Perturbed and Observe (P&O) + Adaptive Neural Network (ANN) etc. can provide best results as compared to other MPPT control methods. This paper offering a state of art review of MPPT control techniques for HRES.     

Joint estimation of TOA and DOA in IR-UWB system using a successive propagator method

Impulse radio ultra-wideband (IR-UWB) ranging and positioning require accurate estimation of time-of-arrival (TOA) and direction-of-arrival (DOA). With receiver of two antennas, both of the TOA and DOA parameters can be estimated via two-dimensional (2D) propagator method (PM), in which the 2D spectral peak searching, however, renders much higher computational complexity. This paper proposes a successive PM algorithm for joint TOA and DOA estimation in IR-UWB system to avoid 2D spectral peak searching. The proposed algorithm firstly gets the initial TOA estimates in the two antennas from the propagation matrix, then utilises successively one-dimensional (1D) local searches to achieve the estimation of TOAs in the two antennas, and finally obtains the DOA estimates via the difference in the TOAs between the two antennas. The proposed algorithm, which only requires 1D local searches, can avoid the high computational cost in 2D-PM algorithm. Furthermore, the proposed algorithm can obtain automatically paired parameters and has better joint TOA and DOA estimation performance than conventional PM algorithm, estimation of signal parameters via rotational invariance techniques algorithm and matrix pencil algorithm. Meanwhile, it has very close parameter estimation to that of 2D-PM algorithm. We have also derived the mean square error of TOA and DOA estimation of the proposed algorithm and the Cramer-Rao bound of TOA and DOA estimation in this paper. The simulation results verify the usefulness of the proposed algorithm.     

超宽带脉冲信号的光学生成方法研究

近年来超宽带(UWB)通信技术迅猛发展,在测量、雷达技术、民用和军事无线通信中有着重要的应用,UWB-over-fiber技术已经成为目前研究的热点,其中就包括UWB脉冲信号的产生方法。区别于传统的电子学方法,光子学产生方法不受电子瓶颈制约,可以实现很高的带宽,并且具有抗电磁干扰、重量轻、结构紧凑的优点。通过对比国内外本领域研究成果,讨论及总结了以下三种原理的UWB脉冲信号的光学生成方法:1)相位调制-强度调制转换(PM-IM);2)半导体光放大器(SOA)的非线性效应;3)频谱塑形和色散所致频域-时域映射,然后对各种方案进行了对比分析。     

多孔硅发光机制的分析

从量子力学的基本理论出发讨论了量子限制效应，推导出多孔硅有效禁带宽度增量并用量子限制效应和表面态及其物质在发光中作用的理论解释了ＰＳ光致发光的实验现象。