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期刊信息/Journal information
半导体光电
半导体光电

江永清

双月刊

1001-5868

soe@163.net

023-62806174

400060

重庆市南坪花园路14号44所内

半导体光电/Journal Semiconductor OptoelectronicsCSCD北大核心CSTPCD
查看更多>>本刊是专业技术性刊物。刊载半导体光电器件、光通信系统和光传输、光存贮、光计算、处理技术，以及摄像、传感、遥感等方面的研究成果、学术论文、学位论文和工作报告，介绍光学、光子学、量子电子学、光电子学领域的新材料、新结构、新工艺、新器件，报道国内外该领域的研究和发展方向。读者对象为半导体光电专业的科技人员和大专院校师生。
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    单模-空芯-单模光纤微结构应变传感特性研究

    王磊张钰民姚霁峰骆飞...
    515-522页
    查看更多>>摘要：设计了一种单模-空芯-单模光纤微结构应变传感器,利用光束传播法进行仿真分析,建立了波长-应变关系模型,并对其应变特性、温度特性进行实验研究.实验结果表明,在0～340με范围内的拉伸应变灵敏度和-340～0με范围内的压缩应变灵敏度分别高达-4.19和-4.26pm/με,线性度分别为0.9971和0.9981;在20～70℃范围内的温度灵敏度为9.6pm/℃,线性度达到0.9909.该传感器制作简单且具有较高的应变灵敏度,可以实现应变测量.

    空芯光纤多模干涉应变传感器灵敏度光纤传感

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    基于弱耦合多芯少模光纤光斑分析的扰动传感研究

    袁晖刘艳李广德庞乐之...
    523-529页
    查看更多>>摘要：提出了一种基于耦合多芯少模光纤(FM-MCF)光斑检测的光纤扰动传感器结构,并进行了实验验证.该传感器采用"单模光纤-多模光纤(MMF)-多芯少模光纤"的级联光纤结构,单模激光经过MMF进行光场发散后,FM-MCF中的7个芯子都能被照亮,因此在FM-MCF的末端可以用相机接收到具有7个子光斑的光斑图像.实验中在FM-MCF不同位置处施加扰动并同时采集光斑,之后基于神经网络对变化的光斑图样进行处理以实现扰动位置分类.基于FM-MCF芯内强耦合、芯间弱耦合的特性,利用该光纤结构以3cm的空间分辨率实现了对15个扰动位置的99.46％的高精度分类,远高于仅采用MMF通过光斑检测进行扰动定位的结果.也测试了FM-MCF传感器同时检测扰动位置和强度的能力,识别分类准确率均接近100％.实验结果表明,所提出的传感器具有成本低、结构简单、易于解调和高精度的优点.

    光纤光斑多芯少模光纤扰动传感卷积神经网络

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    近红外单层大视场角超透镜研究

    陈若卉鲁依林赵兴岩邱阳...
    530-535页
    查看更多>>摘要：大视场角透镜是成像系统的重要组成部分.为实现大视场成像效果,传统光学中需要由多个镜片组成的透镜组来纠正不同入射光角度带来的像差,从而在整个视场范围内获得无畸变的清晰图像.文章设计并制造了一种近红外超透镜,由分布在衬底两侧的单层超表面和金属光阑组成.该器件能够有效抑制像差,在940nm波长下实现120°的广角成像.实验结果证明所制造的器件在设计的视场角范围内具有良好的聚焦性能,平均实验聚焦效率为45％.

    超表面超透镜大视场角近红外光学设计

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    基于暂态过程优化的谐振式光纤陀螺背向散射噪声抑制方法研究

    王沐禹王梓丞魏玉强赵佳琪...
    536-541页
    查看更多>>摘要：针对谐振式光纤陀螺受背向散射噪声影响严重的问题,在优化三角波调制解调参数的基础上,提出了一种基于暂态过程优化的噪声抑制方法.该方法通过部分采样和均值滤波,在不改变陀螺光、电硬件配置的前提下,优化了三角波调制时存在的暂态过程现象,提高背向散射噪声的抑制比,改善解调曲线工作区的线性度.搭建样机并进行实验后,结果表明,基于暂态过程优化的噪声抑制方法能将暂态过程的占空比由64.3％降低至12.1％,解调后背向散射噪声的抑制比达到46.8％,且解调曲线工作区线性度达99.6％.可见,基于暂态过程优化的方法能有效提高谐振式光纤陀螺背向散射噪声的抑制能力,并改善解调曲线工作区的线性度.

    谐振式光纤陀螺背向散射噪声暂态过程调制解调

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    一种用于CIS列级ADC的片上抗PVT变化高精度自适应斜坡发生器

    刘天予曲杨曹伉常玉春...
    542-548页
    查看更多>>摘要：传统的片上全局斜坡发生器电路容易受工艺、电压和温度(PVT)的影响,导致斜坡信号易失真、线性度差;由于寄生电容的影响,片外校准的难度较大.提出了一种可以抗PVT变化,实现自适应校准斜率的斜坡发生器,采用逐次逼近算法细调和定步长搜索法微调相结合的方式,实现对斜坡的两点校正.斜坡校准电路包括电阻型DAC、电流型DAC、逻辑控制、动态比较器等模块.仿真结果表明,自适应斜坡发生器的平均校准周期约为1.143ms,校准后斜坡微分非线性为+0.00207/-0.00115LSB,积分非线性为+0.6755/-0.3887LSB,在不同PVT条件下校准电压误差小于1.5LSB,平均功耗仅为1.155mW,与传统斜坡发生器相比具有精度高、功耗低的优点.

    图像传感器高速列级模数转换器斜坡发生器逐次逼近算法定步长搜索算法

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    线性碲镉汞APD的高速焦平面读出电路研究

    孙铎梁清华丁瑞军
    549-556页
    查看更多>>摘要：设计了一款针对线性模式碲镉汞APD的高速成像读出电路.像元内基于三级推挽放大器级联的电阻反馈跨导放大器(RTIA),实现了光电流的实时线性转换,并利用工作于亚阈值区的MOS管作为反馈电阻实现跨阻增益可调;利用电容补偿法对RTIA的相位裕度进行优化,解决了低增益下的输出振荡现象.结果显示,像元内RTIA跨阻增益可调范围达100～140dB,增益带宽积可达1014数量级,像元电路输出延时低于1.8ns.设计了像素外的飞行时间测量电路,采用两段式时间数字转换器分别进行飞行时间的大范围粗量化和高精度细量化,测量范围可达1530m,测量精度为106.5cm,线性度高于99.99％.

    线性APD有源电阻反馈跨导放大器飞行时间测距TDC

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    高温高斜率效率1060nm单模半导体激光器

    李睿骁卢翔孟赵伦张雪阳...
    557-560页
    查看更多>>摘要：1060nm半导体激光器在高能激光系统种子源、空间激光雷达等领域具有广泛的应用,受限于砷化镓体系InGaAs量子阱材料大应力,在1060nm波段激光器外延生长缺陷密度较高,且由于目前该波段激光器结构设计普遍采用窄波导结构,腔内损耗和非辐射复合水平较高,激光器斜率效率较低,高温特性较差.传统InGaAs压应变量子阱势垒高度较低加剧了激光器的高温特性劣化.文章通过优化激光器外延生长条件并采用应变补偿量子阱结构和厚N包层结构,精确控制材料应力和势垒高度,降低腔内损耗,减小远场发散角,研制出了一种高性能1060nm单模半导体激光器,斜率效率在85℃时依然超过0.9W/A.此外,通过引入分布式反馈激光器悬浮掩埋光栅结构实现了激光器波长锁定,斜率效率超过0.7W/A.

    单模激光器1060nm半导体激光器分布式反馈激光器高斜率效率

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    基于FBG的高温压力传感器设计与校准

    张白莉高震森郭红英
    561-567页
    查看更多>>摘要：针对弹药热安全检测中压力检测的需求,设计了一种基于光纤光栅的高温压力传感器.通过深入研究传感构型的弹性形变对光纤光栅输出信号波长的影响和作用机制,设计了传感器封装模型结构,并对其内部参数进行了优化设计.应用有限元建立了传感器封装结构的三维立体模型,通过对模型施加10 MPa载荷,实现了模型的受压仿真,仿真结果验证了传感器压力转换结构设计的合理性.同时以薄板小挠度变形理论为基础,计算出传感器的理论压力灵敏度,设计了传感器的温度补偿方式,进行了不同温度环境下的压力校准实验,得出了传感器在不同温度的压力灵敏度变化趋势,证明了该传感器在100～450℃环境压力测量以及温度补偿方法的有效性.

    光纤光栅高温压力传感器结构设计弹性膜片温度补偿

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    全局/滚动曝光兼容高动态抗辐照CMOS图像传感器设计

    李明刘戈扬傅婧刘昌举...
    568-574页
    查看更多>>摘要：针对高速目标的高精度探测及辐射环境的应用要求,为解决全局与滚动曝光模式兼容难度大、灵敏度和动态低、帧速不高、抗辐照水平低等问题,对CMOS图像传感器架构、像素结构、列并行高精度数字化、高速读出、抗辐照加固等技术进行研究.基于单边列并行DDS、多模兼容的架构方案,设计了一款7.5μm×7.5μm,2048×2048可见光CMOS图像传感器,采用双增益像素结构、高帧速数字化读出、多通道可选输出、像素和电路抗辐照加固等方法,实现了全局与滚动曝光兼容、高灵敏度高动态成像、高精度数字化和高速输出、抗辐照加固等技术验证,填补了国内多模曝光兼容抗辐照CMOS图像传感技术研究空白.测试结果表明:器件功能正常,成像效果良好,动态范围、满阱电荷、灵敏度、帧速、抗辐照等指标满足预期要求,对高速高动态成像及辐射环境的系统应用具有重要意义.

    CMOS图像传感器全局与滚动兼容抗辐照像素双增益

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    基于遗传算法的磁自抑制加热器的设计与优化

    刘彦彦祝静谭志成刘晓飞...
    575-583页
    查看更多>>摘要：超低磁噪声(0～10nT)的碱金属加热技术是无自旋交换弛豫原子磁力仪实现超高灵敏度的关键,文章提出一种基于遗传算法的磁自抑制加热器多目标优化设计方法.该方法基于毕奥-萨伐尔定律推导目标函数新模型,优化的目标包括加热丝的长度、宽度、厚度和电流方向4类(18个)参数,以此获取加热器最佳磁自抑制性能.利用有限元分析方法,仿真分析了目标区域的磁场分布和温度分布,结果表明:加热器在目标区域的中心区域产生0.02nT/mA的平均磁场和180.34℃的平均温度.实验测试结果显示:目标区域的磁通密度取值在0.13nT/mA和0.14nT/mA范围内,这表明加热器的磁场自抑制性能较好.该研究有助于进一步提高原子磁力仪的性能.

    无自旋交换弛豫原子磁力仪磁自抑制遗传算法毕奥-萨伐尔定律

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