摘要:氧化锌(zinc oxide,ZnO)具有良好的透光性和高导电性等优势,通常被用作有机太阳能电池(organic solar cells,OSCs)的电子传输层(electron transport layer, ETL),但由于其表面缺陷和较高的退火温度限制了其在柔性有机太阳能电池(flexible organic solar cells, FOSCs)中的应用。在此,采用一种新的ZnO制备方法,降低了退火温度,同时使用了抗氧化剂丁香酸(syringic acid, SA)修饰ZnO薄膜的表面,从而明显提高了FOSCs的转换效率和稳定性。研究发现,SA有效地钝化了ZnO薄膜表面缺陷,优化表面形貌,降低了ZnO的功函数(WF),从而改善FOSCs的电荷传输性 能。最终,基于PM6Y6体系的FOSCs的功率转换效率(power conversion efficiency, PCE)从12.01%提高到14.26%。并且经过SA修饰后的电池机械稳定性得到显著提高。

摘要:本研究使用十八烷基硫醇(octadecanethiol,ODT)溶液湿法钝化InGaN基金属-半导体-金属结构(metal-semiconductor-metal,MSM) 蓝光探测器,实现了对暗电流的显著抑制和对探测响应度的大幅提高。经过ODT表面处理后,器件的暗电流在0—6 V范围内都显著降低1—2个数量级；在响应带边波段(440 nm)附近, ODT钝化器件光暗电流比提高1个数量级,表现出显著增强的探测灵敏度。光致发光 (photolumine-scence,PL) 测试表明,经ODT处理后InGaN材料带边发光峰强度增加约30%,证实了其对材料表面复合的抑制； X射线光电子能谱测试结果表明ODT溶液有效地去除InGaN表面的氧化物和形成硫钝化,从而降低了InGaN表面施主型缺陷密度和由此导致的暗电流。研究表明ODT溶液对于InGaN材料表面复合缺陷和漏电通道都有显著抑制效果,从而实现了对探测器性能的显著提高。

摘要:为了有效提高传感器的灵敏度,设计了一种基于表面等离子体共振(surface plasmon resonance,SPR) 进行折射率(refractive index,RI) 检测的光子晶体光纤(photonic crystal fiber,PCF) 传感器。包括方形晶格排列的空气孔的设计,其中两个金纳米线作为等离子体材料位于传感器表面。根据等离激元特性,纳米线的尺寸设计促进了SPR和基本芯模的耦合,有助于提高传感器性能。然后采用有限元法(finite element method,FEM) 对空气孔的大小和其在PCF中的排列以及纳米线的尺寸进行了系统的研究。最后经过测试,y偏振模式下,设计的传感器的波长灵敏度为50 000 nm/RIU,幅值灵敏度为672.2 RIU-1,品质因数(figure of merit,FOM) 和分辨率的最大值分别为250 RIU-1和2×10-6RIU。该传感器具有高灵敏度和低制作成本等优点,在化学和生物医学检测方面具有广阔的应用前景,设计的传感器对宫颈癌细胞检测的灵敏度可达40 000 nm/RIU。

摘要:针对现有光开关与分光器通常只有单一功能,且常常对偏振敏感的问题,本文基于波导结构、微流控光学和多模干涉(multimode interference,MMI) 耦合理论,提出一种兼具光开关与分光功能的复合器件。通过驱动匹配液进出两个多模腔(multimode cavity,MMC) 与MMI的自映像效应实现光路切换或分光。通过仿真优化结构,讨论和分析了光开关与分光器的特性。研究结果显示光开关在1 550 nm波长时的插 入损耗(insertion loss,IL) 和串扰(crosstalk,XT) 很低,两输出端口插 入损耗分别是0.034 dB和0.026 dB,串扰分别是 -33.26 dB和-50.92 dB。作为1×2分光器时,对1 550 nm波长的分光比为1∶1,分光均匀,总插入损耗低至0.026 dB。所提复合器件具有结构简单、操作简便、多功能、偏振不敏感、插入损耗低、应用灵活的优点,可应用于多路径的光电子系统、光通信等相关领域。

摘要:有机金属卤化物钙钛矿太阳能电池(perovskite solar cells,PSCs)因其卓越的光电转换效率(power conversion efficiency,PCE)和廉价的制备成本而备受研究人员关注。然而,钙钛矿材料中不可避免的缺陷态导致的载流子复合是制约钙钛矿光伏器件效率和稳定性的关键因素之一。本研究聚焦于钙钛矿材料分解的核心位置“界面”,通过在钙钛矿薄膜和空穴传输层异质界面之间旋涂一种经典的香豆素分子“7-羟基香豆素”,有效钝化了钙钛矿表面缺陷,优化表界面载流子传输,显著抑制载流子的非辐射复合,从而提升了PSCs的光电性能。实验结果显示,经过改性处理的PSCs,其PCE从20.05%提升至21.36%。这项工作为提高PSCs的性能提供了一种简便且高效的新途径。

摘要:针对目前大多数光纤拉曼放大器(fiber Raman amplifier,FRA)泵浦复杂、增益性能不理想、成本高的问题,提出了一种基于树种优化算法(tree seed algorithm,TSA) 的增益平坦FRA设计方案,将平均增益与增益平坦度作为目标参数,结合平均功率法(average power analysis,APA) 分别对一阶和二阶FRA的泵浦参数(含泵浦波长和泵浦功率)进行了优化,数值分析了信号光、泵浦光功率随传输光纤的演变过程,最终实现了在不同增益幅度下C+L波段(100 nm)光信号的平坦放大。结果表明,所优化出的四个FRA分别在8 dB、11 dB和16.7 dB增益下实现了小于1 dB的增益平坦度,其中最小增益平坦度为0.4 dB。通过与现有的优化方法比较,证明了TSA算法在增益平坦多泵浦FRA设计中具有迭代效率高、优化效果好的显著优势,为后向多泵浦FRA的设计提供了参考。

摘要:自监督单目深度估计旨在仅从单张 RGB 图像预测像素级密集深度图,无需真值监督。针对现有方法在场景结构感知与局部细节处理方面 的不足,本文提出基于空间频域特征细化与聚集的新方法。该方法的核心包含空间频域特征细化模块(spatial frequency feature refinement module,SFFRM) 与双流动态聚集模块(dual-stream dynamic aggregation module,DDAM ) 。具体来说,空间频域特征细化模块通过空间细化单元(spatial refinement unit,SRU) 提取并处理多尺度细粒度局部特征,同时结合频域细化单元(frequency refinement unit,FRU) 利用离散余弦变换与多角度通道注意力机制增强场景结构感知能力,并有效抑制噪声与冗余信息；其次,双流动态聚集模块通过双流卷积注意力机制自适应融合全局与局部深度线索。实验表明,本方法在主流数据集上性能显著优于先进模型,实现精度与参数量的高效平衡,并展现出优异跨数据集泛化能力。

摘要:近年来,以抗分析检测能力著称的无载体信息隐藏技术发展迅速,其主要分为构造生成式和搜索映射式两类方法。两类方法均存在隐藏容量小的共性问题之外,搜索映射式方法还存在完备码表映射困难、依赖大规模图库等突出问题。因此,本文提出大容量矩阵映射式无载体信息隐藏方法。该方法提取图像的环统计特征进行编码以构造特征矩阵,并将秘密信息构造为秘密信息矩阵,根据矩阵映射规则得到表示特征矩阵和秘密信息矩阵关系的映射矩阵。接收方接收映射矩阵和载体图像,同样利用矩阵映射规则和图像环统计特征编码还原秘密信息。实验结果表明,本文方法无需设计复杂的映射规则,无需依赖大规模图库,即可实现更大容量的信息隐藏,而且其抗几何攻击的鲁棒性更具优势。

摘要:在现有公开眼动数据集中,针对聋人群体的采集与构建几乎处于空白状态。为填补该研究缺口,本文构建了一个多模态聋人眼动数据集(multimodal deaf eye-tracking dataset,MDETD),覆盖口语与手语两种语言模态。数据采集共涉及27名聋人和34名听人,记录眼动样本约147万条,涵盖注视、扫视、平滑追踪(smooth pursuit,SP) 与噪声4种类型。经预处理与特征提取后,采用 一维卷积神经网络与双向长短时记忆网络模型(one-dimensional convolutional neural network and bidirectional long short-term memory, 1D-CNN-BLSTM)进行眼动分类,在注视与扫视任务中分别获得97.1%与78.2%的F1分数,表现出较高的分类性能。进一步比较发现,聋人在注视行为中的占比显著高于听人,显示出更强的视觉集中倾向；而听人在扫视行为中的占比更高,反映了两类群体在语言通道使用和视觉加工策略上的差异。本研究为理解聋人视觉认知机制提供了数据支持,同时为眼动分类、跨模态语言处理等相关研究提供了高质量的基础资源。

摘要:为了改善传统的基于光学外差法生成太赫兹信号所存在的功率波动、频率偏移以及信噪比低的问题,设计了一种基于双环形腔的太赫兹双波长相干光源结构,将基于级联外调制器法产生的光学频率梳(optical frequency comb,OFC)与独立双环形腔结构相结合,实现了稳定的单纵模相干双光源输出。仿真结果表明,1 550.07 nm波长光源和1 552.46 nm波长光源的平均光功率分别为14.75 dBm和14.77 dBm,功率波动均小于0.03 dB。为了进一步验证输出双光源的通信性能,通过仿真分析了在30 km单模光纤(single-mode fiber,SMF)中传输16阶正交幅度调制(quadrature amplitude modulation,QAM)信号和经概率整形(probability shaping,PS)的64QAM信号的性能。结果表明,两种调制信号的通信误码率(bit error rate,BER) 均低于前向纠错码的阈值。

摘要:研究煤烟气溶胶粒子对量子干涉雷达(quantum interferometic radar,QIR) 性能的影响,基于煤烟气溶胶粒子的光学特性,探究了粒子数浓度和相对湿度与链路衰减的关系,并分析了煤烟气溶胶粒子对QIR探测距离的影响；针对QIR的探测原理及系统结构,讨论煤烟气溶胶粒子对QIR生存性能、分辨率及灵敏度的影响并进行数值仿真实验。结果表明:随着煤烟气溶胶粒子数浓度增加、相对湿度减少,QIR探测距离及生存性能呈逐渐下降趋势；忽略其他因素的影响,增加光子数,分辨率呈上升趋势,灵敏度在煤烟气溶胶粒子造成的衰减较小时得到提升；当控制参考光与本地光的透过率相近或者相同时,增加光子数可有效提升灵敏度。

摘要:为了研究降雪环境下,量子干涉雷达(quantum interferometric radar,QIR)的性能优化方法,基于诱骗态量子密钥分发协议和最优平均光子数自适应算法(photon number adaptive,PNA),提出了QIR系统的动态光子数调节策略。研究了降雪对探测光量子的影响,以及在应用PNA策略前后,QIR系统的性能参数随降雪强度的变化关系。实验结果表明,在应用PNA策略后的QIR,能够根据降雪强度变化自动调整发射的光子数,使其分辨率、灵敏度和生存函数性能相较于原来都有所提高。验证了调节策略的有效性,为QIR抗大气干扰提供了新的方法。

摘要:在高灵敏度氦原子⁴He磁传感器中,为了改善1 083 nm分布式布拉格反射器(distributed Bragg reflector,DBR)半导体激光器输出频率的稳定度,本文提出了基于⁴He原子D₀线偏振差分饱和吸收光谱(polarization heterodyne saturated absorption spectroscopy,PHSAS)的频率控制方法,它利用相互垂直两偏振方向亚稳态氦原子饱和吸收谱的差分信号获得鉴频曲线。理论计算显示该光谱技术可以使共振信号的振幅增加50%,在共振频率附近完全消除多普勒本底的影响,抑制激光共模噪声,从而改进利用传统饱和吸收光谱(saturated absorption spectroscopy,SAS)控制的激光频率稳定度。实验表明在相同泵浦光强条件下,与传统SAS 控制稳频技术相比,该方法可使谱线强度提高20%,艾伦方差缩小5倍达到6.9×10-10@10 s水平。考虑具体实验环境的影响,实验验证了理论的预期。

摘要:针对生物分子的高灵敏度检测问题,本文提出了一种基于光热效应和表面等离子体共振(surface plasmon resonance,SPR)的生物分子检测方法。该技术采用SPR光强模式,通过动态调制泵浦光激发显色反应溶液的光热效应,诱导溶液折射率发生周期性变化,同步引起探测光的光强发生变化,其变化值与溶液浓度正相关。文中以乳酸脱氢酶(lactate dehydrogenase,LDH)为例,利用显色反应使得LDH显色,结合光热效应和SPR的光强模式实现了LDH的定量检测,检测限为0.298 mU/mL。