宽光谱范围高响应度的InGaAs/InP光电探测器

报道了一种在0.6～1.65μm波段使用的InGaAs/InP光电探测器。该探测器使用的是外延在InP衬底上的InGaAs材料,探测器结构采用PIN结构通过选择性扩散的方法制作,通过调整掩模尺寸和控制扩散条件,可以制备出具有不同光敏面尺寸及光电特性的探测器。封装后光电探测器在0.6～1.0μm波段的响应度大于0.2A/W,其中,在1.0μm～1.65μm波段的响应度超过0.8A/W,5V偏压下的暗电流小于2nA。经过老化试验,探测器的寿命可以超过105h,器件的可靠性和稳定性已经达到商用标准。由于出色的工艺稳定性和器件性能的一致性,该探测器可做成适用于多通道甚短距离光传输用的探测器阵列。

InGaAs／InPAPD探测器光电特性检测

建立了雪崩二极管的静态光电特性的自动测试系统。利用该系统对光敏面的直径为500μm的台面型InGaAs/InP雪崩光电二极管(APDs)进行测试。测试结果表明,该APD器件在90%击穿电压下的暗电流为151nA,在直径500μm的光敏面上其光响应均匀性良好。提出一种测量雪崩二极管倍增因子的方法,只需利用普通的测量电流-电压的测试仪器,就可以获得开始倍增时的光电流,从而得到APD的倍增因子。通过该方法得到的InGaAs/InPAPD器件最大倍增因子的典型值在10～100量级。

基于干电极的头带式射频无线脑-机接口系统

研发了一种采用干电极的脑-机接口系统，此系统克服了现有脑机接口用脑电信号采集及信号处理系统笨重而不便于携带的缺点。此系统采用半导体微加工工艺制作的“干”电极作为采集脑电信号的电极，佩戴方便且能长时间使用。整个便携式脑机接口系统在脑电信号采集、处理和传输三个方面都采用了利于便携的设计，信号处理采用专用的集成电路，信号的采集和处理端与信号接收端采用射频芯片收发数据。整个系统的重量只有39g。该脑-机接口系统以人体的专注程度作为控制外部设备的控制信号，经过训练的受试者可以通过脑电信号实现对机器的控制。

轻掺杂硅基神经电极的光噪声消减

硅基神经电极是记录神经细胞放电活动的一种实用工具。使用标准的集成电路加工技术,在宽度仅为70μm的单个硅基针上能排布上千个电极记录位点。光遗传学的发展使控制神经元活动更加精确,通过在给予光刺激的同时记录神经元的电活动,可以获取更丰富的脑活动信息。当使用黄光或蓝光刺激神经元时,光子的能量大于硅衬底的禁带宽度,价带电子被激发到导带,从而生成电子-空穴对。因此,在光刺激下使用硅基神经电极时,硅基板中的光生载流子将严重干扰电极的信噪比。为满足在光刺激同时记录电活动的应用需求,必须减少光对硅基神经电极的噪声干扰。传统的降噪方法是使用重掺杂硅作为衬底材料,通过增加杂质浓度来降低载流子寿命,从而降低硅电极的光学噪声。但是,重掺杂的硅衬底比轻掺杂的硅衬底具有更多的晶格缺陷,这使得硅基电极更加脆弱,并且该方法与标准的集成电路加工技术不兼容。通过分析在轻掺杂硅衬底上制造电极的光致噪声机理,我们发现由光激发产生的载流子的不均匀分布将使轻掺杂硅衬底极化。由光致极化引起的电势将影响在其上制造的电极。将轻掺杂硅衬底金属化和接地将有效降低极化电位。使用这种方法,由光诱发的噪声幅度将下降到原始值的0.87%。为了确保神经元的放电率,将光刺激脉冲频率选择为20 Hz。在1 mW·mm^(-2)的光照下,电极的背景噪声可控制在45μV以下,可以满足一般光遗传学应用的需求。经过上述方式改造后的轻掺杂硅衬底将满足光遗传学应用对神经探针的要求。与传统的通过重掺杂整个衬底降低光噪声方法不同,该方法与标准的集成电路加工技术兼容,为利用标准集成电路加工技术制备高密度、高通量硅电极提供了噪声消除方法。

视网膜假体的研究进展

根据视觉假体(visual prosthesis)在视觉通路上刺激部位的不同,概括地介绍了以植入微电子芯片为主要手段的视皮层假体、视神经假体和视网膜假体的视觉修复方法,分析比较了这三种视觉假体的利弊和技术难点。重点论述了研究的热点——视网膜假体研究,介绍了从事该热点研究的两大子方向——视网膜下假体(subretinal prosthesis)和视网膜表层假体(epiretinal prosthesis)研究的主要团队的系统研制和植入实验的进展。最后讨论了视觉假体研究所面临的一些如能量供给、神经网络的模拟、器件集成、电极修饰及生物相容性封装等共性问题,充分肯定了视觉假体研究已取得的成绩并展望了其光明的研究前景。

MOCVD生长的平面型InGaAs/InP PIN光电探测器件

讨论了采用MOCVD技术生长的平面型InGaAs/InPPIN器件的光学特性及制备工艺。通过引入InP窗口层并制备合适的抗反射膜,大大提高了器件的量子效率,达到～96%,采用平面型结构有可能改善器件的稳定性和可靠性。

基于聚酰亚胺的神经微电极的制备及特性研究

提出了一种基于非光敏型聚酰亚胺PI-5J的柔性薄膜神经微电极的制作方法，利用常规光刻技术设计和制作出了适合植入的柔性神经刺激微电极阵列，并通过离体实验对其进行了微电极的老化测试和电学特性测试，通过在体实验进行了微电极的生物相容性测试。测试结果显示，制作出的微电极不容易老化，而且具有很好的生物相容性和电学性能，此实验结果为进一步的动物在体实验提供了重要依据。上述制作柔性神经微电极的方法对于促进神经科学的基础研究和神经疾病的治疗和康复具有重要意义。

一种可对大功率激光信号进行直接检测的新型InGaAs光电探测器

在国内首次介绍了一种新近研制的InGaAs／InP实用化光电探测器，它可在0．5～1.7μm波长对高达500mW的大功率激光进行直接检测，并给出了器件光学衰减滤波片的设计以及器件的主要性能参数。

集群计算机监控技术研究

集群计算系统在大数据处理、指挥调度等领域应用越来越广泛,保障集群系统稳定运行迫在眉睫。本文针对集群内计算机管理难度大、故障影响大等问题,明确集群计算机的监控需求,研究集群计算机的监控技术,分析Cacti、Parmon、Nagios、Zenoss、Ganglia等集群监控软件的特点,通过试验对比,总结各监控软件的功能特点,探讨集群计算机监控技术的发展方向。

基于VDPAU的GPU多视频解码

针对多视频解码CPU占用率高等问题,本文研究了基于VDPAU的GPU视频并行处理方案,通过集成VDPAU的VdpDevice和VdpDecoder,实现了FFmpeg多视频解码的GPU并行处理,极大地降低了多视频解码显示过程中的CPU占用率.测试结果表明,本文提出的基于VDPAU的多视频解码处理方案可极大地提高系统的多视频解码处理能力.

PDF集群并行解析显示技术研究

针对大型拼接显示系统对PDF文件高分辨显示的需求,文中研究了集群并行高分辨信息显示平台的显示技术,分析了PDF在大屏显示系统中的重要性以及PDF文件格式和层次关系,研究并探讨了poppler库和mupdf库的优缺点,以及对PDF文件格式的解析与显示技术,并基于poppler库和mupdf库分别实现了PDF文件的解析和集群并行显示。通过对比实验,采用mupdf库能够更清晰、高效地实现PDF集群并行显示,验证了文中提出的PDF集群并行解析显示技术可极大地提高大型拼接显示系统对PDF文件的高分辨显示处理能力。

Ultra Low Dark Current,High Responsivity and Thin Multiplication Region in InGaAs/InP Avalanche Photodiodes

A separate absorption,grading,charge and multiplication InGaAs/InP avalanche photodiode with ultra low dark current and high responsivity is demonstrated.It has a thin multiplication layer and a planar structure.Through the use of a well and a single floating guard ring to suppress edge breakdown,the device can easily be fabricated by one step epitaxial growth and one step diffusion.The dark current of a 30μm diameter device is as low as 0.028 nA at punch-through and 0.1 nA at 90%of the breakdown voltage.The responsivity at 1.55μm is 0.93 A/W at unity gain and the multiplication layer is estimated to be less than 300 nm.

超高分辨GIS信息显示技术

为解决海量GIS地图信息显示分辨率高、处理难度大等问题,研究了集群并行显示、WMS服务、GIS渲染显示等技术,提出了以计算机集群并行计算为基础构建集群并行GIS拼接显示系统,采用WMS并行获取GIS数据信息、地图投影变换处理数据、Open GL并行纹理渲染,进而实现GIS数据的超高分辨显示.实验结果表明,提出的集群并行GIS拼接显示系统可极大地提高地图显示分辨率、为海量GIS地图的超高分辨显示提供了可行的解决方案.

Rocks集群应用系统发布技术研究

Rocks集群在生命线工程、大数据和高性能计算处理方面的应用越来越广泛,但是集群应用系统的发布更新存在操作难度大、易发生错误等问题。为了解决这些问题,本文分析了RPM包发布管理工具的实现过程,研究了Roll结构,提出了Roll构建和安装发布技术,简化了集群应用系统的发布流程。实验结果表明,本文的集群软件发布技术是有效的,为Rocks集群应用系统发布提供了高效、稳定、易操作的解决方案。

基于PTS的视频流集群同步显示技术

针对集群大屏拼接显示系统各节点机独立解码、视频流显示不同步的问题,本文分析了集群拼接显示系统的特点,提出了利用PTS信息实现集群内各节点机同步显示视频流的机制,研究了组播接收模块、TS流拆包模块、视频解码模块和同步控制模块和拼接屏显示模块等视频流同步显示实现技术.研究试验结果证明了基于PTS的视频流集群同步显示技术的有效性.

集群并行显示同步技术研究

集群并行显示系统在超高分辨、大数据信息高速显示等方面优势明显,但是集群节点机接收用户指令和信息显示输出存在不同步的问题。为了解决这一问题,文中研究了集群并行显示技术,分析了信息显示处理不同步的原因,提出了用户指令同步、渲染显示同步等同步机制,解决了用户交互处理同步和显示渲染输出同步等问题。实验结果证明,文中的集群并行显示同步技术是有效的,可以有效地实现用户指令和集群显示输出的同步。

生命线工程中的桥梁健康监测技术研究

桥梁作为生命线工程的重要组成部分,在国民生活、国家安全和经济发展等各个方面发挥着及其重要的作用。随着高速铁路的不断发展,桥梁健康监测技术的研究和应用迫在眉睫。本文分析了桥梁健康监测的需求,设计了桥梁健康监测系统,并研究了超声波、连通液位、振弦、光纤光栅等传感器技术,探讨了桥梁健康监测需考虑的监测点布置、时间同步、数据管理等问题。通过实验分析,验证了桥梁健康监测系统的有效性,为实现生命线工程中的桥梁健康监测提供了可行的技术方案。