阈值转变型选通管简介

随着便携式电子设备的迅速发展,非易失性存储器在半导体工业市场规模中的占比日益提升。作为下一代的非易失性存储器之一,阻变存储器具有器件结构简单、操作速度快、与CMOS工艺兼容等优势。但阵列中存在着严重的串扰问题,通过将选通管与阻变存储器串联可以有效解决阵列中的串扰问题。本文对选通管的各种分类及发展趋势进行了介绍。同时对几种常见的阈值转变型选通管进行了介绍,展现了不同类型的选通管的优势与不足。选通管的性能还有很大不足,还需进一步优化。

激光距离选通三维成像技术研究进展(特邀)

随着人工智能时代的到来,同时获得反映目标辐射特性和纹理特征的高分辨率强度图像以及反映目标和所处场景的三维空间信息的稠密点云数据/三维图像的激光相机雷达技术已成为激光雷达的发展趋势。传统的摄像机与激光雷达复合的技术方案存在异源数据融合问题,尤其是在雾雨雪天气条件下以及水下等传输链路中存在严重散射的情况时难以有效工作。激光距离选通三维成像技术利用单一门控成像器件可同时获得高质量二维强度图像和高分辨率三维图像,其二维图像中的像素和三维图像中的体素一一对应,并继承了激光距离选通成像透散射成像的技术优势,具有实现高性能激光相机雷达的技术潜力。论文系统综述了步进延时扫描、增益调制、距离能量相关等激光距离选通三维成像技术的研究进展,介绍了该类技术的国内外典型应用情况,最后分析了该领域所面临的挑战及进一步发展方向和应用前景。

不同水质下光学偏振对距离选通成像目标识别距离的影响分析

水下光学成像技术对于海底资源勘测、海洋生态监测、水下搜索救援、水下考古等应用具有重要意义。相比传统水下摄像机,距离选通成像技术可以过滤选通切片外的后向散射噪声和环境背景噪声,实现高质量水下成像,但是在浑浊水体中仍然会受切片内后向散射噪声影响,导致成像距离缩短。对此,开展了光学偏振与距离选通成像结合的水下偏振选通成像技术研究,利用后向散射光良好的保偏性去除选通切片范围内的后向散射噪声,提升目标识别距离。通过理论仿真和实验研究,对比分析了不同水质下距离选通成像和偏振选通成像目标识别距离的差异。发现存在临界衰减系数c0:当水体衰减系数小于等于c0时,光学偏振对于提升距离选通成像工作距离无效果;当水体衰减系数大于c0时,偏振可提升距离选通成像工作距离。实验中还发现,目标反射率会影响临界衰减系数。该研究有利于不同水质下距离选通成像的优化应用。

时域色散选通光谱分析技术

光频域的光谱分析技术已在分子原子光谱学中发挥了重要作用,但仍存在频率扫描慢、锁定复杂等问题。基于此,提出了一种基于时域的光谱选通和扫描方法,具有光谱分辨率高、扫描速度快和无机械运动元件的优点。飞秒时域拉伸技术作为一种超快探测手段,能够将飞秒脉冲展宽至纳秒,并实现光谱信息至时域信息的实时映射。在时域中使用皮秒级脉冲调制展宽后的纳秒脉冲,可选通出特定光谱。选通后,调节皮秒脉冲的延时便可完成光谱的扫描。通过51次延时选通测量氰化氢气体的2ν3旋转振动带P10吸收线,验证了该时域色散选通法的光谱分析能力。单次测量的累计时间为5μs,230 ps选通脉冲宽度和56 ps扫描间隔对应的光谱分辨率和光谱扫描间隔分别为6.2 GHz和1.5 GHz,与色散光谱仪直接测量对比的误差标准差为0.0065,最大偏差的百分比为1.54%。未来通过降低选通脉冲宽度至30ps和提高脉冲扫描速度,该光谱分析技术可达到0.8 GHz的光谱分辨率和千赫兹以上的光谱扫描速度。

视觉引导的激光距离选通三维成像

由于可以抑制后向散射,距离选通三维成像在雾、雨、雪等恶劣天气下的远距离探测中展现出巨大潜力。传统方法利用光学成像机理建模实现,发展成熟,但存在性能依赖于硬件特性、系统灵活性差等问题;基于学习的方法克服了传统方法的硬件限制,但是未考虑选通图像特点,导致精度有限。针对上述问题,提出一种融合注意力机制的视觉引导方法,该方法从视觉层面出发,针对物体轮廓、纹理较弱等区域着重计算区域权重,提高区域预测精度;结合一种激光雷达深度补全算法,获得稠密深度真值图像用于模型监督,从而提升模型深度估计精度。实验结果表明,对比现有最先进的方法,在夜晚数据中平均绝对误差(Mean Absolute Error,MAE)提升了6.3%,均方根误差(Root Mean Square Error,RMSE)提升了2.3%,并在雾、雪天场景下得到更清晰的目标轮廓。

全天时星敏感器视场选通成像系统的微开关阵列设计

针对全天时星敏感器视场选通成像系统的应用需求,设计了一种基于静电驱动的单元尺寸为4 mm、开口面积占空比为90%、响应时间为25 ms、单元数为7×7的微开关阵列。考虑到微开关阵列体硅加工工艺中材料的特性,首先确定电极宽度、支撑梁宽度和支撑梁厚度等参数,再根据微开关单元结构的数学模型对支撑梁数目及长度进行理论分析,优化设计了微开关阵列主要结构参数。利用电磁场仿真软件和有限元仿真软件对微开关单元的驱动特性进行仿真分析,结果表明,仿真计算的微开关单元驱动电压为106.4 V时可以开启微开关单元,与理论计算结果114 V基本吻合,验证了微开关阵列设计参数的可行性。此外,利用杂光分析软件对微开关阵列引入系统内的杂散光进行仿真分析,结果表明,微开关阵列的表面反射率对系统杂散光的影响较小,即使80%的表面反射率也不会明显增加视场选通成像系统的杂散光。该研究为视场选通成像系统的微开关阵列提供了一种有效的设计方案,推动了视场选通成像系统的实际应用。

基于激光选通成像技术的水下远距离目标智能识别系统研究

由于水体对电磁波的吸收与散射,水下光学成像存在“看不远”和“看不清”的问题,而水下激光距离选通成像技术可以提高水下光学成像距离和图像对比度。该文介绍了以水下激光距离选通成像技术为基础的水下远距离目标智能识别系统研究。实验结果显示,成像距离超过7倍衰减长度。该研究结合深度学习算法,在功率受限的硬件条件下,实现了目标的准实时检测,检测速度达0.8 f/s。水下激光距离选通成像技术与深度学习算法的结合,有望实现水下光学成像“看得远”和“看得清”的同时,实现“看得快”和“看得准”。

距离选通成像系统中短脉冲激光驱动技术研究

基于单光子探测的距离选通成像系统中,需发射短脉冲激光并进行发射器和接收器之间的同步控制,使探测器工作在光子计数模式并在时间上进行积分,以完成成像操作。为了获得满足系统要求的短脉冲激光,同时减小系统体积、降低系统成本,本文提出将基于射频双极晶体管和基于阶跃恢复二极管SRD(结合短路传输线)两种产生窄脉冲电路应用于单光子距离选通成像系统。介绍了二者的原理与设计方法,进行了仿真验证、实物制作及测试,对脉冲发生器的特点、影响脉宽幅值的因素进行了分析。实物测试结果表明,基于晶体管方式可以产生上升时间为903.5 ps、下降时间为946.1 ps、脉冲宽度为824 ps、幅度为2.46 V的窄脉冲。基于SRD方式可以产生上升时间为456.8 ps、下降时间为458.3 ps、脉冲宽度为1.5 ns、幅度为2.38 V的窄脉冲,二者重复频率皆可达到50 MHz。利用这两种设计方法的任何一种配合外部电流驱动激光二极管都能够获得性能优良的短脉冲激光输出。

GaAs光阴极像增强器的选通特性

针对GaAs光阴极像增强器在ns级选通成像中的时空特性,通过引入传输线阻抗完善了光阴极径向RLC传输模型,更准确地描述了选通过程中光快门的变化趋势,实验证实去除防离子反馈膜有利于改善光快门,使得光快门与电快门更为一致,在驱动电脉冲宽度为17.7 ns时,光快门宽度与电快门宽度的差异仅为1.1 ns;基于蒙特卡罗模拟方法,建立了光电子在分段线性快门脉冲电压驱动下经过第一近贴后的空间弥散模型,模拟结果表明:GaAs光阴极相较于S20光阴极在选通成像中的空间分辨下降更小。在20 lp/mm时,GaAs的动态空间分辨是静态空间分辨的80%,而S20光阴极不足70%,理论模拟与实验结果相一致,所建立的模型可用来分析和优化像增强器结构参数,为优化选通成像性能提供理论依据。

行业特色地方高校通识选修课程体系建设路径探析——以华北水利水电大学为例

本研究基于通识教育理念,对行业特色地方高校通识选修课程体系建设存在的主要问题进行分析研究,并就课程体系建设路径提出相关建议,以期在此基础上进一步提高行业特色地方高校通识教育课程建设质量,丰富通识教育课程内容,实现“德才兼备、全面发展”的育人目标,不断促进大学生全面成长。

基于脉冲陡化技术的皮秒分幅相机选通脉冲研究

为获得高幅值和窄半高宽的选通脉冲,基于雪崩三极管Marx脉冲发生器和脉冲陡化技术,设计皮秒高压脉冲电路,对应用于分幅相机的选通脉冲展开研究,并采用蒙特卡洛法建立微通道板通道内的光电子动态倍增研究模型,通过将选通脉冲应用于微通道板增益计算获取时间分辨率。研究结果表明,基于Marx脉冲发生器和脉冲陡化技术相结合产生皮秒选通脉冲的方法是可行的,当Marx脉冲发生器为三级,脉冲陡化电路的两个电感和电容分别为725 nH、7 nH、1 pF时,可获得幅值-2.8 kV和半高宽124 ps的选通脉冲。将该选通脉冲加载于微通道板上进行光电子动态倍增过程研究,通过分析和统计微通道板增益,获得分幅相机的时间分辨率约为53 ps。

磁脉冲压缩的分幅相机超快选通脉冲研究

为拓展脉冲功率技术在超快诊断领域的发展和磁脉冲压缩技术的应用,基于磁性元件良好的开关性能和脉冲宽度压缩原理,采用具有多重压缩特性的级联磁开关,设计磁脉冲压缩电路,并将输出的皮秒选通脉冲应用于分幅相机时间分辨率研究。研究结果显示,磁脉冲压缩电路能产生适用于分幅相机的皮秒选通脉冲,当直流电源为500 V,磁开关电感量为1μH,初级线圈回路充电电容为4μF,变压器匝数比为10∶1,磁开关线圈匝数比为1∶2,复位电流为1 A,次级线圈回路和两级磁开关电路充电电容为1 pF时,获得幅值为-3.2 kV和半高宽为149 ps的选通脉冲,将其加载于采用蒙特卡洛法建立的微通道板通道内光电子动态倍增模型,通过计算随选通脉冲的时变增益和构建微通道板上的时间-增益曲线,可实现87 ps的分幅相机时间分辨率。研究结论可为应用于分幅相机的皮秒选通脉冲产生以及磁脉冲压缩电路的拓展应用提供新思路。

基于增强型CCD探测器的距离选通三维成像不均匀性补偿方法

距离选通三维成像是一种非扫描三维成像技术,一般利用增强型CCD(ICCD)探测器的纳秒级快门时间特性,实现光子飞行时间选通成像。在远距离测绘、水下测量、复杂环境下目标识别等领域具有重要应用价值。由于器件工艺的原因,实际ICCD探测器快门经常存在开关时间不同步的现象,导致距离选通三维成像测量存在严重的不准确性。基于ICCD探测器固有的开门时间特性,通过测试得到不同器件的距离误差矩阵,提出一种距离选通三维成像不均匀性补偿方法。研究结果表明:所提方法可以有效降低距离选通三维成像误差,提高实际测量精度,具有很好的工程应用价值。

一种改进的激光距离选通成像系统

距离选通技术是克服激光后向散射,提高激光距离选通成像系统信噪比的有效方法。阐述了激光距离选通成像原理,详细分析了距离选通关键技术,指出了传统的距离选通同步控制方案的缺点,提出了一种改进的激光距离选通成像系统,讨论了激光距离选通成像系统今后需要重点研究的课题和发展趋势。

激光距离选通成像关键技术

距离选通技术是克服激光后向散射、提高激光距离选通成像系统信噪比的有效方法。阐述了激光距离选通成像原理 ,详细分析了距离选通关键技术 ,指出传统的距离选通同步控制系统的缺点 。

水下距离选通成像系统后向散射光的计算

为了实现在室内测试距离选通成像系统的分辨力,建立了后向散射光模型.分析并给出了典型的脉冲激光照明的水下距离选通成像系统的光学几何结构和相关参数.采用辐射传输理论建立了水下距离选通成像系统的后向散射光模型.编制了相应的计算机程序,根据典型系统参数计算并绘制了系统的重叠系数和后向散射光随时间的变化曲线.结果表明,到达探测器的后向散射通量随时间快速上升,达到最大值后又快速下降,5ns激光脉冲的后向散射辐射通量集中分布在20ns时间间隔内.

激光主动成像结合距离选通技术的零时信号测量方法

针对火箭起飞过程中零时信号难以准确测量问题,提出了激光主动成像与距离选通技术相结合的测量方式,并通过求取光流的变化进而求取位移移动量获得火箭起飞的零时信号。对现有的零时信号测量方式进行了分析,确定了基于距离选通的ICCD成像方式,结合目标垂直上升的特性,提出目标轮廓与HS光流结合的抗光照干扰算法。实验结果表明:在模拟目标匀速上升过程中,在光照变化不大情况下,单独的边缘检测及单独的HS光流检测算法均能检测出目标的上升趋势;在光照变化剧烈情况下,边缘检测及HS光流检测算法均出现严重的误差,目标轮廓与HS光流结合算法排除了目标内部的干扰,得到的目标像素点位移量与真实的上升量基本一致,误差在亚像素量级,若图像帧频为25 fps,则时间精度为80 ms,完全符合零时信号提取的要求。

距离选通成像实现过程中若干问题的探讨

距离选通成像是解决水下激光微光成像后向散射噪声行之有效的方法之一。距离选通成像系统中蓝绿激光光源的脉冲特性、单脉冲能量及选通成像器件的选通性能将决定距离选通成像的距离分辨、探测距离等性能;距离选通成像过程中选通控制器与选通像增强器的直接电连接,将产生严重的干扰脉冲,影响距离选通成像的实现。在分析距离选通成像机理及距离选通水下成像系统方案的基础上,研究确定了蓝绿激光光源和选通成像器件的性能要求及技术指标;提出了激光脉冲同步距离选通成像方法,有效解决了距离选通成像中的干扰现象。在由国产蓝绿激光光源及选通像增强器构成的水下激光微光成像实验平台上实现了稳定的距离选通成像。

微带像增强器的选通特性研究

讨论了像增强器微带传输电路和脉冲选通模型 根据传输线理论用数值方法模拟了纳秒和皮秒脉冲在像增强器内的传输特性 ,给出了相吻合的理论和实验结果 ;将脉冲微带传输模型和微通道板的时间相关离散打拿极模型相结合 ,完整地分析了像增强器的脉冲选通特性 研究结果表明 :与输入脉冲相比 ,加载到微带上的脉冲和像增强器输出端输出脉冲的变化主要受微带传输时间的影响 ;

水下光电成像技术与装备研究进展(上)——水下激光距离选通技术

激光距离选通成像技术是当前国内外不断发展且应用有效的水下光电成像技术之一,国外20世纪90年代后陆续公开了一些水下光电成像探测系统和实验结果。结合海洋资源勘探、水下救援和侦察等应用领域的需求,全面介绍并对比分析了当前国内外典型水下激光距离选通成像装置和性能水平,讨论了其技术特点,对水下激光距离选通成像技术的发展和装置应用具有意义。