A high-precision and 10 bit two-step Time-to-Digital Converter for TOF application

A two-step high-precision Time-to-Digital Converter(TDC), integrated with a Single-Photon Avalanche Diode(SPAD), used for Time-Of-Flight(TOF) application, has been developed and tested. Time interval measurement is performed by the coarse counter and fine interpolator, which are utilized to measure the total periods and the residue time of the reference clock, respectively. Following a detail analysis of time precision and clock jitter in the two-step structure, the prototype TDC fabricated in GSMC 1P6M 0.18 μm CMOS Image Sensor(CIS) technology exhibits a Single-Shot Precision(SSP) of 11.415 ps and a dynamic range of 216.7 ns. In addition, a pixel of the chip occupies 100 μm×100 μm, and the measured Integral Nonlinearity(INL) and Differential Nonlinearity(DNL) are better than ±0.88 LSB and ±0.67 LSB, respectively. Meanwhile, the overall power consumption of the chip is 35 mW at 1.8 V power supply. Combined with these characteristics, the designed chip is suitable for TOF-based ranging applications.     

基于激光器RIN抑制的宽带低噪声微波光传输技术

微波光子链路中的核心器件激光器、调制器、光电探测器均为有源器件,在微波信号的电光光电转换过程中会引入额外的噪声,导致微波信号的噪声性能恶化,高的噪声系数会降低电子信息系统的灵敏度、动态范围、探测精度等关键性能指标,因此抑制噪声成为实现高性能微波光子系统的关键。文章针对当前激光器噪声较高的限制,提出采用常规分布反馈(DFB)激光器与光放大器、窄带光子滤波相组合的方式来抑制激光源噪声,实现微波光子链路的宽带低噪声。建立了微波光子链路传输模型,分析了链路性能与器件参数之间的映射关系。实测对比了采用该组合光源方案与常规微波光子链路的噪声性能,结果表明采用高功率光源结合光滤波可对激光器远端相对强度噪声(RIN)实现高的抑制,通过优化,噪声系数较常规水平可改善15 dB以上。     

DCT域迭代混合的数字图像水印

提出了基于离散余弦变换和迭代混合的图像水印算法。选取图像DCT域的中频系数,对其运用迭代混合技术嵌入水印,用新的DCT系数置换原来位置的DCT系数。本系统主要包括水印的嵌入、水印的提取和水印的攻击实验三部分,其中水印图像的攻击试验又包括三种攻击试验:椒盐噪声干扰、滤波和剪切攻击,利用这三种攻击来测试水印算法的性能。仿真实验结果表明,该水印算法对于噪声干扰、滤波和剪切攻击都具有较好的鲁棒性,也是图像迭代混合思想成功应用于数字水印方面的一个例子。     

基于MAX5026的单光子探测器直流偏压源设计

讨论了单光子探测器核心器件雪崩光电二极管(Avalanche Photodiodes,APD)的特殊工作原理,并在此基础上介绍了使用PWM升压变换器MAX5026设计出的一种APD直流偏压源方法。阐述了电路的主要设计要点,对电路性能进行了分析说明。实验结果表明:这种小功率直流偏压源电路工作性能良好,具有高稳定性和低纹波输出,能满足单光子探测时APD雪崩击穿对电源电压的要求,是一种理想APD直流偏压源。     

A novel radio-over-fiber system with optical carrier suppressed-differential phase shift keying (OCS-DPSK) mm-wave generation

提出了一种产生载波抑制-差分相移键控(OCS-DPSK)光载毫米波的光纤无线系统.建立了OCS-DPSK光载毫米波的产生和传输链路模型,分析了光纤色散的影响,并通过仿真实验验证了系统的可行性.实验结果表明,重复频率为30GHz的OCS-DPSK光载毫米波调制2.5Gb/s基带信号经80km光纤传输后,眼图清晰可见,功率代价为3.7dB.     

不同Ⅴ/Ⅲ族元素比对m面GaN薄膜性能的影响?

采用分子束外延( MBE)方法在蓝宝石衬底上外延生长m面GaN薄膜。利用原子力显微镜( AFM)、扫描电子显微镜( SEM)分析薄膜表面形貌,发现Ⅴ/Ⅲ族元素比从1∶80降低到1∶90时,外延膜表面均方根粗糙度从13.08 nm降低到9.07 nm。利用光谱型椭偏仪研究m面GaN薄膜,得到了m面GaN薄膜的厚度、折射率和消光系数。拟合结果显示,GaN样品厚度和理论值一致,且Ⅴ/Ⅲ族元素比为1∶90时,所得外延膜折射率较低,透射率大。两种测试方法表明,Ⅴ/Ⅲ族元素比较小的样品晶体质量高。     

一种共价键结构的高稳定性自组装光控取向膜

通过两次光照法制备了一种基于共价键结构的自组装光控取向膜。首先采用重氮树脂与聚(4-丙烯酰氧基肉桂酸(4′-磺酸钠)苯酚酯)在水溶液状态下通过静电离子沉积法制备了layer-by-layer型的自组装多层膜,制备过程的紫外-可见光谱表明薄膜为逐层、均匀沉积。第一次光照将膜层间的重氮磺酸盐离子键转化为共价键结构,然后采用线性偏振紫外光进行第二次光照,获得具有各向异性的光控取向膜。紫外-可见光谱法证实了薄膜辐照过程中的光化学反应方式。这种液晶光控取向膜可以水平均匀取向向列相液晶,而且具有良好的热稳定性,可达到150℃。     

基矛模糊控制的水下潜器沉浮控制方法

针对水下潜器实际工作的需求和水下沉浮运动特征,提出一种基于自适应模糊控制的水下潜器自主沉浮控制方法。该方法从优化隶属函数入手,采用多层前向神经网络的误差反向传播（EBP）算法对它的参数进行在线修正．并采用Delta—Bar—Delta学习规则对学习速率进行在线调整,使EBP算法具有较快的收敛速度,同时避免了局部极小值问题。仿真实验表明,对于水下潜器自主沉浮运动的不能精确建摸、干扰严重的非线性与时变情况,这种自适应模糊控制是一种较好的控制方式。     

组织光学中的Monte Carlo方法

介绍了Monte Carlo方法产生的背景、基本思想及其在组织光学应用中的重要意义，评述了其在组织光学应用中的研究进展，对其发展趋势作了展望。     

液氮下激光二极管端泵Nd:GdVO4 912 nm激光器研究

对准三能级系统进行了理论分析,指出了产生4F3/2→4I9/2 912nm谱线跃迁的阈值条件,给出了影响激光输出的因素.首次在液氮温度(78K)下实现了激光二极管端泵Nd:GdVO4晶体912nm激光振荡,在泵浦功率为12.5 W时,获得了1.1 W的912 nm连续激光输出,对吸收泵浦光功率的斜坡效率为18%,并估算了低温下912 nm的受激发射截面,观察到了912 nm谱线随温度升高而红移的现象.