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基于相变材料的片上光电存算一体化器件的研发
现阶段所设计的存算一体器件单元结构如图 1 所示: 器件的基本结构由波导和功能层(由下到上分为加热层、电极层、保护层、相变材料(硫系化合物)层)所构成。拟通过在当前流行的绝缘层上硅(SOI)光子平台上集成四氮化三硅光波导的方式实现器件的光学读取功能,即在非常厚的硅衬底层上生长一层绝缘层二氧化硅和波导层,然后在基片上通过光刻、显影、刻蚀等工艺制备四氮化三硅波导。功能层主要用于实现器件的电学写入功能。加热器层的主要用途是与相变材料层形成电接触,通过较小的接触面积使接触处的热量集中,从而可以在较小的电压或电流下使相变材料发生相变。因此需要加热器层具备较好的导热和导电性能,同时在近 C 波段具有较低的光损耗,可采用石墨烯。电极层可用于提供相变材料器件单元所需要的编程电脉冲。当前拟采用硒掺杂的相变材料合金(如 GSST)作为器件的核心功能层的相变材料。该材料在通信/非通信波段显示了极低的光损耗和更高的品质因数,且相变前后在通信 C 波段具有足够大的光学常数反差,可在更恶劣的高温环境下进行操作,适用于硅基光子器件应用。 采用的主要技术手段包括: ① 依托于相变材料的电致和光致相变特性,通过电学编程、光学读取的方法实现器件的存储、算术运算和逻辑运算功能:  存储功能的实现:拟利用相变材料晶态低透过率和非晶态高透过率分别代表二进制中的‘1’和‘0’,实现数据存储(编程)功能。例如在电极两端施加合适的电脉冲,所产生电流流经加热层时,生成的热量主要集中在加热层和相变材料层接触处,使得接触处的相变材料发生相变,实现存储功能。在完成上述编程操作后,从器件波导输入端输入读取连续光。由于相变材料功能层对光强的吸收能力在编程和非编程区域间存在着显著的差异,因此当输入光经过波导后,其能量会因为相变材料编程区域的吸收而发生改变,进而显著改变输出光强能量。所以通过测量输入输出光强的能量之比(即透过率),可实现对先前编程区域的读取。  算术和逻辑功能的实现:通过调整编程电脉冲的幅度和宽度可以动态调控相变材料的相变程度,使得器件的中间透过率值可用于代表不同的数值,实现多级存储功能。所以拟采用输入脉冲数量对应加数的方法实现标量加法计算。同时由于所设计器件的读取连续光输出功率可视为读取连续光输入功率和器件透过率的乘积,因此可采用将输入功率和透过率作为被乘数和乘数的方法实现基本乘法运算。除此之外还可以将器件功能层的初始状态设置为非晶相,把晶化脉冲幅值和不足以产生晶化的脉冲幅值分别作为输入逻辑‘1’和‘0’;同时设定一个判定阈值并与编程后器件透过率的变化率进行对比,把高于和低于阈值的透过率变化率分别作为输出逻辑 ‘1’和‘0’;通过合理选择编程脉冲有望实现各种逻辑功能输出。 ② 基于器件透射率可调特性验证其实现神经突触的可行性。并依托所设计人工突触构建人工神经网络芯片,实现图像、语音和文本识别功能:  突触可塑性是大脑记忆和学习的神经生物学基础,也是人工类脑器件需要实现的首要功能。为实现突触可塑性,拟把相变材料和波导之间的耦合区域视为仿生神经突触,左右两端电极分别代表突触前和突触后,分别施加在两端电极上的电脉冲则作为突触前和突触后刺激。通过调节从左右两端电极输入耦合区域的电脉冲时间差对耦合区域的光透过率进行连续调控,进而依托于上述存算理论模型和实物器件仿真和实验实现仿生神经突触的脉冲时序依赖可塑性(Spike-Timing-Dependent-Plasticity, STDP)。  将不同波长的光脉冲序列输入所设计的突触单元, 经过相变材料的作用,脉冲强度发生变化,对应于乘法器。进而借助于微环结构,将不同波长的脉冲导入进同一波导中,该功能类似加法器。相加后的脉冲光强较小时,读取光与微环发生共振,在输出端口没有光强输出。当光强达到一定的阈值后,读取信号不再和微环发生共振,而是传播到输出端口。这一过程类似神经元脉冲信号的激发,实现了非线性激活函数的功能。利用上述的单个神经元结构,验证其监督式机器学习和非监督式机器学习。对于监督式机器学习,权重的数值通过外部管理器设置;对于非监督式机器学习,不再需要外部管理器来设置权重值,而是通过输出光脉冲进行反馈控制,调整权重值。在单个神经元结构的基础上,更复杂的光学脉冲神经网络结构,证明该结构的可扩展性。拟设计的神经网络中的每一层结构包括三个功能单元,即收集器、分发器和神经突触结构。收集器将上一层不同波长的光脉冲信号收集到同一根波导中,分发器将光脉冲分发给多个神经元,神经突触结构则产生光脉冲信号,输入给下一层结构。基于上述结构实现图片、语音和文本的识别。 创新性分析:①首次研究了一款基于“电学编程、光学读取”模式的光电混合存算一体化器件。与传统电学存算一体化器件相比,拟研发的器件可以进行长距离的信息传输,具有传输带宽高、信号间延迟低、损耗低、抗干扰、集成密度高等优点。②采用硒(Se)掺杂的相变材料作为存算一体化器件的核心功能材料。与采用其他相变材料的存算一体器件相比,以硒参杂的相变材料作为功能材料的存算一体器件有望展现出极低的光损耗。③提出了一种基于“电学脉冲刺激、光学权重调节”的人工神经突触。该突触器件有望成为未来通用型人工神经突触,填补了光电混合型人工突触的技术空白。 先进性分析:①所提出的光电混合工作模式使得该存算一体化器件不但具有传统集成电路的高密度特性,且兼具光通信技术的宽频带、低延迟、抗干扰的优越性能。②所采用硒参杂的相变材料不但继承了传统材料具有的快速相变转化速度、低功耗和稳定性强等特性,且本身在通信波段非晶态透明的同时还保持了相变前后足够大的光学性能差异的特点。③所设计的突触继承了人工电子突触和全光突触的优点,具有高集成度、低功耗、超快响应时间、稳定性强等优点。 独占性分析:根据已取得成果正在撰写专利,以获得该关键技术的独有权。 
南京邮电大学 2021-05-11
用于防治蓝莓毛色二胞枝枯病的解淀粉芽孢杆菌、菌剂及其制备方法
本发明涉及一株解淀粉芽孢杆菌Bacillus?amyloliquefaciensHMQAU140045,2015年12月1日保藏于中国科学院微生物所内中国微生物菌种保藏管理委员会普通微生物中心,保藏地址:北京市朝阳区北辰西路1号院3号,保藏编号:CGMCC?No.11768。本发明为蓝莓毛色二胞枝枯病提供了一个高效的微生物,开辟了一个新的途径;本发明解淀粉芽孢杆菌菌株HMQAU140045对蓝莓毛
青岛农业大学 2021-01-12
一种耦合热溶萃取和热解制备高品质生物油和气体的方法
本发明公开了一种耦合热溶萃取和热解制备高品质生物油和气体的方法,首先采用热溶萃取法对生物质进行脱氧提质萃取,得到无水无灰、高碳含量、低氧含量和含有大量芳香碳结构的低分子量萃取物;然后将所述的低分子量萃取物进行热解,收集气体产物、液体产物(生物油)和固体产物(焦)。本发明通过耦合热溶萃取和热解技术所得到的生物油碳含量高、氧含量低、热值高,并且生物油腐蚀性低、高附加值的芳香烃类化合物含量高,可以大大减少生物油的后处理工艺。另外,所得到的气体产物的热值增大。本发明工艺简单,无需催化剂和氢气,生产成本低,产物附加值高,具有较高的经济效益、环境效益和广阔的应用前景。
华中科技大学 2021-04-13
一种耦合热溶萃取和热解制备高品质生物油和气体的方法
本发明公开了一种耦合热溶萃取和热解制备高品质生物油和气体的方法,首先采用热溶萃取法对生物质进行脱氧提质萃取,得到无水无灰、高碳含量、低氧含量和含有大量芳香碳结构的低分子量萃取物;然后将所述的低分子量萃取物进行热解,收集气体产物、液体产物(生物油)和固体产物(焦)。本发明通过耦合热溶萃取和热解技术所得到的生物油碳含量高、氧含量低、热值高,并且生物油腐蚀性低、高附加值的芳香烃类化合物含量高,可以大大减少生物油的后处理工艺。另外,所得到的气体产物的热值增大。本发明工艺简单,无需催化剂和氢气,生产成本低,产物附加值高,具有较高的经济效益、环境效益和广阔的应用前景。
华中科技大学 2021-04-13
一种静脉穿刺针头位置定位的装置
本发明公开了一种静脉穿刺针头位置定位的装置,其特征在于, 包括红外光源、主相机、侧相机和图像处理单元;红外光源用于照射 穿刺区域的皮肤表面和针头;主相机用于从穿刺区域的皮肤表面的上 方由上而下对针头进行拍照;侧相机的拍照方向与主相机的拍照方向 相互垂直,用于从穿刺区域的皮肤表面的水平方向对针头进行拍照; 图像处理单元与主相机和侧相机相连,用于比较主相机和侧相机拍摄 的照片,从而得出针头的位置。本发明的针头位置定位装置,结构简 单、定位准确,仅需更换针头便可重复使用,造价和使用成本低廉, 具有效率高、直观、准确等特点。 
华中科技大学 2021-04-11
一种静脉穿刺针头位置定位的装置
本发明公开了一种静脉穿刺针头位置定位的装置,其特征在于,包括红外光源、主相机、侧相机和图像处理单元;红外光源用于照射穿刺区域的皮肤表面和针头;主相机用于从穿刺区域的皮肤表面的上方由上而下对针头进行拍照;侧相机的拍照方向与主相机的拍照方向相互垂直,用于从穿刺区域的皮肤表面的水平方向对针头进行拍照;图像处理单元与主相机和侧相机相连,用于比较主相机和侧相机拍摄的照片,从而得出针头的位置。本发明的针头位置定位装置,结构简单、定位准确,仅需更换针头便可重复使用,造价和使用成本低廉,具有效率高、直观、准确等特点
华中科技大学 2021-04-14
RFID辅助的地铁列车位置检测及精确停车系统
本实用新型公开了一种RFID辅助的地铁列车位置检测及精确停车系统,可用于对现有轨道交通列车位 置检测结果的实时校正。该系统包括车载读写器、射频天线、地面电子标签、列车信息处理单元和后台主 系统,车载读写器安装于地铁列车的头部,并与列车信息处理单元连接;射频天线安装于列车头底部的中 心,并位于轨道中心线的正上方;轨道中心线上装有距离间隔不等的地面电子标签。本实用新型可实现地 铁列车位置的实时检测和列车的精确停车,列车精确停车技术有效缩短了站台的长度,节约了投资成本, 能最大限度的与站台屏蔽门相吻合,方便乘客上下车,满足乘客出行的舒适性需求。
南京工程学院 2021-04-13
MXY8000-8 PSD位置传感器实验仪
一、仪器简介       位置灵敏探测器PSD属于半导体器件,它与分立元素探测器相比具有位置分辨率高,电流反应简单快速,与光点的位置有关等优点。另外,PSD位置信号数据与光电探测器的形状无关。PSD以其诸多优点被广泛应用于光学位置与角度的测量与控制,远程光学控制系统,位置和振动监测,激光束校正,自动范围探测系统以及人体运动及分析系统等。针对这项技术,我公司自主研发了MXY8000-8  PSD位置传感器实验仪,其功能强大,性能稳定,通过自行设计、搭建、安装、调试电路对PSD传感器输出的电流进行采集和运算,在彩色液晶屏上显示光点坐标并计算出位移量,从原理、应用两个方面使学生深入了解并掌握PSD光电传感器,并应用它独立完成相关课题的设计工作。 二、实验目的   1、了解一维PSD工作原理   2、理解PSD数据采集电路   3、学会使用Stm32进行程序编写、下载及调试   4、认识彩色液晶屏,学会一些简单的GUI(图形用户界面) 三、实验内容   (一)原理性实验: PWM脉冲波调节激光发射器电压实验 Stm32程序编写、下载及调试实验 一维PSD输出电压测量实验 UC/GUI液晶显示实验               (二)应用性实验:        光标位置检测及显示实验 PSD位置传感器正弦波显示实验  
天津梦祥原科技有限公司 2021-12-17
三相永磁同步电动机相序检测和转子初始位置定位系统及方法
本发明公开了一种三相永磁同步电动机相序检测和转子初始位置定位系统及方法,该系统包括永磁同步电动机,控制器,逆变器和位置传感器,逆变器对应永磁同步电动机的连接相序为abc或acb,控制器基于电压矢量控制技术控制转子的转动并先后给定该定子两个固定相位的电压矢量以驱动该转子先后转至对应的位置,通过位置传感器获得转子转至的两个绝对位置角度,由控制器计算该两个绝对位置角度差来判断永磁同步电动机的连接相序,及通过给定的电压矢量设定该转子的初始位置角,并将初始位置角和电机相序信息存入eeprom.控制器在每次上电时,可以选择从eeprom或者调用检测初始角和相序子函数获得初始位置角和相序信息,该系统简单,检测方法简单可靠,准确.
华侨大学 2021-04-29
平面凸轮和空间凸轮设计技术
由于凸轮机构结构简单紧凑,使用可靠,可以实现各种复杂的运动要求,广泛应用于各种自动机械、  仪器和操纵控制装置。随着社会经济的发展,要求机器的运转速度越来越高,凸轮廓面对机器运动的振  动和噪声影响很大。北工大先后为威海滨田印刷机厂和威海印刷机厂设计了递纸机构中的共轭凸轮,图 1是为设计并加工的共轭凸轮,此共轭凸轮应用于图 2 所示的滨田 492 印刷机,使该印刷机转速由 9000rpm 提高到    15000rpm。基于国家重大科技专项“凸轮式换刀机构加工工艺及产业化”,研究了加工中心自动换刀装置 (ATC) 中的核心驱动件——弧面凸轮 ( 图 3) 的廓面设计,设计的弧面凸轮应用于北一大隈生产车间。
北京工业大学 2021-04-13
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