Journal of Zhejiang University

Current Issue: <FITEE>

Frontiers of Information Technology & Electronic Engineering (former title: Journal of Zhejiang University SCIENCE C (Computers & Electronics), 2010-2014)

ISSN 2095-9184 (print); ISSN 2095-9230 (online); CN 33-1389/TP; Monthly.

FITEE is an international peer-reviewed journal indexed by SCI-E, Ei Compendex, DBLP, IC, Scopus, JST, CSA, etc. It covers research in Electrical and Electronic Engineering, including Computer Science, Information Sciences, Control, Automation, Telecommunications, and related disciplines.

Impact factor: 0.308 (2011), 0.297 (2012), 0.380 (2013), 0.415 (2014), 0.392 (2015), 0.622 (2016), 0.910 (2017), 1.033 (2018), 1.604 (2019), 2.161 (2020), 2.526 (2021).

Frontiers of Information Technology & Electronic Engineering

ISSN 2095-9184 (print), ISSN 2095-9230 (online), monthly

2019 Vol.20 No.4 P.439-590

<<< CONTENTS >>>

Special Feature on Optoelectronic Devices and Integration
Guest Editor-in-Chief: Liang-hui CHEN, Guest Deputy Editor-in-Chief: Ning-hua ZHU

Special Feature on Optoelectronic Devices and Integration

Review Article: Optoelectronic platform and technology

Wen-hua Shi, Wei-ming Lv, Tian-yu Sun, Bao-shun Zhang

DOI: 10.1631/FITEE.1800451 Downloaded: 5129 Clicked: 4691 Cited: 0 Commented: 0(p.439-457) <Full Text>

Chinese summary <25> 光電子平台與工(gōng)藝技術

摘要：光電子技術是由光子技術和電子技術結合形成的一(yī)門新技術。光子技術将取代電子技術，引發一(yī)場新的産業革命，給工(gōng)業和社會帶來巨大(dà)沖擊。我(wǒ)們回顧光電子器件與集成技術的發展曆程，對比分(fēn)析光電子工(gōng)藝平台的發展與特點，總結關鍵性制造工(gōng)藝，介紹具有代表性的光電器件，并聚焦光電子技術發展亟待突破的關鍵技術。通過對光電子技術發展的全面梳理，認爲我(wǒ)國應抓住機遇，實現光電子技術産業轉型升級。借鑒國外(wài)先進光電子平台和技術發展經驗，加快布局人才儲備，注重基礎工(gōng)藝積累，整合建立國家級光電子技術平台，大(dà)幅提升我(wǒ)國光器件國産化水平和自主創新能力。

關鍵詞組：光電子技術；光電子平台；工(gōng)藝技術；發展與挑戰

Review Article: Graphene-based silicon modulators

Hao-wen Shu, Ming Jin, Yuan-sheng Tao, Xing-jun Wang

DOI: 10.1631/FITEE.1800407 Downloaded: 1927 Clicked: 4906 Cited: 0 Commented: 0(p.458-471) <Full Text> <PPT> 1426

Chinese summary <21> 矽基石墨烯調制器

摘要：爲滿足下(xià)一(yī)代光互聯技術高帶寬、低功耗的需求，基于金屬互補氧化物(wù)半導體(tǐ)（CMOS）工(gōng)藝的矽基光電子技術有望實現光電器件大(dà)規模、高密度集成，在高速率數據傳輸方面帶來新突破。矽基調制器是矽基光電子學的核心器件之一(yī)，然而傳統基于等離(lí)子色散效應的矽基耗盡式調制器在帶寬、尺寸和功耗方面存在一(yī)定限制，影響傳輸系統整體(tǐ)性能。爲解決該問題，石墨烯被引入矽基光電子器件的材料體(tǐ)系，其優異的電學傳輸特性和光電特性有效提升傳統矽基光調制器單元器件性能。我(wǒ)們總結了基于熱光、電光、等離(lí)子體(tǐ)等矽基石墨烯調制器的最新進展，其出色性能使矽基石墨烯調制器有望成爲下(xià)一(yī)代片上及片外(wài)光互連技術的候選方案。

關鍵詞組：矽基光電子學；石墨烯；光調制器

Review Article: Heterogeneous III-V silicon photonic integration: components and characterization

Shang-jian Zhang, Yong Liu, Rong-guo Lu, Bao Sun, Lian-shan Yan

DOI: 10.1631/FITEE.1800482 Downloaded: 1915 Clicked: 6036 Cited: 0 Commented: 0(p.472-480) <Full Text>

Chinese summary <20> III-V/Si異質光子集成：組件及其特性

摘要：III-V/Si異質光子集成被視爲實現能源效率和成本效率的光互連關鍵技術之一(yī)，在未來高性能計算機和數據中(zhōng)心有極大(dà)潛力。本文綜述了包括收發器件和組件的III-V/Si異質光子集成的最新研究進展，并報告了在光子集成回路，特别是異質集成平台上實現光子集成回路的晶圓級測試分(fēn)析進展。

關鍵詞組：異質光子集成；光互連；晶圓級測試分(fēn)析

Review Article: Recent developments in novel silica-based optical fibers

Ting-yun Wang, Fu-fei Pang, Su-juan Huang, Jian-xiang Wen, Huan-huan Liu, Li-bo Yuan

DOI: 10.1631/FITEE.1900017 Downloaded: 2002 Clicked: 6538 Cited: 0 Commented: 0(p.481-489) <Full Text> <PPT> 1573

Chinese summary <22> 新型矽基光纖研究進展

摘要：綜述了兩類新型光纖的最新研究進展，主要包括摻铋、鋁、铈等元素的二氧化矽光纖和微結構多芯光纖。作爲摻雜(zá)特殊元素的光纖，铋鋁共摻雜(zá)二氧化矽光纖的熒光光譜波長爲1000到1400 nm，半高寬（FWHM）約爲150 nm，可用于光纖放(fàng)大(dà)器和激光系統。铈摻雜(zá)光纖的激發和發射中(zhōng)心波長分(fēn)别約爲340和430 nm。在纖芯中(zhōng)摻雜(zá)高濃度氧化鋁的藍(lán)寶石衍生(shēng)光纖（SDF）經電弧放(fàng)電加熱、冷卻處理後可形成莫來石。SDF可進一(yī)步開(kāi)發爲能承受1200°C高溫的法布裏-珀羅幹涉儀，用于高溫傳感。由于強消逝場，微結構多芯光纖被廣泛應用于生(shēng)物(wù)光纖傳感、化學測量等領域。同軸芯光纖是一(yī)種具有兩個同軸雙波導纖芯的新型光纖。将光纖端制備成錐狀，能産生(shēng)緊緻聚焦光場，可應用于光學捕獲和微粒操縱。本文讨論了這些新型光纖的研究進展。

關鍵詞組：光纖；光纖器件；基于二氧化矽特種光纖

1.3-μm 4×25-Gb/s hybrid integrated TOSA and ROSA

Yu Liu, Hao-tian Bao, Yi-ming Zhang, Zhi-ke Zhang, Yun-shan Zhang, Xiang-fei Chen, Jun Lu, Yue-chun Shi, Jia-shun Zhang, Liang-liang Wang, Jun-ming An, Ning-hua Zhu

DOI: 10.1631/FITEE.1800371 Downloaded: 3593 Clicked: 5066 Cited: 0 Commented: 0(p.490-497) <Full Text>

Chinese summary <21> 1.3-µm 4×25-Gb/s混合集成收發光子組件

摘要：介紹了一(yī)種采用混合集成技術的小(xiǎo)型低成本4×25-Gb/s收發光子組件（TOSA/ROSA）的設計與制造。TOSA和ROSA在無熱電冷卻器（TEC）情況下(xià)可滿足粗波分(fēn)複用（CWDM）應用。光學子組件（OSA）封裝外(wài)殼的物(wù)理尺寸爲11.5 mm×5.4 mm×5.4 mm。采用石英基陣列波導光栅（AWG）芯片作爲TOSA和ROSA波長的複用和解複用器件。選擇O波段特定通道波長。在TOSA中(zhōng)，重建等效啁啾（REC）技術能實現對4個1.3µm離(lí)散直接調制激光器（DML）芯片波長的精确控制。在背靠背傳輸試驗中(zhōng)，TOSA和ROSA組成鏈路中(zhōng)各通道誤碼率在滿足100G-4WDM-10标準下(xià)靈敏度分(fēn)别爲−7.1、−6.6、−6.2和−5.1 dBm。采樣示波器的數據經過處理後能得到清晰端正的眼圖。

關鍵詞組：重建等效啁啾；陣列式光波導；發射機光學組件；混合集成

Ten-channel mode-division-multiplexed silicon photonic integrated circuit with sharp bends

Chen-lei Li, Xiao-hui Jiang, Yung Hsu, Guan-hong Chen, Chi-wai Chow, Dao-xin Dai

DOI: 10.1631/FITEE.1800386 Downloaded: 2045 Clicked: 5330 Cited: 0 Commented: 0(p.498-506) <Full Text> <PPT> 1600

Chinese summary <20> 具有超小(xiǎo)彎曲半徑的10通道矽基集成模分(fēn)複用器件

摘要：爲實現多通道片上信号傳輸，設計一(yī)種多模矽光集成器件（PIC），包括一(yī)對10通道片上模式多路複用-解複用器以及具有超小(xiǎo)彎曲半徑的總線波導。選擇多模總線波導寬度使其能支持10種模式，其中(zhōng)包括4種橫磁（TM）和6種橫電（TE）偏振模式。多模總線波導由基于修正的歐拉曲線超小(xiǎo)彎曲半徑組成。實驗結果表明，即使組成總線波導的彎曲半徑僅爲40µm，該芯片仍可在大(dà)帶寬1520−1610 nm上實現10通道傳輸，且具有約−20 dB的低模間串擾。與傳統彎曲半徑相同的圓弧彎曲相比，該集成器件有明顯優勢。

關鍵詞組：矽；多模；光波導；歐拉曲線

Regular Papers

Review Article: Vector quantization: a review

Ze-bin Wu, Jun-qing Yu

DOI: 10.1631/FITEE.1700833 Downloaded: 1782 Clicked: 6222 Cited: 0 Commented: 0(p.507-524) <Full Text> <PPT> 1465

Chinese summary <24> 向量量化綜述

摘要：向量量化用于語音與圖像編碼可有效減小(xiǎo)帶寬和存儲開(kāi)銷。根據碼書(shū)生(shēng)成過程，可将傳統向量量化方法分(fēn)爲7類：樹(shù)形向量量化、直和向量量化、迪卡爾積向量量化、格子向量量化、基于分(fēn)類的向量量化、反饋向量量化以及模糊向量量化。在過去(qù)10年中(zhōng)，基于向量量化的近似近鄰搜索發展迅速，湧現大(dà)量在大(dà)規模數據集内存中(zhōng)搜索圖像的編碼方法。這些方法的一(yī)個顯著特征是使用多個碼書(shū)，形成兩種新的碼書(shū)結構：線性組合碼書(shū)和聯合碼書(shū)，這将成爲未來發展趨勢。這些方法用于近似近鄰搜索的本質是在速度、準确率和空間開(kāi)銷之間權衡，有時其中(zhōng)一(yī)個會受損。因此，找到一(yī)個在速度、準确率和空間開(kāi)銷中(zhōng)平衡的向量量化方法依然是一(yī)個值得研究的問題。

關鍵詞組：近似近鄰搜索；圖像編碼；向量量化

Motion planning of a quadrotor robot game using a simulation-based projected policy iteration method

Li-dong Zhang, Ban Wang, Zhi-xiang Liu, You-min Zhang, Jian-liang Ai

DOI: 10.1631/FITEE.1800571 Downloaded: 2166 Clicked: 5953 Cited: 0 Commented: 0(p.525-537) <Full Text> <PPT> 1740

Chinese summary <25> 四旋翼無人機在博弈中(zhōng)的運動規劃研究：一(yī)種基于仿真的投影策略叠代方法

摘要：數十年來，如何實現在複雜(zá)環境中(zhōng)對序列決策問題做出有效合理的決策始終是一(yī)個困擾各領域研究者的難題。該決策問題包含狀态轉移動力學模型、随機因素引入的不确定性、長遠決策前沿優化問題以及其他許多難題，包括維數災難在内的諸多困難使解決這一(yī)決策問題的有效方法仍待進一(yī)步研究探索。目前，随着增強學習領域不斷開(kāi)發出先進算法，爲嘗試解決複雜(zá)環境中(zhōng)的序列決策問題提供了有潛力的解決方案，并可在實際應用環境中(zhōng)獲得較高決策性能。本文提出三維空間中(zhōng)速度可變的一(yī)對一(yī)四旋翼無人機博弈研究平台，以及一(yī)種基于投影策略叠代方法的近似動态規劃方法，以學習四旋翼博弈過程中(zhōng)效用函數并生(shēng)成改進的四旋翼運動決策策略。此外(wài)，采用基于仿真的方法，消除維數災難束縛。仿真結果表明，所提決策方法可在博弈對抗中(zhōng)高效生(shēng)成有效運動策略，并在與對方四旋翼無人機對抗中(zhōng)能獲取并保持有利态勢。在肯高迪亞大(dà)學網絡自動車(chē)輛（NAV）實驗室進行的飛行實驗進一(yī)步驗證了所提決策方法在實時環境中(zhōng)的決策性能。

關鍵詞組：增強學習；近似動态規劃；決策；運動規劃；無人機

Unsupervised feature selection via joint local learning and group sparse regression

Yue Wu, Can Wang, Yue-qing Zhang, Jia-jun Bu

DOI: 10.1631/FITEE.1700804 Downloaded: 1971 Clicked: 7266 Cited: 0 Commented: 0(p.538-553) <Full Text> <PPT> 1429

Chinese summary <20> 聯合局部學習和組稀疏回歸的無監督特征選擇

摘要：近十年，特征選擇備受關注。通過挑選特征子集，可有效提升學習算法效率。由于難以獲取标簽信息，無監督特征選擇算法相較于有監督特征選擇算法應用更爲廣泛，其關鍵在于找出更能反映數據分(fēn)布的特征集合。由于數據集中(zhōng)存在冗餘和噪聲，使用全部特征并不能很好展現數據的真實分(fēn)布。爲解決這一(yī)問題，本文提出聯合局部學習和組稀疏回歸的無監督特征選擇算法。将基于局部學習聚類方法與組稀疏回歸算法有機整合，選出有效反映數據流形分(fēn)布同時保持組稀疏結構的特征。通過叠代算法，回歸系數彙聚到重要特征上，選出能得到更優聚類效果的特征。對多個實際數據集（圖像、聲音和網頁）的實驗證明了該算法的有效性。

關鍵詞組：無監督；局部學習；組稀疏回歸；特征選擇

A new auxiliary information based cumulative sum median control chart for location monitoring

Shahid Hussain, Li-xin Song, Shabbir Ahmad, Muhammad Riaz

DOI: 10.1631/FITEE.1700428 Downloaded: 2402 Clicked: 5871 Cited: 0 Commented: 0(p.554-570) <Full Text> <PPT> 1229

Chinese summary <21> 一(yī)種基于輔助信息的新型位置監測累積和中(zhōng)值控制圖

摘要：控制圖能檢測過程參數變化，是統計過程控制常用工(gōng)具。休哈特控制圖能有效監測大(dà)位移，而累積和（CUSUM）控制圖能有效監測中(zhōng)、小(xiǎo)位移。控制圖在使用時通常假定數據無異常值，并且參數已知(zhī)或已正确估計。實際應用中(zhōng)，某些過程偶爾出現異常值，所以這些假設通常不成立。位置參數監測通常基于均值控制圖，嚴重受不成立假設影響。本文提出幾種基于輔助變量的累積和中(zhōng)值控制圖，并與其相對應均值控制圖進行比較。爲監測位置參數，分(fēn)别檢測包含與不含異常值時均值和中(zhōng)值控制圖性能。研究對稱與非對稱過程，并利用累積和控制圖監測位置參數，進一(yī)步研究所提控制圖性能。基于不同運行鏈長，研究受控和非受控累積和控制圖性能。結果表明，存在異常值時，所提控制圖比傳統控制圖性能更優。最後，提供了一(yī)個基于混凝土抗壓強度與生(shēng)産質量關系的應用實例。

關鍵詞組：平均運行鏈長；輔助信息；累積和控制圖；位置參數；中(zhōng)值控制圖

Differential coupling contributes to synchronization via a capacitor connection between chaotic circuits

Yu-meng Xu, Zhao Yao, Aatef Hobiny, Jun Ma

DOI: 10.1631/FITEE.1800499 Downloaded: 2082 Clicked: 5179 Cited: 0 Commented: 0(p.571-583) <Full Text> <PPT> 1378

Chinese summary <20> 基于混沌電路電容器連接的微分(fēn)耦合同步

摘要：非線性振子和電路常用于研究耦合同步和一(yī)緻性問題。完全同步是指所有振子保持相同幅度和相位，主要發生(shēng)在完全相同振子之間。相位同步是指振子保持步調節律同步而幅度不同。對于無維動力學系統和振子，同步依賴于耦合變量的選擇和耦合方式。非線性電路中(zhōng)電阻常用于連接兩個或以上電路，觸發電壓耦合可對耦合電路反饋調制。本文采用電容器耦合兩個Pikovsk-Rabinovich (PR)電路，這種電場耦合機制爲微分(fēn)耦合提供了依據。讨論了對稱性和錯位耦合下(xià)兩個混沌電路的同步穩定性問題。在電阻耦合下(xià)，兩個混沌電路容易完全同步。進一(yī)步讨論電容器耦合，發現當耦合電容器選擇合适電容值時，兩個耦合電路同步可被有效控制，且耦合電容器能量流有助于對同步的調控。混沌電路的同步實現和耦合通道有關，如對稱性耦合容易完全同步，錯位耦合有利于相位同步。電容器對應電場耦合能降低耦合器件能量（焦耳熱）消耗，加強兩個耦合電路能量輸運和交換，從而實現混沌電路同步。

關鍵詞組：同步；電壓耦合；混沌電路；電容器耦合

Dynamics of a neuron exposed to integer- and fractional-order discontinuous external magnetic flux

Karthikeyan Rajagopal, Fahimeh Nazarimehr, Anitha Karthikeyan, Ahmed Alsaedi, Tasawar Hayat, Viet-Thanh Pham

DOI: 10.1631/FITEE.1800389 Downloaded: 1964 Clicked: 5411 Cited: 0 Commented: 0(p.584-590) <Full Text> <PPT> 1467

Chinese summary <21> 整數階與分(fēn)數階非連續外(wài)磁通量的神經元動力學

摘要：提出一(yī)種改進Fitzugh-Nagumo神經元（MFNN）模型。在此模型基礎上，研究了基于整數階（案例A）與分(fēn)數階（案例B）的MFNN系統。在電磁感應和輻射作用下(xià)，記憶和感應呈現多種分(fēn)布，證明該分(fēn)數階磁通量适用于非均勻擴散。整數階非連續磁通量MFNN系統具有混沌和非混沌吸引子。系統動力學分(fēn)析顯示倍周期的産生(shēng)和消失标志(zhì)着反單調性，神經元動力學研究未曾報道此現象。在分(fēn)數階非連續磁通量MFNN系統中(zhōng)，混沌吸引子和周期吸引子無反單調性。

關鍵詞組：Fitzhugh-Nagumo；混沌；分(fēn)數階；磁通量