北京理工大学光电学院光电成像技术与系统教育部重点实验室，北京 100081
四波前横向剪切干涉（QWLSI）是一种精度高、动态范围大、分辨率高、抗干扰能力强的瞬态波前检测技术。本文结合国内外相关研究工作，重点阐述了本课题组在分束器件设计、多方向横向剪切干涉图处理、测量误差校准等QWLSI的关键技术研究方面取得的进展。以关键技术研究为基础，本课题组开发了QWLSI的原理装置，其绝对测量精度（RMS）达到0.0038λ（2.4 nm，λ=635 nm），重复测量精度（RMS）达到0.0004λ（0.25 nm，λ=635 nm）。QWLSI与商品化的夏克-哈特曼波前传感器的对比实验结果表明，两种仪器对含有第4~36项单项Zernike像差入射波前的测量结果基本一致。
光学检测 剪切干涉 衍射光栅 相位提取 波前重建 误差校准 光学学报
2023, 43(15): 1512001
1 中国科学院上海光学精密机械研究所激光新体系融合创新中心，上海 201800
2 中国科学技术大学物理学院，安徽 合肥 230026
3 中国科学院大学，北京 100049
4 张江实验室，上海 201210
神经接口是神经系统与外界物理设备进行信息交互的关键器件，利用光、电、磁、声等多种模态信息的融合，以神经信息增强的形式，可对大脑网络进行高时空精度的神经动力学分析，植入式多模态神经接口在神经科学基础研究、神经疾病的生物光电子诊疗、脑机融合与交互等前沿领域中具有重要应用。首先介绍了最新基于光学方法和电生理技术的多模态神经记录和调控原理，接着回顾了光电神经探针研究进展，并归纳了光学成像和记录及电生理记录等多种模态神经数据分析处理的一般方法，最后对植入式多模态神经接口进行总结，展望了该领域当前面临的挑战和未来的发展趋势。
医用光学 生物医学成像 光电子学 光遗传学 脑血流动力学 神经接口 植入式器件 微纳加工 中国激光
2023, 50(15): 1507301
中国科学院 上海硅酸盐研究所, 上海 201899
微波复合基板兼具树脂基体的高韧性和陶瓷填料优异的介电和热学性能, 是航空航天、电子对抗、5G通讯等领域的关键材料。本工作采用螺杆造粒与注塑成型相结合的新技术制备了聚苯醚(简写为PPO)为基体、钙镧钛(Ca0.7La0.2TiO3, 简写为CLT)陶瓷为填料的新型微波复合基板, 并对基板的显微结构、微波介电性能、热学性能和力学性能进行表征。结果表明, 采用这种新技术制备的微波复合基板组成均匀且结构致密。随着CLT陶瓷的体积分数从0增大至50%, 基板的介电常数从2.65提高到12.81, 介电损耗从3.5×10 -3降低至2.0×10 -3 (@10GHz); 同时热膨胀系数从7.64×10 -5 ℃ -1显著降低至1.49×10 -5 ℃ -1, 热导率从0.19 W·m -1·K -1提高至0.55 W·m -1·K -1; 此外抗弯强度从97.9 MPa提高至128.7 MPa。填充体积分数40%CLT陶瓷的复合基板综合性能优异: εr=10.27, tanδ=2.0×10 -3(@10GHz), α=2.91×10 -5 ℃ -1, λ=0.47 W·m -1·K -1, σs=128.7 MPa, 在航空航天、电子对抗、5G通讯等领域具有良好的应用前景。
注塑成型 微波复合基板 介电性能 聚苯醚 injection molding microwave composite substrate dielectric properties polyphenylene oxide
北京理工大学光电学院光电成像技术与系统教育部重点实验室，北京 100081
四孔振幅调制波前传感器（FHAM-WS）在夏克-哈特曼传感器（SHS）的各个子孔径内引入振幅调制，实现了子孔径内波前斜率和曲率的测量。FHAM-WS的精密装调对于实现高精度的波前传感至关重要。利用标量衍射理论分析了FHAM-WS中的微透镜阵列装调误差在各个子孔径内引入的波前斜率和曲率测量误差。以该误差为输入，利用斜率和曲率混合波前重构技术，获得了微透镜阵列装调误差在整个波面测量结果中引入的像差。仿真分析了FHAM-WS中微透镜阵列的焦面偏移误差、倾斜误差在波面测量结果中引入的各类像差的灵敏度，建立了FHAM-WS的装调技术方案。利用FHAM-WS的零检验实验验证了所提方法的有效性，实验结果表明经过所提方法装调校准后，FHAM-WS的绝对测量精度能达到0.005λ（均方根，波长为λ=635 nm）。
传感器 标量衍射理论 装调技术 斜率和曲率 波前重构 光学学报
2022, 42(23): 2328001
1 华南理工大学材料科学与工程学院，广州 510641
2 华南理工大学，广东省先进储能材料工程技术研究中心，广州 510641
3 广州城市理工学院珠宝学院，广州 510800
几个世纪以来，随着工艺技术以及珠宝行业的蓬勃发展，有着“玉石之王”之称的翡翠在装饰和收藏方面的需求量日益激增。但翡翠在自然界中的形成条件极其苛刻，导致其供应量难以满足人们的需求。因此，人工翡翠合成技术的发展对于解决天然翡翠供给不足的问题大有裨益，不仅能够推进翡翠高产化，还能加快其市场化进程。现有的人工合成翡翠的主流工艺大多采用高温高压法，该方法的关键是翡翠前体的合成以及玻璃质非晶硬玉到硬玉的转化。在这个过程中，找到一种条件相对温和的翡翠前体合成方法成为了人工合成翡翠的难点和突破点。本文论述了近年来国内外翡翠合成的最新研究热点和应用情况，着重介绍了固相烧结法、化学合成法和溶胶凝胶法三种翡翠前体常规制备技术。并从不同的制备技术路线出发，评估了各种方法的优缺点，同时对未来人工合成翡翠领域的发展进行了展望。
翡翠 前体 固相烧结 化学合成 溶胶凝胶 人工合成 高温高压 jadeite precursor solid-phase sintering chemical synthesis sol-gel artificial synthesis high temperature and high pressure
Author Affiliations
Abstract
1 College of Physics and Optoelectronic Engineering, Shenzhen University, Shenzhen 518060, China
2 Wuhan Yangtze Soton Laser Photonics Co., Ltd., Wuhan 430205, China
Cylindrical vector beams (CVBs), with non-uniform state of polarizations, have become an indispensable tool in many areas of science and technology. However, little research has explored high power CVBs at the femtosecond regime. In this paper, we report on the generation of high quality CVBs with high peak power and femtosecond pulse duration in a fiber chirped-pulse amplification laser system. The radially (azimuthally) polarized vector beam has been obtained with a pulse duration of 440 fs (430 fs) and a maximum average output power of 20.36 W (20.12 W). The maximum output pulse energy is at a repetition rate of 1 MHz, corresponding to a high peak power of . The comparison between simulated intensity profiles and measured experimental results suggests that the generated CVBs have a remarkable intensity distribution. The proposed configuration of our laser system provides a promising solution for high quality CVBs generation with the characteristics of high peak power, ultrashort pulse duration, and high mode purity.
femtosecond laser structural beams pulse shaping amplifier Chinese Optics Letters
2022, 20(3): 031405
1 深圳大学物理与光电工程学院深圳市激光工程重点实验室, 广东 深圳 518060
2 武汉安扬激光技术有限责任公司, 湖北 武汉 430000
3 国防科技大学文理学院, 湖南 长沙 410073
当面向高功率径向偏振场激光的产生和传导时,在光纤内实现高的模式区分度与大的模场面积一直是核心的技术挑战。基于此,提出一种全新的径向偏振场光纤设计方案,通过在纤芯内部引入圆对称的径向分布热应力场,使得纤芯内形成径向双折射效应,有效打破常规光纤中偏振模式之间的简并,使TM01模、TE01模和HE21模的有效折射率差为10 -4量级,从而将TM01径向偏振模区分出来。同时,此类径向偏振场光纤更易实现TM01模场的大模面积设计。
光学器件 径向偏振场 应力双折射 光纤
1 哈尔滨工程大学 材料科学与化学工程学院, 黑龙江 哈尔滨 150001
2 中国科学院长春应用化学研究所 稀土资源利用国家重点实验室, 吉林 长春 130022
稀土上转换荧光材料因为其独特的4f电子能级排布所带来的特殊光学、磁性等物理性质而受到研究人员的广泛关注。特别是其独特的反斯托克斯光学性质所带来的近红外激光响应及紫外至近红外光区内丰富的荧光发射性质, 更是被认为在荧光标记、生物成像、光学分析等领域具有重大的应用潜质。近些年, 伴随材料软化学制备方法的进步, 稀土上转换纳米材料的发光性质及其在多个领域内的应用研究取得了很大的进展。本文主要对稀土上转换荧光材料的发光性质调变及其在生物成像以及癌症治疗领域的应用研究进展加以阐述。
稀土上转换荧光材料 发光性质 生物成像 癌症治疗 lanthanide upconversion fluorescence materials luminescence property bio-imaging cancer therapy
1 四川大学 物理科学与技术学院,成都610064
2 微电子技术四川省重点实验室,成都610064
本文采用Silvaco TCAD软件对GaN基InGaN/GaN量子阱蓝光发光二极管(LED)的光谱特性进行了仿真研究。研究结果表明:光谱会随着注入电压的增加而产生蓝移现象,并出现0.365 μm处的紫外光发光峰;发光效率在正向电流较小时增长很快,随着正向电流进一步增加而逐渐趋于饱和;随着量子阱中In组分和量子阱阱层厚度的增加,发光光谱出现红移现象,并且发光效率下降。仿真结果对GaN基InGaN/GaN量子阱结构蓝光LED的设计和优化提供一定的依据。
GaN基蓝光LED InGaN/GaN量子阱 In组分 阱层厚度 blue GaN-based LED InGaN/GaN quantum well In fraction well width silvaco TCAD Silvaco TCAD
1 中国科学院长春光学精密机械与物理研究所，吉林 长春 130033
2 中国科学院大学，北京 100049
为了提供准确的空间相机外热流数据，提出一种在地磁坐标系下进行频繁姿态变换的空间相机瞬态外热流计算方法。首先，确定了在J2000坐标系下太阳—地球的相对位置及太阳辐照强度；其次，计算相机不同位置的地磁纬度，并采用二分法得到相机在轨运行时进出高磁纬地区(L≥60°)的轨道时间；然后，依据其地磁纬度，确定相机不同时刻下的在轨姿态。最后，采用蒙特卡洛法(MCM)计算相机的各环境映射面的轨道视角系数，进而得出整轨周期内各环境映射面接受的瞬时外热流。此方法与IDEAS/TMG软件的外热流结果能够较好的吻合。与姿态稳定的相机相比，空间相机姿态频繁变化会导致外热流数值的明显波动。尤其是入光口所在的+Z面，其波动范围为0~1 245.4 W/m2。
外热流 姿态变换 地磁坐标系 空间相机 external heat fluxes change attitude Geomagnetic Coordinate system space camera
