1 辽宁石油化工大学 石油化工学院， 辽宁 抚顺 113001
2 中国石油天然气销售公司， 湖北 武汉 430000
3 中国石油抚顺石化公司 催化剂厂， 辽宁 抚顺 113001
合成了一例三苯胺基团修饰的铂（Ⅱ）配合物PtppyTPA，并详细地表征了其结构及光物理性质。研究表明，三苯胺基团可有效激活PtppyTPA的聚集诱导发光（AIE）性能，使其在含水量为50%的乙腈中呈现显著的发光增强。以AIE活性的PtppyTPA为发光探针实现了对4种硝基芳烃包括硝苯地平（Nifedipine，NFD）、5-氯-2-硝基三氟甲苯（5-chloro-2-nitrotrifluorotoluene，ClNTFT）、4-溴-1-氟-2-硝基苯（4-bromo-1-fluoro-2-nitrobenzene，BrFNBz）及3-硝基三氟甲苯（3-nitrotrifluorotoluene， NTFT）的发光检测，利用Stern-Volmer方程拟合检测数据并计算了检测效率及检测限。PtppyTPA对上述硝基芳烃的检测效率分别为11.12，0.27，0.25，0.21 L/mmol；检测限分别为7.1，291.0，314.3，374.2 μmol/L。PtppyTPA对NFD具有最高的检测效率和最低的检测限。前线轨道能级及光谱交叠实验表明，PtppyTPA对NFD、ClNTFT、BrFNBz及NTFT的检测机理为电子转移。
铂（Ⅱ）配合物 聚集诱导发光，硝苯地平 发光猝灭 密度泛函理论 platinum（Ⅱ） complex aggregation induced luminescence nifedipine luminescence quenching density functional theory
1 中国科学院上海光学精密机械研究所信息光学与光电技术实验室，上海 201800
2 中国科学院大学，北京 100049
3 湖南大学化学化工学院，湖南 长沙 410082
4 上海镭慎光电科技有限公司，上海 201899
5 中国科学院地球化学研究所环境地球化学国家重点实验室，贵州 贵阳 550081
地下水重金属污染正在严重威胁环境安全和人体健康。荧光探针检测技术因具有灵敏度高、选择性好等优势，已成为检测重金属离子浓度的常用方法之一。受限于光源和光学系统的体积与成本等因素，现有重金属荧光检测装置无法满足现场原位检测需求。本文研制了一种地下水重金属荧光原位检测装置，其光学探头以紫外发光二极管（LED）为光源，采用共聚焦光路设计，荧光收集角范围可达102°，外径不超过60 mm，实现了小型化和低成本化。同时，以商用化台式荧光分光光度计作为参照设备，搭载相同的二价汞离子（Hg2+）荧光探针，开展了对比性能测试。实验结果表明，本文研发的装置具有良好的稳定性和线性响应特性，相关系数R2为0.989，检测限可达到1.4710-9，各项性能参数不亚于台式荧光分光光度计。
光学仪器 地下水原位检测 荧光光谱 重金属检测 紫外发光二极管 激光与光电子学进展
2023, 60(21): 2130001
Author Affiliations
Abstract
1 College of Engineering and Applied Sciences, Nanjing University, Nanjing 210093, China
2 Key Laboratory of Intelligent Optical Sensing and Integration of the Ministry of Education, Nanjing University, Nanjing 210009, China
3 College of Science, Wuxi University, Wuxi 214411, China
Fluorescence detection is widely used in biology and medicine, while the realization of on-chip fluorescence detection is vital for the portable and point-of-care test (POCT) application. In this Letter, we propose an efficient fluorescence excitation and collection system using an integrated GaN chip consisting of a slot waveguide and a one-dimensional photonic crystal (1D PC) waveguide. The slot waveguide is used to confine the excitation light for intense light–sample interaction, and the one-trip collection efficiency at the end of slot waveguide is up to 14.65%. More interestingly, due to the introduction of the 1D PC waveguide, the fluorescence signal is directly filtered out, and the excitation light is reflected to the slot waveguide for multiple excitations. Its transmittances for the designed exciting wavelength of 520 nm and the fluorescent wavelength of 612 nm are 0.2% and 85.4%, respectively. Finally, based on numerical analysis, the total fluorescence collection efficiency in our system amounts to 15.93%. It is the first time, to our knowledge, that the concept of an all-in-one-chip fluorescence detection system has been proposed, which paves the way for on-chip fluorescence excitation and collection, and may find potential applications of miniaturized and portable devices for biomedical fluorescence detection.
fluorescence slot waveguide photonic crystal on-chip Chinese Optics Letters
2023, 21(10): 101203
1 中国科学院上海光学精密机械研究所信息光学与光电技术实验室，上海 201800
2 中国科学院大学，北京 100049
3 上海镭慎光电科技有限公司，上海 201899
4 海军军医大学海军特色医学中心，上海 200433
提出了一种利用归一化荧光信号对气溶胶颗粒进行分类的方法。将单个粒子的荧光信号在对应散射光信号上的归一化值分为四个区间，在四个区间内分别进行计数。将其应用于以405 nm激光二极管为激发光源的荧光粒子计数器，实现了对细菌、核黄素、香烟烟雾、汽车尾气、荧光微球等不同气溶胶粒子的初步分类。同时，采用主成分分析算法对实验结果进行了可视化分析。该方法可应用于微生物粒子的识别和预警，降低环境中非生物荧光粒子的干扰。
遥感 气溶胶检测 本征荧光 归一化荧光 气溶胶分类 中国激光
2023, 50(13): 1310005
Author Affiliations
Abstract
1 College of Engineering and Applied Sciences, Nanjing University, Nanjing 210093, China
2 China Academy of Electronics and Information Technology, Beijing 100041, China
A metal-lined hollow-core fiber-based Raman probe extension kit is proposed in this Letter for in situ and sensitive ultramicro-analysis. A hollow-core fiber can confine light and fluid samples in its hollow core, with enhanced light–sample interaction. By using a homemade light coupling device with a glass window for liquid isolation, a 3.5-cm-long hollow-core fiber could mount on and connect to a Raman probe, with perfect light coupling efficiency. After full filling the hollow-core fiber chamber with a volume of 13 μL by using a syringe pump, it can act as an extension kit for an ordinary Raman probe and be used as a ultramicro-analysis tool for the sample of microfluidic chips. In order to enhance its sensitivity, a gold film coated fiber tip is inserted into the capillary, which can double the Raman signal received by reflecting pump light and Raman light. Finally, a detection limit of 5% for ethanol solution and an enhancement factor of two compared with direct detection of bulk sample volume are demonstrated. Above all, our device can be utilized as a Raman probe extension kit, which is suitable for rapid, sensitive, and in situ measurements for a few microliter level samples.
060.2370 Fiber optics sensors 300.6450 Spectroscopy, Raman Chinese Optics Letters
2019, 17(11): 110601
1 中国科学院上海光学精密机械研究所信息光学与光电技术实验室, 上海 201800
2 中国科学院大学, 北京 100049
3 上海镭慎光电科技有限公司, 上海 201800
鞘流技术是实现高浓度气溶胶颗粒物光学检测的关键技术之一。在空气动力学理论和国外相关研究的基础上设计了一种气体鞘流器来实现高浓度气溶胶粒子的有效测量。首先根据大型通用有限元分析软件ANSYS中的Gambit和Fluent模块对鞘流器进行仿真分析,确定了一组最佳的设计参数并依此制作了相应的鞘流器实物, 仿真结果表明该鞘流器可以将样气气流直径从1 mm压缩到0.34 mm, 有明显的压缩效果。接着提出了一种用光学尘埃粒子计数器的粒径分布误差间接分析鞘流器压缩效果的实验方案, 并对比分析了在同一台粒子计数器上分别配置1.0 mm普通气嘴、0.5 mm普通气嘴以及鞘流气嘴三种情况下0.3 μm粒子粒径的分布情况。实验结果表明, 本研究设计的鞘流器能够有效降低尘埃粒子的重叠率, 显著提升粒子计数器的浓度检测上限值。该结果验证了流体动力学分析的可行性, 为实现高浓度气溶胶粒子的光学测量提供了重要基础。
测量 空气动力学原理 气体鞘流技术 弹性光散射技术 气溶胶测量 气溶胶光学传感器
1 中国矿业大学环境与测绘学院, 江苏 徐州 221116
2 国家测绘地理信息局卫星测绘应用中心, 北京 100048
针对目前遥感影像分类应用中常用的浅层机器学习算法无法满足当前海量遥感影像数据环境下分类精度的问题,提出了一种将全卷积神经网络应用于遥感影像分类的方法;为了减少影像特征图在池化过程中自身特征的丢失,增加池化层与反卷积层的融合;为了提高融合的可靠性,增加尺度变换层;为了获得更精细的边缘分类结果,考虑像素之间的空间相关性,采用均值漂移聚类分割获取像素的空间关系,通过统计聚类区域像素概率的和最大、方差最小的方法确定该区域对象的类别;选取典型地区的影像进行分类实验,并将所提出的分类方法与全卷积神经网络、支持向量机、人工神经网络方法进行对比。结果表明,所提出的分类方法的精度明显高于传统机器学习方法的精度。
遥感 影像分类 全卷积神经网络 高分辨率影像 均值漂移分割 反卷积融合 激光与光电子学进展
2018, 55(2): 022802
采用金属有机物化学气相沉积设备生长InGaAs/AlGaAs应变多量子阱有源区和双氧化限制层的外延整体结构,利用断点监控电感耦合等离子体刻蚀技术、精确湿法氧化控制技术等芯片制造技术,实现了氧化孔径为7 μm、相邻单元间隔为250 μm的高速调制4×15 Gbit/s 850 nm垂直腔面发射激光器(VCSEL)列阵。测试得到了VCSEL列阵的静态特性和动态特性:阈值电流为0.7 mA,斜效率为0.8 W/A;在6 mA工作电流下,工作电压为2.3 V,光功率为4.5 mW。在15 Gbit/s调制速率下,眼图轮廓清晰,线迹很细,抖动较小且无明显串扰。对比列阵各单元在15 Gbit/s调制速率下眼图的上升时间、下降时间、信噪比、均方根抖动等相关参数,结果表明其动态性能的一致性良好。利用箱线图分析得出外延片上VCSEL器件性能的一致性能良好,能够满足批量生产的要求。
激光器 激光光学 高速调制垂直腔面发射激光器列阵 金属有机物化学气相沉积 外延结构 芯片工艺 静态和动态特性
1 海军潜艇学院,山东 青岛 266000
2 中国人民解放军92763部队,辽宁 大连 116000
为实现水下对航行器光学探测，研究了水下环境光学特性测量机理，确立了海洋下行辐射、海洋上行辐射测量方法。在分析海洋下行辐射分布规律的基础上，简化了海洋下行辐射模型，建立了Janus海洋下行辐照度测量模型，设计了辐照度光学探头，确定了海洋上行辐射测量方法，并完成光学探头的响应度定标设计。分析表明，下行辐照度由标量辐照度、散射系数、体积衰减系数和漫衰减系数共同决定，均匀角分布入射辐射率，当入射角小于70°时，余弦误差小于5％，采用的Janus设计优化了海洋下行辐照度的测量。海洋下行辐射、海洋上行辐射测量方法的建立，为水下实现目标环境光学特性测量奠定了技术理论支撑。
环境光学特性 测量方法 辐照度 辐射率 environmental optical properties measuring method irradiance radiation rate
湖南大学信息科学与工程学院微纳光电器件及应用教育部重点实验室， 湖南 长沙 410082
报道了石墨烯作为可饱和吸收体的被动锁模掺铒光纤孤子激光器。采用环形腔结构，在抽运功率为370.4 mW时，产生了重复率为3.16 MHz，脉宽约为1.32 ps，平均输出功率为1.07 mW的锁模脉冲，其单脉冲能量为0.338 nJ，并观察到激光中心波长在1556.72~1558.76 nm之间可调。基于Ginzburg-Landau方程进行了数值模拟，得到的结果和实验一致。
激光器 光纤激光器 石墨烯 被动锁模 可调谐
