1 武汉光迅科技股份有限公司，武汉 430205
2 光通信技术和网络全国重点实验室，武汉 430074
3 武汉邮电科学研究院有限公司，武汉 430074
4 中国移动通信有限公司，北京 100033
【目的】针对分布式光纤传感系统单跨传感距离受限问题，文章提出了基于远程泵浦光放大器（ROPA）遥泵技术的相位敏感光时域反射仪（φOTDR）分布式光纤传感系统。
【方法】采用偏振分集接收技术，获取彼此正交的偏振信号以解决偏振失配问题，分频带处理后抑制相干衰落与偏振衰落。应用高阶拉曼泵浦技术与级联遥泵放大技术，3个远程增益单元选取合适的增益介质长度，引入传输链路中适当位置，耦合远程泵浦单元发送的泵浦光与信号光使铒离子得到激励，实现信号光的无中继放大，解决了现有φOTDR单跨距传感距离不足的问题。
【结果】实验结果表明，采用同相正交（IQ）解调算法，压电换能器（PZT）加扰的100 Hz扰动信号可实现线性还原。
【结论】结果表明，文章所提系统可实现176.6 km超长单跨距振动信号传感，打破了现有φOTDR单跨距传感距离记录。前176 km振动曲线平稳且振幅低于0.4 rad，三维（3D）瀑布图中无扰动位置相对平稳，链路末端PZT加扰的扰动信号可准确感知。经快速傅里叶变换（FFT）处理后，100 Hz扰动信号的信噪比为8.9 dB。实验结果对于搭建超长跨距φOTDR传感系统提供了一定参考价值，对φOTDR系统的无中继超长距离传感发展具有一定意义。
分布式光纤传感技术 相位敏感光时域反射仪 远程泵浦光放大器 distributed optical fiber sensor technology φOTDR ROPA 光通信研究
2024, 50(2): 22007601
南京邮电大学电子与光学工程学院、柔性电子（未来科技）学院，江苏 南京 210023
提出了一种基于二维光子晶体的波导型宽带光子晶体1×3分束器，通过在波导分支处引入一个调控介质柱并优化其半径和偏移量，可以调控分束器各输出端口的透过率；通过在两分支波导内侧引入三组带宽优化介质柱并优化其半径，可以实现分束器的宽带特性。为了提高优化效率，获得性能优良的宽带分光比可设计的分束器，利用下山单纯形算法，根据特定的分光比目标，对提出的1×3分束器进行逆向设计和研究。结果表明，不仅提高了光子晶体分束器的优化效率，而且获得了性能优良的宽带分束器。设计的1×3等比分束器在1525~1565 nm带宽范围内的附加损耗低于0.199 dB，均匀性小于0.119 dB，响应时间在0.5 ps以内；设计的1×3不等比分束器在1525~1565 nm带宽范围内的附加损耗不大于0.177 dB，分束方差不大于6.88×10-4，响应时间在0.5 ps以内。该分束器在未来全光通信网、光子高密度集成等领域具有很好的应用前景。
光学器件 光子晶体 分束器 宽带 下山单纯形算法
Author Affiliations
Abstract
1 Shandong Provincial Engineering and Technical Center of Light Manipulations & Shandong Provincial Key Laboratory of Optics and Photonic Device, School of Physics and Electronics, Shandong Normal University, Jinan 250014, China
2 XXL—The Extreme Optoelectromechanics Laboratory, School of Physics and Electronics Science, East China Normal University, Shanghai 200241, China
3 Joint Research Center of Light Manipulation Science and Photonic Integrated Chip of East China Normal University and Shandong Normal University, East China Normal University, Shanghai 200241, China
4 Collaborative Innovation Center of Light Manipulation and Applications, Shandong Normal University, Jinan 250358, China
To improve the processing efficiency and extend the tuning range of 3D isotropic fabrication, we apply the simultaneous spatiotemporal focusing (SSTF) technique to a high-repetition-rate femtosecond (fs) fiber laser system. In the SSTF scheme, we propose a pulse compensation scheme for the fiber laser with a narrow spectral bandwidth by building an extra-cavity pulse stretcher. We further demonstrate truly 3D isotropic microfabrication in photosensitive glass with a tunable resolution ranging from 8 μm to 22 μm using the SSTF of fs laser pulses. Moreover, we systematically investigate the influences of pulse energy, writing speed, processing depth, and spherical aberration on the fabrication resolution. As a proof-of-concept demonstration, the SSTF scheme was further employed for the fs laser-assisted etching of complicated glass microfluidic structures with 3D uniform sizes. The developed technique can be extended to many applications such as advanced photonics, 3D biomimetic printing, micro-electromechanical systems, and lab-on-a-chips.
simultaneous spatiotemporal focusing technique pulse compensation pulse stretcher 3D isotropic fabrication chemical etching Opto-Electronic Advances
2023, 6(10): 230066
在温度高于0 K时任何物质均具备发射电磁波的基本属性，然而物体的热辐射特性并不是一成不变的，可以通过多种手段来进行静态或者动态的调控。本文在简要回顾红外辐射的基本物理原理的基础上，围绕无机选择性红外辐射材料方面代表性的研究工作重点讨论了近年出现的基于各种微纳光子结构，对红外辐射光谱进行静态和动态调控的前沿技术和热点问题进行了总结，并对相关材料和技术在光子学、能源等领域的前沿应用作了简要介绍。最后，本文对基于无机材料的红外调控的现存问题作了总结、并对潜在研究方向作了展望。
红外辐射材料 光谱选择性红外辐射材料 热光伏 辐射制冷 infrared radiating material spectrally selective emission infrared radiating m thermophotovoltaic radiative cooling
河南理工大学 物理与电子信息学院，河南 焦作 454000
伴随大功率LED和激光照明技术的快速进步，相关的材料学研究也越来越多地涉及到封装技术、光学设计、模块化、光热一体化等内容。在此背景下，研究者在专注于优化荧光材料性能的基础上，需要越来越多地涉及基于光度学参数的材料设计。因此，系统掌握相关光度学参数的定义和表征原理，可对新型荧光材料的设计和开发起到促进作用。本文旨在向荧光材料领域简明扼要地介绍包括“光强”、“光出射度”、“光亮度”、“光照度”等参数在内的光度学基础知识，并结合实际的研究案例，阐述上述参数的测试方法和原理。最后展望以各光度学参数为导向的研究策略，为相关荧光材料的研究提供思路。
荧光材料 固态照明 光度学 激光照明 phosphors solid-state lighting photometry laser lighting
河南理工大学 物理与电子信息学院，河南 焦作 454000
激光照明用荧光材料已成为固态照明领域的研究热点。随着相关研究的不断深入和细化，科研人员对于荧光材料的认知也在不断提升。然而，现有激光照明用荧光材料的设计和研究思路在很大程度上仍受到wLED产业的影响，在材料器件化的过程中会存在种种问题。本文旨在从工程应用角度出发，探讨激光照明用荧光材料应具备的核心特性。首先简述荧光材料应用于激光照明和大功率wLED场景下的区别；其次指出一些现有荧光材料设计和表征中存在的误区；再次归纳荧光材料在面向激光照明应用时的设计规则及其机理；然后，介绍一些商用荧光材料的设计和封装方案，并探讨几种潜力较好的材料设计和制备方案；最后，展望相关研究的发展趋势。
激光照明 固态照明 荧光材料 laser lighting solid-state lighting phosphor
1 北京大学物理学院人工微结构和介观物理国家重点实验室，北京 100871
2 山西大学极端光学协同创新中心，山西 太原 030006
3 北京大学医学部医学技术研究院，北京 100871
光学衍射层析成像技术是一种新兴的对细胞和组织进行非侵入、无创伤、无标记快速三维成像的技术，在细胞代谢、病理和肿瘤诊断等方面都有很大的应用前景。传统的光学衍射层析成像技术视场范围较小，视野内仅有单个或数个细胞，难以直接观察到细胞间的相互作用，无法对散射较强的厚、大细胞进行成像，这在一定程度上限制了其进一步应用。针对视场范围较小的不足，提出了一种用满采集物镜的视场数的大视野光学衍射层析成像技术，可以获得更高的散射光子通量，提高成像质量，减弱伪影、振铃等边缘效应，视野内可以观测到多种状态的细胞和细胞间相互作用。结果表明，大视野光学衍射层析成像技术在兼具亚细胞分辨率和无标记活细胞长时程三维观测能力的同时，具有更大的视野、更小的边缘效应，生物应用前景更加广泛。
生物光学 光学显微成像 光学衍射层析成像 大视野
1 中国科学院国家空间科学中心, 北京 100190
2 德国宇航中心遥感技术研究所, 奥伯法芬霍芬 82234, 德国
3 中国科学院空天信息创新研究院, 北京 100094
4 中国矿业大学环境与测绘学院, 江苏 徐州 221116
针对气溶胶被动卫星遥感中由于气溶胶模型的不确定性导致的反演误差, 引入了一种基于贝叶斯理论的新型气溶胶层高反演算法, 并应用于哨兵 5 先导 (Sentinel-5P) 卫星的 TROPOMI (TROPOspheric Monitoring Instrument) 载荷。该算法基于不同候选气溶胶模型的模型证据 (气溶胶模型的条件概率密度) 确定符合当前观测数据条件的气溶胶模型, 并通过两种模型选择方案分别得到估算最大值解和估算平均值解作为反演结果。以 TROPOMI 观测到的一次真实野火事件为例, 反演结果和官方产品具有很好的空间一致性, 且明显降低了低估现象, 证明在气溶胶先验知识缺乏的背景下该算法能够高效选择合适的气溶胶模型, 为今后高光谱卫星气溶胶层高反演的业务化数据处理提供了一种新的解决方案。
大气遥感 反演 气溶胶层高 atmospheric remote sensing retrieval aerosol layer height TROPOMI TROPOMI 大气与环境光学学报
2022, 17(6): 630
1 1.中国科学院 宁波材料技术与工程研究所, 宁波 315201
2 2.先进能源科学与技术广东省实验室, 惠州 516000
3 3.中国科学院 近代物理研究所, 兰州 730000
碳化硅纤维增强碳化硅(SiCf/SiC)复合材料具有低中子毒性、耐中子辐照和耐高温氧化等特性, 成为先进核能系统重要的候选结构材料。近年来, 国内外学术界和工业界针对核用SiCf/SiC复合材料开展了大量研究工作, 取得了一系列重要的研究进展。针对SiCf/SiC复合材料面向核用所关注的重点方向, 如核用SiC纤维、纤维/基体界面相、复合材料制备工艺、数值仿真、腐蚀行为和表面防护、连接技术以及辐照损伤等方面, 本文进行了综述和讨论, 并针对核用要求指出了SiCf/SiC复合材料存在的主要问题和可能的解决思路, 希望对该材料的进一步研发和最终应用有所裨益。
复合材料 结构材料 核材料 碳化硅 辐照损伤 综述 composite material structural material nuclear material silicon carbide radiation damage review
河南理工大学 物理与电子信息学院， 河南 焦作 454000
基于半导体激光器激发荧光材料的白光激光照明(wLD)技术在超高亮度照明和显示领域具有重要的应用价值。兼具“高光通量”和“可控发光面积”是wLD实现高亮度的前提条件。因此，荧光材料如何在具备高饱和阈值的前提下，有效地限定发光光斑尺寸，成为该领域的一个热点问题。基于荧光材料微结构设计的散射调控技术为解决该问题提供了可能。本文首先对荧光材料中通过散射设计实现可控发光面积的研究进行了总结; 其次探讨了散射系数对材料发光特性的影响; 然后介绍了相关研究中的两个关键技术: 发光光斑尺寸的测量方法和基于数值模拟的光斑尺寸预测方法; 最后展望了相关研究的发展趋势。
激光照明 荧光材料 散射系数 光斑尺寸 高亮度 laser lighting phosphor scattering coefficient spot size high-luminance
