强激光与粒子束
2022, 34(8): 084004
1 苏州科技大学电子与信息工程学院，江苏 苏州 215009
2 中国科学院苏州纳米技术与纳米仿生研究所，江苏 苏州 215123
3 中国科学院纳米器件与应用重点实验室，江苏省纳米器件重点实验室，江苏 苏州 215123
本文利用亚波长硅圆柱组成的超表面设计了用于太赫兹探测器的聚焦透镜，通过改变硅柱的直径，实现对太赫兹波传输相位0~2π的调控。在1 THz频率下，所设计的单面超表面透镜，太赫兹波电场能量密度提升到入射平面波的32倍。基于工艺制备可行性和抗反射考虑，提出了一种双面超表面透镜，将电场能量密度提升到入射平面波的44倍。对比于传统超半球太赫兹硅透镜，超表面透镜具有厚度薄，体积小的优点，有利于太赫兹探测器组件的小型化，为实现与太赫兹探测器的集成提供了可能性。
1 南京电子技术研究所, 南京 210000
2 河海大学, 南京 210000
针对强海杂波背景下的海面微弱目标检测问题, 提出基于优化ESMD-ICA的检测算法。利用小波模极大值去噪算法对信号预去噪, 再采用优化ESMD-ICA去噪算法, 最后用优化灰狼算法(GWO)改进的ELM模型对重构的去噪信号做预测。利用IPIX雷达实测数据验证新算法, 实验证明：新算法在抑制海杂波前提下, 未破坏信号的混沌性质, 新预测模型的检测性能远胜于传统预测模型(BP神经网络)。新算法在去噪效果、模型训练与检测时间以及检测器稳定性等方面均表现良好, 有利于算法广泛应用于实际工程。
小波模极大值去噪 灰狼算法 ESMD ESMD wavelet modulus maxima denoising gray wolf optimization ELM ELM IPIX IPIX
针对海杂波背景下小目标检测困难的问题, 为解决传统分数阶傅里叶变换(FRFT)算法检测性能不稳定、运算量大、检测效率低等问题, 提出新的海杂波中小目标检测快速新算法。利用CEMD-RobustICA去噪算法抑制海杂波, 减小海杂波对双正交傅里叶变换(BFT)与简明分数阶傅里叶变换(CFRFT)性能的影响, 通过BFT-CFRFT算法进行小目标检测, 将传统算法的二维搜索转换为两次一维搜索, 大幅减小了运算量。利用IPIX实测数据验证新算法, 实验结果表明: 新算法有效抑制了海杂波, 且大大减小了检测运算量, 提高了目标检测准确性与时效性, 并且在HH极化条件下检测性能最好。新算法检测效率高, 性能稳定, 有利于在实际工程中广泛应用。
海杂波 双正交傅里叶变换 简明分数阶傅里叶变换 sea clutter CEMD CEMD RobustICA RobustICA Bi-orthogonal Fourier Transform (BFT) Concise Fractional Fourier Transform (CFRFT)
针对由于传统W-H算法计算量大, 检测效率不高, 海面小目标检测难度较大的问题, 提出了基于重排频谱时频脊的小目标检测新算法。通过研究实测数据的时频谱能量分布特点, 对比了在不同极化条件下, 传统算法与新算法对多组实测数据的分析结果, 研究了Hough参数域内的尖峰特性, 对小目标实现了有效检测, 验证了算法的可行性。最终得出结论：新算法选取重排算法以及提取重排谱时频脊提高了检测能力, 降低了运算量, 对海面小目标实现有效检测, 且HH极化条件下新算法的检测性能更好。
海面小目标 时频分析 重排频谱 时频脊 small target on sea surface time-frequency analysis spectrum rearrangement time-frequency ridge
针对海杂波背景下漂浮小目标检测问题, 提出一种海杂波背景下漂浮小目标检测新算法。利用互补自适应噪声集合经验模式分解-鲁棒性独立主成分分析与Savitzky-Golay滤波算法(EEMDCAN-Robust ICA & SG)联合去噪算法处理海面回波信号, 对重构信号用改进蝙蝠算法优化KELM模型做混沌预测。实验结果表明: 新算法在不破坏海杂波混沌特性的前提下, 极大地抑制了海杂波。在同等条件下, 与传统混沌预测算法相比, 训练时间短、预测精度高。新算法的检测性能稳定, 低信杂比下的检测性能显著优于传统算法, 证明新算法能快速实现对漂浮小目标的有效检测。
目标检测 海杂波 漂浮小目标 改进蝙蝠算法 target detection sea clutter floating small target EEMDCAN EEMDCAN Robust ICA Robust ICA improved bat algorithm KELM KELM
1 中国科学院安徽光学精密机械研究所环境光学与技术重点实验室, 安徽 合肥 230031
2 中国科学技术大学, 安徽 合肥 230026
为了防止傅里叶变换红外(FTIR)光谱仪在车载运动过程中产生的振动对光谱仪造成 不良影响,保证光谱仪的信噪比及测量精度,采用角镜式干涉仪结构与单自由度减振系统相结合的FTIR光谱仪系统来提高仪 器抗振性能。对FTIR光谱仪系统进行了几组桌面振动测试实验,验证了角镜式结构具有一定抗振性能,其中单自由度减振系 统对系统抗振性能有明显提高。最后,进行了FTIR光谱仪系统车载实验,结果表明运动中测量的光谱平均信噪比达到静止过 程中平均信噪比的94%,整机系统能够在移动平台上平稳运行,具有良好的抗振性,为FTIR光谱仪的车载运行 检测提供了应用条件。
光谱学 傅里叶变换红外光谱仪 角镜 单自由度减振系统 抗振 信噪比 spectroscopy Fourier transform infrared spectrometer angle mirror single degree of freedom damping system vibration resistance signal-to-noise ratio
1 中国科学院 上海应用物理研究所 嘉定园区，上海 201800；中国科学院大学，北京 100049
2 中国科学院 上海应用物理研究所 嘉定园区，上海 201800
针对质子治疗装置中主环动态电源多平台能量的引出需求，研制了基于开源平台的高速实时动态电源控制系统，该控制系统以开源平台Beaglebone作为顶层硬件接口，以现场可编程逻辑门阵列（FPGA）为核心的控制器作为底层硬件接口，采用分布式的实验物理及工业控制系统（EPICS）进行远程控制。该系统可实时传输任意动态电源的输出参考电流波形数据，并结合定时系统与联锁系统，控制动态电源按预设电流波形进行输出，并实现多平台能量的引出。实验结果显示该控制系统能实现每秒最高十万条指令传输，百万次数据传输零误码率。同时，该系统结构灵活、扩展性强，可作为通用控制平台。
质子治疗 电源控制 Beaglebone GPMC FPGA proton therapy power supply control Beaglebone GPMC FPGA 强激光与粒子束
2020, 32(4): 045108
Author Affiliations
Abstract
1 National Laboratory for Physical Sciences at Microscale and Department of Modern Physics, University of Science and Technology of China, Shanghai 201315, China
2 QuantumCTek Corporation Limited, Hefei 230088, China
3 Shanghai Branch, CAS Center for Excellence and Synergetic Innovation Center in Quantum Information and Quantum Physics, University of Science and Technology of China, Shanghai 201315, China
4 Department of Materials, University of Oxford, Oxford OX1 3PH, UK
We report a quantum key distribution (QKD) system that uses light-emitting-diodes (LEDs) at 1310 nm as optical sources. Compared to the normally used laser diodes (LDs), LEDs are easier to manufacture and integrate, and thus have the potential to reduce the costs of practical systems. To demonstrate the feasibility of a low-cost, integratable QKD system that aims at meeting the demand of the last-mile secure communication, we utilize LEDs at 1310 nm as the optical sources, while using only passive optical components and only one single photon detector at the receiver’s side. With a repetition rate of 10 MHz, we obtain secure key rates of 10.9 kbps within the experimental time of 1000 s over a fiber length of 1 km.
Photonics Research
2019, 7(10): 10001169
1 中国科学院苏州纳米技术与纳米仿生研究所纳米器件与应用重点实验室，江苏 苏州 215123
2 苏州科技大学电子与信息工程学院，江苏 苏州 215009
由于受到表面等离激元(SPP)固有偏振性的影响，基于表面等离激元的波导型调制器只支持横磁模式(TM)传播。本文提出了一种在垂直方向和水平方向上均构建混合(hybrid)波导结构的表面等离激元电光调制器，以实现调制器的低偏振灵敏性。在组合的混合波导中，垂直和水平偏振方向上的表面等离激元被限制在相应的混合波导中。通过调控介质和ITO界面处形成载流子积累层中载流子浓度可实现光吸收调制。在经优化的结构中两个偏振态的消光比差为0.005 dB/μm。通过3D-FDTD 模拟调制器的光场调控，清楚地显示了传统硅波导与偏振不灵敏调制器间的耦合传输特性。两种偏振态下，偏振不灵敏调制器与硅波导之间的耦合效率均达到了74%以上。此项研究将为表面等离激元电光调制器在偏振不灵敏光集成回路中的应用提供解决方案，为其与具有偏振随机态光纤回路的集成奠定了基础。
表面等离激元 透明导电氧化物 调制器 偏振性 surface plasmon polaritons transparent conductive oxide modulator polarization
