Author Affiliations
Abstract
1 Key Laboratory of Photonic Materials and Devices Physics for Oceanic Applications, Ministry of Industry and Information Technology, College of Physics and Optoelectronic Engineering, Harbin Engineering University, Harbin 150001, China
2 Key Laboratory of In-Fiber Integrated Optics of Ministry of Education, College of Physics and Optoelectronic Engineering, Harbin Engineering University, Harbin 150001, China
3 School of Physics and Engineering, ITMO University, St. Petersburg 197101, Russia
4 School of Information Engineering, Guangdong University of Technology, Guangzhou 510008, China
5 Qingdao Innovation and Development Center, Harbin Engineering University, Qingdao 266000, China
6 e-mail: yangj@gdut.edu.cn
Exceptional points, as degenerate points of non-Hermitian parity-time symmetric systems, have many unique physical properties. Due to its flexible control of electromagnetic waves, a metasurface is frequently used in the field of nanophotonics. In this work, we developed a parity-time symmetric metasurface and implemented the topological phase surrounding an exceptional point. Compared with Pancharatnam-Berry phase, the topological phase around an exceptional point can achieve independent regulation of several circular polarization beams. We combined the Pancharatnam-Berry phase with the exceptional topological phase and proposed a composite coding metasurface to achieve reflection decoupling of different circular polarizations. This work provides a design idea for polarimetric coding metasurfaces in the future.
Photonics Research
2024, 12(3): 534
1 广东工业大学信息工程学院先进光子技术研究院，广东 广州 510006
2 哈尔滨工程大学物理与光电工程学院，黑龙江 哈尔滨 150001
3 通感融合光子技术教育部重点实验室，广东 广州 510006
4 广东省信息光子技术重点实验室，广东 广州 510006
光频域偏振测量（OFDP）是一种基于扫频激光干涉原理的分布式光纤偏振测试技术，它能够精确获取保偏光纤、器件、组件与光路的偏振特性及其空间分布，实现高性能器件与光路的性能测试与质量评价，以及缺陷分析与故障诊断。OFDP优点是可兼顾超高测量灵敏度、超大测量范围、高精细度、长测量距离、动态快速测量等，已逐渐发展成为性能最优的分布式光纤测量技术之一。本文回顾了OFDP的测量原理，定量分析了分布式偏振串音的测量极限，综述了分布式偏振测试性能提升的若干关键技术，给出了高精度偏振器件与光路的测试典型应用，并讨论了其技术挑战和未来潜在的研究方向。
光频域偏振测量 分布式光学测量 偏振串音 保偏光纤与器件 光纤陀螺 激光与光电子学进展
2024, 61(1): 0112002
1 合肥工业大学光电技术研究院特种显示与成像技术安徽省技术创新中心，安徽 合肥 230009
2 合肥工业大学仪器科学与光电工程学院测量理论与精密仪器安徽省重点实验室，安徽 合肥 230009
提出了一种基于柔性超材料的高灵敏度拉力传感器，该超材料传感器由刻蚀在聚二甲基硅氧烷（PDMS）薄膜表面的多方形谐振单元的平面阵列组成。拉伸柔性PDMS薄膜会改变谐振单元的结构参数，进而使传感器的谐振频率产生变化。该超材料传感器可以同时实现应变或拉力的高灵敏度检测。同时，谐振结构中央的方形连接环起到了不对称分裂间隙的作用，激发了具有更高Q值的高阶谐振模式，实现了更高的频谱分辨率。实验结果表明，施加拉力从0增大至1.2 N时，结构尺寸拉伸率达到初始状态的1.2倍，超材料的谐振峰频率从109.23 GHz红移到99.42 GHz。该传感器可以实现8.43 GHz/N的高灵敏度拉力传感。耐久性测试表明在该样品的使用中至少可以经历100次拉伸-松弛循环。所提出的传感器具有灵敏度高、加工方便、成本低和无线测量的优点，具有潜在的应用价值。
传感器 拉力传感器 柔性 超材料 光谱 高灵敏度
1 广东工业大学先进光子技术研究院，广东 广州 510006
2 哈尔滨工程大学物理与光电工程学院，黑龙江 哈尔滨 150001
3 通感融合光子技术教育部重点实验室，广东 广州 510006
4 广东省信息光子技术重点实验室，广东 广州 510006
光频域反射（OFDR）是一种基于光调频连续波原理的分布式光纤测量技术，它利用扫频光干涉信号频率与光纤位置之间的傅里叶变换关系获取沿光纤分布的散射/反射/损耗、相位和偏振等特征信息，可进一步反演光纤感测的温度、应力/应变等外界物理场分布。相比于时域、相干域等分布式测量技术，OFDR的优点是可兼顾高空间分辨率、高测量灵敏度、长测量距离、大动态范围、高速响应等性能。回顾了OFDR的测量原理，综述了分布式测量噪声来源、空间点扩展函数退化机理以及测量误差与噪声抑制等OFDR性能提升关键技术；推导了基于OFDR分布式传感的测量极限，分析了提升传感精度与测量距离的若干方法；概述了国内外OFDR仪器发展现状及其在集成波导器件与保偏光纤等测试、光纤陀螺环内部应力传感等应用范例，最后展望了未来的若干研究方向。
光频域反射技术 测量退化机理 分布式传感极限 光频域反射仪器 高性能应用
1 湖南省畜牧兽医研究所, 长沙 410128
2 湖南农业大学动物医学院, 长沙 410128
为建立一种能够快速检测非洲猪瘟病毒(ASFV)的普通PCR方法, 本研究分别以ASFV B646L和F778R基因为靶序列设计了两对特异性引物, 建立ASFV B646L和F778R双基因普通PCR方法, 并对其特异性、灵敏性及重复性进行检测。结果显示: 该PCR体系(25.0 μL体系)的最优组合为Pfu酶0.2 μL、10×Reaction Buffer 2.5 μL、2.5?mmol/L dNTP Mixture 2.5 μL、B646L上下游引物各1.5 μL、F778R上下游引物各0.5 μL、DNA模板1.0 μL; 退火温度为57℃、退火时间为30 s、72℃延伸2.5 min, 30个循环。该方法仅针对ASFV B646L和F778R基因进行特异性扩增, 无交叉反应。同时对B646L和F778R阳性质粒的最低检测下限分别为7.2×107 copies/μL、1.5×106 copies/μL, 试验重复性良好。本研究对于提高ASFV临床诊断的准确性、特异性和高效性具有重要价值, 为其快速检测提供了可靠的技术支撑。
非洲猪瘟病毒 多重PCR B646L基因 F778R基因 快速检测 African swine fever multiplex PCR B646L gene F778R gene quick detection
1 战略支援部队航天工程大学电子与光学工程系, 北京 101000
2 中国人民解放军32031部队, 河南 开封 475000
针对主瓣干扰条件下自适应单脉冲鉴相曲线产生畸变, 角度估计性能严重下降的问题, 提出了通过引入镜像虚拟干扰抵消干扰信号产生的误差, 从而提高测角性能的方法。从数学上分析出鉴相曲线畸变和残存干扰信号是产生测角偏差的主要因素, 且干扰信号主角与偏差具有对应关系, 提出了通过镜像虚拟干扰重构采样协方差矩阵, 对信号进行自适应估计的方法。该方法无需对和、差波束进行额外限制, 不会消耗天线的自由度, 且低信噪比条件下具有更高的稳定性。仿真结果验证了所提方法的有效性。
角度估计 单脉冲 虚拟干扰 angle estimation monopulse virtual interference
兰州交通大学机电技术研究所，甘肃兰州 730070
红外热成像技术根据物体对外辐射强度进行具体成像，所得热图像不仅包括物体轮廓而且对于物体表面温度场分布可进行直观表征，利用该技术进行滚动轴承状态判别可结合热图像特征丰富以及图像处理技术将滚动轴承状态判别转换到一个全新的技术视角。本文首先对红外热成像技术基本原理进行简单介绍；其次，主要对国内外利用红外热成像技术进行滚动轴承状态监测与故障诊断的各个环节所采用的多种技术方法进行总结论述，最后对各技术环节所采用的多种方法的优、缺点、以及局限性进行对比性的总结分析，对滚动轴承红外热成像故障诊断与状态监测发展前景进行展望。
滚动轴承 红外热图像 故障诊断 状态监测 rolling bearing, infrared thermal imaging technolo
光学 精密工程
2023, 31(16): 2383
Author Affiliations
Abstract
1 Guangdong Provincial Key Laboratory of Information Photonics Technology, School of Information Engineering, Guangdong University of Technology, Guangzhou 510006, China
2 Southern Marine Science and Engineering Guangdong Laboratory (Zhuhai), Zhuhai, 519000, China
3 College of Electronics and Information Engineering, Shenzhen University, Shenzhen 518061, China
4 Guangdong Laboratory of Artificial Intelligence and Digital Economy (SZ), College of Physics and Optoelectronic Engineering, Shenzhen Key Laboratory of Micro-Nano Photonic Information Technology, Shenzhen University, Shenzhen 518060, China
5 Department of Physics, Faculty of Science, King Abdulaziz University, Jeddah 21589, Saudi Arabia
6 Research Center for Advanced Materials Science (RCAMS), King Khalid University, P.O. Box 9004, Abha 61413, Saudi Arabia
7 School of Physics and Electronics, Hunan University, Changsha 410082, China
Sensing devices are key nodes for information detection, processing, and conversion and are widely applied in different fields such as industrial production, environmental monitoring, and defense. However, increasing demand of these devices has complicated the application scenarios and diversified the detection targets thereby promoting the continuous development of sensing materials and detection methods. In recent years, Tin+1CnTx (n = 1, 2, 3) MXenes with outstanding optical, electrical, thermal, and mechanical properties have been developed as ideal candidates of sensing materials to apply in physical, chemical, and biological sensing fields. In this review, depending on optical and electrical sensing signals, we systematically summarize the application of Tin+1CnTx in nine categories of sensors such as strain, gas, and fluorescence sensors. The excellent sensing properties of Tin+1CnTx allow its further development in emerging intelligent and bionic devices, including smart flexible devices, bionic E-skin, neural network coding and learning, bionic soft robot, as well as intelligent artificial eardrum, which are all discussed briefly in this review. Finally, we present a positive outlook on the potential future challenges and perspectives of MXene-based sensors. MXenes have shown a vigorous development momentum in sensing applications and can drive the development of an increasing number of new technologies.
