Author Affiliations
Abstract
1 School of Physics, State Key Laboratory of Crystal Materials, Shandong University, Jinan 250100, China
2 Shenzhen Research Institute of Shandong University, Shenzhen 518057, China
Multipartite Einstein-Podolsky-Rosen (EPR) steering admits multipartite entanglement in the presence of uncharacterized verifiers, enabling practical applications in semi-device-independent protocols. Such applications generally require stronger steerability, while the unavoidable noise weakens steerability and consequently degrades the performance of quantum information processing. Here, we propose the local filtering operation that can maximally distill genuine tripartite EPR steering from N copies of three-qubit generalized Greenberger-Horne-Zeilinger states, in the context of two semi-device-independent scenarios. The optimal filtering operation is determined by the maximization of assemblage fidelity. Analytical and numerical results indicate the advantage of the proposed filtering operation when N is finite and the steerability of initial assemblages is weak. Experimentally, a proof-of-principle demonstration of two-copy distillation is realized with the optical system. The advantage of the optimal local filtering operation is confirmed by the distilled assemblage in terms of higher assemblage fidelity with perfectly genuine tripartite steerable assemblages, as well as the greater violation of the inequality to witness genuine tripartite steerable assemblages. Our results benefit the distillation of multipartite EPR steering in practice, where the number of copies of initial assemblages is generally finite.
Photonics Research
2024, 12(3): 552
Lu He 1,2Xijie Li 1,2Jie Yang 1,2Longjie Jiang 1,2[ ... ]Ling Fu 1,2,4,5,6,*
Author Affiliations
Abstract
1 Britton Chance Center for Biomedical Photonics, Wuhan National Laboratory for Optoelectronics, Huazhong University of Science and Technology, Wuhan 430074, China
2 MoE Key Laboratory for Biomedical Photonics, Huazhong University of Science and Technology, Wuhan 430074, China
3 School of Biomedical Engineering, Hainan University, Haikou 570228, China
4 Department of Physics, School of Science, Hainan University, Haikou 570228, China
5 Optics Valley Laboratory, Wuhan 430074, China
6 Advanced Biomedical Imaging Facility, Huazhong University of Science and Technology, Wuhan 430074, China
Fiber scanners are portable and miniaturized laser scanning devices used for a wide range of applications, such as endoscopic probes for biomedical imaging. However, in order to achieve different resonant frequencies for 2D actuation, existing fiber scanners have complex actuation mechanisms and structures, resulting in being an obstacle for endoscopic imaging. By exploiting the intrinsic difference in bending stiffness of non-symmetrical fibers, we present the most simplified fiber scanner to date, containing only a single piezoelectric bimorph and a single non-symmetrical fiber with a 1D actuator for 2D laser scanning. 5-fps (frames per second) Lissajous scan is achieved with a scanning range of >300 μm and a driving voltage of 10Vpp. The ultra simplified structure of the fiber scanner enables a miniaturized optical probe with a diameter of 1.9 mm, and image quality comparable to that of commercial microscopes. Taking advantage of its ease of manufacture and low cost, the fiber scanner offers a transformative way forward for disposable endoscopic probes that avoid the risk of cross infection during endoscopic inspections.
Photonics Research
2023, 11(12): 2020
作者单位
摘要
1 安徽大学, 安徽 合肥 230601
2 中国科学院合肥物质科学研究院, 安徽 合肥 230031
番茄果实营养丰富备受人们喜爱。 番茄生长周期长, 需水量大, 水分含量是影响番茄植株生长发育的主要因素; 快速发现番茄植株水分亏缺状态, 对于科学有效地进行番茄的灌溉管理, 保障和提高番茄的产量和品质具有重要意义。 利用高光谱成像技术, 实时识别番茄叶片干旱胁迫程度, 提出了一种基于高光谱成像技术的番茄叶片干旱胁迫的识别方法。 首先, 选取红樱桃番茄为实验品种, 在室内培养12盆番茄幼苗。 在保证其他管理措施相同的基础上, 通过控制施水量来控制番茄的胁迫状态, 干旱胁迫程度设计3个处理(适宜水分、 中度和重度胁迫)。 分批次采集不同干旱程度番茄幼苗嫩叶在400~1 000 nm范围的高光谱图像, 并提取了每个样本的光谱和纹理特征。 使用标准化(Norm)、 多元散射校正(MSC)、 一阶导数(1st)和标准正态变量变换(SNV)四种预处理方法对光谱数据进行预处理去除光谱中的噪声。 使用连续投影算法(SPA)、 竞争性自适应重加权算法(CARS)以及竞争性自适应重加权算法结合连续投影算法(CARS-SPA)选取光谱重要特征波段, 用灰度梯度共生矩阵(GLGCM)提取番茄叶片的纹理特征, 用SPA选择纹理特征的重要变量。 融合重要光谱特征与重要纹理特征结合支持向量机(SVM)构建识别番茄干旱胁迫模型, 同时选用自适应增强算法(AdaBoost)与K-近邻(KNN)与SVM模型对比。 结果表明, 融合重要光谱特征与重要纹理特征后, 基于CARS-SPA波长选择的SNV-SVM模型具有最好的分类效果, 训练集的分类准确度(ACCT)为94.5%, 预测集的分类准确度(ACCP)为95%, AdaBoost模型分类效果次之ACCT为86.5%, ACCP为87%, KNN模型分类效果最差ACCT为81.5%, ACCP为79%。 因此, 该方法对番茄叶片干旱胁迫程度实时识别有较好的效果, 可为构建智能化的干旱胁迫分析技术提供参考。
高光谱成像 番茄 干旱胁迫 图谱特征 Hyperspectral imaging Tomato Drought stress Image and spectral features 
光谱学与光谱分析
2023, 43(3): 724
作者单位
摘要
1 武汉光迅科技股份有限公司, 武汉 430205
2 国家电网有限公司 信息通信分公司, 北京 100761
针对相干光纤通信系统中匹配滤波(如根升余弦滤波器)对系统的影响, 文章在不同光学带宽、残余色散以及非线性情况下, 对不同滚降因子Rf的系统特性进行了研究。文章分别仿真研究了256 Gbit/s偏振复用16阶正交幅度调制(PDM-16QAM)信号在光学带宽为33、50及100 GHz时的传输特性、残余色散在-300~300 ps/nm区间内的特性和注入功率为-3~4 dBm情况下传输1 200 km光纤链路的特性。仿真结果表明, 对于光学带宽受限的系统, Rf选取(1+Rf)B(B为信号波特率)与系统光学带宽相近的值为宜; 对于光学带宽接近两倍波特率的系统, 滚降因子Rf选取0.2~0.5为宜。
相干光通信 匹配滤波 根升余弦 单模光纤 coherent optical communications matched filter root raised cosine single mode fiber 
光通信研究
2021, 47(3): 33
王璐璐 1刘磊 1李盼 2王洁 3,4[ ... ]胡玲 4
作者单位
摘要
1 安徽中医药大学研究生院, 安徽 合肥 230012
2 中国科学院合肥物质科学研究院, 安徽 合肥 230031
3 安徽中医药大学针灸推拿学院, 安徽 合肥 230012
4 安徽省中医药科学院针灸经络研究所, 安徽 合肥 230038
通过比较分析正常大鼠与膝骨关节炎模型(KOA)大鼠血清、 膝关节肌肉和滑膜组织的表面增强拉曼光谱(SERS), 为KOA生物学改变提供实验基础。 同条件下饲养普通级健康雄性SD大鼠20只, 随机分为正常对照组(简称“正常组”)和KOA模型组(简称“模型组”), 每组10只。 采用左膝关节腔内注射0.03 mol·L-1的L-半胱氨酸与4%木瓜蛋白酶混合物方法制备KOA模型, 并于复制成功4周后取材。 采用银纳米基底液检测大鼠血清和膝关节肌肉、 滑膜组织中的表面增强拉曼谱峰, 应用NGLabSpec软件比较两组拉曼频移和特征峰的差异, 应用OriginPro 8.5软件分析拉曼光谱图。 结果: 在血清中, 拉曼频移400~2 000 cm-1区间内, 正常组特征峰有12个, 模型组有14个, 且模型组大部分特征峰强度低于正常组, 两组在495, 883和1 447 cm-1等处出现较为显著的差异性特征峰; 在膝关节肌肉组织中, 正常组特征峰有12个, 模型组有13个, 二者的同质性特征峰的拉曼强度存在显著差异, 模型组以950和1 237 cm-1为代表的多处同质性特征峰的峰强显著升高; 在滑膜组织中, 正常组特征峰有10个, 模型组有15个, 两组共性特征峰的峰强变化多不明显, 但在655, 950, 1 335和1 447 cm-1处的同质性特征峰表现出峰强的明显差异, 在655和950 cm-1峰为模型组显著升高, 而1 335和1 447 cm-1两峰相对强度为模型组显著降低。 结果表明: KOA模型导致血清、 膝关节肌肉和滑膜组织的同质性特征峰数量显著减少, 差异性物质增多, 物质代谢平衡被严重打破, SERS是一种快速准确的检测方法, 可以用于KOA模型的检测。
表面增强拉曼光谱 膝骨性关节炎 血清 肌肉组织 关节滑膜 Surface-enhanced Raman spectroscopy Knee osteoarthritis Serum Muscular tissue Synovial tissue 
光谱学与光谱分析
2020, 40(9): 2751
Author Affiliations
Abstract
1 Key Laboratory of Advanced Optoelectronic Quantum Architecture and Measurements of Ministry of Education, School of Physics, Beijing Institute of Technology, Beijing 100081, China
2 College of Physics and Hebei Key Laboratory of Photophysics Research and Application, Hebei Normal University, Shijiazhuang 050024, China
The realization of robust coherent energy transfer with a long range from a donor to an acceptor has many important applications in the field of quantum optics. However, it is hard to be realized using conventional schemes. Here, we demonstrate theoretically that robust energy transfer can be achieved using a photonic crystal platform, which includes the topologically protected edge state and zero-dimensional topological corner cavities. When the donor and the acceptor are put into a pair of separated topological cavities, the energy transfer between them can be fulfilled with the assistance of the topologically protected interface state. Such an energy transfer is robust against various kinds of defects, and can also occur over very long distances, which is very beneficial for biological detections, sensors, quantum information science, and so on.
Photonics Research
2020, 8(11): 11000B39
作者单位
摘要
上海理工大学 光电信息与计算机工程学院, 上海 200093
利用时间拉伸显微成像系统观察并记录非重复动态随机现象,在其超高成像速度和高空间分辨率下必定会产生大量的数据。一种基于差分检测和游程编码的数据压缩方法,可以有效地解决时间拉伸成像系统的数据存储问题。差分检测可以消除连续相同的信号,只检测出相邻信号的差异,从而提高游程编码算法的有效性。实验中,采用扫描频率为77.76 MHz的时间拉伸显微成像对分辨率板、人红细胞和人乳腺癌细胞线性扫描成像。实验结果表明,数据压缩比可以达到8.47,对比分析发现经过差分检测方法可以获得更高的压缩比。另外,通过计算重建后的图像与原图的结构相似性(SSIM)值发现,经过数据压缩后高质量的图像可以被重建。
超快成像 差分检测 游程编码 数据压缩 成像质量 ultrafast laser imaging differential detection run length encoding data compression imaging quality 
强激光与粒子束
2018, 30(9): 099002
作者单位
摘要
1 武汉光迅科技股份有限公司,武汉 430205
2 国家电网公司信息通信分公司,北京 100761
提出了一种应用于双向拉曼放大超长单跨距光纤传输系统的低复杂度数字背向传输算法,该算法基于在接收端电域中反向求解薛定谔方程,可以在补偿光纤传输系统中色散的同时抑制非线性效应;基于双向拉曼放大系统对算法的功率曲线等进行了优化设计,降低了算法的复杂度;搭建了一个10 Gbaud/s 正交相移键控调制的双向拉曼传输实验系统,传输距离为320 km。实验结果表明,优化后的数字背向传输算法的性能较传统算法提升了0.7~1 dB。
数字背向传输算法 双向拉曼放大 超长跨距 相干光通信 DBP algorithm bidirectional Raman amplification unrepeated transmission coherent optical communication 
光通信研究
2017, 43(5): 10
作者单位
摘要
上海理工大学 光电信息与计算机工程学院, 上海 200093
提出了一种基于光时分复用技术的高速成像系统。飞秒激光器中心波长1557 nm,脉冲宽度90 fs,对USAF-1951分辨率板线性扫描成像,扫描频率为38.88 MHz。在连续时间序列编码放大显微成像技术的基础上,运用光时分复用技术,复制光脉冲信号并携带检测物体相同的空间信息。原光脉冲和复制光脉冲以相同的采样率分别采样,通过相应的数据处理将两次采样数据整合在一起还原图像。实验结果表明,与传统的超快成像方法相比,成像系统利用10 GHz的数字采样设备可以达到20 GHz的采样率,采样点数是传统超快成像方法的两倍。该方法有效克服了成像系统采样率不足的问题,提高了成像系统的空间分辨率。与此同时,该系统算法复杂程度不高,有利于进一步促进超高速成像技术的发展。
成像系统 光时分复用 采样率 成像质量 超快成像 imaging system optical time-division multiplexing sampling rate image quality ultrafast imaging 
强激光与粒子束
2017, 29(5): 051003

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