Author Affiliations
Abstract
1 College of Optical and Electronic Technology, China Jiliang University, Hangzhou 310018, China
2 National Demonstration Base for International Science and Technology Cooperation on Micro/Nano-Fabrication & Optoelectronic Detection, China Jiliang University, Hangzhou 310018, China
A coherence vortex (CV) carrying topological-charge information in its correlation dimension is a new option for optical manipulation and communication. CV generation by directly modulating the correlation function enables a way to control the light field in this dimension. However, few experimental realizations on this issue have been reported because of the difficulty in phase modulation when the light arrays are of low coherence. In this paper, we propose a method for generating a CV by utilizing partially coherent light arrays. A proper design of random arrays at the input plane leads to a complex CV field at the output plane after free-space propagation. This generation mechanism works well for beamlets of low coherence.
Photonics Research
2019, 7(12): 12001485
中国计量大学光学与电子科技学院, 浙江 杭州 310018
拉曼光谱是提供物质结信息的强有力工具。 但由于拉曼散射信号弱, 灵敏度低, 因此应用范围受到限制。 而在共振拉曼光谱(RRS)中, 由于激发光源频率落在分子的某一电子吸收带内, 分子吸收光子向电子激发态的跃迁变成了共振吸收, 因此对入射光的吸收强度大大增加。 与常规拉曼光谱相比, RRS能够提高信号强度的106倍。 因此, RRS检测技术以其更高的灵敏度和选择性而具有更广的应用, 特别是在生物学及医学等领域。 如： (1)生物基质中的类胡萝卜素和叶绿素等色素分析; (2)细胞、 蛋白质和DNA等有机物研究以及一些临床疾病诊断。 RRS可以得到在常规拉曼光谱中隐藏的、 更为重要的分子结构信息。 RRS总是在很低的浓度下测试, 且共振拉曼增强的谱线是属于产生电子吸收的基团, 这对于有色物和生物样品尤为重要。 因为很多这类样品的活性部位接近于生色基团, 且研究对象往往是生物大分子的某一部分, 所以在研究生物物质的结构和功能的关系时, RRS起着重要作用。 近年来, 由于光谱技术的发展使得RRS检测技术得到创新与延伸, 如液芯光纤共振拉曼光谱和透射共振拉曼光谱等新技术的应用。 通过对近几年有关RRS技术应用的原始论文、 数据和主要观点进行归纳整理与分析提炼, 介绍了RRS这一专题的历史背景和研究现状, 分别对共振拉曼光谱的色素检测、 生物检测和爆炸物检测等应用领域展开详细的综述, 并介绍了相关新技术的发展应用。 随着光谱技术的快速发展, RRS必将在科研领域拥有其他光谱技术不可取代的重要地位。
共振拉曼光谱 色素检测 生物检测 爆炸物检测 Resonance Raman spectroscopy Pigment detection Biology detection Explosive detection 光谱学与光谱分析
2019, 39(7): 2119
1 中国计量学院 光学与电子科技学院, 杭州 310018
2 杭州彩谱科技有限公司, 杭州 310034
设计了一种基于实时双光路校准的分光测色仪结构, 在现有双光路设计中加入校准光源对主光路和辅助光路进行实时双光路校准.构建算法对由温度变化引起的传感器响应效率变化进行修正, 并设计实验在不同温度下对仪器采样稳定性进行评价.实验表明, 采用了实时双光路校正仪器的工作温度从10℃变化至30℃后, 测量数据稳定性标准偏差小于等于0.03, 最大偏差小于等于0.04, 相对于现有技术方案有显著改善.
颜色测量 反射光谱 双光路 分光测色仪 光学结构 算法优化 实时校正 Color measurement Reflection spectra Dual-optical path Spectrophotometer Optical structure Algorithm optimization Real-time correction 光子学报
2016, 45(7): 070712002
1 大连理工大学, 物理与光电工程学院, 辽宁 大连116024
2 中国计量学院, 光学与电子科技学院, 杭州310018
3 大连第五人民医院, 胸科肿瘤医院, 辽宁 大连116024
采用532 nm、632.8 nm和785 nm三种不同波长激光束, 研制适用于各波长的TiO2-AgNPs基底, 检测罗丹明6g(R6g)和健康人血清两种样品的表面增强喇曼光谱(SERSp), 并验证不同波长激光激励对SERSp指纹谱的影响.结果表明：当提拉速度达到200 mm/min时, TiO2薄膜光催化活性不再增加；在440℃~600℃范围内, TiO2晶型均为锐钛矿结构；膜厚、温度及紫外灯照射时间共同影响银粒子生长, 200 mm/min提拉速度、520 ℃煅烧温度及紫外光照射80 min条件下获得的TiO2-AgNPs基底具有较好喇曼增强效果；不同波长激励对SERSp各谱线的增强影响明显, 在532 nm波长激励的SERSp中, 大波数的谱峰增强因子明显高于小波数的谱峰, 在785 nm波长激励的SERSp中正好相反, 而在632.8 nm波长激励的SERSp中, 大、小波数谱峰增强因子比较均一；不同波长激励样品SERSp指纹谱有明显的差异.
表面增强喇曼散射 银纳米粒子 光催化 激光 Surface enhanced raman scattering TiO2 TiO2 Silver nanoparticles Photocatalysis Laser
中国计量学院光学与电子科技学院, 浙江 杭州310018
为使表面增量拉曼散射(SERS)衬底的制备方法简单快速且提高的基底增强效果, 采用置换反应的制备方法, 用锌片和硝酸银反应制备出微米银结构SERS活性基底, 其具有稳定性好, 易保存, 制备方法简单, 过程快速等特点。 用扫描电子显微镜观察得银微米材料表面形貌呈均匀对称的树枝状结构。 实验中控制置换反应的时间分别为40, 50, 60 s时, 得到的树枝状银微米材料的长度分别为3, 5, 10 μm左右, 分支分别为700 nm, 2 μm, 3 μm, 发现随着置换反应的时间的增长, 微米银树枝及分枝的长度越长, 且树枝分枝上逐渐长出纳米级“树叶”结构, 使得微米级银树枝表面具有纳米结构。 并且将微米银材料置于硅片上作为SERS衬底, 并以罗丹明6G为探针分子, 用激发波长为1 064 nm的傅里叶变换拉曼光谱仪检测, 研究其在表面增强拉曼光谱中的应用, 结果表明树枝状银微米材料有很好的SERS特性, 其中置换反应时间为40 s时制备的微米银树枝的增强效果最佳, 其增强因子可达到103左右, 并且采用用表面活性剂PVP处理硅片的方法后, 保持其他条件不变, 微米银衬底的SERS增强效果得到进一步加强, 增强因子达到104左右。 此外, 将树枝状银微米材料用水可封存数月, 且实验结果的重复性较好。
微米银 树枝状 表面增强拉曼光谱 罗丹明6G 表面活性剂 置换反应 增强因子 Silver microsubstrates Silver microsubstrates SERS R6G Surfactant Displacement reaction Enhancement factor 光谱学与光谱分析
2015, 35(10): 2952
1 浙江大学 光电信息工程学系, 浙江大学国家光学仪器工程技术研究中心, 杭州 310027
2 中国计量学院 光学与电子科技学院, 光电子技术研究所, 杭州 310018
为了提高光能利用率和照度均匀性, 减小炫光的产生, 需要对LED路灯进行二次光学配光设计.本文以空间光折射定律为基础, 对LED光线空间和路面区域进行一一对应的网格划分, 结合优化的双向迭代算法生成自由曲面透镜, 实现矩形光斑输出.仿真结果表明, 配光后的LED整体光能利用率为90.4%, 能量基本被限制30 m×13 m的矩形区域内, 水平方向和垂直方向的照度均匀度分别为83.2%和71.7%.当LED以30 m间隔平行排列时, 可以在路面形成宽度约为14 m的光斑, 垂直照度均匀度提高为77.2%.据此开模制造的LED路灯配光曲线为蝙蝠翼型, 横向和纵向±62°和±40°范围内的平均照度分别为31.17 lx和25.72 lx, 满足国家道路照明标准, 实验验证了该透镜设计算法的可行性和实用性.
自由曲面 优化设计 迭代 照度均匀度 LED LED Freeform surface Optimization design Iteration Illumination uniformity
1 中国计量学院 光学与电子科技学院, 浙江 杭州 310018
2 宁波燎原灯具股份有限公司, 浙江 宁波 315408
3 慈溪中发灯饰有限公司, 浙江 宁波 315336
为了研究船舶驾驶舱内光环境和仪表指示仪器颜色之间的识别关系, 进行了暗适应和颜色辨识能力实验, 并对实验结果进行了分析。结合我国船舶工业中对光环境及暗适应的处理, 得出船舶驾驶员在不同光环境下对颜色辨识能力的关系。通过实验, 以人对颜色的主观识别能力和光环境变化作为衡量指标, 发现在满足暗适应条件的同时, 对提高暗适应能力的红色白炽灯进行掺白光改造, 并且对仪表指示器外涂颜色的亮度加以规定, 可以使船舶驾驶员有效减少对仪器仪表的误判和误操作。
船舶照明 视觉工效 暗适应 光环境 ship lighting visual ergonomics dark adaptation light environment
1 中国计量学院 光学与电子科技学院，杭州 310018
2 中国船舶重工集团第701研究所，湖北 宜昌 443003
交通、船舰、机场等应用领域的信号灯、探照灯容易受到天气因素的影响，本文通过实验比较了不同颜色LED光源在淡水雾和海雾中的穿透性能，并研究了淡水雾中LED光源的透光性与距离的关系.结果显示：各种颜色LED光源在雾中的透射率随距离呈指数关系下降；而且，淡水雾和海水雾中，黄光LED的透过率均为最大.本研究工作为信号灯、探照灯等功能照明提供了设计依据.
穿透性能 LED光源 雾 信号灯 Penetration properties LED light source Fog Signal light
1 中国计量学院 光学与电子科技学院, 浙江 杭州310018
2 中国船舶重工集团第701研究所, 湖北 宜昌443003
以30名视力正常的学生为研究对象, 采用剂量作业法、生理参数法和疲劳评价法研究了人体在峰值波长分别为468, 457, 453 nm的蓝光LED照明下的光生物节律效应。结果表明:在剂量作业法中, 蓝光LED对错误率、工作速度和脑力工作指数的影响均为453 nm＜457 nm＜468 nm; 在生理参数法中, 468 nm蓝光LED对脉搏的变化影响最大, 对收缩/舒张压的影响不明显; 在疲劳评价法中, 蓝光LED对人体舒适度的影响为453 nm＜457 nm＜468 nm。综上所述, 在3种峰值波长蓝光中, 468 nm的蓝光对人体光生物节律影响最大。
光生物节律效应 蓝光LED 剂量作业 生理参数 疲劳评价 optical biorhythm effect blue LED dose work physiological parameter fatigue evaluation
1 中国计量学院光学与电子科技学院, 浙江 杭州 310018
2 中国计量学院-北洋电气集团联合光纤传感研究中心, 浙江 杭州 310018
介绍了分布式光纤拉曼温度传感器(DTS)的基本原理、 发展趋势和工程应用研究状况, 研究了分布式光纤拉曼温度传感器的关键技术, 全面提升了DTS的性能。 将拉曼放大技术应用于DTS系统, 用拉曼增益部分抵偿光纤的传输损耗, 使系统的传感长度达到50 km; 对脉冲激光器进行211位循环编码, 在接收时采用相关运算解调, 显著提高系统的信噪比, 使测温不确定度达到1 ℃; 采用双波长自校正技术提高了系统的空间分辨率, 达到2 m; 在DTS系统中嵌入光开关, 使测温通道成倍扩展, 有效延伸了传感光纤的总长度, 组成光纤传感网络。
拉曼散射 分布式光纤拉曼温度传感器 拉曼放大 脉冲编码 双波长自校正 Raman scattering Distributed optical fiber Raman temperature sensor Raman amplification Pulse Code Dual wavelength self-correction
