刘晓宇 1,3刘紫千 1,2斯科 1,2,3,**龚薇 2,3,*
作者单位
摘要
1 浙江大学光电科学与工程学院,浙江 杭州 310027
2 浙江大学脑科学与脑医学学院,浙江 杭州 310058
3 浙江大学教育部脑与脑机融合前沿科学中心,浙江 杭州 310058
神经环路动态功能的解析是当前脑科学领域的重点和难点,微型化显微成像技术为其研究提供了重要手段。相较于双光子荧光成像和光纤光度法,微型化显微系统能够在模式动物自由活动状态下进行长时程、单细胞分辨率、实时成像。近十几年来,科学家们围绕可穿戴、高稳定性要求,先后研制了单光子、多光子成像系统,并从荧光探针、光电子元件、数据传输等方面进行不断优化,提升系统性能,扩展应用范围。将从成像原理、基本结构、系统优化、应用方案及未来发展方向等方面对微型化显微成像系统进行分析和讨论,综述各方向研究进展,旨在为该领域技术提升和神经科学应用提供参考。
微型化显微成像 单光子微型化显微镜 多光子微型化显微镜 活体荧光成像 单细胞分辨精度 
激光与光电子学进展
2024, 61(2): 0211009
You Xiao 1,4,*†Xiyuan Cao 2†Xiaoyu Liu 1Lianxi Jia 1[ ... ]Lixing You 1,3
Author Affiliations
Abstract
1 National Key Laboratory of Materials for Integrated Circuits, Shanghai Institute of Microsystem and Information Technology, Chinese Academy of Sciences (SIMIT, CAS), Shanghai 200050, China
2 State Key Laboratory of Dynamic Measurement Technology, School of Instrument and Electronics, North University of China, Taiyuan 030051, China
3 Center of Materials Science and Optoelectronics Engineering, University of Chinese Academy of Sciences, Beijing 100049, China
4 e-mail: xiaoyou@mail.sim.ac.cn
5 e-mail: lihao@mail.sim.ac.cn
6 e-mail: wuaimin@mail.sim.ac.cn
Superconducting nanowires enable the operation of outstanding single-photon detectors, which are required particularly for quantum information and weak-light measurement applications. However, the trade-off between detection speed and efficiency, which is related to the filling factors of superconducting nanowires, is still a challenge. Here, we propose a fast, efficient single-photon detector fabricated by integrating ultralow-filling-factor meandered superconducting nanowires atop a photonic crystal (PhC) resonator. This unique structure enables a fast photon response due to the low kinetic inductance of the short nanowires and ensures efficient photon absorption due to the resonant effect of the PhC structure. The proposed detector has a filling factor of only 12% while maintaining a high maximum absorption in our simulation of 90%. The fabricated device exhibits a maximum system detection efficiency of 60%, a maximum count rate of 80 MHz, and a recovery time of only 12 ns, which is three times faster than that of the conventional meandered structure at the same sensing diameter (18 μm). This work helps advance the movement toward high-efficiency, high-speed single-photon detectors and promotes their future application in quantum communication and imaging.
Photonics Research
2023, 11(12): 2128
黄田 1,2马赛 1,2刘宵宇 1,2黎迎 1,2[ ... ]普勇 1,2
作者单位
摘要
1 江苏省新能源技术工程实验室,南京 210046
2 南京邮电大学(NJUPT)理学院,南京 210046
最近,对二维铁磁材料的研究已成为自旋电子器件领域的热点。本文通过自旋极化密度泛函理论计算,设计出一种新型的二维材料Fe3As,其居里温度(Tc)为300 K,可达到室温。预测的二维Fe3As具有很强的面内Fe—Fe耦合,其大的磁各向异性能量(MAE)大约为366.7 μeV,有助于材料维持长程铁磁序。这种二维Fe3As的能带同时具有平带和狄拉克点的特征。值得注意的是,平带的位置与磁耦合的强度正相关。此外,在双轴应变的作用下,随着平带和费米面之间的距离不断减小,Tc也在逐渐升高。因此,Fe3As单层有望成为二维室温自旋电子学器件的一种有前途的候选材料。
自旋电子学 二维材料 磁学性质 笼目结构 第一性原理计算 Fe3As Fe3As spintronics two-dimensional material magnetic property Kagome structure first-principle calculation 
人工晶体学报
2023, 52(8): 1413
朱华利 1张勇 1,*黎雨坤 1,**叶龙芳 2,3[ ... ]延波 1
作者单位
摘要
1 电子科技大学极高频复杂系统国防重点学科实验室,四川 成都 611731
2 厦门大学电子科学与技术学院电磁声学研究院,福建 厦门 361005
3 厦门大学深圳研究院,广东 深圳 518057

提出了一种基于人工表面等离子体激元(SSPPs)的亚太赫兹片上传输线,并在InP工艺基础上对其进行了结构设计和实物加工。为减小传统矩形槽SSPPs结构的占地面积,提出了一种折叠型SSPPs结构,在相同的渐近频率下,该结构的占地面积缩小了57.2%。利用接地共面波导(GCPW)和阶梯渐变结构,实现了对SSPPs传输线的高效激励。利用太赫兹在片测试系统对该传输线进行了测试。测试结果表明,在110~170 GHz频带范围内,SSPPs传输线的插入损耗小于3 dB/mm,回波损耗优于12.5 dB,且实验结果与仿真结果具有较好的吻合度。

表面光学 人工表面等离子体激元 传输线 InP工艺 太赫兹 在片测试 
光学学报
2022, 42(21): 2124001
作者单位
摘要
上海交通大学, 上海200240
传统的可见光通信(VLC)调光方案利用冗余的补偿符号实现调光控制, 导致传输效率低。为了提高VLC系统传输效率, 提出一种基于整形极化码的调光控制方案, 通过预编码器改变码字中“1”出现的概率, 从而在无需添加冗余补偿符号的情况下实现调光控制功能。实验结果表明: 相比通过补偿符号实现调光控制的极化码方案, 整形极化码方案具备更高的传输效率和更好的纠错性能, 在25%和12.5%这2种典型的调光率场景中, 编码增益至少可以分别达到1.9 dB和3.3 dB。
调光控制 极化码 可见光通信 dimming control, polarization codes, visible light 
光通信技术
2022, 48(2): 24
作者单位
摘要
1 长安大学地质工程与测绘学院,陕西 西安 710054
2 自然资源部第一地形测量队,陕西 西安 710054
车载激光扫描由于快速、高精度、高密度等优点,被广泛应用于城市三维数据的采集。由于城市场景点云数据量庞大、目标繁多,难以准确高效地提取城市道路点云。基于渐进式形态学滤波算法,提出了一种利用格网近似值代替三维空间点运算并自适应计算滤波参数的算法;在此基础上,根据城市道路的空间分布特征,利用扫描车的行驶轨迹信息,通过法向量聚类、距离约束、连续性分布约束的方法提取道路边界点,并经结果聚类、拟合生成精确的道路边界,达到了快速、准确提取道路点云的目的。实验结果表明,所提算法提取的道路边界的准确度、完整度和总体质量均大于90%,边界位置与检测值的差异小于3 cm。
车载激光扫描 渐进式形态学滤波 轨迹信息 法向量聚类 道路边线 道路点云 
激光与光电子学进展
2022, 59(10): 1001002
作者单位
摘要
长江大学 城市建设学院, 湖北 荆州 434023
该文提出了一种利用压电陶瓷传感器对玻璃纤维(GFRP)管约束碳纤维混凝土组合柱损伤进行实时监测的方法。试验以碳纤维含量和混凝土强度等级为变量制作了9个构件, 将一对压电陶瓷传感器作为应力波发射器和接收器埋入玻璃纤维(GFRP)管中进行轴压试验。通过对比不同荷载情况下的能量幅值, 并采用移动平均法对监测数据进行平滑处理, 实现了对构件的实时损伤监测。结果表明, 试验现象与监测结果相符。此方法能对纤维增强混凝土柱的损伤进行较准确的实时监测, 且采用移动平均法处理后的损伤识别更精确。
压电陶瓷传感器 纤维增强材料(FRP) 损伤监测 波动法 移动平均法 piezoelectric ceramic sensor fiber reinforced polgmer(FRP) damage detection wave method moving average method 
压电与声光
2021, 43(3): 395
作者单位
摘要
长江大学 城市建设学院, 湖北 荆州 434023
该文使用外贴法将压电陶瓷传感器固定在玻璃纤维复合材料(GFRP)上进行损伤检测试验, 研究了GFRP试件表面裂缝的深度及数量对压电陶瓷传感器接收信号的影响。将主动感应法和基于小波包能量法相结合, 做出时域信号图和基于小波包的能量图。分析数据发现, GFRP试件损伤程度越大, 传感器接收信号的电压值越小, 信号的能量越小。试验结果表明, 压电陶瓷传感器有望通过主动感应法用于检测GFRP的损伤变化。
玻璃纤维复合材料(GFRP) 压电陶瓷传感器 主动感应法 小波包 损伤检测 glass fiber reinforced polymer(GFRP) piezoelectric ceramic sensor active induction method waveletpacket damage detection 
压电与声光
2021, 43(2): 290
作者单位
摘要
1 西安工业大学 兵器科学与技术学院,陕西 西安 710000
2 西安工业大学 光电工程学院,陕西 西安 710000
3 内蒙古北方重工业集团有限公司 技术中心产品研究院,内蒙古 包头 014000
针对光电跟踪稳定平台系统中载机振动、系统参数摄动、摩擦力矩及外部扰动等因素直接影响光电跟踪系统稳定精度的问题,从伺服控制器控制角度出发抑制跟踪系统中的偏差,提高稳定精度,保证其在复杂环境下仍具有强鲁棒性。通过建立光电跟踪稳定平台系统的数学模型,分析干扰力矩、陀螺噪声及系统参数的变化对光电稳定平台的影响,设计了基于新型非线性扩张观测器(novel nonlinear extended state observer,NNESO)和滑模变结构控制(sliding mode varianle structure control,SMVSC)的复合控制策略。理论推导和仿真实验结果表明:此种复合控制策略具备对干扰力矩、外界扰动和系统结构参数摄动的完全适应性和强鲁棒性,对比无新型非线性扩张观测器的控制系统,证明其拥有更高的稳定精度和更快的动态响应,在补偿非线性方面具有良好的效果,可增强光电跟踪稳定平台的抗扰动能力。
光电跟踪稳定平台 新型非线性扩张观测器 滑模变结构控制 级联复合控制 强鲁棒性 photoelectric tracking and stabilization platform novel nonlinear extended state observer sliding mode variable structure control cascade compound control strong robustness 
应用光学
2021, 42(4): 597
作者单位
摘要
1 中国科学院大学, 北京 100049
2 中国科学院微电子研究所, 北京 100029
介绍了一款基于 InP材料的肖特基二极管的单片集成混频器, 其工作频率为 560 GHz。该混频器采用了一种新型薄膜混合传输结构, 基于某聚合物材料的无源结构的传输损耗降至14.4-15.5 Np/m。相比于基于传统石英介质基片和半导体介质基片的传输线, 传输损耗降低了一半以上。同时为了降低高频损耗, 提高电路效率, 二极管需采用亚微米结构, 结半径为 0.5 μm, 结电容为1.5 fF。无源结构和有源结构的同时优化使得该倍频器在 540~580 GHz的工作频带内, 变频损耗优于-8 dB, 回波损耗优于 10 dB。并且由于无源部分均采用创新的混合传输结构, 在保证单模传输的条件下增大了混频器电路整体的物理尺寸, 降低了腔体加工的工艺难度, 使得今后大于 1 THz信号低损耗平面传输成为可能。
肖特基势垒二极管 单片集成混频器 混合传输结构 Schottky barrier diode monolithic integrated mixer hybrid transmission structure 
太赫兹科学与电子信息学报
2021, 19(2): 189

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