作者单位
摘要
北京工业大学材料与制造学部激光工程研究院,北京 100124
表面增强拉曼光谱(SERS)是一种高灵敏的分子振动指纹光谱技术。光辅助化学还原制备SERS衬底具有成本低、环境适用性强等优势,但在微纳结构多样化制造方面存在局限性,限制了SERS衬底的检出性能。笔者系统研究了介质微球独特的聚焦特性,揭示了微球直径对聚焦光场分布的调控规律,在微球底部实现了可控的光场空间分布,实现了多级银微纳结构的快速光还原合成。进一步,通过优化制备参数(前驱液浓度比、激光辐照功率及辐照时间),成功制备了具有优异拉曼增强效果的多级银纳米颗粒/银微环/介质微球(AgNPs/AgMRs/MS)复合结构。通过介质微球和多级银微纳结构(AgNPs/AgMRs)中的光场耦合,即微球聚焦、多级银微纳结构局域表面等离激元共振以及复合结构定向发射等,实现了10-14 mol/L的痕量检测,增强因子可达9.50×109,为光化学还原制备高性能介质-金属复合SERS衬底提供了新思路。
光谱学 表面增强拉曼光谱 多级银微纳结构 光化学还原 介质微球 
中国激光
2024, 51(4): 0402404
Zhi-Dan Lei 1†Yi-Duo Xu 1†Cheng Lei 1,3Yan Zhao 1,2,4Du Wang 1,*
Author Affiliations
Abstract
1 The Institute of Technological Sciences, Wuhan University, Wuhan 430072, China
2 College of Materials Science and Engineering, Sichuan University, Chengdu 610065, China
3 e-mail: leicheng@whu.edu.cn
4 e-mail: yan2000@whu.edu.cn
Optical metasurfaces (OMs) offer unprecedented control over electromagnetic waves, enabling advanced optical multiplexing. The emergence of deep learning has opened new avenues for designing OMs. However, existing deep learning methods for OMs primarily focus on forward design, which limits their design capabilities, lacks global optimization, and relies on prior knowledge. Additionally, most OMs are static, with fixed functionalities once processed. To overcome these limitations, we propose an inverse design deep learning method for dynamic OMs. Our approach comprises a forward prediction network and an inverse retrieval network. The forward prediction network establishes a mapping between meta-unit structure parameters and reflectance spectra. The inverse retrieval network generates a library of meta-unit structure parameters based on target requirements, enabling end-to-end design of OMs. By incorporating the dynamic tunability of the phase change material Sb2Te3 with inverse design deep learning, we achieve the design and verification of dynamic multifunctional OMs. Our results demonstrate OMs with multiple information channels and encryption capabilities that can realize multiple physical field optical modulation functions. When Sb2Te3 is in the amorphous state, near-field nano-printing based on meta-unit amplitude modulation is achieved for X-polarized incident light, while holographic imaging based on meta-unit phase modulation is realized for circularly polarized light. In the crystalline state, the encrypted information remains secure even with the correct polarization input, achieving double encryption. This research points towards ultra-compact, high-capacity, and highly secure information storage approaches.
Photonics Research
2024, 12(1): 123
作者单位
摘要
伊犁师范大学物理科学与技术学院, 新疆凝聚态相变与微结构实验室, 伊宁 835000
采用溶胶-凝胶法制备出掺杂不同Dy3+浓度的系列Gd2MgTiO6(GMT)白色荧光粉。通过X射线衍射仪(XRD)、扫描电子显微镜(SEM)、荧光光谱仪对GMT∶xDy3+(x=0.01、0.03、0.05、0.07、0.09、0.11)样品进行表征。研究结果表明: 所制备的系列荧光粉的结构均为单斜晶系, Dy3+成功掺入GMT基质的同时不影响原晶体结构; 样品晶粒尺寸在微米量级。在351 nm的近紫外光激发下, 样品在483和578 nm处分别显示了极强的蓝光和黄光, 其中蓝光归因于Dy3+的4F9/2→6H15/2的能级跃迁, 黄光归因于Dy3+的4F9/2→6H13/2能级跃迁; 随着Dy3+浓度的不断增加, 出现明显的浓度猝灭现象, 其机理归因于电偶极子-电偶极子相互作用。当x=0.05时, 此时CIE坐标为(0.324 71, 0.359 74), 与标准白光的CIE坐标(0.33, 0.33)较为接近, 表明GMT∶Dy3+是一种具有潜在应用价值的单一基质白色荧光粉。
GMT基质 溶胶-凝胶法 Dy3+单掺 GMT matrix sol-gel method Dy3+ monodoping w-LED w-LED 
人工晶体学报
2023, 52(11): 2050
作者单位
摘要
四川大学 化学学院,成都 610065
以生物废弃物银杏叶作为前体,通过一步水热法制备了生物质碳点,该碳点可用于银纳米颗粒的合成。得到的银纳米颗粒在硼氢化钠存在的条件下,可催化有机染料甲基橙和罗丹明6G的还原脱色。该实验让学生有机会接触到前沿的纳米技术以及分析化学、催化动力学等领域,可显著提高学生的综合实验能力,为分析化学实验教学改革提供参考。
综合实验 生物质碳点 纳米技术 银纳米颗粒 催化 comprehensive experiment biomass-derived carbon dots nanotechnology silver nanoparticles catalysis 
实验科学与技术
2023, 21(4): 26
作者单位
摘要
1 宁夏大学土木与水利工程学院,银川 750021
2 旱区现代农业水资源高效利用教育部工程研究中心,银川 750021
3 宁夏土木工程防震减灾工程技术研究中心,银川 750021
4 宁夏节水灌溉与水资源调控工程技术研究中心,银川 750021
为了研究再生砂超高性能混凝土(UHPC)的抗硫酸盐侵蚀性能,对掺再生砂和超细粉煤灰的超高性能混凝土进行了硫酸盐干湿循环侵蚀试验,测试了硫酸盐溶液侵蚀前后试件的抗压强度、相对动弹性模量、质量变化。通过离子滴定测定了不同侵蚀深度下硫酸根离子的分布,分析了再生砂和超细粉煤灰对硫酸根离子传输的影响。结果表明: 经过90次硫酸盐干湿循环后,UHPC的耐侵蚀系数随着超细粉煤灰掺量的增加呈先增大后减小的趋势; 超细粉煤灰掺量为20%(质量分数,下同)时,侵蚀全过程中UHPC的耐侵蚀系数、相对动弹性模量最大,硫酸根离子含量较低; 再生砂掺量为50%时,UHPC在干湿循环45次之前的相对动弹性模量最大,相同深度下的硫酸根离子含量最低; 复掺20%超细粉煤灰和50%再生砂的UHPC抗硫酸盐侵蚀性能最优。
超高性能混凝土 再生砂 超细粉煤灰 硫酸盐侵蚀 硫酸根离子含量 ultra-high performance concrete recycled sand ultra-fine fly ash sulfate corrosion sulfate ion content 
硅酸盐通报
2023, 42(10): 3671
作者单位
摘要
1 微米纳米加工技术全国重点实验室, 上海 200241
2 上海交通大学 微纳电子学系, 上海 200241
近年来仿生扑翼飞行器利用视觉系统自主飞行成为一个具有广泛前景的研究方向, 然而, 其有限的带载能力对视觉传感器的类型、尺寸和重量提出了严格要求。目前商用图像处理模块的尺寸和重量较大, 且需要回传图像信息至地面控制系统处理, 文章旨在设计一款轻量化机载单目视觉系统, 帮助微型仿生扑翼飞行器获取外界信息并实现智能自主的飞行。相比于其他图像处理模块, 此系统以国产高算力芯片K210为核心进行设计, 可脱离电脑端完成图像处理, 尺寸仅为2.2cm×2.3cm, 重量仅为3g, 内部兼容轻量化网络模型实现分类识别, 通过串口进行信息交互, 控制扑翼飞行器实现手势识别和目标追踪。
仿生飞行器 单目视觉系统 卷积神经网络 轻量化 目标识别 机载图像处理 串口通信 自主飞行 bionic aircraft monocular vision system convolution neural network lightweight target recognition onboard image processing serial communication autonomous flight 
半导体光电
2023, 44(2): 257
Author Affiliations
Abstract
1 Photonics Research Center, the Hong Kong Polytechnic University Shenzhen Research Institute, Shenzhen 518057, China
2 Department of Electrical Engineering and Photonics Research Institute, the Hong Kong Polytechnic University, Hong Kong 999077, China
3 Institute of Photonics Technology, Jinan University, Guangzhou 510632, China
We report broadband all-fiber optical phase modulation based on the photo-thermal effect in a gas-filled hollow-core fiber. The phase modulation dynamics are studied by multi-physics simulation. A phase modulator is fabricated using a 5.6-cm-long anti-resonant hollow-core fiber with pure acetylene filling. It has a half-wave optical power of 289 mW at 100 kHz and an average insertion loss 0.6 dB over a broad wavelength range from 1450 to 1650 nm. The rise and fall time constants are 3.5 and 3.7 μs, respectively, 2–3 orders of magnitude better than the previously reported microfiber-based photo-thermal phase modulators. The gas-filled hollow-core waveguide configuration is promising for optical phase modulation from ultraviolet to mid-infrared which is challenging to achieve with solid optical fibers.
optical modulators photo-thermal effects hollow-core fibers 
Opto-Electronic Advances
2023, 6(5): 220085
作者单位
摘要
1 晋中学院 物理与电子工程系, 山西 晋中 030619
2 晋中学院 材料科学与工程系, 山西 晋中 030619
为实现锶原子光钟的空间应用,采用永磁体塞曼减速器,可有效规避塔状线圈造成的高功耗和体积占比大的问题,利于光钟的空间化发展。基于永磁体构建锶光钟的环状和柱状塞曼减速器,在减速原理、磁场构建和样品研制方面各有优劣,利用多普勒测速法可对两种减速器的减速效率进行测量,可将两种减速器的减速分布曲线累计分布后对比。实验结果表明: 两种永磁体塞曼减速器都达到一定减速效果,但环状永磁体塞曼减速器在体积和减速效果上,相较单x方向的柱状永磁体塞曼减速器,体积减少了60%,重量减少了80%,减速效果部分区域效率高一倍,因此优势更为显著。进一步采用环状永磁体塞曼减速器俘获锶原子的三种同位素,完成了小型化锶原子光钟的一级俘获,满足零功耗、体积小的紧凑化光钟设计需求。
激光技术 塞曼效应 光钟 永磁体 塞曼减速器 laser techniques Zeeman effect optical clock permanent magnet Zeeman slower 
光学技术
2023, 49(2): 156
作者单位
摘要
上海电力大学电子与信息工程学院, 上海 201000
针对目前遥感图像检测精度低、召回率低、实时性差等问题, 提出基于GhostNet和 CoT多分支残差网络(MBRNet)的遥感飞机检测算法。借鉴YOLOv4网络模型, 采用MBRNet作为新的主干网络, 从而减少梯度消失问题并弥补了CNN欠缺的全局特征计算能力; 为了减少小目标丢失问题, 同时在主干与PANet中引入多方位的特征提取与融合思路, 实现在高、低特征层之间和同尺度特征层之间的信息充分互补。提出的算法在具有背景复杂、过度曝光、目标密集等场景的RSOD 和LEVIR数据集上准确率达到了97.64%, 召回率达到了89.11%。
遥感图像 遥感飞机 多分支残差网络 remote sensing image remote sensing aircraft Multi Branch-Residual Network(MBRNet) YOLOv4 YOLOv4 GhostNet GhostNet 
电光与控制
2023, 30(3): 107
董雪 1,2,3赵生校 1,2陆艳艳 1,2陈晓锋 1,2[ ... ]刘磊 3,*
作者单位
摘要
1 浙江省深远海风电技术研究重点实验室,浙江 杭州 311122
2 中国电建集团华东勘测设计研究院有限公司,浙江 杭州 311122
3 中国科学技术大学工程科学学院,安徽 合肥 230026
准确的光伏功率预测可以有效促进光伏发电的安全高效利用。针对现有方法预测精度不足的问题,提出一种结合奇异谱分解(SSD)、双重注意力机制和双向门控逻辑单元(BiGRU)时序建模的超短期光伏功率预测方法。首先利用SSD降低光伏信号的随机性和波动性;然后利用BiGRU网络对分解后的信号进行时序建模,并设计了一种同时学习特征序列和时序序列的重要性权重的注意力模块,对BiGRU网络提取的特征进行权重加权;最后经过决策层获得最终的光伏功率预测结果。实验结果表明,SSD和注意力机制可以有效提升深度时序模型的光伏功率预测精度,在不同季节和不同天气情况下均优于其他几种经典方法,具有较高的实用价值。
光电子学 光伏功率预测 超短期 奇异谱分解 注意力机制 
激光与光电子学进展
2023, 60(5): 0525001

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