郑州大学电气与信息工程学院河南省激光与光电信息技术重点实验室，河南 郑州 450001
二维光子Moiré超晶格拥有一些常规光子晶体不具备的特性，例如平带特征和不同于安德森局域化的光局域现象。本文利用多光束干涉法构建二维光子Moiré超晶格结构，采用有限元法对其能带结构及光场特性进行研究。通过优化Moiré晶格厚度、空气孔半径对其平带及局域特性的影响，得到了高局域特性的Moiré晶格结构。研究中发现，正方晶格具有不同于六角晶格的准狄拉克锥光局域化效应。本文研究结果对发展高性能微纳结构器件具有重要参考价值。
光子晶体 光子Moiré超晶格 多光束干涉 平带 光局域
苏州科技大学 电子与信息工程学院，江苏 苏州 215009
超级高性能(I.H.P.)SAW器件因具有优异的品质因数(Q)值及温度稳定性而备受关注。为用于宽带滤波器的研发，对双层结构(Cu电极/Y旋转5°切LiNbO3压电层/SiO2功能层/Si衬底）的I.H.P. SAW基底结构设计进行了研究。考虑质量加载效应，结合电极与压电层界面上的应力与自由电荷分布特点，采用精确的有限元/边界元法(FEM/BEM）理论进行研究。利用多层结构的连续性边界条件，计算多层复合格林函数以及谐振器导纳值，寻求谐振点与反谐振点之间最大频率差以优化基底结构尺寸。计算结果表明，对金属化比为0.5，结构周期(λ/2）为2 μm的器件，当功能层、压电层、电极层厚分别为0.15λ、0.2λ、0.037 5λ时，谐振频率点为880 MHz，反谐振点为1 018 MHz，由此可获得138 MHz的最大频率差。此结论为应用于宽带滤波器的I.H.P. SAW器件的设计提供了指导。
声表面波 有限元/边界元法(FEM/BEM） 谐振器 格林函数 宽带滤波器 SAW I.H.P. SAW Incredible High Performance (I.H.P. SAW) finite element method/boundary element method (FEM resonator Green function wideband filter
1 贵州医科大学公共卫生与健康学院/环境污染与疾病监控教育部重点实验室, 贵州 贵阳 550025
2 贵州中烟工业有限责任公司技术中心, 贵州 贵阳 550009
刺梨是蔷薇科蔷薇属多年生落叶灌木, 其果实富含多种生物活性物质, 具有重要的药食用价值。 采用近红外、 紫外-可见、 激发发射三维荧光光谱技术系统性表征刺梨鲜果提取物化学组成, 探讨不同产地的301个批次刺梨果中总酚、 总黄酮、 总三萜类物质的含量与自由基清除能力、 铁离子还原能力等抗氧化活性的分布特征。 结果显示刺梨果中具有高含量的酚类、 黄酮类、 三萜类物质, 分别为9.23~37.45, 8.80~27.96和6.91~22.62 mg·g-1 FW(新鲜刺梨果的重量)。 刺梨果具有较好的自由基清除活性和还原能力, 对1,1-二苯基-2-三硝基苯肼(DPPH)清除率为14.39%~83.19%、 2,2'-联氮基-双-(3-乙基-苯并噻唑啉-6-磺酸)二铵盐(ABTS)清除率18.50%~68.45%、 对铁离子还原能力(FRAP)0.08~0.44 mmol·L-1 TE·g-1 FW。 这些物质含量与活性指标数据均服从正态分布, 表明实验用的多批次刺梨样本具有多样性、 代表性、 随机性, 并且不同产地的样本提取物的活性成分含量及抗氧化活性没有显著的统计学差异性。 提取物样本的紫外-可见、 近红外、 荧光光谱都具有明显的谱带特征, 其光谱数据的主判别变量模型可有效鉴别八个不同产地的刺梨样本。 研究表明多光谱技术能够表征提取物的物质组成, 可对刺梨鲜果进行快速检测、 品质差异判别与产地溯源, 为刺梨质量评价、 选种和资源开发提供参考。 植物提取物的总酚、 总黄酮等活性成分含量、 抗氧化活性等指标不能准确反映样本的活性物质组成特征性, 不能用于样本产地溯源分析。
刺梨 抗氧化活性 近红外光谱 激发发射荧光光谱 主判别变量法 Rosa roxburghii Tratt. Antioxidant activities Near-infrared (NIR) spectroscopy Excitation-emission fluorescence spectroscopy Principal discriminant variate (PDV) method 光谱学与光谱分析
2022, 42(11): 3403
郑州大学信息工程学院河南省激光与光电信息技术重点实验室，河南 郑州 450001
为了实现对可见光波束的自由调控，提出了一种梯形单元结构的超表面。改变硅纳米微元的上下底和宽，对传输相位进行调制，实现了在目标波长下0到2π透射相位的调控。利用该结构设计的超构表面可以同时对线偏振光和圆偏振光进行调控，实现了在波长为640 nm线偏振光和圆偏振光入射下的聚焦。此外，研究了聚焦特性以及在线偏振光入射下晶格周期对聚焦特性的影响。该项工作为基于超表面结构设计的集成光学提供了新的思路。
光学设计与制造 超表面 聚焦 超透镜 可见光 电介质 激光与光电子学进展
2022, 59(17): 1722003
郑州大学信息工程学院河南省激光与光电信息技术重点实验室，河南 郑州 450001
构建双锥干涉模型设计双周期渐变光子晶体（GPC）结构，基于该结构的渐变光强分布设计了介质柱尺寸渐变的GPC透镜，并研究了内外锥干涉角对GPC周期及透镜聚焦特性的影响。研究发现，干涉光束内外锥角正弦差决定透镜大周期，而外锥角则直接影响小周期。当透镜大周期固定时，小周期越小，聚焦效果越好；而小周期固定时，大周期越小，透镜数值孔径越大。所设计的透镜可实现亚衍射极限聚焦，该研究有助于透镜在光耦合、光集成、光显示以及成像方面的应用。
双周期渐变光子晶体 双锥干涉 自聚焦透镜 透镜阵列 激光与光电子学进展
2022, 59(17): 1709001
在室内可见光定位系统中, 热噪声、散粒噪声的存在会大幅降低定位精度。为了提高定位精度, 提出一种基于接收信号强度的可见光定位方法。首先采用自适应滤波方法大幅度滤除接收信号中的噪声, 然后采用互相关检测法进一步滤除噪声, 提取出原信号强度, 最后通过最小二乘法估算出待测物体坐标。仿真结果表明: 在4 m×4 m×3 m房间内, 所设的1681个检测点的定位误差均在0.01 m以内, 并且在不同信噪比的情况下, 定位误差基本一致, 即可见光定位方法对噪声有一定抑制能力。
可见光定位 接收信号强度 自适应滤波 最小二乘法 visible light position received signal strength adaptive filtering least square method
郑州大学信息工程学院, 河南省激光与光电信息技术重点实验室, 河南 郑州 450052
利用3+3光束双锥干涉法设计了双周期渐变光子晶体结构阵列,并研究了它的纳米聚焦效应。通过调整内锥角和内外锥的增量角来改变光子晶体晶格的小周期及光子阵列的大周期,通过调整光束强度、偏振方向来实现渐变光子晶体晶格结构、形状等参数的改变。采用傅里叶变换的方法研究了光子晶体结构对光场的纳米聚焦效应。该结构对于提高发光二极管的提取效率、光显示、光耦合及光集成具有非常重要的意义。
光学设计 物理光学 双周期渐变光子晶体 双锥干涉 纳米聚焦
郑州大学信息工程学院河南省激光与光电信息技术重点实验室, 河南 郑州 450001
设计了一个无顶六角棱镜,该棱镜的六个侧面分为3+3两组,每组与棱镜底面夹角不同。扩束后的平面波经棱镜六个侧面折射后产生干涉光场图案,干涉图案对应双周期渐变光子晶体超晶格结构,利用光敏介质记录该结构即可得到渐变光子晶体透镜阵列。通过调整棱镜两组侧面与底面夹角、两组光束的振幅对比度等参量,可以设计阵列周期、渐变梯度、中心与边缘折射率差不同的透镜及阵列结构。本研究可为渐变透镜在光互联、光集成、光耦合、显示及成像方面的应用提供新思路。
光学设计 无顶棱镜 渐变光子晶体 透镜阵列 干涉
郑州大学 信息工程学院 河南省激光与光电信息技术重点实验室, 河南 郑州 450052
大多数渐变光子晶体渐变透镜都是以正方晶格或三角晶格排布为基础, 并且多选择硅或二氧化硅等高折射率材料, 研究的波段多为红外波段。随着可见光通信技术的发展, 在可见光波段研究低折射率材料的自聚焦透镜变得很有意义。为了迎合这种需求, 提出了Sun-flower型渐变光子晶体自聚焦透镜。首先, 通过比较TE和TM两种偏振模式Sun-flower渐变光子晶体朗伯透镜在可见光波段的会聚强度, 发现TM型的会聚效果远远优于TE型。然后, 以TM型Sun-flower渐变光子晶体为基础设计圆柱形自聚焦平板透镜, 通过光场传输的模拟计算给出平板透镜在可见光波段自聚焦的拍长, 进一步优化平板透镜会聚光强设计透镜的层数, 结果表明在层数为22时效果最佳。最后, 讨论了列数的减少对平板透镜的影响, 结果表明随着列数的减少光强减弱。这对于制作出高性能会聚效果、短焦距、小体积的光学集成器件有重要的指导意义。
自聚焦透镜 渐变光子晶体 朗伯透镜 平板透镜 self-focusing lens Sun-flower Sun-flower graded photonic crystals luneburg lens flat lens 红外与激光工程
2017, 46(11): 1120002
郑州大学 信息工程学院 河南省激光与光电信息技术重点实验室, 河南 郑州 450052
超材料吸波体通常是由一些在介质基底表面上周期分布的亚波长开口环谐振器(SRRs)组成, 它们的吸收率在很大程度上取决于顶层SRRs的结构细节及介质的材料性质。利用时域有限积分法(FITD)对太赫兹波的超材料吸波体进行传输特性研究, 分析了PI介质厚度、单元尺寸、开口环谐振器宽度、顶层silicon的电导率和PI介质的介电常数对太赫兹波超材料吸波体吸收峰位置和吸收率大小的影响。此超材料吸波体的特性研究对太赫兹波调制器、滤波器、吸收器及偏振器等器件设计和制备具有一定的指导意义。
超材料吸波体 吸收特性 太赫兹波 开口环谐振器 metamaterial absorber absorber characteristic terahertz wave split-ring resonators 红外与激光工程
2016, 45(12): 1225003
