Author Affiliations
Abstract
1 Wuhan National Laboratory for Optoelectronics, Huazhong University of Science and Technology, Wuhan 430074, China
2 School of Optoelectronic Science and Engineering, University of Electronic Science and Technology of China, Chengdu 610054, China
Large-bandwidth, high-sensitivity, and large dynamic range electric field sensors are gradually replacing their traditional counterparts. The lithium-niobate-on-insulator (LNOI) material has emerged as an ideal platform for developing such devices, owing to its low optical loss, high electro-optical modulation efficiency, and significant bandwidth potential. In this paper, we propose and demonstrate an electric field sensor based on LNOI. The sensor consists of an asymmetric Mach–Zehnder interferometer (MZI) and a tapered dipole antenna array. The measured fiber-to-fiber loss is less than -6.7 dB, while the MZI structure exhibits an extinction ratio of greater than 20 dB. Moreover, 64-QAM signals at 2 GHz were measured, showing an error vector magnitude (EVM) of less than 8%.
thin-film lithium niobate electric field sensor QAM signal Chinese Optics Letters
2023, 21(12): 120041
1 中国科学院 西安光学精密机械研究所,陕西 西安 710119
2 中国科学院大学,北京 100049
3 中国科学院 空间精密测量技术重点实验室,陕西 西安 710119
传统光学显微镜的视场与空间分辨率是相互制约的,如何突破这一限制,同时能兼得高分辨率和大视场的高通量成像,成为当前显微成像技术领域的主要研究方向之一。该科学问题的突破将有助于加速科学研究、提高生产制造能力、为医疗辅助诊断提供新工具。本文介绍比较了大孔径物镜制造与曲面探测技术、扫描拼接技术、傅里叶叠层显微成像技术、宽场结构光照明技术和无透镜片上显微成像技术在内的5种高通量显微成像技术。分析了高通量显微成像技术研究的当前现状、所面临的问题以及未来的发展趋势。分析指出,计算光学成像技术正逐渐成为目前高通量显微技术的主要手段,通过计算绕过或者突破光学系统的物理限制将开辟高通量显微成像新时代。
显微成像 高通量 计算成像 microscopy imaging high throughput computational imaging
1 中国科学院西安光学精密机械研究所,陕西 西安 710119
2 中国科学院大学,北京 100094
3 中国科学院空间精密测量技术重点实验室,陕西 西安 710119
研究表明,由于相位比振幅包含更多关于场的信息,因此相位测量在现代科学和工程的诸多分支中始终是研究的热点问题。在可见的电磁波范围内,相位信息很难通过现有的光电探测器直接采集获取。相位恢复技术提供了一种从捕获的强度信息中将相位信息“计算”出来的有效手段,并已成功应用于天文观测、生物医学成像和数字信号复原等多个科学领域。算法是相位恢复技术的核心,也是该技术发展和应用的关键。文中结合物理学原理和信号处理方法对相位恢复算法的基本原理进行阐述,综述了各类相位恢复算法的发展历程及其优缺点,并简单概述了相位恢复算法在光学领域的典型应用,最终指明其面临的挑战和未来的发展趋势:更优异的收敛性能和噪声鲁棒性、恢复更复杂物体相位信息的能力、多目标多任务集成的兼容性。
相位恢复 计算成像 信号处理 最优化理论 phase retrieval computational imaging signal processing optimization theory 红外与激光工程
2022, 51(11): 20220402
1 华中科技大学 武汉光电国家研究中心, 武汉 430074
2 上海安湃芯研科技有限公司, 上海 201803
高速电光调制器是宽带光通信网络和微波光子系统中的关键元器件之一。相对于体材料铌酸锂而言, 薄膜铌酸锂材料由于其较强的光场限制能力, 在构建小尺寸、宽带、低半波电压的高性能电光调制芯片上有独特的优势。文章基于薄膜铌酸锂材料研制了一种3dB带宽不低于50GHz的电光调制芯片, 并采用光纤与波导水平端面耦合的光学封装方案和基于1.85mm同轴接头的射频封装方案, 实现了全封装的薄膜铌酸锂电光调制器。测量结果表明, 封装后器件的光学插入损耗小于等于5dB, 3dB带宽大于等于40GHz, 射频半波电压小于等于3V@1GHz。
微波光子学 薄膜铌酸锂 电光调制器 microwave photonics thin-film lithium niobate electro-optic modulators
1 中国科学院西安光学精密机械研究所 瞬态光学与光子技术国家重点实验室, 陕西 西安 710119
2 中国科学院大学, 北京 100049
3 山西大学 极端光学协同创新中心, 山西 太原 030006
傅里叶叠层显微术(Fourier ptychographic microscopy, FPM)是一极具前景的计算成像技术, 它具有高分辨率、大视场、无标记和定量相位等优势。由于它灵活的系统、高对比度的成像结果、无需干涉装置和光源机械扫描部件, 在数字病理学、体外细胞无标记观察和实时监测等方面得到了大量的研究和应用。文中主要介绍了FPM技术的系统误差校正方法、基于FPM的高通量显微成像和高速显微成像技术研究的基本原理、研究现状和最新进展, 提出了目前面临的问题以及未来的发展趋势。
傅里叶叠层显微术 高通量成像 相位恢复 计算成像 Fourier ptychographic microscopy high throughput imaging phase retrieval computational imaging 红外与激光工程
2019, 48(6): 0603012
1 中国科学院西安光学精密机械研究所瞬态光学与光子技术国家重点实验室, 陕西 西安 710119
2 中国科学院大学, 北京 100049
3 中国科学院光电研究院, 北京 100094
作为一种新兴的无透镜相位恢复技术,叠层衍射成像大大提高了传统相位迭代恢复算法的收敛速度和抗噪能力,具有大视场、高对比度、高分辨率、无需标记、长工作距离、不丢失相位低频分量等优点,在多个领域得到了广泛的应用。介绍了量化相位显微成像领域的研究现状与最新进展,特别是传统叠层衍射成像术(CP)和傅里叶叠层衍射成像术(FP)的基本原理、技术进展及相关应用,着重介绍了快速FP及基于FP的荧光显微成像技术,总结了CP和FP目前面临的问题及未来的发展趋势。
成像系统 计算成像 相位恢复 量化相位成像 叠层衍射成像 傅里叶叠层衍射成像 激光与光电子学进展
2017, 54(4): 040001
Author Affiliations
Abstract
1 Key Laboratory for Physical Electronics and Devices of the Ministry of Education, Shaanxi Key Lab of Information Photonic Technique, School of Electronics & Information Engineering, Xi’an Jiaotong University, Xi’an 710049, China
2 Xi’an University of Technology, Department of Applied Physics, Xi’an 710049, China
A method of multi-beam femtosecond laser irradiation combined with modified HF-HNO3-CH3COOH etching is used for the parallel fabrication of all-silicon plano-concave microlens arrays (MLAs). The laser beam is split by a diffractive optical element and focused by a lens to drill microholes parallely on silicon. An HF-HNO3-H2SO4-CH3COOH solution is used to expand and polish laser-ablated microholes to form microlenses. Compared with the HF-HNO3-CH3COOH solution, the solution with H2SO4 can effectively reduce the etched surface roughness. The morphologies of MLAs at different laser powers and pulse numbers are observed. The image array formed by the silicon microlenses is also demonstrated.
220.4000 Microstructure fabrication 140.7090 Ultrafast lasers 350.3950 Micro-optics 160.6000 Semiconductor materials Chinese Optics Letters
2016, 14(5): 052201
1 西安交通大学电子与信息工程学院, 陕西 西安 710049
2 西北核技术研究所, 陕西 西安 710024
利用飞秒激光辐照结合湿法腐蚀方法,制备了高纵横比硅基狭槽。首先利用透镜聚焦飞秒激光至硅片表面,在硅内部诱导结构变化;再结合氢氟酸(HF)溶液选择性腐蚀去除结构变化区域,从而制备出高纵横比硅基狭槽;最后,通过光学显微镜和扫描电子显微镜对狭槽形貌进行表征,研究了狭槽纵横比对激光加工条件如激光功率、扫描速率和数值孔径的依赖特性。结果表明,激光加工条件对于制备高纵横比硅基狭槽存在最优选择。通过优化激光加工参数,可制备出深度为291 μm,纵横比为25.3 的硅基狭槽。相对于显微物镜,透镜的工作距离较大,加工过程可以避免镜片污染,且具有成本低,通光孔径大等优点。
超快光学 飞秒激光 硅基狭槽 湿法腐蚀 透镜