浙江大学光电科学与工程学院极端光学技术与仪器全国重点实验室，浙江 杭州 310027
等离激元隧道结是可以同时支持表面等离激元响应与电子隧穿效应的具有纳米尺度介质间隙的金属-绝缘体-金属结构。隧道结中电子、等离激元和光子等受到极强的约束并发生丰富的相互作用，这为在纳米尺度上研究和操控电子、光子，以及发展新一代纳米光电子器件提供了一个新的平台。本文综述了等离激元隧道结在等离激元激发/发光和等离激元/光子-电子转换中的应用。
表面等离激元 隧道结 电子隧穿 等离激元激发 光电转换 激光与光电子学进展
2024, 61(3): 0324001
纤维增强混凝土的宏观力学性能与纤维/基体的界面结合密切相关。本文通过分子动力学模拟, 研究氧化石墨烯(GO)对聚乙烯醇纤维(PVA)/基体界面结合的影响。结果表明, 当GO与PVA纤维以共价键连接时, PVA纤维从混凝土中被拉出所需的拉力最大, GO的存在能提升纤维与基体的界面黏结性能。混凝土基体与GO主要以钙氧键和氢键连接, 其中钙氧键数量多且化学键强度高。但GO与PVA纤维物理连接时, GO与PVA纤维仅依靠强度较弱的氢键连接, 对界面的黏结性能带来负面作用。此外, GO受到更多离子键和氢键的束缚, 原子平移运动减少, 与基体的界面黏结性能提高。
氧化石墨烯 PVA纤维 混凝土 界面 分子动力学 graphene oxide PVA fiber concrete interface molecular dynamics
青岛理工大学土木工程学院, 山东 青岛 266520
水泥?傆b辅助胶凝材料(SCM)/氧化石墨烯(GO)兼顾轻量化碳足迹以及延性增强等优点。SCM水化时释放的铝相在水化硅铝酸钙(C?傆bA?傆bS?傆bH)/GO中以各种形式存在。基于反应分子动力学探究了桥接相邻硅链的铝相［Al(Q2b)］与层间铝(Alinter)对于C?傆bA?傆bS?傆bH/GO力学性能的影响差异。结果发现虽然Alinter含量少于Al(Q2b), 但在体系断裂过程中能够重分配应力, 激活多层间分担荷载, 触发“复苏?傆b强化”机制进而成倍提升力学性能。通过解析Al对于界面键合网络的重组机制以及断裂过程中化学键演化, 最终解释其机理。基于本研究结果, 在水泥?傆bSCM/GO制备中如何定向调控铝相所处的化学环境将成为突破延性瓶颈的关键。
水泥 辅助胶凝材料 氧化石墨烯 反应分子动力学 cement supplementary cementitious materials graphene oxide reactive molecular dynamics
环氧树脂与混凝土的界面黏结性能是影响纤维增强聚合物加固混凝土结构效果的关键因素之一, 而混凝土的碳化作用又会影响环氧树脂与混凝土的界面黏结性能。本文以分子动力学为依托, 探究碳化对环氧树脂与混凝土界面黏结性能的影响。结果表明, 碳化的存在能提升环氧树脂与混凝土的界面黏结性能, 使环氧树脂的分布更加靠近混凝土表面, 环氧树脂与基底的相互作用能更高。静态结构分析表明, 环氧树脂与混凝土基底主要是以钙氧键和氢键连接, 在碳酸钙表面化学键的连接数目更多且化学键强度更高。动态分析发现, 水化硅酸钙表面受较少离子对和氢键束缚, 环氧树脂能自由移动, 不利于强界面黏结性能的产生。
环氧树脂 界面黏结 碳化 水化硅酸钙 分子模拟 力学性能 epoxy resin interfacial bonding carbonation calcium silicate hydrate molecular simulation mechanical property
电子科技大学光纤传感与通信教育部重点实验室，四川 成都 611731
拉曼光纤随机激光结合无源传感单元可以实现超长距离的准分布式传感。然而，受限于光谱探测速度，该传感方案通常只适用于静态传感领域。针对该问题，将拉曼光纤随机激光与拍频光谱探测技术相结合，提出了一种新型的拉曼光纤随机激光长距离动态传感技术。首先，基于含时光谱稳态模型论证了光谱快速测量对长距离动态传感的适用性。随后，在原理性验证实验中通过处理本振光与光纤随机激光拍频后的时域信号，实现了对光纤随机激光光谱的快速测量，并突破了光波往返时间对传感带宽的限制。同时，利用去噪卷积神经网络对光谱的中心波长变化进行标定，大幅提高了扰动信号探测的信号质量，实现了对不同频率、不同波形的扰动信息的准确测量。该研究为进一步拓展光纤随机激光的应用领域提供了新的思路。
光纤传感 光纤随机激光 拉曼散射 瑞利散射 去噪卷积神经网络 激光与光电子学进展
2023, 60(11): 1106027
南开大学电子信息与光学工程学院现代光学研究所天津市微尺度光学信息技术科学重点实验室，天津 300350
基于非线性偏振旋转技术搭建了1550 nm波段的被动锁模光纤激光器，结合时间拉伸色散傅里叶变换实时探测技术，对激光器中孤子束缚态动力学进行了测量，并基于自相关算法分析了孤子间距与相位差的演化。同时设计了对孤子束缚态动力学进行特征提取与预测的演化卷积自编码模型，实现了孤子束缚态动力学的特征参数提取以及预测。研究结果为孤子动力学研究提供了新见解，有助于挖掘孤子相互作用的物理机制。
激光器 光纤激光器 孤子束缚态 卷积自编码 时间拉伸色散傅里叶变换 中国激光
2023, 50(11): 1101016
Author Affiliations
Abstract
Tianjin Key Laboratory of Optoelectronic Sensor and Sensing Network Technology, Institute of Modern Optics, Nankai University, Tianjin 300350, China
In this article, we use a convolutional autoencoder neural network to reduce data dimensioning and rebuild soliton dynamics in a passively mode-locked fiber laser. Based on the particle characteristic in double solitons and triple solitons interactions, we found that there is a strict correspondence between the number of minimum compression parameters and the number of independent parameters of soliton interaction. This shows that our network effectively coarsens the high-dimensional data in nonlinear systems. Our work not only introduces new prospects for the laser self-optimization algorithm, but also brings new insights into the modeling of nonlinear systems and description of soliton interactions.
fiber lasers optical solitons convolutional autoencoder neural network Chinese Optics Letters
2023, 21(3): 031901
1 中北大学理学院，山西 太原 030051
2 信息探测与处理山西省重点实验室，山西 太原 030051
3 湖南云箭集团有限公司，湖南 辰溪 419503
基于光子计数探测器的能谱CT在材料分解、组织表征、病变检测等应用中具有巨大的潜力。在重建过程中，通道数的增加会造成单通道中光子数减少，从而导致重建图像质量下降，难以满足实际需求。本文从能谱CT重建的角度出发，将广义总变分向矢量延伸，利用奇异值的稀疏性，促进图像梯度的线性依赖，提出一种基于核范数的多通道联合广义总变分的能谱CT重建算法。在图像重建过程中，多层共享结构信息，同时保留独特的差异。实验结果表明，本文提出的算法在抑制噪声的同时，能够更有效地恢复图像细节及边缘信息。
CT重建 能谱CT 广义总变分 核范数 多通道联合 CT reconstruction spectral CT total generalized variation nuclear norm joint multi-channel
浙江大学光电科学与工程学院，现代光学仪器国家重点实验室，杭州 310027
表面等离激元是一种存在于金属(或掺杂半导体)-介质界面的电磁极化和振荡现象，可以显著增强纳米尺度光与物质的相互作用，在波导、生化传感、超快调制、探测以及非线性光学等领域具有重要应用前景。表面等离激元的激发主要采用受衍射极限限制的光学激发方式，通常需要棱镜、光栅等大尺寸光学元件的辅助，这极大限制了等离激元器件的小型化和片上高密度集成。通过将等离激元纳米结构和隧道结集成起来，低能量的隧穿电子可以直接激发该结构的等离激元模式，具有超小尺寸、超快调制速度等优点。本文将回顾基于电子隧穿效应的表面等离激元激发的研究历史，并着重介绍该领域的最新研究进展。
表面等离激元 隧道结 非弹性电子隧穿 光学天线 局域光学态密度 发光 波导 surface plasmon tunnel junction inelastic electron tunneling optical antenna local density of optical state light emission waveguiding
1 新加坡国立大学电子与计算机工程系, 新加坡 119077
2 南洋理工大学电子电气工程系, 新加坡 639798
3 清华大学精密仪器系精密测试技术与仪器国家重点实验室, 北京 100084
高功率超快脉冲激光应用广泛,包括精密工业加工、超快光谱学、强场物理学及**应用等。光纤激光具有操作方便、散热要求低、光束质量好等优势。综述了近年来高功率超快光纤激光器的研究进展,包括新兴的被动锁模光纤激光技术及啁啾脉冲放大技术,以高功率超快光纤激光器在高次谐波产生中的应用为例,阐述了高能量光纤激光在非线性光学中的优势,对高功率超快光纤激光器的研究前景进行了展望。
非线性光学 光纤激光器 锁模激光器 啁啾脉冲放大 高次谐波
