Author Affiliations
Abstract
1 Department of Optics and Optical Engineering, University of Science and Technology of China, Hefei 230026, China
2 Advanced Laser Technology Laboratory of Anhui Province, Hefei 230026, China
The compact, sensitive, and multidimensional displacement measurement device plays a crucial role in semiconductor manufacture and high-resolution optical imaging. The metasurface offers a promising solution to develop high-precision displacement metrology. In this work, we proposed and experimentally demonstrated a two-dimensional displacement (XZ) measurement device by a dielectric metasurface. Both transversal and longitudinal displacements of the metasurface can be obtained by the analysis of the interference optical intensity that is generated by the deflected light beams while the metasurface is under linearly polarized incidence. We experimentally demonstrated that displacements down to 5.4 nm along the x-axis and 0.12 µm along the z-axis can be resolved with a 900 µm × 900 µm metasurface. Our work opens up new possibilities to develop a compact high-precision multidimensional displacement sensor.
metasurface transversal and longitudinal displacement measurement 
Chinese Optics Letters
2024, 22(2): 021202
作者单位
摘要
湖北师范大学 物理与电子科学学院, 湖北 黄石 435002
该文介绍了一种基于马赫-则德尔干涉仪(MZI)与二甲基硅油(DSO)相结合的高灵敏度光纤温度传感器。传感器由MZI及填充在其表面的DSO组成。MZI由单模光纤-锥形无芯光纤-单模光纤构成。填充DSO后,MZI的谐振峰向右有小的漂移。通过跟踪MZI谐振峰波长随温度的变化,对环境温度进行测量。经测试,传感器的温度灵敏度为-97.7 pm/℃,而未填充DSO的MZI温度灵敏度为-50.1 pm/℃,传感器灵敏度提高了约1.95倍。该传感器具有结构制作简单,造价低及灵敏度高等优点,具有一定的应用前景。
光纤温度传感器 马赫-则德尔干涉仪(MZI) 二甲基硅油(DSO) 无芯光纤 光纤拉锥 fiber optic temperature sensor Mach-Zehnder interferometer (MZI) dimethyl silicone oil (DSO) no-core fiber fiber tapering 
压电与声光
2022, 44(5): 796
作者单位
摘要
深圳大学 增材制造研究所, 深圳 518060
光固化3D打印是制造高度复杂结构陶瓷的一种有效方法。打印的样件需要经历脱脂和烧结等热处理才能成为可用的陶瓷件, 脱脂工艺对打印件性能影响巨大。本工作通过研究脱脂工艺对DLP光固化3D打印制备的堇青石陶瓷性能的影响规律, 建立缺陷抑制策略。比较并分析了脱脂气氛和升温速率对陶瓷样件的表面裂纹和元素分布状态的影响, 还对比进一步烧结后样件显微组织、尺寸收缩率、相对密度和弯曲强度等性能。研究发现脱脂气氛对样件各性能影响最大, 使用氩气脱脂可显著降低表面裂纹, 提高相对密度与弯曲强度; 并确定最佳升温速率为1 ℃/min。最终获得表面完整无裂纹且相对密度为(94.6±0.3)%, 弯曲强度为(94.3±3.2) MPa的堇青石陶瓷样件。本研究为光固化3D打印堇青石陶瓷的无缺陷制造与应用提供了科学依据与技术参考。
堇青石陶瓷 光固化3D打印 脱脂 烧结 性能 cordierite ceramic photopolymerization 3D printing debinding sintering properties 
无机材料学报
2021, 37(3): 317
曹继伟 1,2王沛 1,2刘志远 1,2刘长勇 1,2[ ... ]陈张伟 1,2,*
作者单位
摘要
1 1.深圳大学 增材制造研究所, 深圳 518060
2 2.广东省电磁控制与智能机器人重点实验室, 深圳 518060
3 3.华中科技大学 材料科学与工程学院, 材料成形与模具技术国家重点实验室, 武汉 430074
4 4.华中科技大学 增材制造陶瓷材料教育部工程研究中心, 武汉 430074
陶瓷以其优异的热物理化学性能在航空航天、能源、环保以及生物医疗等领域具有极大的应用潜力。随着这些领域相关技术的快速发展, 其核心零件部件外形结构设计日益复杂、内部组织逐步走向定制化、梯度化。陶瓷具有硬度高、脆性大等特点, 较难通过传统的加工成形方法实现异形结构零件的制造, 最终限制了陶瓷材料的工程应用范围。激光增材制造技术作为一种快速发展的增材制造技术, 在复杂精密陶瓷零部件的制造中具有显著优势: 无模、精度高、响应快以及周期短, 同时能够实现陶瓷零件组织结构灵活调配, 有望解决上述异形结构陶瓷零件成形问题。本文综述了多种基于粉末成形的激光增材制造陶瓷技术: 基于粉末床熔融的激光选区烧结和激光选区熔化; 基于定向能量沉积的激光近净成形技术。主要讨论了各类激光增材陶瓷技术的成形原理与特点, 综述了激光选区烧结技术中陶瓷坯体后处理致密化工艺以及激光选区熔化和激光近净成形技术这两种技术中所打印陶瓷坯体基体裂纹开裂行为分析及其控制方法的研究进展, 对比分析了激光选区烧结、激光选区熔化以及激光近净成形技术在成形陶瓷零件的技术特征, 最后展望了激光增材制造陶瓷技术的未来发展趋势。
激光增材制造 激光选区烧结 激光选区熔化 激光近净成形技术 陶瓷 综述 laser additive manufacturing selective laser sintering selective laser melting laser engineered net shaping ceramic review 
无机材料学报
2021, 37(3): 241
孙超 1,2张洪文 1,2王沛 3李军 1,2
作者单位
摘要
1 中国科学院航空光学成像与测量重点实验室,吉林 长春 130033
2 中国科学院长春光学精密机械与物理研究所,吉林 长春 130033
3 北京长峰科威光电技术有限公司,北京 100195
盲元的存在严重影响了红外相机的成像质量,基于场景的盲元检测与补偿方法可以有效地解决此类问题。本文提出了一种改进的局部“3?”方法,通过计算图像的三维噪声获得图像的平均噪声,据此得到盲元检测的最小判据,然后采用局部“3?”方法和中值滤波法对盲元进行实时的动态检测与补偿,并将该方法应用于自研的某中波红外相机中。对黑体成像实验的结果表明,本文方法与辐射定标法相比,盲元检出的重合度平均可以达到82%以上;与传统的局部“3?”方法相比具有相同的盲元检测与补偿效果,但可以将盲元的过检率降低30%以上;地面及载机挂飞成像实验的结果表明,本文方法可以对盲元起到很好地抑制作用,红外相机的昼间和夜间图像均不存在明显异常的黑、白点,图像中景物细节丰富、图像质量优良。因此,本文方法可以对盲元进行实时的动态检测与补偿,在自研的中波红外相机中的运用是可行和有效的。
红外相机 盲元检测 盲元补偿 三维噪声 infrared camera, blind pixel detection, blind pixe 3? 
红外技术
2021, 43(9): 869
作者单位
摘要
1 华中科技大学 材料科学与工程学院 材料成形与模具技术国家重点实验室, 武汉 430074
2 华中科技大学 体育学院, 武汉 430074
针对大范围视觉系统相机标定难度大、效率低的问题, 提出了一种基于相位移编码圆的相机离焦快速标定方法。该方法首先通过相位移编码圆实现离焦状态下的特征点提取; 利用标靶空间位置信息构建出单目相机的目标函数, 并采用非线性最小二乘法求解相机的内部参数; 通过建立双目系统的目标优化函数解析出相机系统的外部参数。该方法无需移动相机或标靶, 通过拍摄3幅相位移圆图像, 即可完成大范围视觉系统相机离焦状态下的快速标定。经实验验证: 标定焦距偏差在0.5%以内, 逆向投影误差最大为0.33pixel, 解决了大范围视觉系统相机标定难度大、效率低的难题。
光学测量 大范围视觉系统 相机标定 离焦 相位移编码圆 optical measurement large-scale vision system camera calibration defocus phase shift coding circle 
光学技术
2021, 47(4): 494
Author Affiliations
Abstract
1 Department of Optics and Optical Engineering, University of Science and Technology of China, Hefei 230026, China
2 USTC Center for Micro and Nanoscale Research and Fabrication, University of Science and Technology of China, Hefei 230026, China
3 Advanced Laser Technology Laboratory of Anhui Province, Hefei 230026, China
Phase carried by two orthogonal polarizations can be manipulated independently by controlling both the geometric size and orientation of the dielectric nanopost. With this characteristic, we demonstrate a novel multifunctional metasurface, which converts part of the incident linearly polarized light into its cross-polarization and encodes the phase of the two orthogonal polarizations independently. A beam splitter and a bifocal metalens were realized in a single-layer dielectric metasurface by this approach. We fabricated the bifocal metalens and demonstrated that two focal spots in orthogonal polarizations can be separated transversely or longitudinally at will. The proposed approach shows a new route to design multifunctional metasurfaces with various applications in holography and three-dimensional display.
multifunctional metasurface polarization conversion beam splitting bifocal metalens 
Chinese Optics Letters
2021, 19(5): 053601
作者单位
摘要
中国科学技术大学光学与光学工程系安徽省光电子科学与技术重点实验室, 安徽 合肥 230026
设计一种支持多模式的金属-介质-金属纳米天线阵列结构,分析结构中的模式特性及其调控的发光过程。利用时域有限差分的方法模拟该结构的透射谱和电场分布,分析结构中局域表面等离激元模式和磁等离激元共振模式的特性以及激发光偏振调控的模式变化。将偶极子光源放在介质层中,模拟该天线阵列结构调控荧光分子的发光过程。结果表明:荧光分子的辐射和非辐射衰减速率增强因子、量子效率以及偏振特性受到了所提结构模式的有效调控;在一定波长范围内改变激发光的偏振方向可以对发光谱进行调谐。
物理光学 局域表面等离激元 磁等离激元 时域有限差分 荧光辐射 
光学学报
2020, 40(4): 0426001
作者单位
摘要
中国科学技术大学光学与光学工程系,光电子科学与技术安徽省重点实验室, 安徽 合肥 230026
通过数值模拟研究了基模高斯光场(HG00)和高阶厄米-高斯光场(HG10)与 亚波长单金属狭缝之间的相互作用。发现在相同的错位耦合下, HG10光场可以获得明显的表面等离子体(SPP)非对称激发。 在此基础上提出了亚波长金属狭缝对结构。数值模拟显示, HG10模场与亚波长金属狭缝对在适当的错位耦合下可以获得更加 显著的SPP非对称激发效应。通过优化双狭缝间距和入射光波长,最大分束比达到2.6。设计优化过程中采用时域有限差分法进行 数值模拟。金属狭缝结构简单易制备,且SPP的非对称激发具有动态可调的特性,在微纳光子集成和纳米测量方面具有潜在 的应用价值。
微纳光学 表面等离子体 非对称激发 动态调控 时域有限差分法 micro-nano optics surface plasmon polariton unidirectional excitation dynamic regulation finite-difference time domain 
量子电子学报
2019, 36(5): 545
作者单位
摘要
中国科学技术大学光学与光学工程系,光电子科学与技术安徽省重点实验室, 安徽 合肥 230026
基于亚波长纳米单元(超原子)的超表面结构革新并极大丰富了光场调控技术,从理论 上研究并设计具有独特性质和功能的超表面结构在光场调控研究中具有重要价值。利用极化率张量理论计算了对称和非对称 金属-介质-金属(MDM)正三棱柱超原子的诱导电响应、磁响应、磁电响应和电磁响应,设计出偏振无关的周期性MDM正三棱柱 超表面,分别通过时域有限差 分(FDTD)仿真模拟和理论计算的方法得到MDM超表面的透射谱和反射谱,两者能符合得很好。并发现对称超表面结构的反射谱 对入射光传播方向不敏感,而非对称超表面结构的反射谱在共振频率附近对入射光传播方向有依赖。研究结果对利用不对称超 原子设计具有任意反射系数的超表面具有指导作用。
微纳光学 反射率差 极化率张量 超表面 共振 micro-nano optics reectance difference polarizability tensors metasurface resonance 
量子电子学报
2019, 36(5): 532

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