1 南京邮电大学电子与光学工程学院、柔性电子（未来技术）学院，江苏 南京 210023
2 南京理工大学电子工程与光电技术学院，江苏 南京 210023
柱矢量光束的紧聚焦在光学微操纵、光学存储、激光微加工、超分辨率成像和粒子加速等领域发挥着重要作用。亚波长光栅平凹透镜对柱矢量光束的紧聚焦的能力仍有提升空间，本文利用闪耀结构将光的能量从零级转移并集中到-1级，对亚波长光栅平凹透镜的聚焦性能进行优化。提高了透镜的衍射效率，增强了焦场的能量。通过调整高斯径向偏振光的形状参数，改变入射光振幅及入射区域半径实现对焦场能量的动态调控。进一步地，调控柱矢量光束的偏振组分能够直接有效地横向调制焦场，获得多样化形貌的焦斑。本文的优化手段对于其他光栅透镜也具有参考意义，该研究结果在超分辨率成像以及光场调控等领域具有潜在的应用价值。
亚波长光栅透镜 柱矢量光束 闪耀结构 聚焦 调控
1 南京邮电大学电子与光学工程学院、微电子学院, 江苏 南京 210023
2 南京邮电大学通信与信息工程学院, 江苏 南京 210023
设计并制备了一种基于金属有机骨架(MOF)的光纤传感器,该传感器包括通过在无芯光纤两端熔接单模光纤所构建的单模-无芯-单模结构,以及采用原位结晶技术在无芯光纤表面生长的ZIF-8纳米薄膜。光信号从单模光纤耦合进无芯光纤时会激发出多种高阶模式并形成多模干涉,干涉结果对无芯光纤周围折射率的变化异常敏感。利用ZIF-8材料的多孔性和对乙醇分子特异性吸附能力,吸附乙醇分子后的ZIF-8纳米薄膜因孔隙被填充,其折射率将发生变化,改变了无芯光纤中多模干涉条件,导致其透射谱线发生偏移,从而实现水溶液中微量乙醇的检测,实验结果表明传感器最低检测乙醇体积分数可达1%,灵敏度为1.3 nm·% -1。该传感器结构简单,易于制备,在水中微量有机分子检测方面具有一定的应用前景。
传感器 金属有机骨架 光纤传感 无芯光纤 多模干涉效应 光学学报
2021, 41(23): 2328002
Author Affiliations
Abstract
1 School of Electronic and Optical Engineering, Nanjing University of Science and Technology, Nanjing 210094, China
2 The 28th Research Institute of China Electronics Technology Group Corporation, Nanjing 210007, China
3 College of Electronic and Optical Engineering & College of Microelectronics, Nanjing University of Posts and Telecommunications, Nanjing 210023, China
4 Collaborative Innovation Center of Advanced Microstructures and School of Physics, Nanjing University, Nanjing 210093, China
Photonic nanojets (PNJs) are subwavelength jet-like propagating waves generated by illuminating a dielectric microstructure with an electromagnetic wave, conventionally a linearly polarized plane wave. Here, we study the donut-like PNJ produced when a circularly polarized vortex beam is used instead. This novel PNJ also has a reverse energy flow at the donut-like focal plane depending on both the optical vortex topological charge and microsphere size. Our tunable PNJ, which we investigate numerically and analytically, can find applications in optical micromanipulation and trapping.
photonic nanojet optical vortex reverse energy flow Chinese Optics Letters
2021, 19(10): 102602
南京邮电大学 电子与光学工程 微电子学院，江苏 南京 210023
在红外图像中，传统直方图均衡图像时细节像素容易被大量的背景像素淹没，导致图像产生过亮、过暗等现象。基于这样的状况，提出一种自适应逆直方图均衡化细节增强算法。该算法通过逆向统计、自适应选取阈值以及分段映射来增强图像细节。相比于传统直方图均衡化算法，逆直方图均衡化算法明显改善了图像在不同灰度层分布的视觉效果，使图像的不同区域亮度得到不同程度的增强。而且该算法在能够达到更好的图像处理效果的前提下仍然能够通过优化计算方法保证实时性，高效性，并且适合在FPGA硬件移植中采用。
逆直方图 自适应阈值 实时性 inverse histogram adaptive threshold real time 红外与激光工程
2020, 49(4): 0426003
南京邮电大学电子与光学工程学院、微电子学院, 江苏 南京 210023
研究亚波长负折射光栅透镜的柱矢量光束聚焦效应,探索并分析光栅的材料、几何参数等对聚焦效果的影响。亚波长光栅的-1级衍射效应可实现等效负折射现象,结合等光程原理可设计出聚焦平凹镜。利用柱对称坐标系下的有限元算法,分析不同材料折射率、不同等效负折射率、不同预设焦距对实际聚焦效果的影响。结果表明:材料折射率能影响聚焦场的能量效率;等效负折射率为-1时,焦点尺寸最小;预设焦距越小,焦点尺寸越小。聚焦场中纵向电场的比例是影响聚焦场横向尺寸的决定性因素。因此,合理设定光栅负折射率、材料折射率,优化负折射光栅平凹镜设计,能够获得优化的聚焦效果。本工作为柱矢量光束聚焦场调控及相关领域的微纳结构设计提供了参考。
光栅 亚波长结构 透镜 柱矢量光束 负折射 聚焦 光学学报
2019, 39(11): 1105001
1 南京邮电大学电子与光学工程学院、微电子学院, 江苏 南京 210023
2 南京理工大学电光学院, 江苏 南京 210094
基于等效媒质理论,分析了近红外波段的石墨烯-电介质多层膜结构双曲超材料(GDM-HMMs)的双曲色散关系,对传输矩阵法(TMM)进行了优化,计算分析了不同周期数下的石墨烯双曲超材料的透射谱。基于法布里-珀罗共振腔(F-P腔),理论分析了透射谱的演变规律,验证了石墨烯双曲超材料在近红外波段的双曲色散关系。研究结果表明,实现电磁波传输需要大切向波矢条件。结构总周期数影响透射谱特性,可用F-P腔理论进行分析和反向结构设计。
材料 双曲超材料 传输矩阵法 石墨烯 法布里-珀罗(F-P)腔 激光与光电子学进展
2019, 56(4): 041602
1 杭州电子科技大学射频电路与系统教育部重点实验室, 浙江 杭州 310018
2 西安交通大学微电子学院金属材料强度国家重点实验室, 陕西 西安710049
4 西安交通大学电子与信息工程学院, 陕西 西安710049
5 西安交通大学电子物理与器件教育部重点实验室, 陕西 西安 710049
6 西安交通大学电子与信息工程学院电子陶瓷与器件教育部重点实验室, 国际电介质研究中心, 陕西 西安 710049
利用共面波导的S参数建立了一种计算亚太赫兹频率下材料介电常数实部和虚部的模型,并给出了该模型的详细推导过程和应用实例。基于该模型,利用测试得到的共面波导的S参数计算了200 GHz下衬底材料的介电常数,计算值与理论结果相符。建立的模型可广泛应用于各类材料在亚太赫兹频段介电性能的表征。
太赫兹技术 亚太赫兹 介电常数 保角变换法 共面波导 S参数
南京邮电大学光电工程学院, 江苏 南京 210023
研究分析了金属-介质-金属(MIM)波导布拉格光栅(WBG)结构中的反对称和对称等离激元模式的色散关系和传输特性。计算分析了金属为银、介质层厚度为700 nm时,不同介质材料情况下两种模式的截止特性及色散关系。在此基础上用布洛赫模式分析法探讨了两种介质交替排列构成的MIM WBG结构的反对称与对称模式的能带结构;并用传输矩阵法计算了透射谱,发现结构在通信波段的模式滤波特性。进一步讨论了对称模式的截止频率、模式传输特性与材料和结构参数的依赖关系。通过对结构材料参数及几何尺寸的选择及优化,可以实现在特定波段的宽带或窄带滤波及模式滤波功能,该结构在光通信、集成光学领域具有一定的应用价值。
光学器件 表面等离激元波导 有限元法 布拉格光栅 模式特性 光学学报
2017, 37(11): 1123002
Author Affiliations
Abstract
Nanjing University of Posts and Telecommunications, Nanjing 210023, China
We demonstrate an ultra-narrow-band optical filter based on a hybrid-microsphere consisting of a coated SiO2 microsphere. As compared to the SiO2 microsphere, the hybrid-microsphere produces a quality factor of >108, a transmission spectrum bandwidth of <1 pm, and an increased side-mode suppression ratio. The microsphere surface roughness and whispering gallery mode (WGM) transmission spectra are measured experimentally. A 0.01 nm bandwidth, single-wavelength fiber laser output is achieved with a tunable wavelength, using the SiO2 microsphere as the mode selector. The optical field distribution and WGM transmission spectrum of the hybrid-microsphere with different coating parameters are theoretically investigated by the finite-difference time-domain method.
230.5750 Resonators 060.3510 Lasers, fiber 140.3945 Microcavities 140.4780 Optical resonators Chinese Optics Letters
2016, 14(11): 112302
对提高基于聚合物材料的WBG(波导布拉格光栅)的热光调制效率的方法进行了研究。根据聚合物材料的光学特性设计了三阶的WBG, 仿真分析了WBG结构参数对光栅传输特性的影响；为提高热光调制效率, 采用了内嵌式电极结构与在WBG两侧构建AT(空气沟槽)相结合的方案。模拟结果表明, 与一般热光型调制结构相比, 该方案的波长调谐灵敏度提升了1.87倍, 实现了大范围的波长可调。所设计的热光可调WBG具有受热性强、热均匀性高及热串扰低等优点。
波导布拉格光栅 聚合物 热光效应 waveguide Bragg grating polymer thermo-optic effect
